耿啟立

(中國(guó)地質(zhì)裝備集團(tuán)有限公司，北京 100102)

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地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)品現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)(上)

耿啟立

(中國(guó)地質(zhì)裝備集團(tuán)有限公司，北京 100102)

本文在介紹國(guó)外新型地震傳感(檢波)器的同時(shí)，對(duì)代表地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的油氣地震儀產(chǎn)品現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，重點(diǎn)介紹了國(guó)內(nèi)外工程地震儀的產(chǎn)品現(xiàn)狀和代表產(chǎn)品，概括總結(jié)了國(guó)內(nèi)外地震傳感(檢波)器、油氣地震儀、工程地震儀的發(fā)展趨勢(shì)。

地震儀；傳感器；物探；發(fā)展趨勢(shì)

地震勘探是利用地下介質(zhì)彈性和密度的差異，通過觀測(cè)和分析大地對(duì)人工激發(fā)地震波的響應(yīng)，推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)的地球物理勘探方法。地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)品是獲取地震勘探數(shù)據(jù)的關(guān)鍵設(shè)備，主要包括激發(fā)震源、檢波器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱地震儀)等。本文在介紹新型地震檢波器、油氣地震儀的同時(shí)，重點(diǎn)介紹工程地震儀產(chǎn)品現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。

1 地震檢波器

地震檢波器是一種將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的專用傳感器。按工作原理分為電磁感應(yīng)式、壓電陶瓷式、電化學(xué)式、MEMS微電子機(jī)械式、光纖式等；按輸出信號(hào)方式分為模擬檢波器和數(shù)字檢波器，電磁感應(yīng)式、壓電陶瓷式屬于模擬檢波器，通常分別用于陸地地震勘探和水上(下)地震勘探。

近年來，在新材料、新技術(shù)的推動(dòng)下，陸續(xù)出現(xiàn)了電化學(xué)地震檢波器、MEMS數(shù)字檢波器和光纖傳感檢波器，如美國(guó)PMD/eentec公司研制的寬頻帶電化學(xué)檢波器能夠檢測(cè)0.008～50 Hz以內(nèi)的振動(dòng)信號(hào)，動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到150 dB；美國(guó)ION公司和法國(guó)Sercel公司相繼研制出的VectorSeis型和DSU型數(shù)字檢波器，檢測(cè)信號(hào)頻帶范圍可達(dá)到DC～800 Hz。

1.1 電化學(xué)地震檢波器

從20世紀(jì)90年代開始，美國(guó)PMD公司和俄羅斯MET公司相繼推出了大動(dòng)態(tài)范圍、寬頻帶的電化學(xué)地震檢波器。電化學(xué)檢波器的核心是電化學(xué)換能器，其主要由一對(duì)惰性金屬電極(通常使用鉑金網(wǎng)狀電極)和可逆氧化還原反應(yīng)的電解質(zhì)溶液(碘酒)組成，其工作原理是在陰陽(yáng)電極之間加載小幅值的直流電流，使得離子向陰極密集，形成離子濃度梯度，產(chǎn)生靜態(tài)電流；地表運(yùn)動(dòng)時(shí)，電解液隨著在管道內(nèi)移動(dòng)，產(chǎn)生與電解液運(yùn)動(dòng)速度成比例的附加電流，由附加電流可以得到地表運(yùn)動(dòng)的速度或者加速度大小。電化學(xué)地震檢波器屬(甚)寬頻帶地震檢波器，功耗一般只有30～50 mW ；換能器用電解液代替彈簧，慣性體為液體，其輸出與慣性體的位置無關(guān)，沒有慣性體鎖死和中心調(diào)節(jié)的要求；反饋電路中沒有積分電路，因此在長(zhǎng)周期帶寬工作噪聲水平非常低；電化學(xué)換能器在120～130 dB動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)是線性的，采用力平衡反饋，動(dòng)態(tài)范圍可以達(dá)到150～160 dB。電化學(xué)換能器還具有頻帶寬、可在大傾角范圍工作、工作溫度范圍寬及無需任何維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，是地震檢波器換能器的革新。近幾年來，通過技術(shù)改進(jìn)，這種電化學(xué)地震傳感器克服了穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)范圍等特性的不足，已經(jīng)成功研制了實(shí)用的電化學(xué)地震儀，并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化。如美國(guó)PMD公司已經(jīng)研制成功了電化學(xué)旋量地震儀、強(qiáng)震儀、寬頻帶地震儀以及海底地震儀。此外，俄羅斯莫斯科物理工藝研究所也研制了類似的地震檢波器，能夠檢測(cè)0.005～100 Hz范圍內(nèi)的振動(dòng)頻率。中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所研制的MECSS1 I與MECSS3 I型電化學(xué)檢波器頻率范圍為1～70 Hz，靈敏度達(dá)到100 V/(m·s-1)。

1.2 MEMS數(shù)字地震檢波器

數(shù)字檢波器與MEMS(Micro Electro Mechanical System，微機(jī)電系統(tǒng))傳感器集成并微型化在一起，構(gòu)成了新型MEMS數(shù)字地震檢波器。其特點(diǎn)是內(nèi)部包含MEMS傳感器和微型化的24位A/D，直接輸出24位數(shù)字信號(hào)，動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)到120 dB，比傳統(tǒng)檢波器的動(dòng)態(tài)范圍至少高出50～60 dB；幅頻特性十分平坦，在1～800 Hz頻率范圍內(nèi)，始終保持平直，而輸出相位為零相位；超低噪音特性、極高的向量保真度、不受外界電磁信號(hào)干擾的影響。目前世界上比較成熟的MEMS數(shù)字地震檢波器是美國(guó)ION公司的VectorSeis型數(shù)字檢波器和法國(guó)SECEL公司的DSU型數(shù)字檢波器。

美國(guó)ION公司于1998年推出世界上第一款MEMS數(shù)字地震檢波器，其是3分量檢波器，將3個(gè)MEMS傳感器和控制電路集成在一個(gè)檢波器中，系統(tǒng)內(nèi)部有矢量校正系統(tǒng)，可以任意方向、任意角度擺放。VectorSeis型數(shù)字檢波器主要技術(shù)指標(biāo)如下：動(dòng)態(tài)范圍115 dB、諧波失真0.002 %、交叉隔離46 dB、容差0.3 %、可任意方向埋設(shè)。

法國(guó)SECEL公司于2001年推出DSU系列數(shù)字檢波器，共有DSU1單分量和DSU3三分量?jī)煞N，主要技術(shù)指標(biāo)如下：動(dòng)態(tài)范圍120 dB、諧波失真-90 dB、交叉隔離45 dB、容差0.25 %，傾斜27°。

數(shù)字檢波器與傳統(tǒng)檢波器比較，有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)諧波畸變小于0.003 %，動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)105 dB，而傳統(tǒng)檢波器的諧波畸變最小也只有0.03 %，動(dòng)態(tài)范圍只有60 dB；

(3)具有極高的向量保真度，其輸出頻帶十分平坦，在1～500 Hz范圍內(nèi)始終保持平直，且相位為0相位，而最好的模擬檢波器也達(dá)不到1～500 Hz的帶寬；

(4)抗干擾能力強(qiáng)，由于輸出的是24位數(shù)字信號(hào)，不受外界的電磁干擾影響；

(5)三分量檢波器能檢測(cè)3個(gè)方向的地震波，能夠采集全波地震信號(hào)，從而改善在復(fù)雜地區(qū)地震成像和巖性信息數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量。

1.3 光纖地震傳感器

高靈敏度、高保真度、高動(dòng)態(tài)范圍和低諧波畸變的數(shù)字式檢波器是地震檢波器的發(fā)展方向。

2 地震儀

地震儀器一直伴隨著電子、通信、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、軟件等技術(shù)和基礎(chǔ)工業(yè)的進(jìn)步在不斷發(fā)展，經(jīng)歷了模擬光點(diǎn)記錄、模擬磁帶記錄、數(shù)字磁帶記錄、初期遙測(cè)、后期多道遙測(cè)、全數(shù)字記錄、節(jié)點(diǎn)到實(shí)時(shí)無線萬道網(wǎng)絡(luò)遙測(cè)等七代發(fā)展歷程。

按應(yīng)用領(lǐng)域劃分，地震儀可分為油氣勘探地震儀(簡(jiǎn)稱油氣地震儀)和工程勘探地震儀(簡(jiǎn)稱工程地震儀)。

2.1 油氣地震儀

油氣地震儀代表了當(dāng)代地震儀的最新發(fā)展水平。目前的油氣地震儀以有線儀器、節(jié)點(diǎn)儀器、無線儀器等為代表，適宜10萬道以上的大道數(shù)作業(yè)，野外布設(shè)靈活，具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)管理能力。

2.1.1 有線儀器

有線儀器采用網(wǎng)絡(luò)遙測(cè)、數(shù)據(jù)壓縮、光纖通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、源同步控制等先進(jìn)技術(shù)，從采集站到交叉站再到主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸采用電纜來實(shí)現(xiàn)，使儀器的穩(wěn)定性、可靠性、數(shù)據(jù)傳輸速度、存儲(chǔ)速度、源同步控制能力、帶道能力大幅度提高。具備高密度采集、海量地震數(shù)據(jù)管理、多組移動(dòng)激發(fā)源同步控制等能力。操作系統(tǒng)軟件功能不斷完善和強(qiáng)大，可進(jìn)行排列監(jiān)控和野外設(shè)備測(cè)試，可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，幾十萬道儀器同步采集時(shí)差精度大幅提高，交叉線數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)GB級(jí)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示能力大幅提高，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)記錄能力達(dá)到每秒幾百兆字節(jié)。

有線儀器的代表產(chǎn)品是428XLG系統(tǒng)和G3i系統(tǒng)。

有線系統(tǒng)由于采集站之間通過電纜連接，使得野外布設(shè)不太靈活方便，且電纜保養(yǎng)維修、存儲(chǔ)運(yùn)輸增加了使用成本。道數(shù)的增加帶來插頭節(jié)點(diǎn)的增加，也使系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。

有線儀器發(fā)展的重點(diǎn)是擴(kuò)展實(shí)時(shí)帶道能力、滿足高效施工要求、提高野外適應(yīng)性。

2.1.2 節(jié)點(diǎn)儀器

節(jié)點(diǎn)儀器是一種沒有實(shí)時(shí)信息交換能力、以站為單位獨(dú)立工作、按精確時(shí)序連續(xù)采集、存儲(chǔ)式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

節(jié)點(diǎn)儀器站單元采用分布式供電，檢波器有內(nèi)置和外接兩種方式。節(jié)點(diǎn)儀器由于不采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)回傳，避開了傳輸系統(tǒng)的限制，道數(shù)可隨意擴(kuò)展。采集站采用GPS定位和精確授時(shí)，數(shù)據(jù)連續(xù)采集并保存在大容量的存儲(chǔ)設(shè)備中，收工或一個(gè)階段后，采用手持設(shè)備或遙控回收數(shù)據(jù)。

節(jié)點(diǎn)儀器代表產(chǎn)品有 OYO公司的GSR節(jié)點(diǎn)式采集系統(tǒng)、INOVA公司的HAWK系統(tǒng)、Sercel公司的UNITE系統(tǒng)等。OYO公司的GSR節(jié)點(diǎn)式采集系統(tǒng)無大線傳輸、無電臺(tái)傳輸、無主機(jī)記錄、連續(xù)記錄時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)30天。

節(jié)點(diǎn)儀器可以和現(xiàn)有的有線儀器混合使用，彌補(bǔ)有線儀器野外布設(shè)不方便的不足，增強(qiáng)野外施工的靈活性。

節(jié)點(diǎn)儀器的不足是不能及時(shí)根據(jù)地震監(jiān)視記錄來指導(dǎo)下一步的野外施工生產(chǎn)，后期回收需要龐大的輔助設(shè)備，大道數(shù)施工情況下數(shù)據(jù)回收工作量大，數(shù)據(jù)編排繁瑣，存在數(shù)據(jù)錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。

2.1.3 無線儀器

無線儀器通過無線電波實(shí)現(xiàn)信息的傳遞和交換，采集站與采集站，或者采集站與主機(jī)之間沒有電纜，系統(tǒng)靈活性高。無線儀器通信頻帶一般選擇微波域甚高頻段，其核心技術(shù)在于通信協(xié)議，不同協(xié)議下的信道個(gè)數(shù)和帶寬不同。近年來，隨著編碼、調(diào)制、抗干擾、同步、授時(shí)等技術(shù)所取得的突破，無線儀器地震道管理能力和通信速率得到了顯著提高，能夠?qū)崿F(xiàn)萬道以上地震數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)回傳。

傳統(tǒng)無線儀器大多使用甚高頻波段，其傳播方式接近于光波，可在視距范圍內(nèi)有效通訊。如Fairfield公司的BOX系統(tǒng)，工作頻率在214～234 MHz的通帶范圍內(nèi)，每個(gè)頻道帶寬20 kHz，可提供多達(dá)1 000個(gè)無線通道，如果單采集站為8道，最大擴(kuò)展道數(shù)理論上為8 000道。

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為油氣地震儀提供了技術(shù)基礎(chǔ)。開放的2.4 GHz ISM波段局域網(wǎng)無線傳輸速率高，小區(qū)域使用遭遇的干擾少，射頻頻帶可重復(fù)利用，功耗低。美國(guó)WirelessSeismic公司以該項(xiàng)技術(shù)為基礎(chǔ)形成了多項(xiàng)自主核心技術(shù)，開發(fā)了RT2無線實(shí)時(shí)遙測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由記錄單元、無線遙測(cè)單元和回程單元三個(gè)部分組成，在工作方式上類似有線儀器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)具備了節(jié)點(diǎn)儀器的輕便布設(shè)和擴(kuò)道隨意的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)帶道能力達(dá)100 000 道以上(與有線儀器相近)，實(shí)時(shí)無線傳輸?shù)卣饠?shù)據(jù)，可監(jiān)視排列動(dòng)態(tài)、放炮序列、地震數(shù)據(jù)、排列背景噪聲、實(shí)時(shí)QC狀態(tài)和地面布設(shè)狀態(tài)等，輕便和簡(jiǎn)單快速的布設(shè)帶來更高的生產(chǎn)效率，減少了運(yùn)輸和電纜維修成本，具有超低功耗，野外的綜合使用成本大大降低。該系統(tǒng)是目前最先進(jìn)的無線遙測(cè)地震系統(tǒng)，有望成為油氣地震勘探儀器的換代產(chǎn)品。

油氣地震儀的發(fā)展趨勢(shì)：大道數(shù)(通信網(wǎng)絡(luò)信道帶寬是制約通道數(shù)的關(guān)鍵因素)；無線遙測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸；集有線、無線、節(jié)點(diǎn)等多項(xiàng)能力，有線、無線、節(jié)點(diǎn)混裝；開放式一體化全數(shù)字；遠(yuǎn)程技術(shù)支持及實(shí)時(shí)質(zhì)量控制；降低高密度、單點(diǎn)采集成本。

油氣地震儀代表了地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)未來的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

2.2 工程地震儀

除能源物探、固體礦產(chǎn)資源物探、地下水資源物探以外，凡與地表以下地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)異常體有關(guān)的探測(cè)，均屬于工程物探范疇。如巖土工程探測(cè)、水利水電工程探測(cè)與檢測(cè)、隧道超前預(yù)報(bào)、地下工程和路基探測(cè)、港口碼頭和灘涂地基探測(cè)、活斷層探測(cè)與地震安全評(píng)估、溶洞和采空區(qū)探測(cè)、城市防空洞和地下管線探測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、工程質(zhì)量無損監(jiān)測(cè)、地下環(huán)境檢測(cè)等。

工程物探深度一般為地表以下幾十米至百米，探測(cè)目標(biāo)一般為地下細(xì)結(jié)構(gòu)、大小斷裂、風(fēng)化層、軟弱帶、透水區(qū)、小型三維體以及地基和巖體的力學(xué)性質(zhì)等，要求探測(cè)精度高、準(zhǔn)確性高，儀器輕便易攜帶。工程物探設(shè)備要具備高分辨率、高采樣率、高精度、高頻響應(yīng)、輕便靈活等特點(diǎn)。地震法是工程物探的主要方法之一，包括反射法、折射法、透射法和瑞利面波法等。

2.2.1 國(guó)外地震儀代表產(chǎn)品

國(guó)外工程地震儀代表產(chǎn)品為德國(guó)DMT公司的Summit系列地震儀和美國(guó)Geometrics公司地震儀(包括StrataVisor NZ、SmartSeis ST、Geode、ES3000等)。

(1)DMT公司Summit系列地震儀

Summit系列地震儀包括Summit X One、Summit Ⅱ Plus、Summit Ⅱ Sh、Summit Ⅱ Compact、Summit X Stream Pro、Summit M Vipa、Summit M Hydra等，詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)見表1，表2。

表1 Summit系列地震儀主要技術(shù)指標(biāo)

續(xù)表

表2 Summit系列地震監(jiān)測(cè)儀主要技術(shù)指標(biāo)

Summit X One地震儀由數(shù)據(jù)采集站RU(如圖1)、數(shù)據(jù)收集單元DC(如圖2)、交叉單元XDC、主機(jī)MDC和MXDC(如圖3)等構(gòu)成。

圖1 數(shù)據(jù)采集站RU

圖2 數(shù)據(jù)收集單元DC

數(shù)據(jù)采集站RU重僅0.3 kg，緊靠檢波器，由于檢波器連線很短，避免了電磁噪聲干擾，移動(dòng)非常方便、快捷，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位；數(shù)據(jù)收集單元DC具有中繼站(每330 m線距布置一個(gè)DC)、觸發(fā)、給采集站供電和連接PC主機(jī)等多種功能；交叉單元XDC是三維勘探時(shí)測(cè)線之間的交叉站，用來實(shí)現(xiàn)測(cè)線之間的連接，具有DC的全部功能；數(shù)據(jù)收集單元DC連接筆記本電腦后便是二維排列主機(jī)MDC，XDC連接筆記本電腦后便是三維排列主機(jī)MXDC，對(duì)地震排列進(jìn)行控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制探測(cè)質(zhì)量，實(shí)時(shí)檢測(cè)包括檢波器在內(nèi)的系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)，執(zhí)行疊前或疊后相關(guān)處理和實(shí)時(shí)相關(guān)處理。

圖3 主機(jī)MDC和MXDC

Summit X One采用SNAP-ON技術(shù)，通過雙芯電纜來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的連接、數(shù)據(jù)傳輸和供電，檢波器間距可從0.5～50 m任意改變；瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍>128 dB@2 ms，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍>144 dB，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)20 Mb/s，通頻帶寬6 000 Hz，可在任何復(fù)雜的地形、地理?xiàng)l件下布置二維觀測(cè)系統(tǒng)(如圖4)和三維觀測(cè)系統(tǒng)(如圖5)，可應(yīng)用于基于縱波、橫波及瑞利面波的工程物探，石油、天然氣、油頁(yè)巖和煤炭等能源勘探，固體礦產(chǎn)資源勘探，活斷層、地殼上地幔構(gòu)造探測(cè)，連續(xù)監(jiān)視地震活動(dòng)和振動(dòng)檢測(cè)等。

圖4 Summit X one二維地震觀測(cè)系統(tǒng)排列組成和連接圖

圖5 Summit X one三維地震觀測(cè)系統(tǒng)排列組成和連接圖

Summit Ⅱ Plus數(shù)據(jù)采集站(如圖6)為2通道24位分辨率，質(zhì)量?jī)H1.2 kg，非常輕便；最高采樣率可達(dá)50 kHz，頻率響應(yīng)范圍達(dá)12.5 kHz，對(duì)1 500 m/s的波速層而言可分辨出3 cm的薄層結(jié)構(gòu)；內(nèi)置功能強(qiáng)大的數(shù)字處理器，可以對(duì)地震信號(hào)進(jìn)行疊加和相關(guān)處理，可以對(duì)儀器和檢波器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。

圖6 Summit Ⅱ Plus數(shù)據(jù)采集站

Summit Ⅱ Plus數(shù)據(jù)采集站采用SNAP連接技術(shù)，道間距在0.5～100 m范圍內(nèi)任意可變；野外施工系統(tǒng)組成靈活，增加采集站和中繼站，采用集中供電或分離供電方式，筆記本電腦作為主機(jī)，就可以在地形復(fù)雜的山區(qū)、沼澤區(qū)、森林區(qū)、村莊密集區(qū)、高速路以及河流阻隔等地區(qū)順利地布設(shè)小型或大型勘探系統(tǒng)，實(shí)施各種工程物探和三維地震勘探(可組成大于1 000道的三維地震勘探網(wǎng))。

Summit Ⅱ Sh是8～16道組合超高采樣率地震儀(如圖7)，可多臺(tái)串接組成更多道觀測(cè)系統(tǒng)，最高采樣率可達(dá)192 kHz，可分辨毫米級(jí)的細(xì)微結(jié)構(gòu)，是當(dāng)今世界上分辨率最高的地震儀，主要應(yīng)用于精細(xì)的結(jié)構(gòu)探測(cè)和工程質(zhì)量及巖土工程的無損檢測(cè)。

圖7 Summit Ⅱ Sh超高采樣率地震儀

Summit Ⅱ Compact為24道組合地震儀(如圖8)，最多可實(shí)現(xiàn)40臺(tái)串接的960道觀測(cè)系統(tǒng)，主要應(yīng)用于工程物探。

圖8 Summit Ⅱ Compact 24道組合地震儀

Summit X Stream Pro為24/48道地震儀(如圖9所示)，內(nèi)置PC機(jī)和集成式高分辨率顯示屏，采用Plug&Trace技術(shù)，連接陸地拖纜，配置小型震源，施工效率高，非常適合城市物探。

圖9 Summit X Stream Pro 24/48道地震儀

除以上介紹的各型號(hào)產(chǎn)品外，Summit系列地震儀還包括面向基礎(chǔ)設(shè)施、工程、微地震監(jiān)測(cè)應(yīng)用的Summit M Vipa、Summit M Hydra等兩個(gè)型號(hào)產(chǎn)品。

Summit M Vipa為3通道(單獨(dú)配置1個(gè)輔助通道用于監(jiān)測(cè)噪聲)地震監(jiān)測(cè)儀(如圖10所示)，采用24位A/D，具有超高靈敏度，可連續(xù)記錄或基于事件觸發(fā)記錄，配置可長(zhǎng)時(shí)間工作(連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)于2天)電池電源、4 GB存儲(chǔ)器和遠(yuǎn)程訪問網(wǎng)絡(luò)接口，易于安裝配置，多個(gè)Summit M Vipa地震儀相連可構(gòu)建成遠(yuǎn)程移動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

Summit M Hydra為多通道地震監(jiān)測(cè)儀(如圖11所示)，具有超寬頻帶、超低噪聲的特點(diǎn)，可連續(xù)記錄或基于事件觸發(fā)記錄。產(chǎn)品集成了有線、無線網(wǎng)絡(luò)接口和GPS，存儲(chǔ)容量達(dá)8 GB，可靈活布設(shè)遠(yuǎn)程移動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行基于GPS精確授時(shí)的連續(xù)記錄。

圖10 Summit M Vipa地震監(jiān)測(cè)儀

圖11 Summit M Hydra地震監(jiān)測(cè)儀

(2)Geometrics公司地震儀

美國(guó)Geometrics公司面向陸地勘探應(yīng)用的地震儀有StrataVisor NZ、SmartSeis ST、Geode、ES3000等型號(hào)產(chǎn)品，詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)見表3。

表3 Geometrics公司地震儀技術(shù)指標(biāo)

續(xù)表3

續(xù)表3

StrataVisor NZ地震儀(如圖12)是一款結(jié)構(gòu)緊湊、底殼防水的高性能地震勘探數(shù)據(jù)采集設(shè)備，單箱體內(nèi)可配置3～64通道，通頻帶寬達(dá)20 kHz，內(nèi)置PC電腦，配置軍品級(jí)中央處理器、日光下高可視度彩色LCD、防水鍵盤、打印機(jī)、防震機(jī)箱、Windows XP操作系統(tǒng)，低功耗電路設(shè)計(jì)和待機(jī)模式確保延長(zhǎng)電池壽命，可在極端環(huán)境、溫度、濕度和灰塵條件下穩(wěn)定可靠工作。內(nèi)置檢波器測(cè)試、大線測(cè)試、全波形噪聲監(jiān)測(cè)等功能，配置反射、折射和層析成像等軟件，可現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行采集數(shù)據(jù)預(yù)處理。連接其他NZ或GEODE采集站，即可構(gòu)建最多可達(dá)1 000通道的地震數(shù)據(jù)采集觀測(cè)系統(tǒng)，適于反射、折射、井下、VSP、海洋地震勘探、地震監(jiān)測(cè)等應(yīng)用，滿足超高分辨率工程勘查、低頻率地震監(jiān)測(cè)等應(yīng)用需求。

圖12 StrataVisor NZ地震儀

SmartSeis ST地震儀(如圖13)為12，16，或24通道配置一體化地震儀，內(nèi)置PC、日光下可視LCD、鍵盤、Windows XP操作系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)配置安裝SIPQC 折射分析軟件，可選裝SeisImager/2D Lite折射建模分析軟件、SeisImager/SW or SurfSeis 面波分析軟件，可應(yīng)用于基巖、地下水埋深、斷裂等探測(cè)，也是工程建設(shè)、建筑施工、道路建設(shè)、科研教學(xué)的理想選擇。

圖13 SmartSeis ST地震儀

Geode超輕便地震儀(如圖14，詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)見表3)是Geometrics公司在繼承其傳統(tǒng)地震儀優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，推出的具有靈活、輕便特點(diǎn)的分布式地震儀。其內(nèi)置3～24通道和GPS授時(shí)同步模塊，重量只有3.6 kg，具有折射、反射、面波、井中地震、VSP、地震監(jiān)測(cè)、連續(xù)記錄等多種地震數(shù)據(jù)采集功能和全波形噪音監(jiān)測(cè)、檢波器測(cè)試、大線故障監(jiān)測(cè)功能，多臺(tái)Geode地震儀和stratavisor NZ系列地震儀，或多臺(tái)Geode地震儀和筆記本電腦，通過廉價(jià)的數(shù)字網(wǎng)路電纜實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)，可以構(gòu)建3～1 000通道含多條大線和具有滾動(dòng)覆蓋測(cè)量能力的地震勘探記錄系統(tǒng)(Geode野外地震勘探記錄系統(tǒng)構(gòu)建如圖15～18所示)?？蓱?yīng)用于礦產(chǎn)資源地震勘探、能源地震勘探、海洋地質(zhì)調(diào)查，還可應(yīng)用于基巖深度探測(cè)、斷層和斷裂定位、地震監(jiān)測(cè)、采石場(chǎng)爆破監(jiān)測(cè)、大型設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)。

圖14 Geode地震儀

圖15 單臺(tái)Geode地震勘探記錄系統(tǒng)示意圖

圖16 2臺(tái)Geode地震勘探記錄系統(tǒng)示意圖

圖17 stratavisor NZ和Geode級(jí)聯(lián)地震勘探記錄系統(tǒng)示意圖

圖18 筆記本電腦和Geode級(jí)聯(lián)地震勘探記錄系統(tǒng)示意圖

ES-3000地震儀(如圖19)是一款超輕便低成本地震儀，內(nèi)置8或12通道，重量?jī)H3.5 kg，通過網(wǎng)線可直接連接PC構(gòu)成野外地震采集記錄系統(tǒng)。產(chǎn)品已折射地震方法為主，可用于基巖埋深、地下水埋深、斷裂定位等勘查應(yīng)用，選配相應(yīng)的軟件，可應(yīng)用于地震監(jiān)測(cè)、爆炸及振動(dòng)監(jiān)測(cè)。

圖19 ES-3000地震儀

(下期待續(xù))

2016-08-29

耿啟立(1964-)，男，中國(guó)地質(zhì)裝備集團(tuán)有限公司技術(shù)中心副主任兼重慶地質(zhì)儀器廠總工程師，高級(jí)工程師，1984年畢業(yè)于長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院地質(zhì)儀器專業(yè)，長(zhǎng)期從事地震、電法及嵌入式產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)、研發(fā)團(tuán)隊(duì)管理、項(xiàng)目管理、質(zhì)量技術(shù)管理、產(chǎn)品開發(fā)規(guī)劃等工作，多次主持開發(fā)國(guó)家級(jí)/省部級(jí)重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目，先后獲得部級(jí)科技成果2等獎(jiǎng)2項(xiàng)，3等獎(jiǎng)3項(xiàng)，Tel：18600398326，E-mail：gengqili@cgeg.com.cn。

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