CN104297779A - 一种实现地震勘探动圈检波器性能改进的方法及附加电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种实现地震勘探动圈检波器性能改进的方法及附加电路，其是在检波器信号输出端的外面附加一个电磁反馈电路，该电路可以集成在地震勘探仪器数据采集电路的前端。传统的低频检波器是依靠增大永磁体和线圈的体积来增强检波器的电磁反馈力。在动圈检波器的输出端附加一个增强电磁力反馈的电路，根据检波器电磁力的动力学特性设计反馈电路的参数，利用电子学方法增强线圈的电磁力，增大电磁感应，从而实现改进检波器低频特性和频率响应的带宽。本发明通过易于实现的低成本的电子学方法，实现改进普通检波器的低频响应的特性。实测结果表明，自然频率为10Hz的检波器改进后，可以方便实现相当于自然频率3～5Hz的检波器。
Description
技术领域
本发明涉及地球物理勘探，地震勘探，微震监测的技术领域，具体涉及一种实现地震勘探动圈检波器性能改进的方法及附加电路。
背景技术
地震勘探，是地球物理资源勘探的最重要的方法。通常使用人工激发地震波，用检波器检测反射波，再数字化，从而得出地质结构剖面图。目前陆上地震勘探使用的传感器主要是动圈式电磁感应传感器，国内在用估计有千万只。一般，一套大规模石油地震勘探仪器，通常需要数千乃至数万只检波器。
动圈检波器的结构主要是由线圈、线圈架、弹簧、永磁体以及外壳组成。线圈通过弹簧与外壳相连，且位于磁钢与外壳间的磁场之中，构成与永磁体、外壳作相对运动的管形体，外壳与大地耦合。当震源激发时，地面与检波器壳体一起产生相同的振动，由于质量体的惯性使线圈与磁钢产生相对运动，线圈切割磁力线产生感应电动势。
受检波器的体积和成本的限制，目前常用的油气资源地震勘探检波器的自然频率主要是10Hz，工程地震勘探检波器的自然频率在30Hz～100Hz。随着深部地球资源勘探的需求越来越大，地震勘探对低频检波器的需求也越来越迫切。目前，制作低频检波器，国内外各厂家都是采用增大永磁体和线圈的体积，从而增强电磁反馈，实现更低频的频率响应特性。比如国内的重庆地质仪器厂生产的CDJ-Z/P/S低频检波器，体积和重量是常用10Hz检波器的20倍以上，成本和价格也是10Hz检波器的数十倍。因此导致这种低频检波器无法普及或大规模应用。
发明内容
本发明要解决的主要问题是在普通检波器的结构不做任何改动、不增大检波器的体积的前提下，采用极低的成本(人民币30元以内)，实现检波器更低频率的频响特性。与目前采用数十倍增加检波器体积和成本的方法实现低频响应的低频检波器相比，本发明具有很大的优势，具有广阔的应用前景。
本发明采用的技术方案为：一种实现地震勘探动圈检波器性能改进的方法，其特征在于： 该方法是在检波器信号输出端的外面附加一个电磁反馈电路，该电磁反馈电路能够集成在地震勘探仪器数据采集电路的前端，自然频率为10Hz的检波器改进后，可以方便实现相当于自然频率3～5Hz的检波器。
进一步的，在动圈检波器的输出端附加一个增强电磁力反馈的电路，根据检波器电磁力的动力学特性设计反馈电路的参数，利用电子学方法增强线圈的电磁力，增大电磁感应，从而实现改进检波器低频特性和频率响应的带宽，而传统的低频检波器是依靠增大永磁体和线圈的体积来增强检波器的电磁反馈力。
本发明另外提供一种实现地震勘探动圈检波器性能改进的附加电路，其特征在于：该附加电路把普通检波器的两根输出信号线连接到性能改进电路的输入端Gi+和Gi-，性能改进电路的输出端作为改进后的检波器的信号输出端Go+和Go-，Go+和Go-连接到地震数据采集系统的信号输入端。
进一步的，该附加电路用运算放大器和反馈电阻实现的负电阻，通过这个附加电路能够增强普通检波器的电磁反馈，从而实现改进检波器的低频响应带宽。
进一步的，R1并联在U1的输入负端和U1的输出端，R3并联在U1的输入正端和U1的输出端；R2串联在Gi-和U1的输入正端；Gi-端和Go-端共同接地。R1、R2、R3是电阻，U1是运算放大器，Gi+是检波器输出端子的正极，Gi-是检波器输出端子的负极，Go+是电路输出端子的正极，Go-是电路输出端子的负极。
进一步的，U1是普通的运算放大器，可以选用OPA2134。R1的电阻阻值典型值是300欧，R2和R3的阻值典型值是1k欧。
进一步的，根据不同型号的动圈检波器，R1、R2、R3的阻值有所不同。
本发明的原理是：
在动圈检波器的输出端附加一个增强电磁力反馈的电路，根据检波器电磁力的动力学特性设计反馈电路的参数，利用电子学方法增强线圈的电磁力，增大电磁感应，从而实现改进检波器低频特性和频率响应的带宽。而传统的低频检波器是依靠增大永磁体和线圈的体积来增强检波器的电磁反馈力。技术方案是在检波器信号输出端的外面附加一个电磁反馈电路，该电路可以集成在地震勘探仪器数据采集电路的前端。
本发明的优点和积极效果为：
本发明的优点，通过易于实现的低成本的电子学方法，实现改进普通检波器的低频响应的特性。实测结果表明，自然频率为10Hz的检波器改进后，可以方便实现相当于自然频率3～5Hz的检波器。
本发明的优势一：对普通的检波器(比如自然频率10Hz)的机械结构不做任何改动， 只是在检波器信号输出端增加一个电路，这个电路可以集成在地震勘探仪器的前端，方便简洁。优势二：该改进电路成本极低。
由于检波器的体积没有增加，改进成本极低，因此通过此种方法实现的低频检波器应用前景广阔。
附图说明
图1为检波器附加的性能改进电路位置示意图。
图2为性能改进电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例进一步说明本发明。
本发明检波器的性能改进电路在系统中的位置如图1所示。把普通检波器的两根输出信号线连接到性能改进电路的输入端Gi+和Gi-，性能改进电路的输出端作为改进后的检波器的信号输出端Go+和Go-。Go+和Go-连接到地震数据采集系统的信号输入端。
本发明检波器的性能改进电路如图2所示。这是一个用运算放大器和反馈电阻实现的负电阻。通过这个电路可以增强普通检波器的电磁反馈，从而实现改进检波器的低频响应带宽。图2中，R1、R2、R3是电阻，U1是运算放大器，Gi+是检波器输出端子的正极，Gi-是检波器输出端子的负极。Go+是电路输出端子的正极，Go-是电路输出端子的负极。
本发明的具体实施方式，是把普通检波器的两根输出信号线连接到性能改进电路的输入端Gi+和Gi-，性能改进电路的输出端作为改进后的检波器的信号输出端Go+和Go-。Go+和Go-连接到地震数据采集系统的信号输入端。见图1。
实施举例：对目前常用的地震动圈检波器JF-20DX-10，其自然频率为10Hz。用本发明的方法对其进行改进，改进电路的参数如下：图2所示的U1选用运算放大器OPA2134，电阻R2和R3的阻值选用1K欧，电阻R1的阻值选用300欧。实测结果，低频响应特性，相当于自然频率为5Hz的检波器。
实施举例2：对目前常用的地震动圈检波器LGT-20DX-10，其自然频率为10Hz。用本发明的方法对其进行改进，改进电路的参数如下：图2所示的U1选用运算放大器OPA2134，电阻R2和R3的阻值选用1K欧，电阻R1的阻值选用390欧。实测结果，低频响应特性，相当于自然频率为4Hz的检波器。
本发明未详细阐述部分属于本领域技术人员的公知技术。
Claims (7)
1.一种实现地震勘探动圈检波器性能改进的方法，其特征在于：该方法是在检波器信号输出端的外面附加一个电磁反馈电路，该电磁反馈电路能够集成在地震勘探仪器数据采集电路的前端，自然频率为10Hz的检波器改进后，可以方便实现相当于自然频率3～5Hz的检波器。
2.根据权利要求1所述的一种实现地震勘探动圈检波器性能改进的方法，其特征在于：在动圈检波器的输出端附加一个增强电磁力反馈的电路，根据检波器电磁力的动力学特性设计反馈电路的参数，利用电子学方法增强线圈的电磁力，增大电磁感应，从而实现改进检波器低频特性和频率响应的带宽，而传统的低频检波器是依靠增大永磁体和线圈的体积来增强检波器的电磁反馈力。
3.一种实现地震勘探动圈检波器性能改进的附加电路，其特征在于：该附加电路把普通检波器的两根输出信号线连接到性能改进电路的输入端Gi+和Gi-，性能改进电路的输出端作为改进后的检波器的信号输出端Go+和Go-，Go+和Go-连接到地震数据采集系统的信号输入端。
4.根据权利要求3所述的一种实现地震勘探动圈检波器性能改进的附加电路，其特征在于：该附加电路用运算放大器和反馈电阻实现的负电阻，通过这个附加电路能够增强普通检波器的电磁反馈，从而实现改进检波器的低频响应带宽。
5.根据权利要求3所述的一种实现地震勘探动圈检波器性能改进的附加电路，其特征在于：R1并联在U1的输入负端和U1的输出端，R3并联在U1的输入正端和U1的输出端；R2串联在Gi-和U1的输入正端；Gi-端和Go-端共同接地，R1、R2、R3是电阻，U1是运算放大器，Gi+是检波器输出端子的正极，Gi-是检波器输出端子的负极，Go+是电路输出端子的正极，Go-是电路输出端子的负极。
6.根据权利要求5所述的一种实现地震勘探动圈检波器性能改进的附加电路，其特征在于：U1选用OPA2134；R1的电阻阻值典型值是300欧，R2和R3的阻值典型值是1k欧。
7.根据权利要求5所述的一种实现地震勘探动圈检波器性能改进的附加电路，其特征在于：根据不同型号的动圈检波器，R1、R2、R3的阻值有所不同。
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