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1.
《国际地震动态》2017,(3)
数据采集是地震信号数字化最为根本的环节,其性能优劣直接关系到地震信号采集的质量,并最终影响数据应用处理的结果。对地震数据采集而言,动态范围是一个极其重要的性能指标,它表示在把模拟地震信号转换为数字输出信号的过程中,所能够不失真转换的最大输入信号和最小输入信号的幅度跨度。地震动信号的幅度跨度很大,由监测几千公里之外的微弱地震信号到近场监测8级以上的大地震,总的动态范围达到了160dB以上,宽频带地震计的动态范围也达到了155dB以上。而现代广为使用的基于ΔΣAD(Analog-to-Digital Convert)转换技术的高性能24位地震数据采集器的动态范围目前最大只有135dB@50SPS(Samples Per-second),导致了在实际地震监测中,数据采集器在记录地震时对微小信号分辨率不够、信噪比不高,信号幅度和数据采集器的分辨率处于同一数量级,不能有效地提取地震信息;而在大地震时又容易使数据采集器出现饱和限幅失真的现象,致使在抗震救灾最需要第一手观测资料的时候一些最重要的近源地震台站却几乎失去了地震监测的功能,同时,在地震研究上也失去了记录大震信号的珍贵地震资料的机会。因而实现高分辨率和宽动态范围的地震信号数据采集是当今地震观测技术领域中急待解决的问题。本文系统分析了几种模数转换器的原理、分类、结构和模数转换器主要的性能指标,介绍了典型的24位高精度模数转换器以及几种扩展转换器动态范围的方法。在借鉴和总结前人技术方法的基础上,本文结合地震监测的实际应用提出了一种采用多片AD模数转换器对输入信号进行分幅采集来扩展地震数据采集器动态范围的新方法。论文论述了该方法的实现原理,构建了数学分析模型,分析计算了该方法可能达到的动态范围,并与其它扩展动态范围的技术方法进行了比较。本文设计了基于分幅法的宽动态地震数据采集器的原理样机,通过硬件电路和嵌入式采集软件的设计,在实现了动态范围的有效扩展的同时,还实现了GPS高精度授时和校时功能,设计了配套的实时监控软件。样机测试表明,在50SPS采样率下,输入短路噪声有效值RMS为0.18μV,满幅输入电压大于±40V,有效动态范围达到了157dB,输入阻抗大于100kΩ,线性优于0.5%,实现了动态范围的有效扩展,达到了预期效果。 相似文献
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高性能地震数据采集方案构想 总被引：1，自引：0，他引：1
大动态宽频带观测一直是地震观测中追求的目标,因此“十五”期间在很多台站布设了动态范围大线性度好的宽频带地震仪,但这似乎还不能满足现实需要,比如,2008年的汶川地震,使得千里之外的宽频带地震仪都因为动态范围不足而出现了限幅问题.就当前中国的现状来看,地震计的动态范围(140dB以上)比地震数据采集器的(130 dB左右)大,所以在这里主要针对数据采集器进行了研究,争取达到26位的分辨率、±15V的满量程以及145 dB以上的动态范围,以缓解/消除大地震到来时观测仪器易出现的幅度受限问题. 相似文献
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随着多波多分量技术的发展,宽频数据采集逐渐成为地震勘探的发展趋势.通过高保真获取全波场信息,并尽可能保留高频有效成分,进而利用多种波场信息相互验证和补充,是提高地震勘探精度的有效方法.受仪器带宽限制,常规设备在高频段很难同时保持高分辨率和大动态范围特征,在多波地震采集时,极容易出现分辨率不足和限幅失真等现象,极大影响多波多分量方法的实际应用效果.鉴于此,本文给出一种利用积分器、高频ADC、DAC和抽取滤波器构成的低成本宽频数据采集方法.通过构造环路滤波器(调制器),对高频ADC输出数据中的量化噪声二次整形,并配合抽取滤波,对带外噪声进行有效压制.实际测试表明,通过精细电路结构设计,采集站有效分辨率可达24位(采样率为2 kHz),动态范围超过140 dB,SNR达142 dB.相比传统设备,其采集数据在5～25 Hz的低频段和100 Hz以上的高频段都具有更加丰富的有效信息,非常适合多波多分量数据采集. 相似文献
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本文采用多通道相关分析方法测量并分析研究了国内地震观测常用的6种进口地震数据采集器的自噪声.结果表明:6种进口地震数据采集器无论在普通增益还是高增益模式下,当频带范围处于1 Hz以下时,自噪声均低于NLNM低噪声模型(灵敏度按750 V·s/m换算);在低增益模式下,当频带范围处于1 Hz以上时,各数据采集器的自噪声与NLNM低噪声模型高低交错,须根据观测目的谨慎使用;Q330HRS和Reftek-130/130S型数据采集器的高增益模式较适合测量宽频带地震计的自噪声. 相似文献
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CTS-1E型、CMG-3ESPC-120型地震计安装架设在库尔勒地震台小泉沟观测点同一台基上,均使用EDAS-24GN型数据采集器进行实时数据采集,对比分析观测数据波形特征、地动噪声功率谱及动态范围等,明确2套地震计在实际观测中的性能差异,以便为地震监测数据分析及相关研究提供参考。 相似文献
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RSDA-1型24位水库地震数据采集器中标定系统是测定地震计和参数的关键工具,是评判台站每天工作状态是否正常的评判手段,是标定系统特性的必须环节.根据地震计和台站不同需要,需在采集器中设计4种标定信号,即脉冲标定、正弦标定、伪随机信号和高阶脉冲信号.本文主要介绍标定系统及4种标定信号在24位地震数据采集器中的设计和实现. 相似文献
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流动观测台网与固定观测台网的结合是当前地震观测技术系统发展的一个趋势.针对流动观测时地震计与地震数据采集器互相独立、携带不方便、功耗高的问题,自主研发了一款适合流动观测的集地震信号提取、数据采集、记录和服务为一体的数字地震仪.该仪器具有频带宽(60s—80Hz)、动态范围高(140dB)、功耗低(0.6W)、携带方便(整机重量在15kg左右,包括供电系统、GPS天线和包装箱)等特点.详细介绍了该地震仪的外观结构、整体硬件结构、低功耗处理技术和所采用的灵敏度校正、标准方位和正交校正技术.对仪器的主要性能参数指标进行了严格的测试,并给出了具体的测试结果.该仪器研制完成后,投入到了青海玉树MS7.1地震震后流动观测中.从半年的实际使用结果来看,该仪器能够满足流动观测的要求. 相似文献
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《地球物理学进展》2017,(6)
目前地震勘探中广泛使用动圈式检波器组合接收地震数据,动圈检波器动态范围只有60 dB、灵敏度低、响应频率范围窄,不能同时检测深层低频地震信号和分辨率所需要的高频信号,使得24位地震仪器120 dB动态范围的指标不能真正发挥作用.检波器组合造成的叠加效应也会在一定程度上降低频率、模糊地震反射特征,已经不能满足当前高精度勘探开发的需求.研究团队经过多年技术攻关,先后攻克了压电陶瓷一致性与抗冲击能力差、低频响应差、电池长期供电等技术难关,自主研发了陆用压电单点检波器,具有频带宽、动态范围大、灵敏度高、兼容性好等优势,技术指标达到或接近了DSU、GAC等国外数字检波器的水平.在实验室测试及多个区块对比实验的基础上,实现了产品定型与工业化生产,在胜利油田东风港三维首次使用了陆用压电检波器进行地震生产,取得了良好的应用效果,对推动东部老油区单点高密度地震技术的进步具有积极的示范作用. 相似文献
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BBVS-60、CMG-3ESPC型地震计工作参数对比分析 总被引：1，自引：1，他引：0
通过在同一地点、同一环境下安装架设目前新疆测震台网使用较为广泛的BBVS-60型、CMG-3ESPC型地震计,使用同一类型数据采集器进行实时数据采集,对观测数据的噪声水平、动态范围等指标进行对比分析,探寻两类地震计在实际工作中的部分性能指标差异,为今后开展地震监测及相关研究工作提供依据. 相似文献
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理想的地震勘探数据采集,其硬件系统采用多道同步方式实现,保证多路信号的时间或相位一致性.理论时差分析表明,就地震信号的初至时刻来看,多路同步采集系统也存在系统误差.浅层地震勘探数据记录道数少,采用单个A/D模数转换器件通过逻辑系统控制实现少量地震道的多路循环分时采集,在满足采样定理所需采样频率和不增加地震信号初至系统误差的前提下,可以以较少的硬件成本实现浅层地震信号的有效采集,这种采集方式我们称之为有效拟同步采集;通过实践证明了其采集方式的有效性. 相似文献
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根据△-∑AD转换器原理，通过编程将给定的输入信号转换为1位串行△-∑数据流。用此数据流可以仿真地震数据采集器中的滤波抽样过程，检验设计构造的各级滤波参数能否满足地震观测的需要。为了证明该仿真程序的正确性，本文介绍了利用CS5376A公布的数字滤波参数对数据流进行滤波验证。 相似文献
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医用CT增益可编程的多路高速数据采集系统设计 总被引：3，自引：1，他引：2
介绍了一种医用CT增益可编程的多路高速数据采集系统,该系统以FPGA为时序控制器,以ADC4344为模数转换器,通过串行移位寄存器控制多路模拟开关实现多路模拟数据的采集,并采用可编程增益放大器提高了系统的分辨率。该系统电路结构简单,对多路高速、宽动态范围的数据采集系统具有一定的通用性,可根据系统的需要进行扩展。 相似文献
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R.E. Long 《Physics of the Earth and Planetary Interiors》1979,18(2):51-57
Working models for signal, path and earth-noise characteristics are developed which collectively define the input expected to a seismic recorder. These are used to elucidate the problems of frequency and dynamic ranges of wide-band recorders designed to record the whole body-wave signal received above earth noise. An optimised recorder characteristic is derived which minimises dynamic range. 相似文献
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通过对昌黎台地电场2002—2010年资料整理分析, 利用多极距去噪声观测原理在排除了大量噪声后提取到了7组异常信号, 其中两组连续两天出现. 这些异常信号对应了6次距昌黎台400 km范围内发生的ML>4.0地震, 异常出现时间一般在发震前约32天以内, 说明这些异常是地震电信号的可能性较大. 这些异常电信号有以下特征: 每组6个测道异常变化极性相同; 在各个方向上这些地震电信号均匀度较好, 7组信号中每组长、 短极距异常幅度ΔV之差76%在1—2 mV/km左右. 在这7组异常信号中有5组在NE测向上异常幅度最大, 2组在NS测向上异常幅度最大, EW测向上异常幅度一般居中或最小. 昌黎台所记录到的这7组异常地震电信号表明, 异常幅度ΔV与震级M、 震中距r之间可能存在着一定的经验关系, 即M=lg(ΔV·r)+1.5. 相似文献
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作为地震探测的有效补充,电磁法在海洋油气资源勘探中发挥着越来越重要的作用.本文针对海洋电磁法中极低时钟误差、大动态范围采集等要求,提出使用GPS和高精度原子钟解决低时钟漂移问题;采集电路中设计增益可调的放大电路,MCU通过对采集到的信号进行实时分析,实现增益动态调整,解决海洋电磁信号大动态范围采集问题;研制的海洋电磁信号数据记录单元每天时间误差小于0.3 ms、电场通道动态范围可以达到160 dB、磁场通道动态范围可以达到134 dB.通过在室内指标测试、室外试验,表明设计的数据记录单元能够稳定可靠工作.为证明数据纪录单元的有效性,将数据记录单元和国外商用MT仪器进行野外一致性对比实验,数据记录单元与商用仪器结果基本一致;在水深100 m海域进行了海底MT信号采集,得到了有效的结果.该研究为海洋电磁信号低时钟漂移、大动态范围采集提供了一种有效解决方案. 相似文献
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Dispersion analysis is an important part of in-seam seismic data processing, and the calculation accuracy of the dispersion curve directly influences pickup errors of channel wave travel time. To extract an accurate channel wave dispersion curve from in-seam seismic two-component signals, we proposed a time–frequency analysis method based on single-trace signal processing; in addition, we formulated a dispersion calculation equation, based on S-transform, with a freely adjusted filter window width. To unify the azimuth of seismic wave propagation received by a two-component geophone, the original in-seam seismic data undergoes coordinate rotation. The rotation angle can be calculated based on P-wave characteristics, with high energy in the wave propagation direction and weak energy in the vertical direction. With this angle acquisition, a two-component signal can be converted to horizontal and vertical directions. Because Love channel waves have a particle vibration track perpendicular to the wave propagation direction, the signal in the horizontal and vertical directions is mainly Love channel waves. More accurate dispersion characters of Love channel waves can be extracted after the coordinate rotation of two-component signals. 相似文献
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本文根据新一代RZB型分量式钻孔应变仪的信号特点,设计了一种新型数据采集器.本设计采用了基于32位ARM的工控核心板以及嵌入式Windows CE操作系统作为软硬件平台,集成了总线数字信号与多通道高精度模拟信号的数据记录单元,实现了分量式钻孔应变观测系统的数据采集、存储、传输以及远程监控.实际测试表明,本采集系统具有高分辨率、低功耗等特点,主要参数指标达到了新型RZB型分量式钻孔应变观测系统信号采集要求.实际台站应用表明,本系统具有较高的可靠性和稳定性,可满足实际台站观测要求. 相似文献
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介绍了一种完全自主开发的便携无线遥测式浅层数字地震仪.系统以无线自组网为核心,基于双ARM和FPGA平台,采用多功能IP软核驱动方式及嵌入式操作系统,从硬件方面提高系统的集成化程度,缩小设备体积.设计可动态配置信号调理单元保证系统前端的动态范围和保真性,采用并行双缓存循环预采集存储技术,实现不确定传输延时情况下的多道严格并行采集.文中详细分析了适合于地震数据传输的无线射频和无线以太网两种传输方式,以及相应的组网方案和关键技术难点,解决了分布式无线信号采集站的采集同步和非均匀采样问题.信号采集站单站集成12路并行采集道,各通道在4 k采样率时有效分辨率达18位,且参数可远程配置.软件中所集成的现场质量控制功能,非常适于复杂环境下的工程勘探,且由于移除了多个附加配件,从而缩小了设备的体积和重量,降低施工布线的复杂性,提高环境适应能力和勘探效率. 相似文献