关于G3i仪器脉冲干扰的研究

武学军 田泽 王昆 艾辉 杨会彪 陈龙

摘 要：文章介绍了如何解决INOVA公司生产的最新一代G3i仪器在地震记录中出现脉冲干扰的问题。通过对地震单炮资料的分析，找到严重影响生产资料质量的脉冲干扰原因和电路原理分析，找到形成脉冲干扰的原因后，通过改进野外作业程序，确保生产资料的质量品质满足甲方的要求。

关键词：G3i仪器采集系统;脉冲干扰;分频扫描;频谱分析

在最新一代的仪器系统中，INOVA公司推出的G3i在地震勘探行业应用中比较普遍，但是，这套系统在使用中，地震记录数据不被甲方认可，原因是地震数据记录中存在脉冲式的干扰，严重影响地震资料质量。

1  问题的发现

地震单炮记录中，发现有脉冲干扰，被甲方定义为废炮，为了检查仪器的脉冲干扰造成的原因，首先我们做了漏电测试，防止由于漏电出现共模抑制比下降，导致工频干扰，我们还做了大量实验发现，当仪器正在在记录数据时，如果这个时候有备用排列接上或者断开，就基本会出现这个脉冲干扰。

1.1单炮资料的情况

G3i仪器每次在记录开始的6秒内接入备用排列的记录，在零秒和6秒处有个脉冲式的干扰，特别是分频扫描（40-80hz）回放时很明显。

1.2单炮受干扰资料

分频后的脉冲干扰图如图1示。

在0到6秒中间仪器正在记录时，如果有备用排列突然接入，或者排列出现大线突然被砍断，或者备用排列的采集站突然坏了反复重启，都会出现脉冲干扰。

2  问题的查找

最初怀疑是磁场脉冲之类导致的脉冲干扰，但我们在周围找不到，而且，从资料上看也不是。干扰位置和干扰时间不固定，一般跟排列新的断点有关。只要整个大排列有任意一处断点出现，就会产生脉冲式干扰。

3  环境干扰和脉冲干扰的对比

我们比较了中间是两个汽车的干扰，而右边1912线是那个脉冲的干扰。左下角是高压线。我可以看到这个脉冲能量很强，能够压住有效地震反射波。

4  试验情况

我们发现脉冲干扰与排列有关，我们做了以下实验：

（1）在仪器的接收排列patch内断排列或接排列时，如果是在6秒记录内时断排列或接排列就一定会出现脉冲干扰，脉冲出现的时间点与断开的时间点吻合一致。

（2）在放炮记录的6秒内，离接收排列patch很远的备用排列如果断开排列时，同样会出现脉冲干扰，影响资料质量.

（3）在4条排列，电源站，采集站等处，接收排列patch内，接收排列patch外，断或接排列都会产生脉冲干扰，而且，干扰有时候能达到80多道，可以穿过电源站和交叉站的隔离。

（4）如果排列接触不好，比如接头松动等，会产生很多的脉冲干扰波。

5  试验的结论

G3仪器如果在放炮时，接或断备用排列会产生脉冲干扰，电瓶亏电，更换电瓶都会产生。站体在接入外线时，站体传输的65V直流极性会倒一下，探测是否加载负载，而同时，电源线又是数传10M的数传线，而交叉站和电源站的隔离电路只隔离直流，數据线是通过变压器耦合传输时，隔离不了这个脉冲。

6  脉冲干扰的电路改进方案

6.1 SERCEL428仪器对热插拔站体的处理

我们以SERCEL公司生产的428电源站LAUL是如何解决热插拔导致的电路不稳定问题的：

结合LAUL-428的-24V热拔插控制电路图，

我们看到，通过LTC4252来控制金属场效应管Q1的通断，从而起到热插拔时对采集电路的调节和控制浪涌电流的作用。

6.2 G3i采集站的主加电电路分析

从采集站RAM的数字板的FPGA输出的3.3V NCHAN_FET_CAP_EN控制信号加载到U35的4脚CTL控制端，U35的2脚就输出一个12V的电压加载到以场效应管为开关的Q32的3脚，使得Q32场效应管导通，Q32的1，2，5，6脚对地导通，使得电阻R235对地导通，65V线电压PVIN将与限流电阻R235形成旁路（见图8），电容C150和C153与地直接相连，当C150和C153直接接地会导致脉冲.

7  根据以上分析G3i采集站接口电路设计存在缺陷需要改进

参见图3 G3i采集站电源电路结构实物图，我们将几个采集站的C150和C153这两个大电容去掉后， 做了一些试验，发现对脉冲干扰有很大的改善。因为去掉C150和C153会导致电流脉冲对整个加电主电路元器件的危害和易损。

8  解决问题的方法

现在我们在野外施工中采用的具体解决方法是：首先，我们将问题反馈给厂家，厂家做了验证，发现了问题的存在，他们将在未来电路设计时提升电路的稳定性防止电路脉冲干扰。其次，我们在施工中将在线采集的排列和备用排列之间断开，用排列助手查新接进来的排列，特别是在采集过程中，防止热插拔导致脉冲干扰的出现.

9  结束语

本文对G3i采集电路中的脉冲干扰研究，抛砖引玉，通过大家和厂家的重视，解决这个引起野外生产质量的问题.

参考文献：

[1] 严岗.428XL仪器LAUL电源站±24V电源电路原理[J].物探装备，2011.5：298-303

[2] INOVA公司.采集站电路原理图[G] .中国：INOVA公司， 2011.

[3] en428tech[G] .法国：Sercel公司，2013.