【摘 要】
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在物探领域,地震勘探法是勘探资源的最重要手段。其基本原理是通过人工激发弹性波并记录岩层界面的反射波与折射波,通过分析波形而认识地质构造。实际地震勘探应用中,常使用地震检波器拾取振动信号,磁电式地震检波器因其高信噪比、接口方便、结构稳定等特点被广泛使用。随着地质勘探的由浅表层向深层勘探的深入,需要提高检波器拾取低频信号的性能,磁电式地震检波器对低频信号的响应与其自身机械结构的参数相关,当从检波器机械
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在物探领域,地震勘探法是勘探资源的最重要手段。其基本原理是通过人工激发弹性波并记录岩层界面的反射波与折射波,通过分析波形而认识地质构造。实际地震勘探应用中,常使用地震检波器拾取振动信号,磁电式地震检波器因其高信噪比、接口方便、结构稳定等特点被广泛使用。随着地质勘探的由浅表层向深层勘探的深入,需要提高检波器拾取低频信号的性能,磁电式地震检波器对低频信号的响应与其自身机械结构的参数相关,当从检波器机械结构出发对自然频率进行降低时,需要增大其质量和体积,在工程应用中带来了极大的不便。针对以上问题,本文以磁电式地震检波器作为研究对象,在不改变检波器自身机械结构的情况下,选择合理的补偿方案,进行磁电式地震检波器低频特性补偿的研究。主要内容如下:（1）分析磁电式地震检波器结构和工作原理,推导检波器动力学模型,根据动力学模型及电气特性得出开路工作状态传递函数和闭路工作状态传递函数,从而得出检波器的频率特性曲线。为了便于后续的电路仿真,由机械-电气等效原则推导了磁电式检波器电气等效模型,根据仿真结果显示该模型有效地还原了磁电式检波器输入输出特性。（2）对比分析无源并联补偿法、反馈补偿法、零极点配置补偿法和系统辨识动态数字补偿法各自的特点,确定采用零极点配置补偿法作为本课题的低频补偿理论依据。（3）基于零极点补偿法推导所得的传递函数,对传递函数进行变换选取了合理的电路结构设计有源补偿网络。在Multisim上对补偿电路进行了仿真及参数调整,仿真结果显示该有源补偿网络可行,有效的补偿了检波器低频特性。根据设计及仿真结果,搭建硬件平台及数据采集装置。（4）基于零极点补偿法模拟补偿电路传递函数设计了数字滤波器,在基于ARM内核的LPC11U68单片机上实现数字滤波程序处理,设计合适的前置增益和单端转差分电路,搭建采集电路。实验证明所设计的有源补偿电路使自然频率为4.5Hz的检波器的低频特性补偿至0.11Hz。设计的数字滤波器满足实时性要求,对检波器低频探测性能进行了有效补偿。
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