發布時間：2014-11-28所屬分類：管理論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：技術的進步給地震儀升級帶來了發展機遇。生產需求是地震勘探儀升級改造的內在動力，而、、、電子、、新材料和新工藝等相關學科的發展和進步，則是地震勘探儀發展的內在動力。伴隨著電子技術從電子管、晶體管、集成電路、大規模集成電路到超大規模集成
摘要：技術的進步給地震儀升級帶來了發展機遇。生產需求是地震勘探儀升級改造的內在動力，而、、、電子、、新材料和新工藝等相關學科的發展和進步，則是地震勘探儀發展的內在動力。伴隨著電子技術從電子管、晶體管、集成電路、大規模集成電路到超大規模集成電路以及MEMS、FPGA(Field-ProgrammableGateArray)等技術發展，地震儀器一直朝著體積小、質量小、功耗低、功能強、高可靠性、便攜性等方向發展。近年來，納米電子技術發展迅速，電子器件面臨新的變革，納電子器件的體積功耗比硅電子器件小幾個數量級。2011年4月，美國匹茲堡大學制造出核心組件直徑只有1.5nm的超小型單電子管，預示著高密度超大規模納米集成電路和納米計算機的誕生已經成為可能，預計未來的地震儀也將隨著納米技術的發展進入一個全數字納米地震儀時代。
關鍵詞：地震,檢測探儀,電子技術
目前，以MEMS檢波器接收為特征的全數字遙測地震儀中，無線采集系統的代表性儀器有FireFly、Hawk、UNITE，有線采集系統的代表性儀器有428XL、System-Ⅳ等，核心技術與器件為MEMS技術全數字傳輸記錄。該采集系統的外設能耗低、質量小、斜角度可達±180°、帶道能力可達10萬道，采用三分量全數字傳感器接收，動態范圍達120dB(4ms)、失真小(-90dB)、頻帶寬(0～800Hz)[11]，幅頻特性好、數據傳輸可靠性高，具有超低噪聲、動態范圍大、向量保真度高等優點，一些地震勘探隊伍也已引進了設備。全數字遙測地震儀的主要特點有:①采用MEMS數字檢波器，解決了高頻信號接收的問題;②檢波器直接輸出數字信號，大幅提高了信號保真度;③采用新工藝使儀器的集成度更高、體積更小、質量更小、耗電更少。目前，地震儀正處于由多道遙測向全數字地震儀跨越的進程中，各代地震勘探儀性能。
自然科學論文推薦：《高原地震》自創刊以來獲得了《CAJ-CD》執行優秀獎、第一、二屆青海省期刊評比三等獎，被收錄于中國核心期刊(遴選)數據庫源刊，中國期刊全文數據源刊，中國科技論文統計源期刊，中國學術期刊綜合評價數據源刊，萬方數據一數字化期刊群源刊，中文科技期刊數據庫源刊，書生數字期刊源刊，CEPS思博網一中文電子期刊服務源刊。
社會發展對能源的巨大需求是地震勘探儀升級換代的直接推動力。從18世紀英國革命開始，人類對能源的依賴越來越大。特別是從20世紀50年代開始，西方發達國家相繼進入高度工業化階段，世界能源消耗量猛增。在1950—1980年期間，世界能源消耗量從25億t增長至100億t標準煤;隨著發展中國家的興起，世界能源消費量出現了再一次迅猛增長，到2000年能源消耗量超過了200億t標準煤;近10年來，許多發展中國家正處于城市化和工業化的進程中，世界能源消費量還在持續增長。據英國BP公司2011年發布的能源:2010年非經合組織國家一次能源消費比2000年高出了63%，未來20年世界能源消費量還會增長40%。地球作為人類賴以生存和發展的物質源泉，滿足了社會發展進步對能源的需求，從1926年在美國奧克拉荷馬洲的沉積盆地上根據反射地震記錄解釋布置的鉆孔第1次打出工業油流之日起，地震勘探技術就以其獨有的技術優勢在地下、與資源的探測中發揮著不可替代的作用，且隨著探測深度的增加、勘探難度的加大，推動了地震勘探技術從儀器裝備、處理軟件和解釋方法上不斷發展，以滿足提高勘探精度和作業效率的要求。
地震勘探方法技術的進步對地震儀更新提出了更高要求。20世紀50年代，地震勘探方法中多次覆蓋技術的萌芽和出現，促進了光點記錄地震儀被模擬磁帶記錄地震儀所取代;60年代，反褶積技術和速度濾波技術的提出，數字地震儀迅速替代了模擬磁帶記錄地震儀，而在70年代提出的三維地震勘探技術，對地震儀的帶道能力有更高的要求，多道遙測數字地震儀應運而生;至90年代高精度三維地震勘探技術要求儀器必須解決高頻信號的瓶頸問題，全數字遙測地震儀開始出現;高密度全數字三維地震勘探概念的提出，成為萬道地震儀面世的第一推手。隨著多分量地震勘探技術、時移地震技術的不斷推廣應用，以解決復雜地區的勘探問題及提高油藏采收率，今后地震勘探技術對地震儀器高精度、輕便性、靈活性等方面將提出了新的要求。
在新一輪的資源勘探中，地震勘探技術不可避免地將會遇到來自更大深度、更加隱蔽、勘探難度更大的復雜地質目標的挑戰，地震勘探將會更多地深入到復雜的山地、沙漠、戈壁、煤礦井下、無人區甚至深海等開展工作。面對眾多的、惡劣的勘探條件，對新型地震勘探儀的設計和制造提出了更高的要求，而這一切也必將成為地震儀不斷更新換代的內在動力。在內外動力的驅動下，預計國內地震儀會朝著以下2個方面發展。
超萬道國產化大型地震儀將逐漸得到推廣應用。2011年12月，李慶忠院士指出目前國內幾乎所有地震儀都是外國制造的[23]。國內生產的地震儀器大多為集中式的小型工程地震儀，僅適合于淺層地震反射法和折射法勘探，如重慶地質儀器廠的高分辨率(淺層)地震儀DZQ48/24/12、西安石油廠的工程地震儀GDZ24/48及驕鵬集團的SE2404PLUS綜合工程探測儀等，其最大帶道能力為48道[24]。“十一五”期間，我國將大型地震勘探儀研制列為重大專項的攻關項目，1.2億元，已于2010年推出了ES109大型地震數據采集記錄系統，其整體性能達到國際先進水平，從此結束了地震勘探儀一直依賴進口的被動局面，該儀器有待于通過大量的工程實踐加以完善、盡快定型，以投入產品化、工業化的生產和應用。另外，2010年東方物探公司與ION公司合資成立了INOVA(英洛瓦)物探公司，標志著我國地震儀制造技術與世界先進技術的融合越來越緊密。預計萬道地震儀將逐步在石油天然氣與煤炭資源的精細勘探中得到進一步的推廣應用。
高精度GPS定位與授時對于多道地震采集系統異地同步采集而言，時間同步是一個極其重要的因素，決定了地震勘探的準確度;同樣，地震檢波器與炮點的定位精度，對于高精度地震勘探尤為重要，可為后續地震數據處理提供高精度的位置信息。目前，GPS同步授時系統的精度可達納秒級、位置定位精度達到厘米級，今后地震節點式采集站內置高精度GPS模塊后，將確保多道采集站走時一致性和高精度的空間定位精度。采集站太陽能供電系統電源系統可以采用太陽能供電，即白天太陽能電池將太陽能轉換成電能對蓄電池充電，同時為采集系統供電，夜晚蓄電池放電維持采集系統的正常工作等。綜上所述，地震勘探儀歷經60多年的發展，從光點記錄地震儀發展到全數字地震儀，儀器的性能和技術指標不斷得到改善。但是，我國地震勘探儀的設計和生產制造能力還不成熟，關鍵的勘探儀設備、資料處理軟件[30]幾乎全部依賴進口。
一旦我國的物探技術開始走出國門、參與世界市場競爭的時候，如果缺乏擁有自主知識產權的核心技術與裝備，地震勘探儀將面臨國外壟斷公司的威脅。因此，在學習世界一流地震勘探儀的同時，更要加強自主創新和擁有自主知識產權，大力發展國產化大型地震儀。今后，應該抓住機遇，不失時機地加快推廣國產化萬道地震儀、抓緊研發節點式單站單道三分量全數字地震儀，以徹底擺脫地震勘探儀長期依賴進口的被動局面，早日形成適合我國復雜條件下的地震勘探儀。
節點式多道遙測地震儀將成為趕超國外先進地震儀器的突破口�；诠濣c式的單站、單道、存儲式/無線數據傳輸等特點設計的地震儀，今后將會更加廣泛地用于天然地震監測、OBC地震、煤礦井下地震勘探、微震監測、時移地震等多個特殊領域中，該類儀器由于沒有傳統地震儀的主機、干線等而顯得十分輕便，適于在各種復雜條件下使用，幾乎能夠適應任何復雜的觀測系統要求，且具有極高的施工效率。以前，在大型地震儀器的設計與生產過程中，由于采用的元器件品種繁多、系統復雜等原因，國內生產的地震儀通常存在整體穩定性欠佳等缺點;而基于節點式的地震儀器，從設計、施工理念上擺脫了傳統束縛，采用基于MEMS的傳感器、FPGA數字電路設計等，極大地降低了地震儀設計與制造的復雜性。
隨著地震勘探的技術進步，今后地震勘探將向著高密度、三維、全波場、高分辨率、超多道地震勘探等方向發展，因此新一代地震勘探儀的設計與制造，將具有節點式、單站單道、三分量、全數字、GPS定位與授時、自記存儲式與無線通信方式結合、智能化以及便攜式等方向發展。節點式單站單道采集節點采集是指單站單道作為一個采集節點，采集站就地采集地震記錄，最后進行數據統一回收。A/D轉換位數將提高到32bit或更高，如INOVA公司2012年推出的FireFlyDR31、HawkSN11的A/D轉換已經達到32bit。節點式地震儀將集電源、檢波器、采集站于一體，減小質量近50%～75%的電纜部分，野外工作時只需帶1個集成的采集站，擺放靈活，無需等待放線查道，隨時放炮即可隨時接收，儀器將采用太陽能板供電，從而大幅提高工作效率;實現地震勘探真正的高效作業，避免地震信號遠距離傳輸帶來的保真度、信噪比和抗干擾性降低的問題，特別適合復雜地形、超多道等條件下的地震勘探。自記存儲式和無線通信方式結合目前，地震儀的數據傳輸大多數是基于分布式地震采集站的蜂窩網絡有線數據傳輸系統，該系統對于上萬道以至幾十萬道的地震采集，其數據傳輸能力將受到挑戰，且整個采集系統的后勤保障將更加龐大而不堪重負。隨著WiFi、Wimax等無線通信系統的快速發展，地震勘探中的無線數據采集系統發展很快，今后地震儀的數據通信方式如能采用存儲式和無線通信方式相結合的數據通信方式，既能滿足實時監測的要求，且保證信號的不失真，將大幅減少野外工作量，為Sercel公司無線地震儀UNITE和有線地震儀428XL混合無縫地震采集示意[29]高密度全數字三分量信息采集由于煤炭、油氣田勘探目標越來越復雜，常規的面元大小、單分量的地震采集已不能完全滿足高分辨率地震勘探要求，高密度、全數字、三分量地震數據采集不但有利于復雜構造的分析，且能夠為巖性地震勘探、各向異性介質地震勘探等提供豐富的第一手資料，將成為今后地震勘探技術發展的一個必然趨勢。
SCISSCIAHCI
