20世纪80年代末,荷兰乌特勒支州立大学率先研制出了电磁驱动方式的轻便高频可控震源,频率范围50~1500赫兹,最大输出力500牛。90年代中期,日本应用地质株式会社(OYO Corporation)也设计了输出力同样为500牛的电磁驱动轻便高频可控震源系统。美国斯坦福大学的S.S.海恩斯(S.S.Haines)教授设计了频率范围在5~650赫兹的电磁力震源——Emvibe,具有体积较小、灵活、方便的特点。中国吉林大学仪器科学与电气工程学院于90年代末期开始电磁式可控震源研究工作,研制出中国第一台便携式高频可控震源系统(图1)。
电磁式可控震源主要包括电控系统和激震体两部分。电控系统由信号发生卡、伺服系统、功率放大器、辅助电路等部分组成。激震体由动圈、铁芯、磁钢、磁极板、配重、基板以及外罩等部分组成(图2)。
电磁式可控震源正常工作时,首先计算机控制扫描信号生成模块产生设定好参数的扫描控制信号,经信号调理电路放大滤波后输入功率放大模块,被功率放大的驱动信号驱动电磁激振器振动并向地下激发地震波,同时安置在激振器基板上的加速度传感器记录振动信号并由振动信号采集模块采集后传回计算机;地震波经不同结构的地质吸收反射后由放置于地面的地震仪记录,记录信号可以表示为系统扫描信号与大地发射特性的卷积,如果把地震仪记录与扫描信号做互相关处理便可以得到地震剖面上含地质结构信息的记录(图3)。
具有信号频率高、畸变小、响应速度快、谐波干扰弱、信噪比高等优点。