常规动圈式地震检波器测试现状及漏洞分析

刘岩

（西安石油大学电子工程学院，陕西西安，710065）

0 引言

地震检波器在地震勘探领域的地位非常重要，它的工作原理是将机械能转换成电能，即将机械信号转换成电信号。在地震勘探中进行检波器的校准，在生产中测试地震检波器的参数信息，精准测试是检波器的基础。那么，检波器测试仪所使用的参数测试方法的研究对实际地震检波器的生产和地震勘探工作都有着非常重大的意义。

动圈式地震检波器主要分为实验室计量校准法以及现场测试法。这两种方法都有其优缺点。实验室计量校准法相对于现场测试法测试结果准确度高；现场测试法具有测试简单，适应性强，但测试的结果不准确，直接影响结果。如何解决这种问题就是本课题研究的目的所在。

1 国内外研究现状

检波器本身是一种振动传感器，在地震勘探过程中的作用非常重要。这里主要对振动台法和直流激励法进行介绍。

各个计量实验室和仪器仪表检测单位一般都是采用振动台测量法，这种测量方法测量出来的参数值比较准确。振动台测试方法的原理是输入一个电脉冲信号，经过信号发生器传送给功率放大器，然后传到振动台，使振动台台面产生垂直或水平方向的正弦振动，在振动台上的检波器检波器产生响应，这个响应将检波器的各个参数反馈出来。在20世纪中期，振动测量没有统一的标准，每个国家按照自己的标准测量，使得振动测试结果各不相同。为了统一振动测量标准，出现了互易测试技术，它的出现大大降低了测量误差，使测量技术迈上新的台阶。20世纪60年代，出现了激光干涉技术，这种技术几乎覆盖了所有的振动幅值范围，测量准确度大大提高。随着科学技术的进步与发展，近年来尤其是计算机技术、信号分析模拟技术和电子科学技术的出现，数据算法与软件仿真等，可以精确的计算出振动参数，将许多理论上的研究转化为现实。

动圈式地震检波器是地震勘探现场主要采用的仪器，其测试一般采用直流激励法。直流激励方法是当电流断开时，利用检测器的输出阻尼正弦波的第一和第二峰值的幅度向检测器提供恒定电流，以测试检波器的参数。20世纪80年代中后期，出现了SMT-100等地震检波器，这种检波器的使用和推广，能使得仪器公司使用直流激励法来测试地震检波器的参数。这是因为直流激励测试仪做的简小，携带方便，测试速度快，尤其是对现场进行成串测试。目前，市场上主要就是采用地震检波器使用直流激励方法来测试地震检波器的性能。

2 动圈式检波器阻尼系数

动圈式检波器阻尼比公式为：

阻尼系数Bt较大(如大于0.6)时，A2将很小，针对这种现象，采用一种新的测量方法——线性拟合法，借助于数理统计方法中的相关性分析和显著性检验，对包含的测试函数或依次进行筛选以建立较合适的模型。该方法避免了第二个峰值过小的问题。

针对测试过程中，给检波器一个正弦脉冲，检波器本身的原因或者是外界干扰问题，测得的波形会产生“毛刺”，“毛刺”的产生是过零时间不定造成的。在计算过程中，会造成误差过零时间不定，产生零点漂移现象，会直接影响到检测的准确性与可靠性，这就需要更改测试方法来消除误差。

3 动圈式检波器灵敏度

3.1 振动台测试法

3.2 电模拟测试法

下式就是检波器灵敏度G的计算公式：

灵敏度的测量结果有其局限性，灵敏度的值离不开阻尼系数和自然频率，若前两项结果误差大，将直接导致灵敏度的计算误差增大。

直流激励法测量检波器灵敏度的值的根本是：必须消除这种测量方法所固有的方法误差，（1）当动圈真正开始回落时，求出此时的激励电流I0值；（2）剔除放电脉冲对阻尼振荡曲线的影响。

软测量是一种很好的消除这种测量方法固有的误差的方法。软测量是一种新兴技术，其基本思想是通过数学使用难以检测的量有密切相关且易于检测的量（以下称为辅助变量），通过模型运行分析，得到主变量的估算值。

4 动圈式检波器假频

测试假频可采用旋转激振或水平激振方式。

实验室这种检测假频的测试方法只是根据实验室测试总结的一种方法，测试结果没有现场得到的数据。因此，根据相关学者研究现状，找出可行的测试方案。对假频测试方法分析，测出其准确性尤为重要。

图2 测试方法

假频在实际地震勘探过程中不可避免，如何消除假频的影响尤为重要。罗亦银等在《地震检波器伪信号及假频的探讨》中对假频信号进行了探讨，并提出一些假频测量方法模型。但都没有现场应用的数据实验。如何解决假频测量准确性，需要找寻新的方法。

5 总结

本文旨在对现有动圈式地震检波器参数测试方法现状进行分析，找出在测试过程中出现的一些不可避免的问题，如阻尼系数过大，测试误差增大，试采用线性拟合法来减小误差；测阻尼波形如何消除“毛刺”；直流激励法如何消除固有误差；如何消除假频的影响等。

参考文献

[1]中华人民共和国石油天然气行业标准.地震检波器.SY5046—91[M].石油工业出版社.

[2]石金成等.直流激励法测量地震检波器的原理和溯源[J].石油工业技术监督,1999 (3).

[3]付小宁,石金成,冯旭东等.直流激励法测定动圈式检波器灵敏度的溯源性研究[J].西安矿业学院学报,1998,18(3).

[4]丁伟,张家田.地震勘探检波器的理论与应用[M].西安:陕西科学技术出版社,2006.

[5]Geophone Response Equations and Their Application.Technical Information No. 100-G, AMF Geo Space.