專利名稱：一種單坐標(biāo)點(diǎn)雙能量地震信號(hào)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地震信號(hào)采集系統(tǒng)，特別涉及一種單坐標(biāo)點(diǎn)雙能量地震 信號(hào)采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的地震信號(hào)采集系統(tǒng)在收集信號(hào)時(shí)，往往采用的是單采集點(diǎn)單通道 信號(hào)采集的設(shè)計(jì)，在單道地震記錄上，信號(hào)的能量往往集中在低主頻頻帶上，
該頻帶寬度由0.707倍主頻幅度所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)頻率確定，在該頻帶之外的高主 頻頻帶信號(hào)的能量則要低很多。盡管低頻地震波具有較大的穿透深度，從而 地震勘探深度也倚仗于低頻能量，但有效的高主頻頻帶能量，雖然穿透深度 有限，但其薄層分辨率卻是工程師們所看好的，而且高主頻頻帶主頻帶的范
圍可以根據(jù)需要合理設(shè)計(jì)，同樣具有寬頻帶特征的高主頻頻帶能量也能穿透 到一定深度。在現(xiàn)有地震采集儀器系統(tǒng)中，低頻信號(hào)和高主頻頻帶信號(hào)的前 置增益和調(diào)理電路相同，信號(hào)的輸出受檢波器靈敏度、地震儀的信號(hào)增益， 尤其是硬件動(dòng)態(tài)范圍的限制，顯然，在一樣的模擬電路上，能量較低的高主 頻頻帶信號(hào)不能得到適當(dāng)?shù)奶幚?。比如?jīng)前置放大器輸出模擬信號(hào)低頻有效 信號(hào)幅度為l伏特，高主頻頻帶有效信號(hào)的幅度為IO毫伏，兩者之間就相差 40dB，但受限于硬件動(dòng)態(tài)范圍，前置放大器的增益可能無(wú)法再增大了，這樣， 10毫伏的高主頻頻帶有效信號(hào)就沒有得到很好的放大，致使高主頻頻帶有效 信號(hào)與某些背景噪聲，包括儀器系統(tǒng)白噪聲之間的差異沒有得到合理提升， 高主頻頻帶有效信號(hào)不能得到合理調(diào)理與高信噪比模數(shù)轉(zhuǎn)換。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種單坐標(biāo)點(diǎn)雙能量地震信號(hào)采集系 統(tǒng)，包括低主頻頻帶信號(hào)采集通道、高主頻頻帶信號(hào)采集通道、微處理器和 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及預(yù)處理單元，低主頻頻帶信號(hào)采集通道與高主頻頻帶信號(hào)采集通 道并聯(lián)且相互獨(dú)立、同步采集信號(hào)，兩個(gè)采集通道的數(shù)據(jù)分別輸出至數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)及預(yù)處理單元，微處理器分別連接至低主頻頻帶信號(hào)采集通道、高主頻頻 帶信號(hào)采集通道和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及預(yù)處理單元的控制端。
上述的一種單坐標(biāo)點(diǎn)雙能量地震信號(hào)采集系統(tǒng)的低主頻頻帶信號(hào)采集通 道為低主頻頻帶模擬信號(hào)采集裝置、低主頻頻帶前置增益電路、低主頻頻帶
程控濾波器、低主頻頻帶程控增益電路、低主頻頻帶模擬信號(hào)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換 電路依次串聯(lián)。
上述的一種單坐標(biāo)點(diǎn)雙能量地震信號(hào)采集系統(tǒng)的高主頻頻帶信號(hào)采集通 道為高主頻頻帶模擬信號(hào)采集裝置、高主頻頻帶前置增益電路、高主頻頻帶 補(bǔ)償單元、高主頻頻帶程控濾波器、高主頻頻帶程控增益電路和高主頻頻帶 模擬信號(hào)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路依次串聯(lián)。
上述的一種單坐標(biāo)點(diǎn)雙能量地震信號(hào)采集系統(tǒng)的低頻帶模擬信號(hào)采集裝 置為高分辨率低頻帶檢波器或高分辨率寬頻帶檢波器、模擬信號(hào)分頻單元依 次串聯(lián)。
上述的一種單坐標(biāo)點(diǎn)雙能量地震信號(hào)采集系統(tǒng)的高主頻頻帶模擬信號(hào)采 集裝置為高分辨率高主頻頻帶檢波器或高分辨率寬頻帶檢波器、模擬信號(hào)分 頻單元依次串聯(lián)。
上述的一種單坐標(biāo)點(diǎn)雙能量地震信號(hào)采集系統(tǒng)，其所述微處理器為51系列單片機(jī)、ARM處理器、DSP、個(gè)人計(jì)算機(jī)、FPGA或CPLD之中的一種。
上述的一種單坐標(biāo)點(diǎn)雙能量地震信號(hào)采集系統(tǒng)，其所述高主頻頻帶信號(hào) 采集通道與低主頻頻帶信號(hào)通道相比，模擬信號(hào)增益對(duì)低于100Hz低頻能量 的壓制為40dB到100dB，模擬信號(hào)前置增益為40dB到100dB。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于低頻帶信號(hào)可用低主頻頻帶檢波器通過(guò)常規(guī)的地震 采集通道完成正常采集，對(duì)于勘探技術(shù)人員感興趣的高主頻頻帶信號(hào)通過(guò)高 靈敏度的高主頻頻帶帶檢波器、高通濾波器、較大的前置增益、高主頻頻帶 能量補(bǔ)償電路和高主頻頻帶信號(hào)調(diào)理電路完成模擬信號(hào)的放大和調(diào)理，實(shí)現(xiàn) 高主頻頻帶信號(hào)采集。當(dāng)震源激發(fā)時(shí)，本發(fā)明可以分別獲得兩路數(shù)字采集信 號(hào)，代表不同的頻帶，便于后期有針對(duì)性地完成地震數(shù)據(jù)處理與資料解釋， 并能相互參照，有效地提高了勘探施工效能。同時(shí)由于高主頻頻帶信號(hào)采集 電路充分利用了檢波器的靈敏度和硬件動(dòng)態(tài)范圍，具有較大的模擬信號(hào)前置 增益，使得高主頻頻帶信號(hào)的信噪比得到增強(qiáng)，為后期高分辨率地震資料處 理帶來(lái)了較大益處。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，本發(fā)明包括低主頻頻帶信號(hào)采集通道、高主頻頻帶信號(hào)采集通 道、微處理器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及預(yù)處理單元，低主頻頻帶信號(hào)采集通道用于采集震源所產(chǎn)生的低主頻頻帶信號(hào)，高主頻頻帶信號(hào)采集通道用于采集震源所產(chǎn) 生的高主頻頻帶信號(hào)，兩路信號(hào)同步采集，輸入至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及預(yù)處理單元進(jìn) 行分析和儲(chǔ)存，微處理器對(duì)兩路通道和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及預(yù)處理單元進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。 參見圖2，本發(fā)明第一實(shí)施例在同一震源處分別設(shè)有低主頻頻帶檢波器， 如磁電式速度檢波器，以及高主頻頻帶檢波器，如渦流檢波器或壓電加速度 檢波器，當(dāng)震動(dòng)發(fā)生時(shí)，低主頻頻帶檢波器接收震動(dòng)信號(hào)，并將震動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn) 化為電模擬信號(hào)，模擬信號(hào)經(jīng)由低主頻頻帶前置增益電路進(jìn)行放大并傳送至 低主頻頻帶程控濾波器，低主頻頻帶程控濾波器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行濾波處理以 排除中高主頻頻帶信號(hào)或噪聲等，經(jīng)濾波處理后的模擬信號(hào)被傳送至低主頻
頻帶程控增益電路進(jìn)行放大，然后經(jīng)低主頻頻帶模擬信號(hào)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，最終輸入數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行相應(yīng)的分析、儲(chǔ)存等工作。在 低主頻頻帶檢波器接收震動(dòng)信號(hào)的同時(shí)，高主頻頻帶檢波器也接收了震動(dòng)信 號(hào)，并將震動(dòng)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，由于高主頻頻帶信號(hào)的能量較低，經(jīng)高主頻 頻帶前置增益電路放大后，會(huì)再通過(guò)高主頻頻帶補(bǔ)償電路進(jìn)行高主頻頻帶加 強(qiáng)處理，模擬信號(hào)增益對(duì)低于100Hz低頻能量的壓制為40dB到100dB，模擬 信號(hào)前置增益為40dB到100dB。然后再經(jīng)過(guò)高主頻頻帶程控濾波器進(jìn)行濾波， 以壓制低頻信號(hào)，后傳至高主頻頻帶程控增益電路放大，最后由高主頻頻帶 模擬信號(hào)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并輸入數(shù)據(jù)處理單元。微處理器 對(duì)兩路通道和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及預(yù)處理單元進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，這樣就實(shí)現(xiàn)了同時(shí)采集 低主頻頻帶信號(hào)與高主頻頻帶信號(hào)的目的。
參見圖2，本發(fā)明第二實(shí)施例在震源處埋設(shè)有包括低主頻頻帶和高主頻頻 帶信號(hào)的高靈敏度寬頻帶檢波器，當(dāng)震動(dòng)發(fā)生時(shí)，檢波器接收震動(dòng)信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)模擬信號(hào)分頻單元后，同時(shí)將模擬信號(hào)分別輸出 至低主頻頻帶前置增益電路和高主頻頻帶前置增益電路，低主頻頻帶信號(hào)經(jīng) 由低主頻頻帶前置增益電路放大，再輸出至低主頻頻帶程控濾波器進(jìn)行中高 主頻頻帶信號(hào)以及噪聲等的濾波處理，然后由低主頻頻帶程控增益電路進(jìn)行 放大處理，再輸出至低主頻頻帶模擬信號(hào)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào) 并輸入數(shù)據(jù)處理單元。高主頻頻帶信號(hào)由較大的高主頻頻帶前置增益電路進(jìn) 行放大，并由高主頻頻帶信號(hào)補(bǔ)償電路進(jìn)行加強(qiáng)處理，濾波電路對(duì)高主頻頻
帶外的低頻信號(hào)和噪聲等進(jìn)行壓制，模擬信號(hào)增益對(duì)低于100Hz低頻能量的 壓制為40dB到100dB，模擬信號(hào)前置增益為40dB到100dB，最后由高主頻 頻帶模擬信號(hào)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸入數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行相 應(yīng)的分析、儲(chǔ)存等工作，微處理器對(duì)兩路通道和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及預(yù)處理單元進(jìn)行 實(shí)時(shí)控制。
權(quán)利要求
1. 一種單坐標(biāo)點(diǎn)雙能量地震信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于包括低主頻頻帶信號(hào)采集通道、高主頻頻帶信號(hào)采集通道、微處理器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及預(yù)處理單元，低主頻頻帶信號(hào)采集通道與高主頻頻帶信號(hào)采集通道并聯(lián)且相互獨(dú)立、同步采集，兩個(gè)采集通道的數(shù)據(jù)分別輸出至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及預(yù)處理單元，微處理器分別連接至低主頻頻帶信號(hào)采集通道、高主頻頻帶信號(hào)采集通道和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及預(yù)處理單元的控制端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單坐標(biāo)點(diǎn)雙能量地震信號(hào)采集系統(tǒng)，其特 征在于所述的低主頻頻帶信號(hào)采集通道為低主頻頻帶模擬信號(hào)采集裝置、 低主頻頻帶前置增益電路、低主頻頻帶程控濾波器、低主頻頻帶程控增益電 路、低主頻頻帶模擬信號(hào)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路依次串聯(lián)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單坐標(biāo)點(diǎn)雙能量地震信號(hào)采集系統(tǒng)，其特 征在于所述的高主頻頻帶信號(hào)采集通道為高主頻頻帶模擬信號(hào)采集裝置、 高主頻頻帶前置增益電路、高主頻頻帶補(bǔ)償單元、高主頻頻帶程控濾波器、 高主頻頻帶程控增益電路、高主頻頻帶模擬信號(hào)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路依次串聯(lián)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單坐標(biāo)點(diǎn)雙能量地震信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于所述的低主頻頻帶模擬信號(hào)采集裝置為高分辨率低頻帶檢波器或高 分辨率寬頻帶檢波器、模擬信號(hào)分頻單元依次串聯(lián)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單坐標(biāo)點(diǎn)雙能量地震信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于所述的高主頻頻帶模擬信號(hào)采集裝置為高分辨率高主頻頻帶帶檢波 器或高分辨率寬頻帶檢波器、模擬信號(hào)分頻單元依次串聯(lián)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單坐標(biāo)點(diǎn)雙能量地震信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于所述微處理器為51系列單片機(jī)、ARM處理器、DSP、個(gè)人計(jì)算機(jī)、 FPGA或CPLD之中的一種。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單坐標(biāo)點(diǎn)雙能量地震信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于所述高主頻頻帶信號(hào)采集通道與低主頻頻帶信號(hào)通道相比，模擬信號(hào)增益對(duì)低于100Hz低頻能量的壓制為40dB到100dB，模擬信號(hào)前置增益為 40dB至lj 100dB。
全文摘要
一種單坐標(biāo)點(diǎn)雙能量地震信號(hào)采集系統(tǒng)，包括低主頻頻帶信號(hào)采集通道、高主頻頻帶信號(hào)采集通道、微處理器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及預(yù)處理單元，通過(guò)不同的模擬信號(hào)增益及相關(guān)信號(hào)調(diào)理電路，利用兩個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集通道實(shí)現(xiàn)兩個(gè)寬頻帶信號(hào)雙能量采集，每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)上采集兩道地震記錄以代表不同的頻帶，便于后期有針對(duì)性地完成地震數(shù)據(jù)處理與資料解釋，并能相互參照，有效地提高了勘探施工效能。同時(shí)由于高主頻頻帶信號(hào)采集電路充分利用了檢波器的靈敏度和硬件動(dòng)態(tài)范圍，具有較大的模擬信號(hào)前置增益，使得高主頻頻帶信號(hào)的信噪比得到增強(qiáng)，為后期高分辨率地震資料處理帶來(lái)了較大益處。在采用雙能量地震信號(hào)采集系統(tǒng)后，相應(yīng)的地震儀信號(hào)通道數(shù)擴(kuò)展一倍。
文檔編號(hào)G01V1/22GK101281252SQ20081003137
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者朱德兵 申請(qǐng)人:中南大學(xué)