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發(fā)布日期:2022-05-30 點(diǎn)擊率:60
地震檢波器是一種將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的地震勘探專(zhuān)用振動(dòng)傳感器,是槽波地震勘探儀器中接收地震信號(hào)的個(gè)器件,它的性能會(huì)影響地震勘探結(jié)果。煤礦井下地震信號(hào)的信噪比較低、波形場(chǎng)復(fù)雜、地震勘探條件復(fù)雜,因此研制針對(duì)于槽波地震勘探的檢波器非常重要。
實(shí)際勘探中應(yīng)用為廣泛的地震檢波器為動(dòng)圈式地震檢波器。隨著技術(shù)和方法的不斷創(chuàng)新,檢波器類(lèi)型越來(lái)越豐富。我國(guó)開(kāi)展了許多針對(duì)地震檢波器的應(yīng)用研究和試驗(yàn)工作,研究了三分量MEMS地震檢波器、光學(xué)地震檢波器、壓電式地震檢波器、電化學(xué)地震檢波器等新型檢波器。
1、動(dòng)圈式地震檢波器
根據(jù)資料顯示,大部分槽波勘探都是使用動(dòng)圈式地震檢波器,它屬于速度型地震檢波器。在使用動(dòng)圈式地震檢波器進(jìn)行槽波地震探測(cè)時(shí),經(jīng)常檢測(cè)到一種頻率為400Hz的形似自激振蕩或感應(yīng)干擾的現(xiàn)象。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),它是由于兩分量速度檢波器中檢波器芯體的高頻諧振引起,術(shù)語(yǔ)稱(chēng)之為檢波器二次諧振。速度檢波器的二次諧振屬于機(jī)械諧振范疇,二次諧振現(xiàn)象在各種型號(hào)的動(dòng)圈式地震檢波器產(chǎn)品上都存在。對(duì)于精度要求較高的槽波地震勘探而言,這種高頻諧振就變得十分有害而不容忽視。對(duì)于檢波器的二次諧振現(xiàn)象,可以改用加速度檢波器芯體,這樣可以從根本上解決這個(gè)問(wèn)題。
2、光學(xué)地震檢波器
光學(xué)地震檢波器主要是利用光波敏感元件的特性研制的,根據(jù)傳感機(jī)理的不同可以分為強(qiáng)度調(diào)制型、光纖光柵型、馬赫–曾德?tīng)柛缮嫘汀⑦~克爾遜干涉型、薩格納克干涉型、法布里珀羅干涉型、光纖激光型以及光柵型等,各種類(lèi)型的光纖地震檢波器研究取得了不少實(shí)驗(yàn)室及實(shí)際應(yīng)用成果。光學(xué)檢波器具有靈敏度高、安全可靠、頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。光學(xué)檢波器有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力,是未來(lái)地震檢波器有可能采用的主要技術(shù)之一。但光學(xué)檢波器制作工藝難度大、成本高,目前廣泛應(yīng)用于井下槽波地震勘探尚有難度。
3、電化學(xué)地震檢波器
電化學(xué)地震檢波器是利用電化學(xué)原理,將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的檢波器。近年來(lái),通過(guò)技術(shù)改進(jìn)已經(jīng)成功研制了實(shí)用的電化學(xué)地震檢波器,并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化。如俄羅斯莫斯科物理工藝研究所研制的電化學(xué)地震檢波器,能夠檢測(cè)振動(dòng)頻率響應(yīng)范圍為0.005~100Hz。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)檢波器頻率響應(yīng)范圍為1~70Hz,靈敏度達(dá)到100V/(m·s-1)。電化學(xué)地震檢波器與其他類(lèi)型檢波器相比功耗非常小,頻率響應(yīng)范圍較小,且成本較高。比較適用于頻帶要求窄、精度要求高的地震勘探。
4、電容式地震檢波器
電容式地震檢波器是根據(jù)兩極板之間的距離、相互覆蓋的面積、介電系數(shù)變化引起電容改變來(lái)設(shè)計(jì)的。與單電容地震檢波器相比,差動(dòng)電容地震檢波器的靈敏度提高了一倍,相對(duì)非線性誤差大大減小。由于模擬差動(dòng)電容式檢波器輸出信號(hào)易受電磁信號(hào)干擾,已經(jīng)逐漸被數(shù)字式差動(dòng)電容檢波器取代。MEMS數(shù)字檢波器其中核心部件就是差動(dòng)電容式地震檢波器。
5、MEMS地震檢波器
MEMS(MicroElectroMechanicalSystem)檢波器是目前性能較好的三分量數(shù)字地震檢波器,是以硅材料為基底,采用MEMS技術(shù),即微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)加工的差動(dòng)電容式地震檢波器。21世紀(jì)初國(guó)外推出的VectorSeis系列和DSU系列數(shù)字地震檢波器都是基于MEMS技術(shù)設(shè)計(jì)的微電子機(jī)械數(shù)字傳感系統(tǒng)。MEMS地震檢波器結(jié)構(gòu)精巧,靈敏度比動(dòng)圈式地震檢波器高,動(dòng)態(tài)范圍較大,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了檢波器的數(shù)字化,抗干擾能力強(qiáng)。該類(lèi)型地震檢波器在實(shí)驗(yàn)室研制的性能效果較好,但是加工工藝為先進(jìn)的MEMS技術(shù),成本較高,在地震勘探過(guò)程中通常會(huì)使用幾十甚至幾百個(gè)檢波器,因此將該類(lèi)型檢波器投入大型地震勘探生產(chǎn)實(shí)踐還有一定的難度。
標(biāo)簽: 地震檢波器
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