地震采集接收系統(tǒng)

一、集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上個世紀70年代中期，數(shù)字地震儀的出現(xiàn)，把地震勘探帶入了一個新的時代，出現(xiàn)了以DFS－V和SN338為代表的集中專用控制式數(shù)字地震儀。到了80年代，隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新器件不斷應(yīng)用到數(shù)字地震儀的設(shè)計和生產(chǎn)中，又出現(xiàn)了以SN358和MDS16為代表的計算機集中控制式數(shù)字地震儀。一、集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所謂集中控制式系統(tǒng)是指整個儀器系統(tǒng)的控制部分采用統(tǒng)一的數(shù)字邏輯電路完成。根據(jù)控制邏輯所采用的電路形式，集中控制式地震儀又可分為專用集中控制式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計算機集中控制式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

一、集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1.專用集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)檢波器邏輯控制數(shù)字磁帶機多路轉(zhuǎn)換開關(guān)瞬時浮點放大器模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)傳輸接口大線濾波器低噪聲前置放大器模擬濾波器大線濾波器低噪聲前置放大器模擬濾波器DFS－V和SN338一、集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1.專用集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（1）檢波器：將地面振動信號換成模擬電壓信號，該信號經(jīng)模擬信號傳輸大線送至大線濾波器。（2）大線濾波器：濾除共模干擾和高頻干擾，濾波之后的信號送低噪聲前置放大器。一、集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（3）前置放大器：對微弱的地震信號進行放大，以利于后續(xù)濾波處理；放大后的信號送高通濾波器、低通濾波器、陷波器進行模擬濾波處理。（4）模擬濾波器：對放大之后的信號進行高通濾波器、低通濾波器、陷波器進行模擬濾波處理；濾除高頻、低頻和工業(yè)干擾。同時為防止采樣過程中產(chǎn)生假頻干擾，還要用大陡度去假頻濾波器對信號進行濾波處理，然后再送入多路轉(zhuǎn)換開關(guān)進行時分復(fù)用轉(zhuǎn)換并同時完成采樣。一、集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（5）多路轉(zhuǎn)換開關(guān)：完成時分復(fù)用轉(zhuǎn)換并同時完成采樣；經(jīng)過多路合一的各道信號的子樣送瞬時浮點放大器（IFP）進行可變增益。（6）瞬時浮點放大器:（對于小信號自動調(diào)整選擇較大增益，對于大信號自動選擇較小增益）的放大，然后將IFP調(diào)整后的模擬信號送15位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；對產(chǎn)生的3位增益碼和15位A/D轉(zhuǎn)換的尾數(shù)送格式編排電路按照規(guī)定的格式進行編排，編排的結(jié)果送數(shù)字磁帶機記錄。一、集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1.專用集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)字磁帶機反格式編排器數(shù)字自動增益控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器反多路轉(zhuǎn)換開關(guān)回放濾波器顯示記錄儀一、集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1.專用集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為監(jiān)視記錄在磁帶中的數(shù)據(jù)的質(zhì)量，在完成數(shù)據(jù)記錄后還需要進行數(shù)據(jù)回放?；胤胖饕ǚ锤袷骄幣?、自動增益控制、D/A轉(zhuǎn)換、反多路轉(zhuǎn)換、回放濾波等處理，最后用繪圖儀形成回放記錄。符合質(zhì)量要求的數(shù)據(jù)磁帶需要送計算中心完成最后的處理與解釋。一、集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.計算機集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)檢波器檢波器通用計算機及控制記錄程序數(shù)字磁帶機多路轉(zhuǎn)換開關(guān)瞬時浮點放大器模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)傳輸接口大線濾波器低噪聲前置放大器模擬濾波器大線濾波器低噪聲前置放大器模擬濾波器前端各種控制SN358和MDS15B一、集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.計算機集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通用計算機回放控制數(shù)字磁帶機打印機顯示記錄儀一、集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3.集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)問題一般情況下，集中控制式數(shù)字地震儀的檢波器通過模擬信號線（一般稱為“大線”）與采集系統(tǒng)連接，由于大線上傳輸?shù)氖悄M信號，傳輸?shù)木嚯x又比較遠，因此，信號易受各種干擾因素的影響。同時，由于采樣間隔和大線重量的限制，集中控制式地震儀中一條大線電纜一般不超過120道。二、分布式遙測地震儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)隨著計算機技術(shù)在地震儀中應(yīng)用的不斷深入，人們把數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的放大器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)傳輸控制邏輯以及整個控制用CPU做在一個小箱體內(nèi)，稱為“采集站”，將采集站放置在檢波點上，每個采集站用較短的模擬信號線（一般稱為“小線”）與1～8道檢波器連接，各采集站用數(shù)字信號線（數(shù)字大線）或以無線方式與中央記錄主機相連，當各采集站和記錄主機之間合理組合時，可以構(gòu)成分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。由于數(shù)據(jù)采集部件在檢波點而不在儀器車上，因此，這類系統(tǒng)又被稱為“遙測地震儀”。二、分布式遙測地震儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)VME總線控制野外數(shù)字大線標準計算機網(wǎng)絡(luò)總線

采集站1

采集站2

采集站n計算機1計算機2繪圖儀磁帶機網(wǎng)絡(luò)接口采集控制磁帶機接口其它接口繪圖儀接口SN368和MDS16二、分布式遙測地震儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1.IFP型采集站線路濾波器前置放大器高通、陷波、低通濾波器多路轉(zhuǎn)換開關(guān)瞬時浮點放大器A/D轉(zhuǎn)換器檢波器線路濾波器前置放大器高通、陷波低通濾波器檢波器采集站控制電路（CPU）數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)傳輸接口去前端數(shù)據(jù)指令美國的DFS－Ⅶ、MDS－16和法國SN368二、分布式遙測地震儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.IFP型采集站存在的問題1、影響地震儀頻率特性的因素主要是模擬電路及A/D轉(zhuǎn)換之前采樣速率的限制。

其高頻響應(yīng)主要取決于多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的采樣頻率。設(shè)采樣頻率為fs，有效信號中的最高頻率為fmax，IFP的單道調(diào)整時間為tc，地震道數(shù)為N；考慮到采樣定理fs≥2fmax的要求，取fs=4fmax，系統(tǒng)的高截止轉(zhuǎn)折頻率fc=fmax，則有

二、分布式遙測地震儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.IFP型采集站存在的問題2、影響儀器動態(tài)范圍的主要因素是模擬電路本底噪聲幅值和儀器最大不失真信號的幅值一般情況下，對于n位A/D轉(zhuǎn)換器，其動態(tài)范圍DR為：

二、分布式遙測地震儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.IFP型采集站存在的問題2、影響儀器動態(tài)范圍的主要因素是模擬電路本底噪聲幅值和儀器最大不失真信號的幅值就目前集成電路工藝和技術(shù)來說，對于傳統(tǒng)的積分型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器和直接比較型A/D轉(zhuǎn)換器，由于電路本身噪聲特性的影響，其分辨率很難達到18位，因此，直接使用傳統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換器的儀器系統(tǒng)，其動態(tài)范圍難以達到110dB。二、分布式遙測地震儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.IFP型采集站存在的問題3、IFP結(jié)構(gòu)的采集站使用了大量模擬器件和數(shù)字器件，電路結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，功耗也比較大，這些都不符合現(xiàn)代電子技術(shù)集成化、數(shù)字化、低功耗（低電源電壓）、高性能的要求。因此，需要一種新型結(jié)構(gòu)的地震數(shù)據(jù)