光纤光栅地震检波解调系统的分析

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1、西安石油大学硕士学位论文地震勘探对数据采集的要求：1)动态范围大；2)频率范围高；3)非线性失真小；4)记录的通道数多；5)稳定性好，可靠性高，一致性好。1．3．3地震勘探技术的发展趋势1)复杂地区油气勘探中的地震勘探技术：2)地震勘探技术向油气田开发领域延伸。具体要求做到：高分辨率、多波多分量智能检波、非炸药震源、高采样率、超多通道、随钻地震、井间地震、开发地震、人机联作解释系统等等。1．4地震检波器地震检波器实质上是振动传感器，其作用就是将地面(或水中)的振动信号变成电信号或光信号，为后续的采集处理做准备。它处于整个地震数据采集系统的最前端，对整个系统的性能具有重要影响。在常规反射式地震

2、勘探中，所接收的有效地震波的频率范围一般在3-300Hz，而且信号比较微弱，为了能够不失真地记录这些微弱的地震波信号而真实地反映出地层结构，要求检波器在此频段内对振动的相位和振幅响应是线性的、稳定的【l61，因此地震检波器的设计显得尤为重要。随着地震勘探技术的迅速发展，对检波器的各项性能参数【17】(如频率、动态范围、分辨率以及精度等)要求也随之提高。目前，地震记录仪性能已有了大幅度的提高，它的等效输入噪声已经达到了微伏级。但是，用于接收地震信号的地震检波器却没有大的突破，地震勘探中仍然使用传统的电磁式地震检波器，它们的最大弊端就是检测灵敏度低、易受电磁干扰、没有智能功能和识别功能【l引，这

3、些不足之处限制了地震勘探的精细化发展，已不能满足高精度、高分辨率现代地震勘探的要求。因此，必须研制出高性能的地震检波器对地震波进行探测，以提高勘探质量。光纤光栅传感技术的出现使得这种高性能地震检波器的研制成为可能，它与传统的电类地震检波器相比，有着不可比拟的优势，如高灵敏度、抗电磁干扰，易于波分复用而形成传感网络等特点，利用光纤光栅制作的地震检波器很适合地震波的检测。1．4．1国内外地震检波器研究动态我国地震检波器的研究从五十年代起步，从最初的仿制到之后的自行研制和生产，并且还有一定数量的出口。如西安石油勘探仪器总厂和石油天然气总公司物探仪器总厂先后引进荷兰SENSOR公司的SM_4系列和美

4、国GEOSPACE的GS．20DX系列数字地震4第一章绪论检波器的技术和设备，通过改进，在一定程度上推进了我国地震检波器的发展。之后两家分别推出自己生产的SN4和腰．20DX系列检波器，占据了国内大部分的市场，并出口至0国夕h【19】。90年代，西安石油勘探仪器总厂研制成功了达到同类产品国际先进水平的“SN7C系列超级检波器"，参数允差均为±2．5％，频宽为1000Hz，假频超过300Hz，失真系数小于1％。之后又推出了适合高分辨率勘探的SWJ2系列涡流型加速度检波器【191。随着地震勘探技术的不断提高，地震检波器的水平也有了一定的发展，但领先技术仍在国外。近年来，人们在不断地实践中，认识到

5、地震检波器的性能制约了高质量数据采集的发展。国外生产地震检波器的专业厂家主要有：荷兰的SENSOR公司，美国的GEOSPACE、MARK、GEOSOURCE、LITTON、WESTERNGEOPHYSICAL等公司，日本的OYO公司等。1993年，荷兰SENSOR公司率先推出了24位的超级检波器SM-4HS，参数允差从±5％缩小为±2．5％，失真系数由0．2％降低为0．1％以下，但其假频只有180Hz。1994年，SENSOR公司又推出了SM一24超级地震检波器，其低失真、高假频的性能真正满足24位数字地震仪的要求了【l引。之后，美国的WESTERNGEOPHYSICAL公司推出了1018型

6、、MARK公司推出了MARK2型、SERCEL公司推出了SG．10型和日本的OYO公司推出了GS一30CT型等超级检波器，其各项性能指标进一步提高【18,19]。虽然各公司对地震检波器进行不断的改进，但由于依然处于电磁式结构，没有脱离常规检波器所存在的弊病。因此，人们正在通过新技术、新工艺、新材料来改善或替代现有的地震检波器结构，以取得实质性的突破。近年来，许多国家已经开展了新型地震检波器的研制，也取得了不少成果。目前，地震检波器的发展动向主要集中在光纤、新型压电材料和微电子机械检波器上。微电子机械检波器是以硅材料为基底，采用微机械加工工艺和集成电路工艺制作出的差动电容式微机械加速度计【l7

7、1。它实质上一种高精度的数字检波器。美国的YO公司已经推出了自己的MST加速度传感器，它主要由微电子机械系统(№MS，microelectromechanicalsystem)和混合信号闭环、力反馈ASIC两部分组成【l引。国内一些厂家和科研单位也在研究数字检波器【20l，并取得了一定的进展。对于陆上压电检波器，其基本原理是，某些强电介质晶体受外力作用后分子内部产生极化现象，便在其表面上产生电荷，即产生了电动