國(guó)內(nèi)地震勘探儀器發(fā)展趨勢(shì)

儀器校驗(yàn)地震勘探儀器是集傳感技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、工藝材料技術(shù)等為一體的綜合系統(tǒng)。

隨著地震勘探方法的不斷創(chuàng)新地震勘探儀器也在不斷更新?lián)Q代,使地震勘探儀器沿著小型化、計(jì)量檢測(cè)高電路密度的方向不斷發(fā)展。

本文從第yi代電子管地震儀到第三代集成電路地震儀綜述了地震勘探儀器的發(fā)展、時(shí)代劃分以及勘探技術(shù)現(xiàn)狀等，從用戶的需求和電子技術(shù)的走勢(shì)，展望了地震勘探儀器的發(fā)展方向。

地震勘探中用人工爆炸或用其他可控震源激發(fā)地震波﹐并記計(jì)量檢測(cè)檢定錄它在地面引起的振動(dòng)位移的儀器。通過(guò)分析地震波在巖石中的傳播規(guī)律﹐確定地震界面的埋藏深度和形狀。

按地震波的記錄方式﹐地震勘探儀器的發(fā)展已經(jīng)歷了6代。

第yi代是模擬光點(diǎn)記錄地震勘探儀。

這代地震儀大多數(shù)由電子管制成。

由于光點(diǎn)感光方式的限制﹐其動(dòng)態(tài)范圍小﹐僅有20分貝﹐頻帶寬約10赫茲壓力試驗(yàn)機(jī)檢定 ﹐采用自動(dòng)增益控制﹐記錄結(jié)果不能作數(shù)字處理。第二代為模擬磁帶記錄地震勘探儀。

大多數(shù)采用晶體管電路﹐利用磁帶記錄﹐可多次回放﹐并可作多次疊加和數(shù)據(jù)處理。

動(dòng)態(tài)范圍達(dá)50分貝﹐頻帶寬為15～120赫茲﹐采用公共增益控制或程序增益控制。

第三代為數(shù)字記錄地震勘探儀器。

這代地震儀采用二進(jìn)制增益控制方式和瞬時(shí)浮點(diǎn)增益控制。它把檢波器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信息﹐記錄在磁帶上。

其動(dòng)態(tài)范圍為120～170分貝﹐頻帶寬為3～250赫茲以上﹐記錄的振幅精度高達(dá)0.1～0.01%。

第四代早期遙測(cè)地震儀。

遙測(cè)地震儀由許多分離的野外地震數(shù)據(jù)采集站和中央控制記錄系統(tǒng)組成。第五代為多種數(shù)據(jù)傳輸模式。

全數(shù)字化地震數(shù)據(jù)傳輸與記錄系統(tǒng)標(biāo)志著第六代全數(shù)字遙測(cè)地震儀的出現(xiàn)。

地球物理震勘探能力從曾經(jīng)的小道數(shù)二維勘探能力,逐漸發(fā)展到大道數(shù)的二維和三維勘探能力,如表1為我國(guó)各地磁場(chǎng)參數(shù)值。儀器計(jì)量直至今天的陸上、海上、大規(guī)模全波場(chǎng)三維或四維勘探能力,其中的進(jìn)步是成幾何級(jí)數(shù)變化的,且技術(shù)的發(fā)展也是舉世矚目的。

目前,國(guó)際勘探市場(chǎng)流行的地震勘探儀器在品種類型上,涵蓋了無(wú)線儀器、有線儀器、模擬檢波器儀器、數(shù)字檢波器儀器、陸用儀器、水用儀器、拖纜儀器等。

應(yīng)用這些地震勘探儀器能滿足全球范圍內(nèi)沙漠、平原、山地、叢林、湖泊、海洋等各種勘探作手段與工具。

物探儀器廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、石油、冶金、煤炭、交通、鐵路、水電、建筑工程等領(lǐng)域。

對(duì)能源、資源的勘探與開(kāi)發(fā),地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè),地球環(huán)境污染的監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮著重要作用.因此,地震勘探儀器的發(fā)展也就成為地球物理勘探技術(shù)進(jìn)步的重要組成部分。

從勘探市場(chǎng)的占有率和發(fā)展方向看,富有代表性的地震勘探儀器主要有兩大類:一是以模擬檢波器為地震波傳感部件的第五代;二是以數(shù)字檢波器為地震波傳感部件的第六代。

第五代儀器的典型代表有:SERCEL的408UL-FDU、I/O的AC系統(tǒng)-IV、GEO-X的ARIES以及FAIRFIELD的BOX等。

這類儀器的技術(shù)特點(diǎn)是,都擁有成熟的網(wǎng)絡(luò)遙測(cè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)編碼通訊技術(shù),都采用$2術(shù)的24位A/D轉(zhuǎn)換器,且系統(tǒng)具有集成度高和實(shí)時(shí)采集能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[6]。第六代儀器的典型代表有:SERCEL的408UL-DSU和I/O的VC或VR系統(tǒng)-IV。

這類儀器的技術(shù)特點(diǎn)是,在沿用$2技術(shù)的基礎(chǔ)上采用了高精度的MEMS傳感技術(shù),計(jì)量校準(zhǔn)校驗(yàn)使得檢波器的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到90dB以上。

從技術(shù)水平上看,當(dāng)今世界各大地球物理公司擁有的主流地震勘探儀器都是污水流量計(jì)檢定采用$2技術(shù)的24位A/D型,實(shí)時(shí)采集能力可達(dá)幾千甚至萬(wàn)道,所應(yīng)用的數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)遙測(cè)技術(shù)、數(shù)字傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)、電子工程技術(shù)、材料工藝技術(shù)等均屬國(guó)際先進(jìn)水平,而且各項(xiàng)物理特性和技術(shù)指標(biāo)也是同期高科技精密電子裝備中高和好的。

目前,正在研發(fā)和全面推行的以MEMS技術(shù)為基礎(chǔ)的地震勘探儀器,也即地震勘探儀器的核心技術(shù)越來(lái)越多地體現(xiàn)在系統(tǒng)應(yīng)用軟件水平和功能上。這就是當(dāng)代地震勘探儀器的基本技術(shù)現(xiàn)狀。