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万道地震仪

/ten-thousand-channel seismometer/
条目作者陈祖斌

陈祖斌

最后更新 2024-01-06
浏览 132
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能够实现超万个节点观测的地震数据采集仪器。

英文名称
ten-thousand-channel seismometer
所属学科
仪器科学与技术

从20世纪30年代诞生第一代模拟光点记录地震仪器开始,经过了模拟磁带记录地震仪器、多道集中式数字地震仪器和遥测数字地震仪器,已经发展到24位的第五代全数字遥测地震仪阶段,各发展阶段地震仪主要性能指标见表。为了满足高分辨率勘探和大三维勘探的要求,从90年代推出的第四代遥测地震仪开始,采用了基于分布式数据采集的设计理念,提高了仪器的带道能力,为在三维地震勘探中开展万道地震波场观测提供了装备基础。

各发展阶段地震仪主要性能指标对比

技术指标

第一代光点地震仪

第二代模拟磁带地震仪

第三代数字地震仪

第四代遥测地震仪

第五代全数字地震仪

ARIES

408UL

IMAGE

428XL

508XT

系统动态范围/dB

20

40

70

120

140

120

140

140

带道能力(采样率2ms)

24 道以下

48 道以下

240道

1280道

19200 道

3000 道(1 ms)

100000 道

1000000道

采样间隔/ms

16,8,4,2,1, 0.5

8,4,3,2,1,0.5,0.25,0.125

4,2,1,0.5,0.25

4,2,1,0.5

4,2,1, 0.5,0.25

4, 2, 1, 0.5

串音/dB

80

100

130

110

130

130

畸变/%

0.05

0.0004

0.0003

0.0005

0.0003

0.0003

频带宽度/Hz

20左右

100以下

3~256

3~750

3~1640

3~800

3~1640

0~800

A/D 转换

15位(14+符号)

24位(23+符号)

24位(23 +符号)

24位(23 +符号)

24位

24位

检波器信号

模拟传输

模拟传输

模拟传输

模拟传输

模拟传输

模拟传输

数字传输

数字传输

采集站信号

模拟传输

模拟传输

模拟传输

数字传输

数字传输

数字传输

数字传输

数字传输

2002年,美国ION公司研制出微机电系统(MEMS)加速度检波器,替代传统的动圈式传感器,提升动态范围,解决了高频信号接收的问题,地震勘探仪又进入了一个新的发展阶段。以MEMS检波器接收为特征的全数字遥测地震仪中,无线采集系统的核心技术与器件为MEMS技术全数字传输记录。采集系统的外设能耗低、质量小、带道能力可达10万道以上,采用三分量全数字传感器接收,具有动态范围大、失真小、频带宽、幅频特性好、数据传输可靠性高等优点。

万道地震仪主要包括主机系统、地震信号采集单元、电源管理以及数据传输等功能模块,负责野外施工流程管理、数据存储等功能的主机系统主要包括排列管理单元、服务器、客户端、可控震源电控箱体、GPS时间同步、数据输出设备管理以及辅助道信息管理等部件(图1)。地震信号采集单元兼容基于不同应用场景的野外数字化单元及可选件无线节点采集器等设备,为支持UNIT无线接入,数据传输系统还包括以太网无线中继。

图1 遥测地震仪主机系统展开图图1 遥测地震仪主机系统展开图

实际应用中的万道地震仪均同时兼容MEMS数字检波器与动圈式检波器2种地震波场信息传感器的接入,以Sercel 428XL遥测地震仪为例,DSU3-428(图2)、DSU1-428分别为3分量、单分量MEMS数字检波器,直接输出数字化后的地震信号;对于动圈式检波器输出的模拟地震信号,需要通过FDU-428或UNIT采集节点进行模拟/数字转换,形成可供数据传输的数字信号。上述经过数字化后的地震信号通过传输线缆或无线中继,传送至地震仪的主机系统,操作人员通过客户端软件实施野外工作流程的管理、数据质量监控、地震数据存储等功能。

图2 Sercel 428XL系统DSU3-428实物图图2 Sercel 428XL系统DSU3-428实物图

按数字信号传输方式可分为有线地震仪、无线地震仪以及有线-无线混合通信地震仪。

具有采集道数多、覆盖范围广、全数字传输、抗干扰能力强等特点。

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