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《地球物理学进展》2015,(4)
海洋可控源电磁方法是近些年兴起的一种海底以下介质电性结构地球物理探测方法,已成为海底油气及水合物探测的有效手段之一.根据趋肤效应及可控源电磁方法的特点,海底电场信号具有幅值微弱且动态范围大的特征.低噪声记录海底电场信号是海洋可控源电磁方法必须解决的关键技术之一.本文首先通过建立特定地电模型并进行数值模拟,讨论了收发距、发射频率等场源参数与电场分布的关系;然后通过电解法制备了低噪声海底电场传感器,研制了低噪声斩波放大器,开发了大动态范围ADC电路.通过室内及海洋试验验证了接收机电场通道的低噪声特性,海试结果表明系统本底噪声小于0.1nV/m/sqrt(Hz)@1 Hz,电场信号观测动态范围优于110dB@(fs=150Hz). 相似文献
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海底采集到的电磁数据按照其主要包含的信息及研究目的大致可分为海洋可控源电磁场(CSEM)信号、天然场源大地电磁场(MT)信号、海洋环境电磁场信号以及其他随机干扰信号.常常通过计算功率谱密度、时频分析和极化分析的方法研究海洋电磁场特征.本文介绍一种新方法——时频方向谱分析法及其在实测海洋电磁数据处理中的应用,该方法能够在一定的时间-频率尺度上有效分辨场源信号的运动方向.对于海洋CSEM数据,利用该方法可以估算发射源的运动方向,进而在发射源或采集站方位信息缺失情况下,实现海洋CSEM数据的旋转电性轴处理.对于海洋电磁数据,利用该方法可以详细分析海水运动感应电磁场的信号特征. 相似文献
3.
采集系统是电磁法仪器的重要组成部分,设计出高精度、低功耗的分布式采集系统是电磁法仪器研制的重点和难点.本文设计的采集系统集成了6个采集通道,每个采集通道的A/D转换器都选用了32位的ADS1282,并通过DAC1282来提供ADS1282校准和自检所需要的外部信号.采集部分的控制中心选用了MachXO2 ZE系列这款功耗极低的CPLD.为了保证同步采集的精度,设计中采用了GPS和OCXO协同授时的方案来提供同步时钟.采集系统具备MT、CSEM、SIP等测量功能.测试结果表明,本采集系统同步精度维持在1E-11以下,待机状态下功耗为0.32 W,运行功耗2.76 W,各通道短路噪声值均在μV级,信噪比在118 dB附近,满足设计要求. 相似文献
4.
根据大庆长垣北地区的地震参数(V0、β),建立视等厚层状吸收介质模型,选择200 Hz(主频)的雷克子波由浅至深计算地震反射波.计算结果表明,地层吸收衰减和球面扩散导致地震反射波振幅存在巨大差异,随深度增加振幅迅速衰减,地震仪记录信号的有效动态也迅速降低,但振幅的衰减主要发生在1.5 s前的中浅层.本文对地震仪采集站的前置放大器进行改进,设计一种智能程控型前置放大器,它的增益随深度自动增大,地层深度从0.5s~3.0 s,放大器的增益依次为0 dB、18 dB2、4 dB、30 dB3、6 dB和42dB,能够比较好地弥补地震反射波的振幅衰减.经该放大器放大以后,地震仪记录信号的有效动态均达到或超过110 dB,基本满足了高分辨率地震勘探对采集仪器记录动态的需要. 相似文献
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地震数据采集是地震信号数字化必不可少的环节,动态范围是其一个重要的性能指标.实际地震信号的动态范围在160dB以上,而目前普遍使用的24位地震数据采集器动态范围相对较小且在50 Hz采样率时最大只达到135dB,致使24位地震数据采集器在实际使用中对小信号分辨率不够,不能有效提取地震信息;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而失去地震监测记录功能.本文针对在地震监测和地震研究中需要具有高分辨率和高动态范围的地震数据采集器这个亟待解决的问题,提出一种采用多通道AD转换器并行分级采集的方法,讨论了通道间失配及其标定.对研制实验样机的测试表明,其动态范围在50Hz采样时可以达到157dB以上,线性度优于0.005%. 相似文献
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地球物理勘探在野外进行,测量的电信号振幅范围为n×100 uV～ n×1 V, 对电信号测量精度要求优于0.1%.这就要求相应的隔离放大器增益范围大,档差小, 温漂小.为了满足上述要求,设计的精密隔离放大器由高线性度高精度器件-隔离放大芯片AD202-组成隔离级,3个零漂移运放LT1250组成3级9档放大级,档差为10 dB,增益从0～ 90 dB可控.实际电路的测试结果表明: 基于AD202和LT1250设计的隔离放大器的最大非线性误差为0.23%,19小时内的漂移为27 uV,达到了设计要求. 相似文献
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国外的水合物探测试验证明,可控源电磁法是探测天然气水合物的有效方法之一.开展海底可控源电磁法工作的重点之一在于研制高精度、高可靠、低功耗观测海底可控源电磁信号的设备.为可靠地观测海底可控源电磁场宽频带、大动态范围信号,设计了以Linux与ARM9相结合的测量电路,并开发了Linux2.4内核下的设备驱动程序.本文分别论述了采集硬件原理,Linux字符设备驱动模型,SSC和GPS对钟驱动实例. 相似文献
8.
本文介绍一种采用大功率稳流发射、低噪声测量、宽频带接收以及分布式同步等技术，自主研制的分布式多功能电磁法仪器系统.系统包括大功率电磁法发射机、分布式电磁法接收机、磁场传感器、整流源等设备.采用ARM芯片和FPGA芯片进行发射机的整机控制和信号整形发射，采用PC104工控机和FPGA芯片进行接收机的整机控制和信号处理.在人工场源模式下实现了可控源音频大地电磁法（CSAMT）、谱激电法（SIP）和时域激电法（TDIP）等测量功能；在天然场源模式下实现了大地电磁法（MT）、音频大地电磁法（AMT）的测量功能.发射机在满功率发射的情况下连续可靠运行时间大于12 h，接收机的动态范围大于120 dB，接收机可接收信号频率范围是0.001 Hz~32 kHz.通过典型矿区的野外实验和应用，表明本系统的性能总体上达到了国际先进水平. 相似文献
9.
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
10.
《应用地球物理》2015,(3)
为适应海洋可控源电磁法现场数据采集的需求,海底电磁采集站必须解决低噪声、低时漂和低功耗等一系列技术难题。目前,现有的采集站在面向海底浅部水合物探测应用时,其噪声、功耗、时漂等指标仍存在不足。为研制满足这些性能要求的新型采集站,本文首先利用正演数值模拟研究了特定模型的电场异常分布规律,并初步确定了采集站的指标要求,然后对采集站的各个部分进行了详细论述,包括低噪声感应式磁传感器、低噪声Ag/AgCl电极、低噪声斩波放大器、低功耗低漂移数字温补晶振、水声通讯及电腐蚀技术等。最后通过陆地野外试验及海洋试验验证了海底电磁采集站的有效性,证明采集站具有先进的参数指标:典型电场本底噪声:0.12nV/m/rt(Hz)@0.5Hz;动态范围:大于120dB;时漂:小于1ms/day;连续工作时间:至少21天。 相似文献
11.
DZSS-1型深层数字地震仪由三分量检波器CDJ-6B、数据采集单元、磁带机、编码钟和回放装置组成。它采用循环浮点放大-A/D转换技术、低噪音运算放大器、CMOS器件,使仪器噪音小于0.3μV（折合到前级放大器输入端,均值）,动态范围大于96dB,采用调相制、串码、单轨盒式数字磁带记录。仪器频带范围1-30Hz,浮点72dB。有钟差显示（±1ms）、噪音和误操作显示。仪器主要技术指标（道间一致性、漂移、噪音、串音、误码率、主放台阶精度）可用微机进行检测,能满足地震测深和其它低频数字测量之用。 相似文献
12.
海洋天然气水合物资源调查中,电磁法已成为地震勘探最有效的补充手段之一,而我国海洋水合物电磁探测中的拖曳式电场接收机此前是空白.本文从方法原理、仪器设备和海洋试验等方面,对海洋拖曳式水平电偶极-偶极方法进行研讨.建立三维电阻率模型,进行数值模拟,讨论收发距、发射频率、拖曳装置离海底高度等参数与电场异常响应的关系,针对特定模型给出了最佳观测参数以指导仪器硬件设计与海洋测试.在此基础上,采用高级嵌入式计算机的智能化控制、前端低噪声斩波放大、高精度同步采集等技术,研制了由拖体、承压舱、采集电路、低噪声电场传感器等组成的海洋拖曳式水平轴向电场接收机,其系统噪声达到2 nV/√HZ
@(1~100Hz).将自主研制的电场接收机用于国内首次拖曳式电偶极-偶极方法的海洋试验与评估,并对海试资料进行了处理与分析.研究结果表明,所研发的仪器达到了设计指标,能够用于海洋天然气水合物调查. 相似文献
13.
提出以Compact RIO作为硬件平台,用Lab VIEW FPGA技术实现48通道强震动数据采集器底层数据采集功能。详细阐述了设计要点及从技术上实现了时钟同步、数据采集、标定信号输出、量程设置、状态显示、外触发信号接入等功能。结果表明,数据采集器的噪声、动态范围、幅频响应等主要技术指标满足国内地震行业标准DB/T 10-2001的要求,数据采集器的线性度误差满足DB/T 22-2007的要求。实现的阶段成果能为人们利用NI产品进行强震动数据采集器开发提供重要参考。 相似文献
14.
深水环境下进行大地电磁数据采集,信号幅值微弱,高频分量被严重衰减;仪器承载的环境压力巨大,且伴随底流推曳、淤泥吸附等不利因素;海上作业情况复杂多变,带给设备投放与回收诸多困难.针对这些特殊问题,从理论上分析了大地电磁场在海水及其以下层状介质中的传播规律,计算了电场与磁场随不同水深的衰变比值,研讨了与仪器上浮速度相关的物理因素;从技术上阐述海底大地电磁仪的工作原理,包括信号传感器、数据采集器、声控释放单元以及机械组装部件等等.整套仪器信号分辨率达到nV级,频带宽度为10~0.3×10-3 Hz,最大工作水深4000 m.该仪器搭载“海洋六号”科学考察船,在我国南海中沙群岛海域进行了国内首次深水环境下的大地电磁数据采集试验.结果显示,所研发的仪器性能指标吻合先前的理论推算值,达到设计要求.我国的海底大地电磁探测技术已完全享有自主的知识产权. 相似文献
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CS3301在长周期大地电磁测深仪中的应用研究 总被引：2，自引：0，他引：2
大地电磁测深是研究地壳和上地幔构造的一种重要的地球物理探测方法,当前国家正在实施深部探测专项SinoProbe等项目,故需要借助于长周期大地电磁测深仪器.我国没有自己生产的长周期大地电磁测深仪器,只能依靠从乌克兰进口的LEMI-417进行深部探测.在LEMI-417使用中,我们从该仪器提供的数据文件Final.asc中发现它的电场信号测量分辨率为0.01 mV/km,磁场信号测量分辨率为0.01 nT,相对较低,此外,该仪器在无GPS信号时会出现记录紊乱等现象,故需要设计适合课题组需要的长周期大地电磁测深仪器.由于大地电磁测深仪器需要采集的电场、磁场信号为微弱信号,容易淹没于噪声之中,故选用了低噪声、极小总谐波失真率的CS3301作为运算放大器.CS3301提供了4种可选择的信号输入模式和7种可选增益,经分析与测试,测量电场信号时,CS3301设置为输入模式1及×64增益,当极距100 M时,测量精度可达0.001 mV/km,高于LEMI-417的0.01 mV/km;测量磁场信号时,将反馈理论用于测量电路,CS3301设置为输入模式3及×64增益,只对信号的可变部分进行放大,精度可达0.006 nT,高于LEMI-417的0.01 nT.该系统在华南的9005、1005等多个测点以及东北的1600、5105等多个测点进行了测试,并与LEMI-417进行了对比试验,测量结果表明它们的时间序列曲线比较一致,数据处理后,在同一测点得到的大地电磁测深曲线也较一致,说明设计的仪器达到了预期目标. 相似文献
16.
V. ILICETO 《Geophysical Prospecting》1977,25(2):292-301
A magnetotelluric digital equipment has been designed and built for operation in geophysical and applied geophysical research. The five components of the natural electromagnetic field can be digitized in the frequency range 1/1000 Hz (magnetic sensor's response limits) to some tens Hz. The magnetotelluric (MT) data are directly digitized in the field and stored in a cassette tape recorder. 相似文献
17.
采用海洋可控源电磁方法进行海底油气和水合物的勘查,需事先在海底布放接收机阵列,而后用一艘携带深拖缆的科考船将大功率电磁发射机牵引至海底,沿预设路线慢速走航,并将大功率电磁场导入海底.海底的人工电磁场中,空气波和直达波对提取勘探目标体的异常信息不做贡献.只有当折射波经过被测目标体时,产生电磁感应,海底的接收机对此感应信号进行数据采集,经数据处理,揭示被测目标体的几何大小和物理属性.异常体的有用信息与导入海底电磁场的能流密度(坡印廷矢量)有着密切的关系,以致于后者决定了前者的有效探测范围、有效带宽以及尽可能达到的最佳测量精度.能流密度在海底的分布情况十分复杂,但在均匀全空间中可较清楚地认识其分布特征,可为复杂地质条件的情况作理论铺垫.以此推广,在水平层状介质的地电条件下,建立能流密度的数理模型,利用海洋生产作业中的典型物性与几何参数,对海底以下有覆盖层的高阻体(可模拟油气或天然气水合物)进行正演,建立电磁场能流密度分布特征与数据采集技术的有机联系,为海洋可控源电磁发射机和接收机的优化改进提供理论依据. 相似文献