地球物理仪器历史现状与发展(3)

2020-02-21 15:40

勘探是不利的。

4 、遥测地震仪时期

所谓遥测地震仪就是将采集过程中,数字化以前的电路放在采集站里,布置在排列上,这样采集站是由中央单元遥控,就由模拟信号传输变为数字信号传输。 1.2.4 瞬时浮点增益放大器遥测地震仪阶段

为了解决和克服集中式浮点放大器仪器的弊端,首先由美国GUS公司在1975年研制出192道/1ms的GUS—BUS遥测地震仪,1977年法国的SerceL公司和其他厂家也先后研制出遥测仪器。我国石油物探局仪器厂和西安石油仪器总厂也分别研制出SK一1004和YKZ-480遥测仪,并于1991年3月10日通过“七五”国家重点科技攻关项目的鉴定和验收,从此便开始了批量生产遥测仪器。SK--1004仪器,采用当时先进的小型机PDP11/24作为整机控制,单总线结构,每线21ms采样192道,最大8线输入达1536道,单站6道,可进行现场处理,用2. 5字节SEG-- D格式,数传编码类似于I/O—I、II仪器。YKZ-480仪器采用PC—AT主机做为整机控制,VME总线,基本单元2ms,采样480道.可扩展到960道,用2.5字节SEG—D格式,用SC--1或SN368仪器的采集站,单站单道,数传编码采用SN368、SN388仪器的方式。

现代遥测地震仪的主机与地面站(包括采集站、交叉站、电源站、中继站)之间的数据和命令要进行传输,为了保证其可靠性,要进行编码和解码。其方式很多,不管那种方式,主要采用的手段是窄带传输和冗余校验I/O系统I、Ⅱ仪

器:命令线采用美国标准代码(ASC)Ⅱ码,传输率256KHz 数据线采用交替标志反相码(AM1)传输率为5MHz。

SN388仪器:命令与数据均用AIMI码,传输率为8.96MHz。

VISION仪器:命令线采用曼彻斯特Ⅱ码,传输率为2IMttz,数据线采用密勒码(MILLER)传输率。

SK--1005仪器从硬件到软件完全是采用二次开发的思想,是自行设计和开发的新一代仪器。说明到这个时期,我国已完全有能力自行开发世界先进水平的仪器 其研制特点是尽量采用当时世界上最先进的电子和计算机技术。用奔腾486微机,可以升级到586,以活动硬盘代替磁带机记录(可选用磁带机),大胆开发了32位浮点数字信号处理(DSP)器,应用i860的64位精减指令集处理器(RISC),采用可编程阵列(FPGA)、多媒体和网络技术.采用工作站.做现场处理和质量实时控制。道能力1536道/2 ms 可扩展3072道/2 ms线能力8线 可扩展16线可进行实时全精度频率域相关和快速离散HARTLEY变换相关,采用积木式结构。 1.2.5 24位模数转换器遥测地震仪阶段

1992年2月,美国Crastal公司为迎合地震仪器和声纳的需要开发出具有△ Σ技术的24位模数转换器,后来改进提高形成CS5321和CS5322产品。法国Sercel公司与Ahalog Device公司合作开发出将前放和模数转换器做在一起的芯片。紧接着Serecel、I/O、HGS等其他公司相继开发出具有△--Σ技术的24位模数转换器的遥测仪SN388、SYSTWO、VISION,而后,其他公司也慢慢的开发出来。

物探局仪器厂于1995年开始研究24位模数转换器的地震仪器,型号为SK-- 1006,在塔克拉玛干沙漠腹地和边缘进行野外试验,获得较好的记录、剖面。于1997年底,进行了鉴定,鉴定会认为该仪器模数转换器主要是由二块芯片组成,第一块CS5321是调制器,第二块CS5322是有限长单元脉冲响应(FIR)滤波器。图l2是△--Σ技术的调制器原理框图,V1 是一个差分器,它是将输入信号与模数转换器的输出求差,即取△,在V2积分累加器里求和,即取Σ,V3 是一比较器,输出一位数据流,经多次运行就完成△- Σ的过程,产生模数转换器的一位数据流输出 ,调制器采用了过采样技术,往往采样速率是被采样信号最高频率的二百倍以上。做为—个实例,达到国际同类产品的先进水平。与此同时西安石油勘探

仪器总厂也开发出来并在胜利油田进行了试验。

1.3 电法仪器 1.3.1概述

目前电磁法、电法仪器种类繁多,但应用最普遍、效果最佳的不外乎三类仪器,即大地电磁测深仪(MT仪)、瞬变电磁仪和高密度电法仪。当今一流的电磁法和电法仪器必然是硬件和软件的完美结合,以达到:①高分辨率,高信噪比;② 宽频带,大动态范围;③高集成,多功能,低功耗;④操作简单,轻便灵活,现场实时显示结果。

一、大地电磁测深仪(MT仪)

近年来,MT 方法面临的主要问题是如何提高野外数据采集质量,以获取高质量的视电阻率和相位曲线并提高生产效率,以及如何有效地消除静位移和获得最接近实际的反演模型。

提高野外数据采集质量和提高生产率,与磁场传感器的信噪比、数据采集单元的分辨率以及MT法的观测排列形式和数据处理方法等紧密相关。

GMS--06磁场传感器是德国Metrinix公司最新研制的感应式FMS一06型磁场传感器,重约8kg,长1.2m,直径75mm,很轻便。由于采用了特殊结构的磁芯材料,计算机模拟设计的线圈结构和磁反馈前置放大,FMS--06的频带范围扩展到10000Hz~10000s,达8个数量级,其信噪比(即天然场低活动水平与传感器的噪声之比)高达1O~100倍,在高频段的噪声低至5* 10-7 nT/Hz-2,并且没有温漂和时漂,见图1。这是当今世界上性能最好的感应式磁场传感器。该传感器保证了在天然场活动最平静的日子也能记录到高质量、全频段电磁信号。

GMS--06的数据采集单元ADU—O6即主机带宽20 kHz 直流,其高频段和低频段各有一个24位A/D转换器,以保证全频段都具有最高的分辨率和最大的动态范围。除三个固定频段外,还设有一个自由频段,用户可根据需要选择自己最感兴趣的记录频段。ADU—O6内部设有5OOMB的闪烁存储器,可存储大量的野外记录数据。ADU—O6重约5kg,5道功耗7~12W。如果把FMS—O7感应式传感器(频响20kHz~1000s)与微型的磁通门磁力仪FGS一01结合起来,GMS--06的频带范围可以扩展到20kHz~100000s。图2和图3是配有FMS—O6磁传感器的GMS—O6系统所记录的MT 曲线,其高频端达10000Hz,低频端达10000s。

如果局部噪声很强,消除这种噪声的最好方法是采用远参考道观测。此外,GMS


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