【摘 要】
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随着地球物理勘探区域向纵深发展,地震数据采集开始从平原、沙漠向山地、林区、过渡带等复杂地形地区转移.传统有线遥测地震仪采用电缆线构建地震数据采集系统,随着地震采集道数的增多,电缆线数量和重量不断增加,给复杂地形地表条件下地震观测系统的铺设带来严重困难,数据采集难以实现.为适应复杂地形条件下地震勘探数据采集,国外地球物理勘探装备公司相继研制了专用地震仪,如法国Sercel公司研制的UNIT地震仪和前
【出 处】
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中国国际地球物理仪器及应用学术研讨会暨中国地球物理学会地球物理技术委员会第五届学术会议
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随着地球物理勘探区域向纵深发展,地震数据采集开始从平原、沙漠向山地、林区、过渡带等复杂地形地区转移.传统有线遥测地震仪采用电缆线构建地震数据采集系统,随着地震采集道数的增多,电缆线数量和重量不断增加,给复杂地形地表条件下地震观测系统的铺设带来严重困难,数据采集难以实现.为适应复杂地形条件下地震勘探数据采集,国外地球物理勘探装备公司相继研制了专用地震仪,如法国Sercel公司研制的UNIT地震仪和前美国ION公司研制的FireFly地震仪,二者都属于无缆地震仪,地震数据采集均采用"先存储后回收"的方案.而对于复杂地形条件下地震观测的地质测量工作,二者均未给出有效可行的解决方案.本文提出自定位的无缆地震仪,在适应复杂地形地表条件地震数据采集的同时,通过GPS静态定位技术实现地震检波器的1cm级精度定位,将地震数据和地质测量数据融合在一起,为后续地震数据处理提供高精度地理位置信息.此外,针对复杂地形地表条件下地震波场复杂、有效地震信号微弱的情况,系统采用最佳噪声匹配技术结合△∑模数转换技术降低模拟前端噪声,得到1μⅤ级的噪声水平；通过GPS授时结合驯服实时时钟(RTC)授时技术实现了±3.2μs的同步精度；对于无缆地震仪的数据质量监测问题,系统通过802.11g无线通讯技术实现了地震采集站运行状态监测和关键观测点地震数据实时监测.完整的采集站系统总体结构如图1所示.系统总装后,在甘肃金昌铜镍矿区开展了与Sercel公司428XL地震仪的同线比对实验,428XL单点采用检波器串(6检波器组合)实现采集,无缆自定位地震仪单点采用单检波器实现采集,单炮记录和处理结果对比如图2和图3所示.实验结果显示,无缆自定位地震仪单炮记录和处理剖面与428XL基本一致,其处理剖面对第四系地层进行了详细划分,同时对深部隐伏岩体和矿体也有较好的反映.测线某区段共98个观测点的GPS静态定位平面投影如图4所示,各观测点解算得到的绝对坐标值如表1所示,可见,定位误差为0.5cm.总之,复杂地形无缆自定位地震仪采用无缆存储式架构,应用最佳噪声匹配技术结合高精度24位△∑型ADC实现了微伏级噪声水平的数据采集系统,通过GPS授时辅助驯服实时时钟达到微秒级的同步精度,并首次采用GPS静态定位技术实现地震观测系统检波点厘米级的精确定位,实现了地震数据采集和地质测量的一体化集成,此外,通过外置802.11g无线通讯模块对关键检波点提供实时状态及数据监测,为复杂地形地震数据采集提供了方便可用的仪器(仪器性能参数如表2所示).野外试验表明,本地震仪数据采集性能与428XL相当,自定位精度达到了厘米级水平,本地震仪能够用于解决复杂地形地表条件的地震数据采集.
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