一种单坐标点双能量地震信号采集系统

摘要

一种单坐标点双能量地震信号采集系统，包括低主频频带信号采集通道、高主频频带信号采集通道、微处理器和数据存储及预处理单元，通过不同的模拟信号增益及相关信号调理电路，利用两个独立的数据采集通道实现两个宽频带信号双能量采集，每个坐标点上采集两道地震记录以代表不同的频带，便于后期有针对性地完成地震数据处理与资料解释，并能相互参照，有效地提高了勘探施工效能。同时由于高主频频带信号采集电路充分利用了检波器的灵敏度和硬件动态范围，具有较大的模拟信号前置增益，使得高主频频带信号的信噪比得到增强，为后期高分辨率地震资料处理带来了较大益处。在采用双能量地震信号采集系统后，相应的地震仪信号通道数扩展一倍。

说明书

技术领域

本发明涉及一种地震信号采集系统，特别涉及一种单坐标点双能量地震信号采集系统。

背景技术

现有的地震信号采集系统在收集信号时，往往采用的是单采集点单通道信号采集的设计，在单道地震记录上，信号的能量往往集中在低主频频带上，该频带宽度由0.707倍主频幅度所对应的两个频率确定，在该频带之外的高主频频带信号的能量则要低很多。尽管低频地震波具有较大的穿透深度，从而地震勘探深度也倚仗于低频能量，但有效的高主频频带能量，虽然穿透深度有限，但其薄层分辨率却是工程师们所看好的，而且高主频频带主频带的范围可以根据需要合理设计，同样具有宽频带特征的高主频频带能量也能穿透到一定深度。在现有地震采集仪器系统中，低频信号和高主频频带信号的前置增益和调理电路相同，信号的输出受检波器灵敏度、地震仪的信号增益，尤其是硬件动态范围的限制，显然，在一样的模拟电路上，能量较低的高主频频带信号不能得到适当的处理。比如经前置放大器输出模拟信号低频有效信号幅度为1伏特，高主频频带有效信号的幅度为10毫伏，两者之间就相差40dB，但受限于硬件动态范围，前置放大器的增益可能无法再增大了，这样，10毫伏的高主频频带有效信号就没有得到很好的放大，致使高主频频带有效信号与某些背景噪声，包括仪器系统白噪声之间的差异没有得到合理提升，高主频频带有效信号不能得到合理调理与高信噪比模数转换。

发明内容

为克服上述技术问题，本发明提供一种单坐标点双能量地震信号采集系统，包括低主频频带信号采集通道、高主频频带信号采集通道、微处理器和数据存储及预处理单元，低主频频带信号采集通道与高主频频带信号采集通道并联且相互独立、同步采集信号，两个采集通道的数据分别输出至数据存储及预处理单元，微处理器分别连接至低主频频带信号采集通道、高主频频带信号采集通道和数据存储及预处理单元的控制端。

上述的一种单坐标点双能量地震信号采集系统的低主频频带信号采集通道为低主频频带模拟信号采集装置、低主频频带前置增益电路、低主频频带程控滤波器、低主频频带程控增益电路、低主频频带模拟信号A/D模数转换电路依次串联。

上述的一种单坐标点双能量地震信号采集系统的高主频频带信号采集通道为高主频频带模拟信号采集装置、高主频频带前置增益电路、高主频频带补偿单元、高主频频带程控滤波器、高主频频带程控增益电路和高主频频带模拟信号A/D模数转换电路依次串联。

上述的一种单坐标点双能量地震信号采集系统的低频带模拟信号采集装置为高分辨率低频带检波器或高分辨率宽频带检波器、模拟信号分频单元依次串联。

上述的一种单坐标点双能量地震信号采集系统的高主频频带模拟信号采集装置为高分辨率高主频频带检波器或高分辨率宽频带检波器、模拟信号分频单元依次串联。

上述的一种单坐标点双能量地震信号采集系统，其所述微处理器为51系列单片机、ARM处理器、DSP、个人计算机、FPGA或CPLD之中的一种。

上述的一种单坐标点双能量地震信号采集系统，其所述高主频频带信号采集通道与低主频频带信号通道相比，模拟信号增益对低于100Hz低频能量的压制为40dB到100dB，模拟信号前置增益为40dB到100dB。

本发明的优点在于：低频带信号可用低主频频带检波器通过常规的地震采集通道完成正常采集，对于勘探技术人员感兴趣的高主频频带信号通过高灵敏度的高主频频带带检波器、高通滤波器、较大的前置增益、高主频频带能量补偿电路和高主频频带信号调理电路完成模拟信号的放大和调理，实现高主频频带信号采集。当震源激发时，本发明可以分别获得两路数字采集信号，代表不同的频带，便于后期有针对性地完成地震数据处理与资料解释，并能相互参照，有效地提高了勘探施工效能。同时由于高主频频带信号采集电路充分利用了检波器的灵敏度和硬件动态范围，具有较大的模拟信号前置增益，使得高主频频带信号的信噪比得到增强，为后期高分辨率地震资料处理带来了较大益处。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施例1的结构示意图；

图3为本发明实施例2的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明包括低主频频带信号采集通道、高主频频带信号采集通道、微处理器和数据存储及预处理单元，低主频频带信号采集通道用于采集震源所产生的低主频频带信号，高主频频带信号采集通道用于采集震源所产生的高主频频带信号，两路信号同步采集，输入至数据存储及预处理单元进行分析和储存，微处理器对两路通道和数据存储及预处理单元进行实时控制。

参见图2，本发明第一实施例在同一震源处分别设有低主频频带检波器，如磁电式速度检波器，以及高主频频带检波器，如涡流检波器或压电加速度检波器，当震动发生时，低主频频带检波器接收震动信号，并将震动信号转化为电模拟信号，模拟信号经由低主频频带前置增益电路进行放大并传送至低主频频带程控滤波器，低主频频带程控滤波器对模拟信号进行滤波处理以排除中高主频频带信号或噪声等，经滤波处理后的模拟信号被传送至低主频频带程控增益电路进行放大，然后经低主频频带模拟信号A/D模数转换电路转化为数字信号，最终输入数据处理单元进行相应的分析、储存等工作。在低主频频带检波器接收震动信号的同时，高主频频带检波器也接收了震动信号，并将震动转化为模拟信号，由于高主频频带信号的能量较低，经高主频频带前置增益电路放大后，会再通过高主频频带补偿电路进行高主频频带加强处理，模拟信号增益对低于100Hz低频能量的压制为40dB到100dB，模拟信号前置增益为40dB到100dB。然后再经过高主频频带程控滤波器进行滤波，以压制低频信号，后传至高主频频带程控增益电路放大，最后由高主频频带模拟信号A/D模数转换电路转化为数字信号并输入数据处理单元。微处理器对两路通道和数据存储及预处理单元进行实时控制，这样就实现了同时采集低主频频带信号与高主频频带信号的目的。

参见图2，本发明第二实施例在震源处埋设有包括低主频频带和高主频频带信号的高灵敏度宽频带检波器，当震动发生时，检波器接收震动信号并将其转换为电模拟信号，经过模拟信号分频单元后，同时将模拟信号分别输出至低主频频带前置增益电路和高主频频带前置增益电路，低主频频带信号经由低主频频带前置增益电路放大，再输出至低主频频带程控滤波器进行中高主频频带信号以及噪声等的滤波处理，然后由低主频频带程控增益电路进行放大处理，再输出至低主频频带模拟信号A/D模数转换电路转换为数字信号并输入数据处理单元。高主频频带信号由较大的高主频频带前置增益电路进行放大，并由高主频频带信号补偿电路进行加强处理，滤波电路对高主频频带外的低频信号和噪声等进行压制，模拟信号增益对低于100Hz低频能量的压制为40dB到100dB，模拟信号前置增益为40dB到100dB，最后由高主频频带模拟信号A/D模数转换电路转换为数字信号并输入数据处理单元进行相应的分析、储存等工作，微处理器对两路通道和数据存储及预处理单元进行实时控制。