地震勘探仪器发展的时代划分及其技术特征Word文档下载推荐.docx

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三、地震勘探仪器发展的技术条件

1、地震勘探仪器发展的技术条件

2、地震勘探仪器的发展与电子技术和计算机技术发展的关系

四、各代地震仪器的特点

1、第一代：

模拟光点记录地震仪

2、第二代：

模拟磁带记录地震仪

3、第三代：

数字磁带记录地震仪

4、第四代：

早期遥测地震仪

5、第五代：

24位遥测地震仪

五、我国地震勘探仪器装备的发展

六、当前地震仪器发展所面临的关键问题

七、下一代地震勘探仪器的基本技术性能和特征

结束语

***********************************

在现代社会生产力中，以劳动工具为主的生产资料无不凝聚着各种科学知识和技术成果。

新的生产工具几乎都是科学技术知识的物化。

劳动者在生产过程中不断有所发明、有所创新，当他们创造和使用新的生产工具时，就必然会大大推动生产力的发展，从而引起生产方式的发展和变化。

而生产方式的变化又引起整个社会的发展变化。

地震勘探仪器，毫无疑问是凝聚着浓重现代科学技术知识的复杂生产工具。

一方面，地震勘探仪器的发展，是以地震勘探的发展和需求为前提条件和动力源泉；

另一方面，地震仪器的发展又直接制约和促进着地震勘探的发展。

地震仪器至今已经发展几十年了，关于仪器发展的时代如何划分的问题，并没有专题研究的文献。

涉及到这个问题的文字和信息基本上都是散见于有关教科书，仪器制造厂商的商业宣传，以及本行科技工作者的观点反应。

我今天给各位简要介绍一下。

不谈原理、不写公式、不分析电路的技术发展。

（1）由于采用了关键性新材料、新器件或引入了创新性的新方法、新工艺、新技术，而直接影响了仪器系统一系列主要功能、重要性能和技术指标，从而大幅度提高了生产质量。

（2）由于整体硬件系统的设计思想和设计结构发生了重大改变，而直接影响或改变了地震勘探生产方式、劳动组织、施工方法或作业流程，从而大幅度提高了生产效率。

如果是对原有仪器系统结构、功能、性能不断进行改进、完善，或者采用了新材料、新器件、新方法、新工艺、新技术，但是并没有引起生产效率或者生产质量的大幅度（阶跃式）提到，都不能算是新的一代地震仪器。

而只能算是同一代地震仪器一种新的版本或一种新的型号。

半个世纪以来，随着电子技术、计算机技术、数据传输及存储技术和地震勘探技术的不断发展，地震勘探仪器也在不断发展。

从地震勘探仪器的元器件组成、设计结构、技术性能、技术指标，以及它在地震勘探发展的历史过程中所起到的作用等方面分析，大致可分为五个发展时代。

目前，地震勘探仪器的发展正处在第五代末期和第六代即将开始的阶段。

●第一代:

电子管地震仪器通常叫模拟光点记录地震仪。

从20世纪30年代初期到50年代末期，大约经历了30多年，是地震勘探的初期，也是地震勘探仪器发展经历时间最长的一代。

主要标志是采用电子管器件和模拟波形感光照相纸记录。

●第二代:

晶体管地震仪器，通常叫模拟磁带记录地震仪

从20世纪50年代末期到60年代末期，在地震仪器发展历史上是时间比较短的一代。

主要标志是采用分立半导体器件和模拟磁带记录。

●第三代:

集成电路地震仪，通常叫数字磁带记录地震仪，也叫常规数字仪

从20世纪70年代初期至80年代初期，主要标志是采用中小规模集成电路、逻辑控制、模拟/数字转换和数字磁带记录。

●第四代:

大规模集成电路地震仪，通常叫遥测地震仪或早期遥测地震仪

从20世纪80年代初期——90年代初期，主要标志是采用大规模集成电路、计算机控制，将采集电路部分（模拟电路和模数转换电路）做成采集站与控制和记录系统（主机系统）的分离，将采集站分散布置到外线排列中。

所以也常常叫分布式数据采集系统。

●第五代:

超大规模集成电路地震仪

通常叫新一代遥测地震仪，我们这里称为24位遥测地震仪。

从90年代初到现在，已经经历了十年。

主要标志是采用超大规模集成电路、多计算机控制、Δ-Σ24位ADC技术。

有人说：

机器改变了世界，制造技术改变了世界。

我看是很有道理的。

作为一个永恒的动力源泉，就是人们总是千方百计地努力要把今天从事的工作或者设想交给明天的机器去做。

于是，每一次的成功就使人们的生产、生活和工作提高到一个新的层次，促进了社会的发展。

同样，地震勘探从理论到实践的发展不断给地震勘探仪器提出新的设想和更高的需求，因此不断促使地震仪器更新换代。

而地震仪器每一次更新换代，又都促使地震勘探提高到一个新的更高的层次，促进了地震勘探从生产效率到生产质量的极大提高，推动着地震勘探不断向前发展。

地震仪器从一开始就成为地震勘探发展的时代标志。

【任何生产工具的发明和发展，都离不开生产的需要，离不开社会的需要，地震勘探仪器的产生和发展也是如此。

地震勘探产生于二十世纪二十年代，它的理论和方法最初来源于人类对天然地震的研究。

当时所用的仪器就是接收天然地震振动的垂直机械式地震仪，按现在地震道的说法是只有一道，就是在地面上一点进行记录。

地震勘探的理论和方法是基于折射波理论和方法，就是初至法。

由于折射波法暴露了许多致命弱点，在1914年出现了反射波法，就是一直延用到今天的方法。

但是，反射波法不能像折射波法那样只在一点纪录，而是需要在地面相邻的若干个点上记录，然后比较记录波形的特点，来识别来自地下的反射波（相位对比法）。

因此就要求地震仪器具有多道同时记录的功能。

另外，除了反射波以外，还有各种其他干扰波同时到达地面。

因此要求地震仪器具有能够突出反射波、压制干扰波的频率选择功能，就是要有滤波器。

】

几十年来，地震勘探的发展不断要求提高地震勘探精度，扩大勘探能力，提高勘探效率，更好地解决各种复杂地质问题。

因此，就要求地震勘探仪器不断地在新的科学技术条件下进行改进、完善、提高和发展，不断地满足地震勘探在新的水平上的需要。

地震勘探的基本任务是根据所观测的地震波揭示地下地质体的形态、结构和性质。

因此，当解决了地震波的激发问题以后，如何把地震波接收、记录下来，以便供人们分析研究就成为关键性的任务和环节。

地震勘探仪器正是完成这一任务的关键设备和工具。

任何地震勘探仪器，都是必须具备下述三个基本部分：

即地面振动传感器（检波器）、地震信号放大和数据变换（采集站）、中央记录系统（磁带机、纸记录显示设备）。

地震勘探对地震仪器的基本技术要求如下：

（1）放大作用

人工激发的地震有效波在地面引起的振动位移非常微小，只有微米的量级，要求地震仪器必须将微弱地震信号放大。

（2）动态范围

来自浅层和深层的地震波能量相差十分悬殊，可以达到十万倍以上，即有效的地震信号动态范围可达100分贝以上。

要求地震仪器具有足够大的动态范围能够从弱到强把全部地震信号都接收下来。

（3）自动增益控制

因为来自浅层和深层的地震波能量相差十分悬殊，可达到10万倍（按100dB）。

为了能在同一张记录上记录或者显示它们，要求地震仪器具有自动增益控制的功能，自动将大信号压缩，小信号放大。

（4）多道接收

为了提高生产效率，要求在施工测线上大量的物理点同时观测地震波。

就是说，地震仪器应该具有多道接收能力。

（5）地震道一致性

地震勘探是用各道地震波的到达时间和波形差异识别波的类型，进行资料和地质解释。

因此，要求各地震道对同一地震波的响应应该是相同的。

也就是说，要求仪器的所有地震道在信号接收时间、接收信号的幅度和相位方面具有高度的一致性。

我们每天作日检，采集站和检波器的脉冲响应一致性测试，就是对同一炮内所有地震道的幅频特性和相频特性的一致性检查。

而遥爆系统TB延迟时间的测试，本质上是对一台仪器放的所有炮的时间一致性检查。

（6）频率选择作用

地震波包含有效波和各种干扰波，一般它们的频率特性是有差别的，比如面波在20Hz以下的低频范围内，而石油地震勘探中的反射波在10Hz~100Hz范围内（浅层工程和金属矿勘探可达几百赫兹，天然地震、大地测深或折射波方法勘探只有几赫兹的频率）。

因此，要求地震勘探仪器的记录系统和回放系统具有选频滤波作用。

在有效波频率范围内没有畸变，而对干扰波频率应有最小的放大。

这就涉及到仪器的通频带、低切滤波器、高切滤波器、50Hz工业交流电陷波滤波器等等技术性能和指标要求。

（7）分辨能力

地下不同地层反射的地震波可能接连而来，但仪器（包括检波器）的固有特性决定它总是存在固有振动。

当仪器的固有振动延续时间不大于相邻界面地震脉冲到达的时间差时，两个波能够分开，否则就难于分开。

因此，要求仪器具有良好的分辨性能，就是说仪器的固有振动延续时间应尽可能小。

这个要求除了地震仪器的主机系统外，再一个关键就是检波器的性能，特别时检波器的阻尼特性。

（8）其它性能要求：

记录长度；

时标精度；

谐波畸变；

系统噪声；

增益精度；

丢码率（对数字仪器）；

………等等。

这些技术要求有些存在着内在关系，不是完全独立的，有时候是从不同角度提出的，有时候是为了强调某一方面提出的。

地震勘探对地震仪器的技术要求，是随着科学技术的发展而不断刷新和提高的，因此技术性能和技术指标的要求都是相对的。

地震勘探仪器本身是一台大型高精密度的电子设备和系统，所以它产生和发展的技术条件首先取决于电子技术的发展，特别是微电子技术的发展。

现代地震勘探仪器还取决于后来出现并成为独立分支的计算机技术的发展，以及其它一些重要领域的科技发展，例如：

数据传输技术，包括有线的、无线的、网络的；

数据存储技术，包括存储介质、编码技术等；

以及机械特别是微机械加工技术、电路工艺技术、电源技术、材料科学技术等等。

我们在这里准备重点介绍一下地震勘探仪器的发展与电子技术和计算机技术的发展关系。

【电子计算机的产生和发展取决于电子技术，特别是电子器件的发展。

每当新的电子器件涌现出来，或者说电子元件的每一次变革，都引起了电子技术的重大突破和飞跃式的大发展。

元器件是影响电子技术，也是影响计算机发展的主要因素。

电子元器件是电子技术迅速发展的重要前提，是电子技术的基础，是电子设备的“心脏’。

电子设备的功能变幻无穷，性能千差万别，都是由于电子器件的不同作用和对信号的不同处理方式产生的。

对电信号进行放大是电子器件最重要也是最常见的功能之一，也最能明显地反映电子器件的突出作用。

电子计算机和地震勘探仪器的发展历史可以看成是电子器件不断演变和发展的历史。

而计算机技术，特别是微计算机技术给当代地震勘探仪器带来了全新的结构和性能。

1、第一代电子器件——电子管

二十世纪初期，第一代电子器件——电子管的发明，真空二极管、真空三极管的出现，标志着人类开始进入电子时代。

以后又陆续出现了真空四极管、五极管、复合管等等，导致出现了全球性的无线电广播网。

20世纪30年代，在机械式的天然地震仪基础上，苏联人用电子管设计出人工地震使用的记录仪器，于是第一代地震勘探仪器——电子管地震仪诞生。

电子管地震仪器一直发展到50年代末，大约经历了30多年，是地震勘探的初期，也是地震