CN201477213U - 动圈式数字地震检波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种动圈式数字地震检波器，为解决现有动圈式地震检波器动态范围小、抗干扰能力差的问题，其是现有动圈式地震检波器依次进一步连接数字化单元和通信单元。其利用数字化单元对动圈式地震检波器进行改装，并把整体封装于检波器外壳中，把动圈式地震检波器和数字化单元直接连接并集成为一体，避免了模拟信号在电缆上的传送，防止了信号在传送中的衰减，保留了有效信号成分，具有振幅和频率响应好、灵敏度高、动态范围宽、抗干扰能力强、体积和重量小、全数字传送的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种地震检波器，特别是涉及一种动圈式数字地震检波器。
背景技术
地震勘探法目前仍然是在陆地和海洋勘探石油和天然气的主要手段，同时也是其他矿产资源的重要勘探方法，并广泛应用于研究地球内部结构、工程勘探和检测、地质灾害预测等等方面。地震勘探中用来直接拾取地震振动，并将振动转换为符合仪器记录系统需要的能量形式的仪器，称为地震检波器。地震检波器的指标决定了地震勘探仪器的主要技术指标。
目前国内外使用最多的是动圈式地震检波器，这种检波器已经有50年的发展历史，重量从最初的几千克级发展到目前的几十克级，在地震勘探中得到了广泛使用。但由于其固有的机械特征，这种检波器灵敏度低、动态范围小(60dB左右)、频带窄(10～200Hz)、抗干扰能力差、质量和体积都较大，而目前的地震仪器已经达到了120dB的动态范围，所以不能充分发挥地震仪器的作用。
为了提高检测地震信号的灵敏度和信噪比，一般都要把许多常规检波器(通常是12个至72个左右)检波器串并联在一起组合使用，这不仅给施工增加了劳动强度，降低了生产效率，还降低了勘探分辨率。而且在野外使用中，其连接电缆传送的是模拟信号，抗干扰能力差。
在地震勘探领域，传统的野外检波器组合技术由于能有效地压制干扰波和提高信噪比而得到广泛的应用，其优点主要有：可以调节组合形式以压制特定波长的波；可防止空间假频；可以衰减随机噪音，N个检波器组合的信噪比提高
倍。但是，正是由于检波器的组合也带来了高频信号损失、分辨率下降等缺陷：组合表现为一个低通滤波器，高频信号严重损失；组内各检波器之间的静校正问题也影响高频成分；往往难以设计合适的组合形式满足勘探的要求；存在不合适的陷波响应和方位角响应。
随着对勘探分辨率要求的进一步提高，常规组合技术包括共深度(CDP)叠加已经成为制约提高分辨率的瓶颈，为实现既提高信噪比，又提高分辨率，只有应用单检波器接收才是下一步提高分辨率的关键技术措施。单检波器接收在所有方位有同样的响应，适用于所有的空间采样间隔甚至是不规则采样间隔，适用于多种波长的波，不会对数据造成任何损害，能快速埋置和收放，工效高。为提高地震勘探技术的分辨率，地震勘探的下一步技术发展是单检波器高密度接收技术，即在野外采用2～10m的小道距进行高密度采集，然后在处理中心进行组合处理，实现高分辨率和高信噪比的地震勘探技术。这相当于把常规地震技术中每道组合中的每个检波器的信号单独记录下来。
单检波器接收技术对检波器提出了较高要求，要求检波器具有振幅和频率响应好、动态范围宽、体积和重量小、全数字传送等优点，而现有检波器却不能满足需要。
发明内容
本实用新型目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种动态范围大、抗干扰能力强的动圈式数字地震检波器。
为实现上述目的，本实用新型动圈式数字地震检波器的特别之处在于动圈式地震检波器芯体连接数字化单元。如此设计，与常规动圈式检波器相比，由于对常规动圈式地震检波器进行了数字化改造，避免了模拟信号在电缆上的传送，防止了信号在传送中的衰减，保留了有效信号成分，提高了抗干扰能力；并且，动态范围大、抗干扰能力强。本实用新型动圈式数字地震检波器由于经过改进后提高了动态范围和抗干扰能力，比较适合用于单检波器接收技术。其是利用动圈式地震检波器和高精度的模数转换器组合而成。灵敏度有了明显提高，并避免了模拟信号在电缆上的传送，提高了抗干扰能力。使地震检波器的动态范围提高到80dB左右，成为单检波器接收技术的检波器选择之一。
作为优化，动圈式地震检波器包括动圈式地震检波器芯体、外壳和尾锥，检波器芯体和数字化单元都封装于外壳内，并且直接连接成一体。这种连接避免了模拟信号在电缆上的传送，防止了信号在传送中的衰减，有利于数字化电路检测弱信号成分，使检波器灵敏度比原来型号有所提高，动态范围也相应提高。
作为优化，所述数字化单元是连接动圈式地震检波器芯体的多路开关D1依次通过前置放大器D2、Δ-∑调制器D3连接数字滤波器D3；数字滤波器D3还通过测试信号发生器D5连接多路开关D1。其可提供单通道的模拟检波器信号输入，可以程序设置0dB、6dB、12dB、18dB、24dB、30dB或36dB的前放增益，并实现4、2、1、0.5、或0.25的采样率。
作为优化，所述数字化单元为数字化板型，数字化板和检波器芯体由上盖封装在塑料外壳内，检波器芯体引出电极连接到数字化板上，数字化板引出二对电缆，其中一对为数字化板供电线，另一对作为数据线，尾锥安装在外壳的下端。本实用新型检波器的整体结构由上盖、引出电缆、数字化板、检波器芯体、外壳和尾锥等组成。即数字化板和检波器芯体由上盖封装在塑料外壳内，检波器芯体引出电极连接到数字化板上，数字化板由引出电缆引出二对电缆，其中一对负责为数字化板供电，另一对作为数据线，尾锥安装在外壳的下端。
作为优化，所述前置放大器为CS3301A型、Δ-∑调制器为CS5373A型、数字滤波器为CS5378A型、测试信号发生器内置于CS5373A型芯片中。针对现有动圈式地震检波器存在的问题，我们进行了下列改进：在现有动圈式地震检波器信号接口处直接引入了Cirrus Logic公司的A/D转换套件CS3301A、CS5373A和CS5378A进行数字化改造，成为数字地震检波器，这种紧密连接方式避免了模拟信号在电缆上的传送，保留了弱信号的有效成分，有利于数字化单元检测到弱信号，提高了检波器的的动态范围，并提高了抗干扰能力。目前情况下Cirrus Logic公司的A/D转换套件是最佳选择，等条件成熟时，也可以采用其他芯片进行数字化改造。
作为优化，所述CS5373A型Δ-∑调制器和CS5378A型数字滤波器为24位模数转换，提供4、2、1、0.5、或0.25的采样率的单通道A/D转换套片；所述前置放大器为测试信号发生器集成式；所述CS3301A型前置放大器为程序设置0dB、6dB、12dB、18dB、24dB、30dB或36dB的前放增益型。
作为优化，数字化单元进一步连接有通信单元。
采用上述技术方案后，本实用新型动圈式数字地震检波器通过数字化改造，避免了模拟信号在电缆上的传送，防止了信号在传送中的衰减，保留了有效信号成分，具有振幅和频率响应好、灵敏度高、动态范围宽、抗干扰能力强、体积和重量小、全数字传送的优点。
附图说明
图1是本实用新型动圈式数字地震检波器的电路原理图；
图2是本实用新型动圈式数字地震检波器的整体结构示意图。
具体实施方式
本实用新型动圈式数字地震检波器是现有动圈式地震检波器1进一步连接数字化板型数字化单元D，所述动圈式数字检波器包括检波器芯体11、外壳12和尾锥13，动圈式地震检波器芯体11和数字化单元D直接连接成一体。所述数字化单元D是连接动圈式地震检波器芯体11的多路开关D1依次通过前置放大器D2、Δ-∑调制器D3连接数字滤波器D4；数字滤波器D4还通过测试信号发生器D5连接多路开关D1。数字化单元D还进一步连接有通信单元3。
数字化板型数字化单元D和检波器芯体11由上盖14封装在塑料外壳12内，检波器芯体11引出电极连接到数字化板型数字化单元D上，数字化板型数字化单元D引出二对电缆15，其中一对为数字化板型数字化单元D供电线，另一对作为数据线，尾锥13安装在外壳12的下端。
所述检波器1可以采用各种常规动圈式检波器，要求选用灵敏度高、频带宽、一致性好的高精度动圈式检波器。其中前置放大器采用由Cirrus Logic公司生产的CS3301A，可以程序设置0dB、6dB、12dB、18dB、24dB、30dB或36dB的前放增益。Δ-∑调制器采用Cirrus Logic公司的CS5371A，数字滤波器则选用CS5378A；测试信号发生器内置于CS5373A芯片中。CS5373A和CS5378A是Cirrus Logic公司专为地球物理勘探而设计的单通道A/D转换套片，二者组合可以实现24位模数转换，并提供4、2、1、0.5、或0.25的采样率。
其是利用数字化单元对现有动圈式地震检波器进行了改装，并把整体封装于检波器外壳中，成为数字地震检波器。由于把动圈式地震检波器和数字化单元直接连接并集成为一体，避免了模拟信号在电缆上的传送，防止了信号在传送中的衰减，有利于数字化电路检测弱信号成分，使新型检波器灵敏度比原型号有所提高，动态范围也相应提高，并提高了抗干扰能力。
Claims (7)
1.一种动圈式数字地震检波器，其特征在于动圈式地震检波器进一步连接数字化单元。
2.根据权利要求1所述动圈式地震检波器，其特征在于动圈式地震检波器包括动圈式地震检波器芯体、外壳和尾锥，检波器芯体和数字化单元都封装于外壳内，并且直接连接成一体。
3.根据权利要求1所述动圈式地震检波器，其特征在于所述数字化单元是连接动圈式地震检波器芯体的多路开关依次通过前置放大器、Δ-∑调制器连接数字滤波器；数字滤波器还通过测试信号发生器连接多路开关。
4.根据权利要求1所述动圈式数字地震检波器，其特征在于所述数字化单元为数字化板型，数字化板和检波器芯体由上盖封装在塑料外壳内，检波器芯体引出电极连接到数字化板上，数字化板引出二对电缆，其中一对为数字化板供电线，另一对为数据线，尾锥安装在外壳的下端。
5.根据权利要求3所述动圈式数字地震检波器，其特征在于所述前置放大器为CS3301A型、Δ-∑调制器为CS5373A型、数字滤波器为CS5378A型、测试信号发生器内置于CS5373A中。
6.根据权利要求5所述动圈式数字地震检波器，其特征在于所述CS5373A型Δ-∑调制器和CS5378A型数字滤波器为24位模数转换，提供4、2、1、0.5、或0.25的采样率的单通道A/D转换套片；所述前置放大器为测试信号发生器集成式；所述CS3301A型前置放大器为程序设置0dB、6dB、12dB、18dB、24dB、30dB或36dB的前放增益型。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述动圈式地震检波器，其特征在于数字化单元进一步连接有通信单元。
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