国内地震勘探仪器发展趋势

仪器校验地震勘探仪器是集传感技术、微电子技术、计算机技术、数据传输技术、通讯技术、数据存储技术、工艺材料技术等为一体的综合系统。

随着地震勘探方法的不断创新地震勘探仪器也在不断更新换代,使地震勘探仪器沿着小型化、高电路密度的方向不断发展。

本文从第一代电子管地震仪到第三代集成电路地震仪综述了地震勘探仪器的发展、时代划分以及勘探技术现状等，最后从用户的需求和电子技术的走势，展望了地震勘探仪器的发展方向。

地震勘探中用人工爆炸或用其他可控震源激发地震波﹐并记录它在地面引起的振动位移的仪器。通过分析地震波在岩石中的传播规律﹐确定地震界面的埋藏深度和形状。

按地震波的记录方式﹐地震勘探仪器的发展已经历了6代。

第一代是模拟光点记录地震勘探仪。

这代地震仪大多数由电子管制成。

由于光点感光方式的限制﹐其动态范围小﹐仅有20分贝﹐频带宽约10赫兹﹐采用自动增益控制﹐记录结果不能作数字处理。第二代为模拟磁带记录地震勘探仪。

大多数采用晶体管电路﹐利用磁带记录﹐可多次回放﹐并可作多次叠加和数据处理。

动态范围达50分贝﹐频带宽为15——120赫兹﹐采用公共增益控制或程序增益控制。

第三代为数字记录地震勘探仪器。

这代地震仪采用二进制增益控制方式和瞬时浮点增益控制。它把检波器输出的信号转化为数字化信息﹐记录在磁带上。

其动态范围为120——170分贝﹐频带宽为3——250赫兹以上﹐记录的振幅精度高达0.1——0.01%。

第四代早期遥测地震仪。

遥测地震仪由许多分离的野外地震数据采集站和中央控制记录系统组成。第五代为多种数据传输模式。

全数字化地震数据传输与记录系统标志着第六代全数字遥测地震仪的出现。

地球物理震勘探能力从曾经的小道数二维勘探能力,逐渐发展到大道数的二维和三维勘探能力,如表1为我国各地磁场参数值。直至今天的陆上、海上、大规模全波场三维或四维勘探能力,其中的进步是成几何级数变化的,且技术的发展也是举世瞩目的。

目前,国际勘探市场流行的地震勘探仪器在品种类型上,涵盖了无线仪器、有线仪器、模拟检波器仪器、数字检波器仪器、陆用仪器、水用仪器、拖缆仪器等。

应用这些地震勘探仪器能满足全球范围内沙漠、平原、山地、丛林、湖泊、海洋等各种勘探作手段与工具。

物探仪器广泛应用于地质、石油、冶金、煤炭、交通、铁路、水电、建筑工程等领域。

对能源、资源的勘探与开发,地质灾害的预测,地球环境污染的监测等方面发挥着重要作用.因此,地震勘探仪器的发展也就成为地球物理勘探技术进步的重要组成部分。

从勘探市场的占有率和发展方向看,富有代表性的地震勘探仪器主要有两大类:一是以模拟检波器为地震波传感部件的第五代;二是以数字检波器为地震波传感部件的第六代。

第五代仪器的典型代表有:SERCEL的408UL-FDU、I/O的AC系统-IV、GEO-X的ARIES以及FAIRFIELD的BOX等。

这类仪器的技术特点是,都拥有成熟的网络遥测技术和计算机数据编码通讯技术,都采用$2术的24位A/D转换器,且系统具有集成度高和实时采集能力强等优点[6]。第六代仪器的典型代表有:SERCEL的408UL-DSU和I/O的VC或VR系统-IV。

这类仪器的技术特点是,在沿用$2技术的基础上采用了高精度的MEMS传感技术,使得检波器的瞬时动态范围达到90dB以上。

从技术水平上看,当今世界各大地球物理公司拥有的主流地震勘探仪器都是采用$2技术的24位A/D型,实时采集能力可达几千甚至万道,所应用的数字存储技术、网络遥测技术、数字传感技术、数据通讯技术、计算机软、硬件技术、电子工程技术、材料工艺技术等均属国际先进水平,而且各项物理特性和技术指标也是同期高科技精密电子装备中最高和最好的。

目前,正在研发和全面推行的以MEMS技术为基础的地震勘探仪器,也即地震勘探仪器的核心技术越来越多地体现在系统应用软件水平和功能上。这就是当代地震勘探仪器的基本技术现状。