CN109270572A - 磁悬浮霍尔效应地震检波器及微测井地震数据采集系统 - Google Patents

磁悬浮霍尔效应地震检波器及微测井地震数据采集系统 Download PDF

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CN109270572A CN201811378785.0A CN201811378785A CN109270572A CN 109270572 A CN109270572 A CN 109270572A CN 201811378785 A CN201811378785 A CN 201811378785A CN 109270572 A CN109270572 A CN 109270572A
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刘兆琦
刘升虎
邢亚敏
高炜欣
陈延军
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Abstract

本发明提供了一种磁悬浮霍尔效应地震检波器及微测井地震数据采集系统，包括磁悬浮霍尔效应地震检波器、数字化单元和数据处理终端，其中磁悬浮霍尔效应地震检波器是在内壳体的下端安装着固定不动的下磁体和霍尔器件，内壳体的中部有极性与下磁体极性方向相反的上磁体，上下磁体相互产生的排斥力就构成了磁弹簧，上磁体就处于磁弹簧上，在外部震源的作用下，上磁体上下自由振动，就连续不断地改变着它对霍尔器件作用的磁场强度，使霍尔器件产生一个连续变化的电压信号输入到数字化单元，数字化单元将模拟信号转换成数字信号输送至数据处理终端处理后以波形的形式显示出来，并将数据进行存储。

Description

磁悬浮霍尔效应地震检波器及微测井地震数据采集系统
技术领域
本发明属于地球物理勘探与测量领域，涉及石油、天然气、煤炭及矿产资源勘探、工程基础勘察等方面，具体涉及磁悬浮霍尔效应地震检波器及微测井地震数据采集系统。
背景技术
静校正工作在地震勘探资料处理中是一项非常重要的基础工作，在取得微测井低速带、降速带厚度及速度数据后，能够精确的计算出静校正量并用于地震资料处理中，用该方法做出的叠加剖面连续性好，分辨率和信噪比也比较高。
目前，国内外微测井使用最多的是利用电磁感应原理做成的活动线圈式地震检波器串接收微测井的激发信号。受其原理和结构的限制，这种检波器的灵敏度低和抗干扰能力差，施工中需要使用炸药或雷管，这不仅浪费能源，污染环境。同时，还需要使用推靠装置，这就加大了劳动强度、降低了施工效率、并增加了事故率。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种磁悬浮霍尔效应地震检波器及微测井地震数据采集系统。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：磁悬浮霍尔效应地震检波器，包括芯体，所述芯体包括密闭设置的内壳体以及设置在内壳体内的下磁体、霍尔器件和上磁体，其中，下磁体固定安装在内壳体内的下端，上磁体悬浮于下磁体上方，霍尔器件固定安置在下磁体上，处于下磁体和上磁体之间，且上磁体与下磁体同极性相对设置。
所述芯体还包括设置在内壳体上端的电路板，霍尔器件通过内部电缆与电路板相连接，电路板通过外部电缆输出芯体的地震信号，电路板与内壳体的连接处密封。
所述内部电缆及外部电缆均包含用于为霍尔器件供电的电源线以及输出霍尔器件地震信号的信号线。
还包括包覆着内壳体外的外壳体，外壳体顶部开口，且其顶部开口处设置有上盖，上盖与外壳体之间螺纹连接，上盖的底部与内壳体的顶部相抵，将芯体压紧在外壳体中。
所述霍尔器件与下磁体之间、下磁体与内壳体之间以及芯体与外壳体之间均为牢固不动的刚性连接。
磁悬浮霍尔效应地震检波器的灵敏度为≧1.5伏/0.01g。
微测井地震数据采集系统，包括磁悬浮霍尔效应地震检波器、数字化单元和数据处理终端；
所述磁悬浮霍尔效应地震检波器用于采集模拟地震信号并输出给数字化单元；
所述数字化单元用于接收磁悬浮霍尔效应地震检波器输出的模拟地震信号，并转化成数字信号输出至数据处理终端；
所述数据处理终端用于接收数字化单元输出的数字信号，并对数字信号进行存储、处理和D/A转换后输出模拟波形。
所述数字化单元包括前端信号调理电路，程控放大器、A/D转化器和逻辑控制电路，逻辑控制电路还连接有可编程控制模块和数据存储模块，其中：
所述前端信号调理电路用于对检波器采集到的地震信号进行调理，并将调理后的信号输出给程控放大器；
所述程控放大器用于对接收到的模拟地震信号进行放大，并将放大后的模拟地震信号输出给A/D转换器；
所述A/D转换器用于对接收到的模拟地震信号进行模数转换，并将转换后得到的数字信号传输给逻辑控制电路；
所述逻辑控制电路用于实现数字信号逻辑运算和操作的电路，即控制整机协调工作，在时钟的作用下按顺序完成整个测量过程，并为数字信号提供一个暂时存放空间；
所述可编程控制模块用于接收逻辑控制电路输出的数字信号，它采用可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作，并通过输入/输出接口控制数据在计算机中存储、处理和显示；
数据存储模块用于存储在测量过程中由逻辑控制电路生成的临时性文件或需要查找的信息数据。
所述数据处理终端采用微型计算机。
与现有技术相比，本发明至少具备如下有益效果：磁悬浮霍尔效应微测井地震数据采集系统因为采用了磁悬浮霍尔效应地震检波器作为地震信号的接收单元，该新型检波器的结构与传统活动圏式检波器完全不同，突破了动圏式检波器的限制，使得其灵敏度较动圏式检波器有了数量级的提高，灵敏度的提高就可以接收到更为微弱的地震信号，从而可以使用能量较弱的重锤作为激发源，与以往使用炸药或雷管震源相比，重锤震源不仅节约了成本，而且避免了炸药对地下及大气环境的污染，同时也消除了炸药震源的不安全的隐患；同时因为检波器灵敏度的提高，使用单只磁悬浮霍尔效应地震检波器就能够满足微测井地震信号采集的要求，与常规动圏式检波器作为接收源时必须成串使用相比，在野外使用时更为简单方便，降低了野外施工的工作量，省时高效；再有，在使用磁悬浮霍尔效应地震检波器时不需要推靠装置，只需将检波器的外壳自然贴靠井壁即可，省力且高效。因而磁悬浮霍尔效应微测井地震数据采集系统是一种省力、高效、节能、安全、环保的地震数据采集系统。
附图说明
图1为磁悬浮霍尔效应微测井地震数据采集系统原理图；
图2为磁悬浮霍尔效应地震检波器结构示意图；
图中：1.下磁体；2.霍尔器件；3.上磁体；4.电路板；5.外部电缆；6.上盖；7.外壳体；8.内壳体；9.内部电缆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明磁悬浮微测井地震数据采集系统进行详细介绍。
如图2所示，磁悬浮霍尔效应地震检波器包括：内壳体8和外壳体7，内壳体8固定在外壳体7内，外壳体7的顶端设置有上盖6，上盖6的外壁设置有螺纹，将上盖6拧入设有内螺纹的外壳体7中，压紧检波器的内壳体8，使得内壳体8与外壳体7之间形成刚性连接。
内壳体8的内部设置有下磁体1、霍尔器件2、上磁体3和电路板4，其中下磁体1固定安装在内壳体8的底端，其中下磁体1与霍尔器件2形成的整体与内壳体8之间的接触均为刚性连接，使得霍尔器件2所输出的电压信号能够不失真地反应地震信号，进而完成对地震信号的采集。霍尔器件2固定安装在下磁体1的上部，上磁体3与下磁体1的极性方向相反，这样在两个磁体所产生的排斥力的作用下，使得上磁体3灵活地悬浮在内壳体8的中部，上下磁体相互产生的排斥力构成了“磁弹簧”，上磁体3就处于磁弹簧上，在外力(比如锤击)的作用下，上磁体3上下自由震动，就连续不断地改变着它对霍尔器件2作用的磁场强度，使霍尔器件2产生一个连续变化的电压信号，并经由相应的电缆电路输入至数字化单元进行处理。
在内壳体8的上端安装好电路板4后封口，使得内壳体8成为一个密封的壳体，内壳体8以及安装在内壳体8内的下磁体1、霍尔器件2、悬浮着的上磁体3以及电路板4构成磁悬浮霍尔效应地震检波器的芯体。电路板4上分别设置有用于连接地震信号的接线端和为霍尔器件2供电的电源接线端，其中电源接线端通过外部电缆5中的电源组线将外部电源通过内部电缆9中的电源组线给霍尔器件供电；地震信号的接线端通过内部电缆9中的信号组线将霍尔器件2生成的地震信号，并通过外部电缆5中的信号组线将地震信号输出给外接的数字化单元。外部电缆5从上盖6上的中心孔引入，内部电缆9设置在内壳体8的内部。外部电缆5以及内部电缆9均通过焊接的方式焊接在电路板4上的相应焊点上。上盖6与外壳体7之间以及外部电缆5与上盖6之间均做好密封防水处理。
如图1所示，本发明磁悬浮霍尔效应微测井地震数据采集系统，包括了图2所示的磁悬浮霍尔效应地震检波器，用于采集地震信息；还包括数字化单元和数据处理终端，其中数字化单元的输入端连接磁悬浮霍尔效应地震检波器的输出端，将检波器输出的模拟地震信号转化为数字信号，并将数字信号输出给连接在输出端的数据处理终端。数据处理终端将采集到的地震信息以波形的形式显示出来，并进行本地存储。
本发明磁悬浮霍尔效应微测井地震数据采集系统，所采用的磁悬浮霍尔效应地震检波器的灵敏度达到1.5伏/0.01g，与当前市面上的动圈式检波器的灵敏度相比，灵敏度有了数量级的提高，这样对地震信号的拾取就更加的精确可靠，同时因为灵敏度的大大提高，就可以使用更安全的重锤作为激发源，避免了常规作业中使用炸药或雷管震源所带来的不安全和对环境污染的问题。

Claims (9)

1.磁悬浮霍尔效应地震检波器，其特征在于，包括芯体，所述芯体包括密闭设置的内壳体(8)以及设置在内壳体(8)内的下磁体(1)、霍尔器件(2)和上磁体(3)，其中，下磁体(1)固定安装在内壳体(8)内的下端，上磁体(3)悬浮于下磁体(1)上方，霍尔器件(2)固定安置在下磁体(1)上，处于下磁体(1)和上磁体(3)之间，且上磁体(3)与下磁体(1)同极性相对设置。
2.如权利要求1所述的磁悬浮霍尔效应地震检波器，其特征在于，所述芯体还包括设置在内壳体(8)上端的电路板(4)，霍尔器件(2)通过内部电缆(9)与电路板(4)相连接，电路板(4)通过外部电缆(5)输出芯体的地震信号，电路板(4)与内壳体(8)的连接处密封。
3.如权利要求2所述的磁悬浮霍尔效应地震检波器，其特征在于，所述内部电缆(9)及外部电缆(5)均包含用于为霍尔器件(2)供电的电源线以及输出霍尔器件(2)地震信号的信号线。
4.如权利要求1所述的磁悬浮霍尔效应地震检波器，其特征在于，还包括包覆着内壳体(8)的外壳体(7)，外壳体(7)顶部开口，且其顶部开口处设置有上盖(6)，上盖(6)与外壳体(7)之间螺纹连接，上盖(6)的底部与内壳体(8)的顶部相抵，将芯体压紧在外壳体(7)中。
5.如权利要求4所述的磁悬浮霍尔效应地震检波器，其特征在于，所述霍尔器件(2)与下磁体(1)之间、下磁体(1)与内壳体(8)之间以及芯体与外壳体(7)之间均为牢固不动的刚性连接。
6.如权利要求1所述的磁悬浮霍尔效应地震检波器，其特征在于，其灵敏度为≧1.5伏/0.01g。
7.微测井地震数据采集系统，其特征在于，包括权利要求1至6任意一项所述的磁悬浮霍尔效应地震检波器、数字化单元和数据处理终端；
所述磁悬浮霍尔效应地震检波器用于采集模拟地震信号并输出给数字化单元；
所述数字化单元用于接收磁悬浮霍尔效应地震检波器输出的模拟地震信号，并转化成数字信号输出至数据处理终端；
所述数据处理终端用于接收数字化单元输出的数字信号，并对数字信号进行存储、处理和D/A转换后输出模拟波形。
8.如权利要求7所述的微测井地震数据采集系统，其特征在于，所述数字化单元包括前端信号调理电路，程控放大器、A/D转化器和逻辑控制电路，逻辑控制电路还连接有可编程控制模块和数据存储模块，其中：
所述前端信号调理电路用于对检波器采集到的地震信号进行调理，并将调理后的信号输出给程控放大器；
所述程控放大器用于对接收到的模拟地震信号进行放大，并将放大后的模拟地震信号输出给A/D转换器；
所述A/D转换器用于对接收到的模拟地震信号进行模数转换，并将转换得到的数字信号传输给逻辑控制电路；
所述逻辑控制电路用于实现数字信号逻辑运算和操作的电路，即控制整机协调工作，在时钟的作用下按顺序完成整个测量过程，并为数字信号提供一个暂时存放空间；
所述可编程控制模块用于接收逻辑控制电路输出的数字信号，它采用可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时、计数与算术操作，并通过输入/输出接口控制数据在计算机中存储、处理和显示；
数据存储模块用于存储在测量过程中由逻辑控制电路生成的临时性文件或需要查找的信息数据。
9.如权利要求7所述的微测井地震数据采集系统，其特征在于，所述数据处理终端采用微型计算机。
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