易碧金，仲明惟，郭延偉，藺大祿，于圣惠

(中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司 河北 涿州 072750)

0 引 言

隨著電子、通信、計(jì)算機(jī)及制造技術(shù)的發(fā)展，地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)地震儀)進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展時(shí)代，有線(xiàn)地震儀、無(wú)線(xiàn)地震儀、無(wú)纜地震儀、節(jié)點(diǎn)地震儀、地震數(shù)據(jù)采集平臺(tái)等各類(lèi)能夠滿(mǎn)足地球物理勘探中某些特定需求的地震儀層出不窮。然而，由于受制造成本影響，以及為滿(mǎn)足特定操作和特定環(huán)境等特殊需求，各種地震儀的技術(shù)性能指標(biāo)卻參差不齊。由于物探面臨的地表、地質(zhì)條件越來(lái)越復(fù)雜，超大道數(shù)、寬頻帶、寬方位的全波場(chǎng)的地震數(shù)據(jù)采集技術(shù)導(dǎo)致所需的設(shè)備數(shù)量急劇增加，為了降低勘探的設(shè)備采購(gòu)成本及設(shè)備應(yīng)用的成本，技術(shù)性能指標(biāo)各異的各類(lèi)地震儀開(kāi)始占據(jù)物探市場(chǎng)。但地震儀技術(shù)性能指標(biāo)眾多，針對(duì)具體的勘探任務(wù)，如何合理地選擇合適的地震儀，并在保證地震數(shù)據(jù)采集質(zhì)量、降低勘探成本的前提下，如何選擇最佳的工作參數(shù)等成為物探工作者關(guān)注的重要問(wèn)題。

1 影響高精度數(shù)據(jù)采集的主要參數(shù)

按照石油地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范，地震儀性能涵蓋工作方式和參數(shù)、地震信號(hào)響應(yīng)指標(biāo)、觀(guān)測(cè)能力指標(biāo)和常規(guī)物理指標(biāo)四個(gè)方面[1]。地震信號(hào)響應(yīng)指標(biāo)與地震數(shù)據(jù)采集質(zhì)量直接相關(guān),特別是噪聲、失真度(畸變)和頻率響應(yīng)范圍尤其重要。而地震儀的工作方式和參數(shù)、觀(guān)測(cè)能力指標(biāo)和常規(guī)物理指標(biāo)則更多的與地震儀的操作、適用地質(zhì)和地表環(huán)境、應(yīng)用或作業(yè)效益等相關(guān)聯(lián)。

1.1 直流漂移與等效輸入噪聲

地震信號(hào)響應(yīng)指標(biāo)中直流漂移與等效輸入噪聲是地震儀最為關(guān)鍵的兩個(gè)指標(biāo)，需要記錄的地震信號(hào)只有大于儀器噪聲信號(hào)值才能被地震儀采集記錄下來(lái)，因此地震儀的噪聲值就是地震信號(hào)進(jìn)入記錄的門(mén)檻。

直流漂移(簡(jiǎn)稱(chēng)零漂)是所有電子電路中較為常見(jiàn)的重要參數(shù)。電子設(shè)備在工作過(guò)程中由于環(huán)境溫度變化、電源電壓不穩(wěn)、元器件參數(shù)改變(元件的老化、半導(dǎo)體元件參數(shù)隨溫度變化而產(chǎn)生變化)等多種因素影響而使電路輸出電壓漂移(輸出端不為零)。地震儀為了接收弱小、振幅較寬的模擬地震信號(hào)，離不開(kāi)信號(hào)調(diào)理電路(前放)和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，即使地震道在輸入短路和沒(méi)有任何信號(hào)輸入時(shí)，地震道輸出端也要產(chǎn)生直流漂移。另外，由于不同類(lèi)型的ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)在數(shù)字化過(guò)程中，采用了不同的濾波方法，也是目前地震儀產(chǎn)生直流漂移的主要原因，特別是當(dāng)前的地震儀大部分采用Δ-Σ結(jié)構(gòu)的ADC,需要采用數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)進(jìn)行多級(jí)抽取濾波的方法來(lái)進(jìn)行直流漂移校正，才能在較寬的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)采集[2-3]。目前地震儀都具有不同程度的自動(dòng)校正直流漂移能力，其算法大多是求出每一道的平均直流分量，然后從每一個(gè)樣點(diǎn)中減去此值。直流漂移的測(cè)試一般與地震儀的噪聲測(cè)試一起進(jìn)行，計(jì)算方法參考公式(1)[4]。

(1)

式中，dc為模擬信號(hào)的直流漂移；N為樣點(diǎn)數(shù)；Xi為第i個(gè)樣點(diǎn)幅度。

等效輸入噪聲是地震儀內(nèi)部固有噪聲的一種表示方式。地震儀的等效輸入噪聲采用等效輸入噪聲電壓表示。其定義為在地震儀沒(méi)有任何輸入信號(hào)時(shí)或地震道輸入端短路或輸入端接等效信號(hào)源內(nèi)阻的情況下，在地震道的輸出端所能觀(guān)測(cè)到的電壓折合到輸入端的電平[4]。地震儀等效輸入噪聲的測(cè)試方法一般采用相當(dāng)于源電阻(500 Ω)的低噪聲電阻作為輸入終端，采集樣點(diǎn)數(shù)不少于1 024，按公式(1)至(3)計(jì)算相應(yīng)噪聲值[4]。

(2)

式中，RMS為總有效值；N為樣點(diǎn)數(shù)；Xi為第i個(gè)樣點(diǎn)幅度。

(3)

式中，AC為去掉漂移的信號(hào)有效值；RMS為總有效值；dc為模擬信號(hào)的直流漂移。

1.2 總諧波畸變與動(dòng)態(tài)范圍

畸變又稱(chēng)失真,是輸入信號(hào)與輸出信號(hào)在幅度比例關(guān)系、相位變化關(guān)系及波形形狀產(chǎn)生變化的現(xiàn)象。失真有多種表現(xiàn)形式，而地震儀的失真一般涵蓋電失真(電路引起的諧波失真、互調(diào)失真、瞬態(tài)失真等)和數(shù)碼失真(數(shù)字化過(guò)程中由于調(diào)制、濾波、轉(zhuǎn)換速率等引起的失真)，采用失真度或總諧波畸變或總諧波失真來(lái)表示(Total Harmonic Distortion,簡(jiǎn)稱(chēng)THD)。通常的測(cè)試方法是采集地震道輸入端已知正弦信號(hào)、以最佳窗口函數(shù)的FFT運(yùn)算來(lái)計(jì)算預(yù)期的基波和諧波的相對(duì)振幅AN以及總諧波畸變THD。具體計(jì)算參考公式(4)。

(4)

式中，THD為總諧波畸變；AN為第N次諧波的振幅。

動(dòng)態(tài)范圍一般定義為可變化信號(hào)最大值和最小值的比值。事實(shí)上，這一性能指標(biāo)與THD、ADC的信噪比都有及其緊密的關(guān)聯(lián)。地震儀的動(dòng)態(tài)范圍定義為地震儀在系統(tǒng)畸變?cè)试S范圍內(nèi)可接收的最大信號(hào)和最小信號(hào)的比值。由于地震儀接收信號(hào)的范圍與地震儀的本底噪聲、ADC的精度、前放增益等諸多因素或應(yīng)用條件直接相關(guān)，所以演變出了總動(dòng)態(tài)范圍、記錄動(dòng)態(tài)范圍、瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍等多種表述方式，測(cè)試計(jì)算方法也稍有差別。目前地震儀動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)試方法是在儀器通道的輸入端連接近似于檢波器或電纜阻抗的500 Ω電阻，以一個(gè)信號(hào)源驅(qū)動(dòng)儀器通道，產(chǎn)生最大可接受的輸出電平，在所有采樣率和前放增益條件下至少采集1 024樣點(diǎn)；按公式(5)計(jì)算。

(5)

式中，DR為動(dòng)態(tài)范圍；E為最大輸出信號(hào)(RMS)；n為無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)的噪音(RMS)。

1.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器及精度

ADC是數(shù)據(jù)采集設(shè)備最為重要的環(huán)節(jié)，而衡量ADC性能的諸多指標(biāo)中，采樣率、分辨率(位數(shù))、精度(ENOB)或信噪比(SNR)是高精度數(shù)據(jù)采集中最為重要的指標(biāo)。在一定的采集電壓范圍內(nèi),位數(shù)越高，那么可采集到的電壓就越小，例如采集電壓為0～2.5 V時(shí)，16位ADC的最小刻度為2.5 V/216=0.038 mV，而24位ADC的最小刻度卻達(dá)到2.5 V/224=0.149 μV。這里的分辨率代表ADC的最小刻度，間接衡量ADC采樣的準(zhǔn)確性。精度或信噪比是在ADC最小刻度基礎(chǔ)上疊加各種誤差的參數(shù)，代表ADC的集散誤差，可直接衡量ADC采樣的精準(zhǔn)性。信噪比定義為基頻幅值與所有噪聲頻率的RMS和之比。對(duì)于轉(zhuǎn)換位數(shù)為N的ADC，其信噪比可按公式(6)計(jì)算。

SNR=6.02 N+1.76 dB

(6)

提高傳統(tǒng)ADC的信噪比，就必須提高位數(shù)。然而，對(duì)于傳統(tǒng)的例如逐位比較型的ADC,提高轉(zhuǎn)換位數(shù)除了將帶來(lái)噪聲、轉(zhuǎn)換精度降低等技術(shù)難度外，還會(huì)帶來(lái)成本的急劇上升。目前在采集速率要求不高的地震勘探領(lǐng)域普遍采用了Δ- Σ型的24位ADC, 這種基于1位模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)流的ADC采用了Δ-Σ調(diào)制、過(guò)采樣、噪聲整形、數(shù)字濾波以及抽樣等技術(shù)簡(jiǎn)化模擬電路、降低量化噪聲。這種ADC的轉(zhuǎn)換位數(shù)并不直接代表其關(guān)鍵指標(biāo)-信噪比，其真正的動(dòng)態(tài)范圍取決于其采用的過(guò)采樣率、高價(jià)調(diào)制器而實(shí)現(xiàn)真正意義上的有效轉(zhuǎn)換位數(shù)(ENOB或精確度)，Δ-Σ型ADC的有效動(dòng)態(tài)范圍(信噪比)與過(guò)采樣率和高階調(diào)制的關(guān)系如圖1[5]所示。

圖1 Δ-Σ型ADC信噪比與過(guò)采樣率和多階調(diào)制的關(guān)系

圖1所示中可以看出，SNR直接受益于過(guò)采樣率的提高和高價(jià)調(diào)制，過(guò)采樣因子每提高4，SNR增大6 dB，相當(dāng)于增加1位(參考公式6)。如果1位ADC的過(guò)采樣為24倍，則達(dá)到4位的分辨率；噪聲整形Σ-Δ調(diào)制與數(shù)字濾波器相結(jié)合(能夠?yàn)V除比簡(jiǎn)單過(guò)采樣更多的噪聲)的1階調(diào)制器，能夠使采樣率每增加一倍就使SNR增加9 dB。采用256 kbps的過(guò)采樣率和四階調(diào)制濾波技術(shù)，其動(dòng)態(tài)范圍將達(dá)到144 dB。正是由于Σ-Δ型ADC中數(shù)據(jù)輸出率、分辨率、功耗三者之間的密切關(guān)系，可以通過(guò)對(duì)過(guò)采樣率和高價(jià)調(diào)制器的選擇來(lái)對(duì)分辨率進(jìn)行編程，從而使單個(gè)器件能滿(mǎn)足多個(gè)不同信噪比場(chǎng)合的信號(hào)采集需求，并且滿(mǎn)足不同商業(yè)(成本)層次的選擇。例如降低過(guò)采樣率換取低功耗、采用低階調(diào)制器降低制造難度進(jìn)而降低成本等。由于Σ-Δ型ADC較傳統(tǒng)的SAR ADC而言，模擬電路簡(jiǎn)單、具有較高分辨率、較小的體積、低功耗以及較低成本，并且位數(shù)或精度可以變化而使其廣泛應(yīng)用于不同場(chǎng)合的數(shù)據(jù)采集。

1.4 物理性能指標(biāo)

地震儀器物理性能指標(biāo)大部分僅和應(yīng)用相關(guān)聯(lián)，即使是外殼的設(shè)計(jì)(包括結(jié)構(gòu)、形狀、材料等)除了考慮抗感應(yīng)(抗干擾)等與數(shù)據(jù)采集關(guān)聯(lián)的次要因素外，更多的是考慮密封、天線(xiàn)的接收靈敏度與干擾(如果配備了天線(xiàn)的話(huà)，例如GPS、電臺(tái)及其它WiFi等無(wú)線(xiàn)通信器件)、重量、環(huán)境的實(shí)用性和操作的方便性(包括無(wú)線(xiàn)電充電)等系列代表儀器先進(jìn)性的綜合性能指標(biāo)。這些指標(biāo)直接影響地震儀使用過(guò)程中的適用環(huán)境、施工效率，在正常工作條件下(例如漏電、干擾等滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的情況下)對(duì)地震數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響甚微。

2 提高地震儀數(shù)據(jù)采集精度的措施

地震儀服務(wù)于地球物理勘探的最終目的是在可接受的應(yīng)用成本范圍內(nèi)采集盡量高保真的地震數(shù)據(jù)，進(jìn)而獲得較好的地質(zhì)成像(勘探)效果。因此，地震儀的發(fā)展是在成本的許可范圍內(nèi)最大限度地提升地震信號(hào)的采集記錄能力。這里的成本包括設(shè)備的制造成本和應(yīng)用成本，更多的可能與地震儀的結(jié)構(gòu)或運(yùn)行原理、物理性能指標(biāo)、產(chǎn)品的易操作性、穩(wěn)定性等綜合性能指標(biāo)相關(guān)聯(lián)；而采集記錄能力則主要包括與地震數(shù)據(jù)采集相關(guān)的信號(hào)畸變(保真度)、信號(hào)的幅度范圍、信號(hào)的頻率響應(yīng)范圍、采集能力(道數(shù)、速度、實(shí)時(shí)性、效率)等。為滿(mǎn)足地球物理勘探開(kāi)發(fā)對(duì)高保真、寬頻地震數(shù)據(jù)采集的要求，地震儀的改進(jìn)將主要在以下幾方面進(jìn)行。

2.1 降低系統(tǒng)噪聲

系統(tǒng)噪聲反映數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的整體噪聲水平，它是確定地震儀最小分辨率最為關(guān)鍵的因素，地震儀噪聲是地震信號(hào)能否進(jìn)入地震儀器采集記錄范圍的最低門(mén)檻，地震儀的噪聲越低越有利于記錄弱小的地震信號(hào)。因此降低地震儀的噪聲是提高地震儀記錄微小地震信號(hào)能力的直接方法。地震儀的系統(tǒng)噪聲來(lái)自于地震儀器設(shè)計(jì)、制造及應(yīng)用(或測(cè)試環(huán)境條件)的方方面面，包括電路設(shè)計(jì)、印刷電路板設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)(時(shí)序控制、信號(hào)模型、數(shù)字濾波等等)、元器件及材料的選擇等等。系統(tǒng)性地把握好地震儀的設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用的每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制才能降低地震儀的系統(tǒng)噪聲。盡管地震儀的噪聲一般遠(yuǎn)小于環(huán)境噪聲，且目前要求地震儀等效輸入噪聲在0 dB前放增益、1 ms采樣率時(shí)不大于3.00 μV，見(jiàn)表1[1]，國(guó)內(nèi)較好的測(cè)試場(chǎng)地環(huán)境噪聲在3.2 μV左右，但對(duì)于24位樣點(diǎn)精度的分辨能力而言(24位分辨率在0～2.5 V的范圍內(nèi)可識(shí)別的最小信號(hào)達(dá)到0.149 μV)仍有較大的改進(jìn)空間。

表1 地震儀部分等效輸入噪聲要求

2.2 改善調(diào)理電路和ADC電路降低直流漂移、降低諧波失真

直流漂移反映系統(tǒng)的直流平衡和隔離能力，數(shù)據(jù)采集設(shè)備的直流漂移是影響數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵因素之一。對(duì)于地震儀而言，直流漂移卻直接影響地震勘探頻率范圍和微小信號(hào)的記錄。地震儀采集的地震信號(hào)為交流信號(hào)，直流漂移將會(huì)在地震信號(hào)采集記錄中產(chǎn)生多余的直流分量，淹沒(méi)幅度較少的地震信號(hào)或使近于滿(mǎn)刻度的地震信號(hào)溢出而影響地震儀對(duì)寬頻、高精度地震信號(hào)的采集，因此期望該量值越低越好。目前要求地震儀的THD不大于0.001%(中國(guó)石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地震儀THD的要求，見(jiàn)表2[1])。

表2 地震儀部分地震信號(hào)響應(yīng)指標(biāo)

THD反映一個(gè)輸出信號(hào)波形相對(duì)于輸入正弦波形而言的失真程度。從技術(shù)的角度來(lái)講，地震儀的THD在一定程度上等同于動(dòng)態(tài)范圍，地震儀的THD越小動(dòng)態(tài)范圍越大,那么地震信號(hào)的保真度就越好。目前要求地震儀的動(dòng)態(tài)范圍不小于95 dB。

2.3 改善數(shù)字濾波器特性，采用高性能的ADC

地震數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量和帶寬取決于采集通道中信號(hào)調(diào)理(放大)、模數(shù)轉(zhuǎn)換等模擬電路這些影響信號(hào)保真度的薄弱環(huán)節(jié)，為了彌補(bǔ)這些影響，地震儀基本上全采用了基于Δ-Σ技術(shù)的24位或32位ADC,以數(shù)字濾波器代替模擬濾波器，以簡(jiǎn)化模擬電路、降低量化噪聲。地震儀模擬電路的簡(jiǎn)化，使這種基于輸出一位碼速率的ADC在進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)所產(chǎn)生的噪聲和直流漂移(取決于過(guò)采樣率和濾波方式，如圖1所示，成為了當(dāng)前地震儀噪聲和直流漂移最為主要的來(lái)源，其SNR或有效轉(zhuǎn)換位數(shù)(ENOB)在某種意義上直接代表了儀器系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。由于這種Δ- Σ架構(gòu)的ADC,可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用/采集場(chǎng)景不同，對(duì)數(shù)據(jù)輸出率、分辨率、功耗三者之間的密切關(guān)系進(jìn)行靈活選擇，例如犧牲分辨率來(lái)?yè)Q取速度，或同時(shí)折衷換取速度及功耗。正是這種位數(shù)或精度可以變化的靈活應(yīng)用方式，使目前市場(chǎng)上20位以上樣點(diǎn)精度的Δ-Σ型ADC特點(diǎn)不一、種類(lèi)繁多。針對(duì)地球物理寬頻、高精度勘探需要采集的地震信號(hào)頻率較低、幅度非常小等特點(diǎn)，在適當(dāng)?shù)牟蓸勇?500 Hz～2 kHz)下，較高的SNR要求顯得最為重要。因此應(yīng)優(yōu)先選擇較高SNR的低噪聲ADC，這些高端的ADC大都采用了不低于256 kbps的過(guò)采樣率、4階或以上調(diào)制器、配合DSP處理技術(shù)進(jìn)行4級(jí)或以上抽樣濾波使動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到120 dB以上(1 ms采樣)，并且輸出采樣率能夠達(dá)到4 kHz(0.25 ms)。即使考慮電池供電、采集設(shè)備(特別是節(jié)點(diǎn)地震儀)的工作時(shí)長(zhǎng)與效率對(duì)功耗的需求，高分辨率勘探時(shí)也不應(yīng)當(dāng)以犧牲有效動(dòng)態(tài)范圍為代價(jià)。因此對(duì)于Δ- Σ型ADC，應(yīng)當(dāng)更加關(guān)注該器件的ENOB。例如地震儀常用的24位ADC,CS5321/CS5322、CS5372/5376等采用了256 kbps的過(guò)采樣率、四階調(diào)制及多級(jí)數(shù)字抽樣濾波等技術(shù)，使其瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到144 dB[6-7]。TI公司生產(chǎn)的多種32位Δ- Σ型ADC中，ADS1282的等效輸入噪聲為0.84 μVRMS、動(dòng)態(tài)范圍為127 dB(相當(dāng)于ENOB為21.0位)、功耗為25 mW，而ADS1287的等效輸入噪聲為2.7 μVRMS、動(dòng)態(tài)范圍為116 dB(ENOB為19.3位)、功耗僅為4 mW。

2.4 采用失真小、漂移小的前置放大器，并且增大前放增益

前置放大電路/器是目前地震儀器中地震信號(hào)的唯一通路，也是影響模擬信號(hào)帶寬、導(dǎo)致模擬信號(hào)失真、產(chǎn)生噪聲的主要原因之一。低質(zhì)量的放大器不僅產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波失真，而且導(dǎo)致不同頻率的信號(hào)分量的放大倍數(shù)與延遲時(shí)間不同。特征頻率高、噪聲系數(shù)小和線(xiàn)性好的高性能放大器不僅能夠使噪聲水平處于一個(gè)較低的范圍內(nèi)，還能夠改善其線(xiàn)性和非線(xiàn)性失真，避免對(duì)通帶信號(hào)產(chǎn)生畸變。

地震激發(fā)使檢波器檢測(cè)輸出的地震信號(hào)幅度在微伏至毫伏級(jí)，這些幅度弱小的地震信號(hào)直接進(jìn)行ADC時(shí)將導(dǎo)致A/D轉(zhuǎn)換精度低、浪費(fèi)24位分辨率資源外(信號(hào)整體幅度小，ADC輸出高位均為0)，還將損失相當(dāng)部分的小信號(hào)(被噪聲淹沒(méi))，降低了采集信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。可以通過(guò)對(duì)有效信號(hào)的放大來(lái)相對(duì)降低地震儀的噪聲水平，在使信號(hào)不溢出的情況下選擇較大的前放增益對(duì)高頻小信號(hào)進(jìn)行放大,使ADC輸入信號(hào)的最大幅度略小于滿(mǎn)標(biāo)稱(chēng)幅度值(目前地震儀ADC的參考電壓一般為2.5～4.5 V)，或采取更為先進(jìn)的可變?cè)鲆娣绞?，就能夠充分利?4位樣點(diǎn)精度最大限度地保證所記錄信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍(ADC動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)匹配需要轉(zhuǎn)換信號(hào)的最大振幅，才能使ADC轉(zhuǎn)換精度最大化)，達(dá)到提高記錄精度和擴(kuò)展頻寬的目的[8]。地震儀器的前放增益的配置要求見(jiàn)表3[1]。

表3 地震儀部分工作方式和參數(shù)要求

2.5 根據(jù)施工目的和采集區(qū)域的實(shí)際地質(zhì)條件合理選擇工作參數(shù)

考慮到地震儀為最大限度地滿(mǎn)足地球物理各種勘探任務(wù)的需求，除了盡量提高儀器的技術(shù)性能指標(biāo)外，還設(shè)計(jì)了供地球物理工作者根據(jù)不同環(huán)境、不同方法和不同信號(hào)采集的具體作業(yè)條件而靈活選擇的多種參數(shù)和范圍(地震儀的部分工作方式和參數(shù)配置要求見(jiàn)表3)。事實(shí)上，地震儀的各項(xiàng)指標(biāo)都有一定的關(guān)聯(lián)性并對(duì)應(yīng)一定的測(cè)試條件，例如不同采樣率、前放增益條件下對(duì)應(yīng)不同的等效輸入噪聲和不同的動(dòng)態(tài)范圍。一般情況下，較大的前放增益對(duì)應(yīng)較小的等效輸入噪聲，能夠提高弱小信號(hào)的記錄能力，但降低了最大輸入信號(hào)的幅度(瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍減小)。反之，選擇的前放增益越小，則儀器的最大輸入信號(hào)幅度增寬(瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍加大)。對(duì)于Δ-Σ型ADC儀器其采樣間隔越大，信噪比越高，采樣間隔越小，信噪比越低。因此根據(jù)工區(qū)具體的地質(zhì)條件選擇合適的施工參數(shù)(例如采樣率、增益)也能夠有效地增強(qiáng)勘探效果。實(shí)際上地震信號(hào)的有效頻率范圍覆蓋較高頻率的反射波和較低頻率的面波，其幅度在μV級(jí)至mV級(jí)之間，對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域，設(shè)置一種增益很難兼顧低頻大信號(hào)和高頻小信號(hào)，采用變?cè)鲆娣绞揭约岸嗤ǖ啦煌鲆嫱瑫r(shí)采集同一信號(hào)(后期分時(shí)處理)的地震數(shù)據(jù)采集方法，雖然增加采集成本但也是擴(kuò)展頻寬的有效折衷方法。

3 結(jié)束語(yǔ)

地震儀的各項(xiàng)性能指標(biāo)分別代表其在進(jìn)行地震數(shù)據(jù)采集作業(yè)時(shí)某一環(huán)節(jié)所處的狀況、技術(shù)水平或能力，因此每項(xiàng)參數(shù)都有其存在價(jià)值和考慮的必要性。在進(jìn)行高精度地震勘探時(shí)，應(yīng)根據(jù)勘探實(shí)際情況對(duì)種類(lèi)各異的地震儀進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且科學(xué)地分析地震儀的性能指標(biāo)和參數(shù)，選擇適合勘探目標(biāo)的地震儀并采用合適的參數(shù)組合，不僅能夠有效地提高地球物理勘探的精度，而且能夠部分降低對(duì)地震采集設(shè)備的技術(shù)要求，進(jìn)而降低勘探成本。