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一種實(shí)現(xiàn)地震勘探動(dòng)圈檢波器性能改進(jìn)的方法及附加電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)地震勘探動(dòng)圈檢波器性能改進(jìn)的方法及附加電路，其是在檢波器信號(hào)輸出端的外面附加一個(gè)電磁反饋電路，該電路可以集成在地震勘探儀器數(shù)據(jù)采集電路的前端。傳統(tǒng)的低頻檢波器是依靠增大永磁體和線圈的體積來增強(qiáng)檢波器的電磁反饋力。在動(dòng)圈檢波器的輸出端附加一個(gè)增強(qiáng)電磁力反饋的電路，根據(jù)檢波器電磁力的動(dòng)力學(xué)特性設(shè)計(jì)反饋電路的參數(shù)，利用電子學(xué)方法增強(qiáng)線圈的電磁力，增大電磁感應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)改進(jìn)檢波器低頻特性和頻率響應(yīng)的帶寬。本發(fā)明通過易于實(shí)現(xiàn)的低成本的電子學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)改進(jìn)普通檢波器的低頻響應(yīng)的特性。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，自然頻率為10Hz的檢波器改進(jìn)后，可以方便實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于自然頻率3～5Hz的檢波器。
【專利說明】—種實(shí)現(xiàn)地震勘探動(dòng)圈檢波器性能改進(jìn)的方法及附加電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地球物理勘探，地震勘探，微震監(jiān)測(cè)的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)地震勘探動(dòng)圈檢波器性能改進(jìn)的方法及附加電路。

【背景技術(shù)】
[0002]地震勘探，是地球物理資源勘探的最重要的方法。通常使用人工激發(fā)地震波，用檢波器檢測(cè)反射波，再數(shù)字化，從而得出地質(zhì)結(jié)構(gòu)剖面圖。目前陸上地震勘探使用的傳感器主要是動(dòng)圈式電磁感應(yīng)傳感器，國(guó)內(nèi)在用估計(jì)有千萬(wàn)只。一般，一套大規(guī)模石油地震勘探儀器，通常需要數(shù)千乃至數(shù)萬(wàn)只檢波器。
[0003]動(dòng)圈檢波器的結(jié)構(gòu)主要是由線圈、線圈架、彈簧、永磁體以及外殼組成。線圈通過彈簧與外殼相連，且位于磁鋼與外殼間的磁場(chǎng)之中，構(gòu)成與永磁體、外殼作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的管形體，外殼與大地耦合。當(dāng)震源激發(fā)時(shí)，地面與檢波器殼體一起產(chǎn)生相同的振動(dòng)，由于質(zhì)量體的慣性使線圈與磁鋼產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，線圈切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
[0004]受檢波器的體積和成本的限制，目前常用的油氣資源地震勘探檢波器的自然頻率主要是10取，工程地震勘探檢波器的自然頻率在30取?100?。隨著深部地球資源勘探的需求越來越大，地震勘探對(duì)低頻檢波器的需求也越來越迫切。目前，制作低頻檢波器，國(guó)內(nèi)外各廠家都是采用增大永磁體和線圈的體積，從而增強(qiáng)電磁反饋，實(shí)現(xiàn)更低頻的頻率響應(yīng)特性。比如國(guó)內(nèi)的重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的⑶了-2/9/3低頻檢波器，體積和重量是常用10取檢波器的20倍以上，成本和價(jià)格也是10取檢波器的數(shù)十倍。因此導(dǎo)致這種低頻檢波器無法普及或大規(guī)模應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的主要問題是在普通檢波器的結(jié)構(gòu)不做任何改動(dòng)、不增大檢波器的體積的前提下，采用極低的成本(人民幣30元以內(nèi))，實(shí)現(xiàn)檢波器更低頻率的頻響特性。與目前采用數(shù)十倍增加檢波器體積和成本的方法實(shí)現(xiàn)低頻響應(yīng)的低頻檢波器相比，本發(fā)明具有很大的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種實(shí)現(xiàn)地震勘探動(dòng)圈檢波器性能改進(jìn)的方法，其特征在于:該方法是在檢波器信號(hào)輸出端的外面附加一個(gè)電磁反饋電路，該電磁反饋電路能夠集成在地震勘探儀器數(shù)據(jù)采集電路的前端，自然頻率為10取的檢波器改進(jìn)后，可以方便實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于自然頻率3?5取的檢波器。
[0007]進(jìn)一步的，在動(dòng)圈檢波器的輸出端附加一個(gè)增強(qiáng)電磁力反饋的電路，根據(jù)檢波器電磁力的動(dòng)力學(xué)特性設(shè)計(jì)反饋電路的參數(shù)，利用電子學(xué)方法增強(qiáng)線圈的電磁力，增大電磁感應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)改進(jìn)檢波器低頻特性和頻率響應(yīng)的帶寬，而傳統(tǒng)的低頻檢波器是依靠增大永磁體和線圈的體積來增強(qiáng)檢波器的電磁反饋力。
[0008]本發(fā)明另外提供一種實(shí)現(xiàn)地震勘探動(dòng)圈檢波器性能改進(jìn)的附加電路，其特征在于:該附加電路把普通檢波器的兩根輸出信號(hào)線連接到性能改進(jìn)電路的輸入端￠1+和61-，性能改進(jìn)電路的輸出端作為改進(jìn)后的檢波器的信號(hào)輸出端Go+和Go-，Go+和Go-連接到地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)輸入端。
[0009]進(jìn)一步的，該附加電路用運(yùn)算放大器和反饋電阻實(shí)現(xiàn)的負(fù)電阻，通過這個(gè)附加電路能夠增強(qiáng)普通檢波器的電磁反饋，從而實(shí)現(xiàn)改進(jìn)檢波器的低頻響應(yīng)帶寬。
[0010]進(jìn)一步的，Rl并聯(lián)在Ul的輸入負(fù)端和Ul的輸出端，R3并聯(lián)在Ul的輸入正端和Ul的輸出端；R2串聯(lián)在G1-和Ul的輸入正端；G1-端和Go-端共同接地。Rl、R2、R3是電阻，Ul是運(yùn)算放大器，Gi+是檢波器輸出端子的正極，G1-是檢波器輸出端子的負(fù)極，Go+是電路輸出端子的正極，Go-是電路輸出端子的負(fù)極。
[0011]進(jìn)一步的，Ul是普通的運(yùn)算放大器，可以選用0PA2134。Rl的電阻阻值典型值是300歐，R2和R3的阻值典型值是Ik歐。
[0012]進(jìn)一步的，根據(jù)不同型號(hào)的動(dòng)圈檢波器，R1、R2、R3的阻值有所不同。
[0013]本發(fā)明的原理是:
[0014]在動(dòng)圈檢波器的輸出端附加一個(gè)增強(qiáng)電磁力反饋的電路，根據(jù)檢波器電磁力的動(dòng)力學(xué)特性設(shè)計(jì)反饋電路的參數(shù)，利用電子學(xué)方法增強(qiáng)線圈的電磁力，增大電磁感應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)改進(jìn)檢波器低頻特性和頻率響應(yīng)的帶寬。而傳統(tǒng)的低頻檢波器是依靠增大永磁體和線圈的體積來增強(qiáng)檢波器的電磁反饋力。技術(shù)方案是在檢波器信號(hào)輸出端的外面附加一個(gè)電磁反饋電路，該電路可以集成在地震勘探儀器數(shù)據(jù)采集電路的前端。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果為:
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，通過易于實(shí)現(xiàn)的低成本的電子學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)改進(jìn)普通檢波器的低頻響應(yīng)的特性。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，自然頻率為1Hz的檢波器改進(jìn)后，可以方便實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于自然頻率3?5Hz的檢波器。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)一:對(duì)普通的檢波器(比如自然頻率1Hz)的機(jī)械結(jié)構(gòu)不做任何改動(dòng)，只是在檢波器信號(hào)輸出端增加一個(gè)電路，這個(gè)電路可以集成在地震勘探儀器的前端，方便簡(jiǎn)潔。優(yōu)勢(shì)二:該改進(jìn)電路成本極低。
[0018]由于檢波器的體積沒有增加，改進(jìn)成本極低，因此通過此種方法實(shí)現(xiàn)的低頻檢波器應(yīng)用前景廣闊。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為檢波器附加的性能改進(jìn)電路位置示意圖。
[0020]圖2為性能改進(jìn)電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0022]本發(fā)明檢波器的性能改進(jìn)電路在系統(tǒng)中的位置如圖1所示。把普通檢波器的兩根輸出信號(hào)線連接到性能改進(jìn)電路的輸入端Gi+和G1-，性能改進(jìn)電路的輸出端作為改進(jìn)后的檢波器的信號(hào)輸出端Go+和Go-。Go+和Go-連接到地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)輸入端。
[0023]本發(fā)明檢波器的性能改進(jìn)電路如圖2所示。這是一個(gè)用運(yùn)算放大器和反饋電阻實(shí)現(xiàn)的負(fù)電阻。通過這個(gè)電路可以增強(qiáng)普通檢波器的電磁反饋，從而實(shí)現(xiàn)改進(jìn)檢波器的低頻響應(yīng)帶寬。圖2中，R1、R2、R3是電阻，Ul是運(yùn)算放大器，Gi+是檢波器輸出端子的正極，61-是檢波器輸出端子的負(fù)極。￠0+是電路輸出端子的正極，60-是電路輸出端子的負(fù)極。
[0024]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，是把普通檢波器的兩根輸出信號(hào)線連接到性能改進(jìn)電路的輸入端61+和61-，性能改進(jìn)電路的輸出端作為改進(jìn)后的檢波器的信號(hào)輸出端60+和60-.(^)+和連接到地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)輸入端。見圖1。
[0025]實(shí)施舉例:對(duì)目前常用的地震動(dòng)圈檢波器丌-201^-10,其自然頻率為10取。用本發(fā)明的方法對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)電路的參數(shù)如下:圖2所示的VI選用運(yùn)算放大器0？八2134，電阻82和83的阻值選用IX歐，電阻町的阻值選用300歐。實(shí)測(cè)結(jié)果，低頻響應(yīng)特性，相當(dāng)于自然頻率為5取的檢波器。
[0026]實(shí)施舉例2:對(duì)目前常用的地震動(dòng)圈檢波器1^1-201^-10,其自然頻率為10取。用本發(fā)明的方法對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)電路的參數(shù)如下:圖2所示的VI選用運(yùn)算放大器0？八2134，電阻82和83的阻值選用IX歐，電阻町的阻值選用390歐。實(shí)測(cè)結(jié)果，低頻響應(yīng)特性，相當(dāng)于自然頻率為4取的檢波器。
[0027]本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)現(xiàn)地震勘探動(dòng)圈檢波器性能改進(jìn)的方法，其特征在于:該方法是在檢波器信號(hào)輸出端的外面附加一個(gè)電磁反饋電路，該電磁反饋電路能夠集成在地震勘探儀器數(shù)據(jù)采集電路的前端，自然頻率為1HZ的檢波器改進(jìn)后，可以方便實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于自然頻率3?5Hz的檢波器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)地震勘探動(dòng)圈檢波器性能改進(jìn)的方法，其特征在于:在動(dòng)圈檢波器的輸出端附加一個(gè)增強(qiáng)電磁力反饋的電路，根據(jù)檢波器電磁力的動(dòng)力學(xué)特性設(shè)計(jì)反饋電路的參數(shù)，利用電子學(xué)方法增強(qiáng)線圈的電磁力，增大電磁感應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)改進(jìn)檢波器低頻特性和頻率響應(yīng)的帶寬，而傳統(tǒng)的低頻檢波器是依靠增大永磁體和線圈的體積來增強(qiáng)檢波器的電磁反饋力。
3.一種實(shí)現(xiàn)地震勘探動(dòng)圈檢波器性能改進(jìn)的附加電路，其特征在于:該附加電路把普通檢波器的兩根輸出信號(hào)線連接到性能改進(jìn)電路的輸入端Gi+和G1-，性能改進(jìn)電路的輸出端作為改進(jìn)后的檢波器的信號(hào)輸出端Go+和Go-，Go+和Go-連接到地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種實(shí)現(xiàn)地震勘探動(dòng)圈檢波器性能改進(jìn)的附加電路，其特征在于:該附加電路用運(yùn)算放大器和反饋電阻實(shí)現(xiàn)的負(fù)電阻，通過這個(gè)附加電路能夠增強(qiáng)普通檢波器的電磁反饋，從而實(shí)現(xiàn)改進(jìn)檢波器的低頻響應(yīng)帶寬。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種實(shí)現(xiàn)地震勘探動(dòng)圈檢波器性能改進(jìn)的附加電路，其特征在于:R1并聯(lián)在Ul的輸入負(fù)端和Ul的輸出端，R3并聯(lián)在Ul的輸入正端和Ul的輸出端；R2串聯(lián)在G1-和Ul的輸入正端；G1-端和Go-端共同接地，Rl、R2、R3是電阻，Ul是運(yùn)算放大器，Gi+是檢波器輸出端子的正極，G1-是檢波器輸出端子的負(fù)極，Go+是電路輸出端子的正極，Go-是電路輸出端子的負(fù)極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種實(shí)現(xiàn)地震勘探動(dòng)圈檢波器性能改進(jìn)的附加電路，其特征在于=Ul選用0PA2134 ；R1的電阻阻值典型值是300歐，R2和R3的阻值典型值是Ik歐。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種實(shí)現(xiàn)地震勘探動(dòng)圈檢波器性能改進(jìn)的附加電路，其特征在于:根據(jù)不同型號(hào)的動(dòng)圈檢波器，R1、R2、R3的阻值有所不同。
【文檔編號(hào)】G01V1/18GK104297779SQ201410559007
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】宋克柱, 董磊, 童聲群, 張嗣鋒 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)