地震数据采集器灵敏度设置（地震采样率）
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地震勘探野外数据采集系统简介
地震勘探数据采集系统可把接收到的地面振动转换为电信号，记录这种信号就称为地震记录。数据采集系统主要由地震检波器和数字地震仪组成。
2.1.2.1 地震检波器
检波器是安置在地面、水中或井下以拾取大地振动的地震探测器或接收器，它实质是将机械振动转换为电信号的一种传感器。现代地震检波器几乎完全是动圈电磁式(用于陆地工作)和压电式(用于海洋和沼泽工作)的。这里只介绍接收纵波的垂直检波器。
2.1.2.1.1 地震检波器的主要类型和工作原理
动圈式地震检波器 这类检波器结构如图2-1所示，其机电转换通过线圈相对磁铁往复运动而实现。线圈及线枢由一个弹簧系统支撑在永久磁铁的磁极间隙内，组成一个振动系统。当线圈在磁极间隙中运动时，线圈切割磁力线，同时在线圈两端产生感应电势，感应电势的大小与线圈切割磁通量的速度成正比，也就是说，与其相对于磁铁的运动速度成正比。因此，动圈式检波器也称为速度检波器。大地作垂向运动时，磁铁随之运动，但线圈由于其惯性而趋于保持固定，使线圈和磁场之间有相对运动。对于水平的运动，线圈相对于磁铁是不动的，所以，这种检波器的输出为零。
动磁式检波器 这种检波器主要用于地震测井，因此生产的数量很少。其结构见图2-2。它是由磁铁及固定在磁铁上的线圈、弹性垫片、软铁隔板组成。地震波到达时使水压发生变化，水压变化引起软铁隔板相对磁铁发生位移，进而导致磁路的长度变化，引起磁路中磁阻差改变，磁阻变化使磁通改变，结果在线圈中产生感应电势。
图2-1 动圈式检波器结构示意图
图2-2 动磁式检波器结构原理示意图
压电式检波器 这种检波器一般用于水下一定深度接收地震波，它是用压电晶体或类似的陶瓷活化元件作为压力传感元件，当这类物质受到物理形变时(如水压力变化)，它们产生一个与瞬时水压(和地震信号有关)成正比的电压，因此，这种检波器称作压力检波器或水下检波器。还有一种压力检波器，通常安置在注满油的塑料软管内，油的作用是将水的压力变化传给检波器内的敏感元件。这类检波器包在海洋电缆(称拖缆)内。
涡流地震检波器 这是一种新型检波器，其结构见图2-3。它是利用惯性部件和固定在机壳里的永久磁场作相对运动产生涡流，涡流又使固定在机壳里的线圈感应出电流的原理而制成。一个固定的圆柱形磁铁沿中央轴安装在机壳内，线圈固定地绕在永久磁铁的外面，非磁性可运动的铜制套筒由弹簧悬挂在磁铁和线圈之间构成惯性部件。当机壳被地震振动驱动时，固定在机壳里的永久磁铁和机壳一起运动，但由于弹簧悬挂着的铜制套筒因其惯性而滞后运动，于是，永久磁场和铜制套筒之间的相对运动在套筒中形成涡流，涡流的变化率引起变化的次生磁场，变化的磁场在固定的线圈中产生电动势而输出电压，通常把这种检波器也称为加速度检波器。
图2-3 涡流地震检波器的结构图
2.1.2.1.2 检波器的特性及指标要求
人工产生的地震波再经地下界面反射后传播到地面引起的地面振动是非常微弱的，因此要求检波器具有较高的灵敏度。另外，为分辨地下多层介质，要求检波器的固有振动延续度尽可能小，即应有较大的阻尼系数，再加上检波器的频率特性和相位特性。即我们把固有频率、阻尼系数、灵敏度作为评价检波器的重要参数。它们分别与检波器的弹簧的弹性系数、惯性体的质量、内阻和负载阻抗、机电耦合系数、摩擦系数等有关。一个合格的检波器，应有标定值，而且实测值应与标定值一致。
2.1.2.2 地震数字记录系统简介
图2-4为数字记录系统的方框图。图中除检波器外，可分为五大部分，其中有3个方面的技术水平直接代表了地震仪的技术水平：
1)前置放大及滤波部分。这一部分属模拟电路部分，主要功能是对检波器接收的电信号放大及滤波。
图2-4 地震记录系统框图
2)多路转换器部分。这一部分实质是对多道输入信号进行采样。这是一个核心部件，若对很多道(上千道)用小采样间隔采样，就要求在一个采样间隔时间内对所有道采样一次。
3)瞬时增益放大器部分。这是一个变放大系数的放大器，是一个核心部件。该部件体现了记录系统的动态范围，能将能量强弱差别很大的波记录下来。
4)A/D转换器。是将模拟信号转换为数字信号，转换后的数字信号的有效数位影响地震波振幅的精度，目前已普遍采用24位转换器，这也是一个核心部件。
5)数字记录部分。经前几部分得到的数字地震信号可记录在大容量的磁带或磁盘上，以供后续进行地震资料处理。
地震勘探数据的采集
地震勘探野外采集的任务是获取原始资料。原始资料的好坏将直接影响资料数字处理的质量和解释结果的精度。地震勘探野外采集工作由现场踏勘、施工设计、试验工作及正式生产等各阶段所组成，需由测量、钻井、激发、接收、解释等多工种密切配合进行。野外采集工作的关键是地震采集仪器和野外工作方法。地震采集仪器包括地震检波器及记录仪，野外工作方法目前则广泛应用多次覆盖方法，并采用组合激发、接收技术。
野外采集所获得的第一手资料是数字形式的地震记录信息。它的特点除了受到波在地层介质内传播特性的制约外，还决定于激发条件、接收条件、工作方法和仪器性能。选择适合的工作方法是取得良好效果的重要因素。近年来，地震勘探技术发展较快，记录仪器已全部实现计算机控制，炸药爆炸震源越来越多的为非爆炸震源所代替，用于横波勘探的水平振动可控震源也得到发展。
1.地震波的激发
地震波由人工激发产生，激发源可分为炸药震源和非炸药震源两类。作为震源的炸药，通常为TNT和硝氨，它们的激发能量高，震源具有良好的脉冲特性。在陆地进行地震勘探工作时，多数情况是在注满水的浅井中爆炸，以激发地震波。在无法钻井地区则采用坑爆，而在江湖海上勘探时则采用水中爆炸。炸药量及爆炸介质的岩性对地震波形状、波的振幅、频率等特点有重要影响。炸药量越大，地震波的视周期愈大，主频愈低。
爆炸介质的性质对所激发的地震脉冲也有影响，在低速带疏松岩石中激发时，产生的振动频率低；在坚硬岩石中激发时得到的振动频率较高；在胶泥、泥岩中或潜水面以下激发会得到适中的频率。炸药震源是较理想的震源，但使用危险性较大，成本较高，在某些地区不能使用。这些因素促使地震勘探逐渐发展了非炸药震源。非炸药震源有以下几种。
落重法震源是将n×102～n×103kg的物体从2～3m高处释放，撞击地面激发地震波。这种震源会产生严重的水平方向的干扰噪声。
可控震源(又称连续震动震源)，它向地下发射的不是脉冲波，而是可控制的连续振荡波。该振荡波持续时间很长，可达数秒，其频率在持续时间内产生徐缓的变化，形成变频扫描信号。这种震源产生的信号经反射返回地面的反射波是重叠的，无法分辨，必须把接收的反射波同震源的振荡信号用互相关技术进行处理，才能提取反射波信号。
气爆震源和气动震源。气爆震源是将甲烷和氧的混合物装在一个密闭的圆柱状爆炸室内爆炸，驱动爆炸室活动底板撞击地面激发地震波。空气枪属于气动震源，它是典型的脉冲震源，主要用于海上地震勘探。
电火花震源，是电火花发生器通过水中电极之间电流的突然放电来激发地震波，这种震源主要用于海上地震勘探，并且多采用组合激发。
2.地震勘探的数据采集
地震勘探的数据采集系统，可将地震检波器接收到的地面震动转换为随时间变化的电信号，经过适当处理后，记录在磁带或磁盘中。通常地震勘探多在很长的测线上布设许多检波点，这些检波点同时观测。对应于每个观测点的地震检波器、放大系统和记录系统所构成的信号传输通道称为地震道。
(1)地震检波器
检波器是安置在地面、水中或井下检测大地振动的探测器。它实际是将机械振动转换为电信号的一种传感器。按工作原理检波器可分为动圈电磁式、动磁式、压电式和涡流检波器等几种类型。目前广泛应用的是动圈电磁式(用于陆地地震勘探)和压电式(用于海洋地震勘探)检波器。动磁式检波器主要用于地震测井。涡流检波器则是20世纪80年代出现的新型检波器。它适用于高分辨率地震勘探，对低频干扰和面波有较强的压制能力，对强波之间的弱反射分辨较好，但总的灵敏度低于动圈式检波器，不宜用于深层勘探。
(2)地震勘探数字记录系统
地震勘探数字记录系统由前置放大器、模拟滤波器、多路采样开关、增益控制放大器、模数转换器、格式编排器、磁带机和回放系统组成。其方框图如图5-8所示。
数字地震仪的发展趋势是向更精密、更迅速的增益控制和更大的总体动态范围发展。为便于三维数据采集，提高分辨率和更好地压制噪声，20世纪80年代初，出现了多达几百到一千道的地震勘探记录系统。这样的系统使用现有的检波器电缆是很困难的，因而开始使用遥测系统。遥测系统沿着排列安放许多数字化单元。在陆地勘探中，数字化单元有时用无线电将信号传送到记录仪，全部操作由计算机控制。近年来，出现了地震勘探用的光缆，它不仅可以传输高密度的数据，而且不受电干扰。
地震数据除记录于磁带、磁盘外，还可以进行照相显示或静电显示。显示方式除波形外，还有变面积显示、变密度显示、波形加变面积或变密度显示等方式，如图5-9所示。
图5-8 数字地震仪框图
图5-9 地震数据的显示方式
3.地震勘探野外观测系统
地震勘探数据野外采集有多种方式，采用哪种方式，由地质任务、干扰波与有效波的特点、地表施工条件等因素所决定。进行地震勘探工作时一般是在探区内布设多条测线进行观测。测线与测线间的相对位置由探区地质构造特征及勘探任务决定，一般布设成网状，在地面条件允许情况下，并尽可能布设成正交网状。测网的疏密程度，主要由勘探任务决定。区域普查阶段测线间距可为几十千米到一百千米，面积勘查阶段测线间距为几千米到十几千米，构造细测阶段或开发阶段测线间距可加密至几百米到几千米。测线网的疏密以探明构造特征为准则。测线应尽可能为直线，主测线应与预测的构造走向垂直，联络测线则平行于构造走向。工作过程中，每条测线都分成若干观测段，逐段进行观测。每次激发时所安置的多道检波器的观测地段称为地震排列，激发点与接收排列的相对空间位置关系称为观测系统。
观测系统通常用综合平面图来表示。如图5-10所示。
图5-10 用综合平面图表示观测系统
O1O6为地震测线，O1、O2…O6为测线上的各激发点。从各激发点出发向两侧作与测线成45°角的直线坐标网，将测线上对应的接收排列投影到该45°角的斜线上，并用颜色或粗线标出对应线段即可。
(1)反射波法观测系统
1)简单连续观测系统：如图5-11所示，沿测线布设O1、O2、O3、O4、O5等激发点，O1点激发时，在O1O2地段接收，可观测A1A2界面段的反射波，O2激发，接收地段仍是O2O1，可观测到A2A3界面段的反射波。然后移动排列在O2O3地段观测，分别在O2、O3处激发，可勘探A3A4和A4A5段界面，依此沿测线连续地激发、接收，直至测线结束，可连续勘探整条测线以下界面。这种观测系统叫做简单连续观测系统。这种观测系统对地下反射界面仅一次采样，又称为单次覆盖观测系统，所得到的地震剖面为单次剖面。这种观测系统由于在排列两端分别激发，又称双边激发或双边放炮观测系统，如图5-11 a所示。如果震源固定在排列的一端激发，每激发一次，排列沿测线方向向前移动一次(半个排列长度)，这种观测系统称为单边激发(单边放炮)简单连续观测系统，如图5-11b所示。震源位于排列中间，也就是在激发点的两边安置数目相等的检波器同时接收，这种观测形式叫做中间激发观测系统，如图5-11 c所示。
图5-11 简单连续观测系统
a—双边激发；b—单边激发；c—中间激发；d—间隔单次覆盖
2)间隔单次覆盖观测系统：激发点与接收排列的第一道检波点间隔一段距离，称为间隔观测系统，如图5-11d所示。
3)多次覆盖观测系统：为压制多次反射波的干扰，提高地震记录的信噪比，采取有规律地同时移动激发点与接收排列，对地下界面反射点多次重复采样的观测方式称 为多次覆盖观测系统。图5-12 是一个六次覆盖系统的实例。
图5-12 单边放炮六次覆盖观测系统
4)非纵直测线观测系统：沿直测线观测时，激发点与接收排列不在一条直线上，激发点偏离排列线一段距离，这种观测方式称为非纵直测线观测系统，这种观测可作为连接测线。
此外，进行三维地震时，还有专门的三维观测系统。
(2)折射波法观测系统
1)完整对比观测系统：沿测线方向通过连续进行相遇时距曲线互换点的连接对比以获得连续剖面的观测系统，称为完整对比观测系统。图5-13是追踪单一界面和勘探多层折射界面所采用的完整对比观测系统。
图5-13 折射波法完整对比观测系统
2)不完整对比观测系统：折射波法勘探中，不完全采用相遇时距曲线互换连接对比观测，也有部分地或完全用追逐时距曲线相似性标志连接对比的观测形式，这种观测形式称为不完整对比观测系统，如图5-14所示。图5-14a是只用追逐时距曲线对比连接的。图5-14b是每对相遇时距曲线在互换点处连接，而每对相遇时距曲线之间利用追逐时距曲线连接。
图5-14 不完整对比观测系统
3)非纵测线观测系统：利用折射波法研究盐丘、陡构造及断层等特殊地质体时，多采用非纵测线观测系统。它具有多种形式，扇形排列是常用的一种。
地震勘探仪器的操作
在地震勘探野外教学中一般使用浅层工程地震仪器采集反射地震波或折射地震波的数据，这里以GeoPen公司生产的SE2404型24道工程地震仪和美国GEOMETRICS公司生产的NZ-24型浅层工程地震仪为例介绍仪器的使用方法。
(一)SE2404型工程地震仪的操作
GeoPen公司生产的工程地震仪具有24个数据采集通道，其中“SeisPort1”端口通过大线连接1～12道地震检波器，“Seis Port2”端口通过大线连接13～24道地震检波器，仪器设有外触发端口“Trigger”连接触发器或起爆器。仪器采用Windows操作平台，可通过鼠标和功能键操作采集数据。
仪器主要技术指标
应用地球物理教学实习指导
1.设置参数
启动仪器桌面上的数据采集程序“地震采集”后，显示如图4-7-20的操作界面:
图4-7-20 24道工程地震仪操作界面
数据采集前，首先设置观测系统参数，点击“参数设置”显示如图4-7-21的操作界面。在菜单中填写采集通道数、采样点数，采样率、触发方式、陷波、高切频、低切频、偏移距、道间距和桩号增量等参数。其中，采样点数一般设为1k或2k;采样率一般设为0.25ms，0.5ms或1ms;触发方式设为外触发;陷波器设为50Hz;高、低切频可根据现场的干扰因素而定，如1000Hz和10Hz;偏移距和道间距按规定的观测系统而定。当参数输入完后点击“确定”。
2.采集和叠加
参数设置完后，点击“采集”键可进行单炮地震记录的采集，点击“连续叠加”键可进行单炮地震记录的能量叠加采集，点击完“采集”或“连续叠加”后，屏幕上显示“waiting”等待外触发信号，此时操作员指挥爆炸组激发地震波。仪器接收完信号后在屏幕上显示如图4-7-22所示的地震记录。
图4-7-21 “参数设置”操作界面
图4-7-22 单炮地震记录
操作员根据记录上信号的幅度大小、噪声的大小和有用信号的清晰程度决定是否需要重测或是否需要叠加，如果所勘探的地层较深，折射波勘探时折射波不清楚或折射波信号幅度较弱，反射波勘探时反射波不清楚或反射波信号幅度较弱，此时需要多次激发地震波进行能量的叠加，操作员指挥爆炸组连续激发地震波，直到取得满意的地震记录为止，当不需要再叠加时，点击“停止叠加”后再激发一次即可。
3.数据存储与回放
信号采集完后，点击“文件”，将地震记录按需要的记录格式存盘，记录格式可选择“SEG-2”，“SEG-Y”或“*.C”格式。
如果要回放某一炮记录，可通过点击“文件”中的“打开文件”项进行数据的回放显示。
(二)NZ-24型工程地震仪的操作
NZ-24型工程地震仪是由GEOMETRICS公司生产的浅层工程地震仪。仪器为24通道，Signal1～12和Signal13～24为24道地震电缆插座，每道记录长度为16～64K字节;频带宽度为1.7～20kHz;放大器增益为定点增益方式，增益挡为0，12，24或36dB;数据记录格式为SEG-Y，SEG-2，SEG-D;操作系统为Win98或NT;触发方式为外部触发，TART为外部触发开关电缆插座;模数转换器位数23位。
仪器操作如下:
启动仪器电源开关后，仪器进入图4-7-23所示数据采集主菜单，主菜单内有11个子菜单。按“MENU”键使所选菜单中某一选项加亮，按回车键进入二级子菜单，通过“TAB”键循环移动子选项中的虚线框到需要参数项，通过箭头键在参数选项中移动并改变参数。
图4-7-23 NZ-24型工程地震仪数据采集界面
Survey用于记录一个新测量的名称、起始线号和起始磁带号。通过Survey选项下的“1NewSurvey”选项来完成，如图4-7-24所示。通过“TAB”键和箭头键移动虚线框并输入测量号和测线间隔。
图4-7-24 设置测线号等参数
图4-7-25 设置测量方式等参数
Geometry 用于设 置 测量 方 式 ( 反 射 或 折射) 、地震 检 波 器和震 源 位 置 等，如图 4 -7 -25所示，共有五个选项:
Survey Mode 中记录测量方式，反射 Reflection，折射 Refraction，按箭头键移动 “·”到所需的测量方式，按箭头键移动虚线框到 “OK”，再按回车键确认。
Group Interval 中记录两个检波器或检波器组间的距离。单位为英寸或米。
Group / Shot Locations 中记录并显示检波器间隔及检波器与炮点的间距和排列关系等信息。图 4 -7 -26 显示出上一炮的检波器排列等信息，该观测系统为小号放炮，偏移距100in，道间距 10in，检波点与炮点的间距为 100，110，120……放大器增益为 24dB。操作员可按新的观测系统进行修改，如新观测系统道间距为 2m，偏移距为 20m。按箭头键移动加亮条到 Channal Interval，在第一个检波点位置处输入 2，移动加亮条到 Geophon1Coordinate，在第一个检波点位置处输入 20。按 “TAB” 键移动虚线框到 “OK”，按回车键确认。
Observer 用于编辑基本的测量信息，有两个选项:
1 Edit Survey Description
2 New Line Number
当开始一条新测线的测量时要输入新的测线编号和起始文件号。
Acquisition 包括采样间隔，记录长度，叠加操作和前放增益等内容 ( 图 4 - 7 - 27) ，这些参数应根据对勘探深度和精度的要求，以及场地噪声情况等，经现场实验后确定。
Sample Interval / Record Length 用于设置采样间隔、输入记录长度和延迟时间; Stack
图 4 -7 -26 设置偏移距、道间距等参数
图 4 -7 -27 设置采样间隔、记录长度等参数
Options 用于设置叠加次数和叠加方式;
Specify Channels 用于设置采集使用的通道;
Preamp Gains 用于设置前放增益，前放增益挡有全部通道为 24dB 或全部通道为 36dB等选项，如果选择了 “Individual”方式，可对每个地震通道设置不同的增益，这在某些特殊情况下是有用的。
File 用于设置文件存储参数等内容，如图 4 - 7 - 28 所示，其中 Storage Parameters 可设置下一个文件号、自动存储方式、数据格式( SEG -2、SEG - D、SEG - Y) 、磁盘号和路径等内容。在大多数测量中选择自动存储方式; 数据格式可根据数据处理软件的要求而定。
图 4 -7 -28 设置文件号、数据记录格式等参数
Display 用于设置文件显示所需的各种参数，在对当前炮地震记录显示或对存储在磁盘中的地震数据回放时使用，如图 4 - 7 - 29 所示。其中 Shot Parameters 中增益方式、记录显示方式和显示时的滤波器参数等。增益方式有固定增益、自动增益和普通增益; 记录显示方式有变面积显示和波形显示等; 滤波器参数有高切滤波、低切滤波和陷波。
图 4 -7 -29 设置显示方式等参数
Do Survey 用于设置激发、清除内存、炮点位置、噪声显示、信号显示方式、存储炮集记录、打引炮集记录等，如图 4 - 7 - 30 所示。使用箭头键移动加亮条到所需选项。
图 4 -7 -30 数据采集与存储
执行 Arm，使仪器处于数据采集状态，此时使用大锤或炸药爆炸激发地震波，通过捆绑在大锤上的触发开关或起爆器产生触发信号与仪器同步，开始采集地震信号。
执行 Clear Memory，在数据采集之前，首先清除内存，使内存中存储新的地震数据。
执行 Shot Location，使当前炮处在新的炮点位置。如果在前面已经设置了 Shot Incre-ment，在每一炮数据采集后炮点位置将自动调整。
执行 Noise Display，使噪声监测窗口最大化。
执行 Trace Display，使炮集记录窗口最大化。
执行 Save，可以手工存储每一炮地震记录。在数据存储后，下一炮激发前首先清除内存。
执行 Print Shot Record，打印输出当前内存中的炮集记录或存储在硬盘上的炮集记录，通过按 CLR 键中止打印输出。
Window 用于设置各种显示窗口，如图 4 - 7 - 31 所示。其中 Noise Display 命令，一张屏幕上仅显示出一张当前的噪声记录; Trace Display 命令，一张屏幕上仅显示出一张当前的炮集记录; Log Display 命令，一张屏幕上仅显示出测量参数列表; Tile All Windows命令，一张屏幕上炮记录窗口、噪声记录窗口和测量参数列表窗口等。窗体如图4 -7 -31所示。
图 4 -7 -31 设置显示窗口
Answers 用于折射波解释。
System 用于设置日期、触发操作 ( 触发保持时间、触发灵敏度、主触发线号) 、检波器测试等功能。
以上介绍了 NZ 型工程地震仪的主要操作，显然，在地震数据采集中应首先设置测线号，测量方式，观测系统等参数。然后通过大锤或炸药爆炸激发地震波，在一炮地震数据采集完成后存储或打印地震记录。实际操作过程将在实习中进一步学习。
CASIO数据采集器扫描不灵敏如何调节
激光的本身扫描距离要远一点啊,太近了当然不行.这个基本没什么调的了
