压电地震检波器主要技术参数及其单位换算
地震检波器原理与结构
其中: x0为振动物体的绝对位移、xm为振动物体的绝对位移、Xt=xm-x0为质量 块与振动体（即检波器壳体）之间的相对位移
检波器原理 –速度型检波器结构
速度型检波器：由线架、悬浮弹簧、磁钢、磁靴及弹簧
片组成。它可以看作是由质量体 m 、弹簧 k 、和阻尼 c 构成的 二阶惯性振动系统(工作在线性区）。
检波器原理 –速度型检波器 速度型检波器（常规检波器）
■它是一种基于电磁感应原理的机电变换。这种传感器能够 实现机械能与电能的相互转换。 当导体以速度 V垂直磁场方向运动时，导体上两端产生感 生电动势u。根据棂次定律，
u=BLV(其方向由右手定则确定)。
当导体上有电流时，导体将受到磁场的电磁力 fi 的作用。 根据安培定律，不计导体本身电阻抗时：
（常规或模拟输出检波器）数据采集示意图
前
言 引言
地震检波器作为野外数据采集过程中最为关键的采
集前端装备，其性能及所采集的数据质量直接关系到地 质效果而倍受关注。随着高分辨率勘探的深入，对地震 数据采集质量提出了新的要求。特别是 宽频、高保真、 高信噪比的低成本采集要求越来越迫切。 为了满足低成本以及数据采集的高质量要求，仪器 的道数、种类也在不断的增加：有线地震仪、无线地震 仪、节点地震仪、无缆地震仪、光纤地震仪等等。道数 也是从“多道”上升到了几万道、几十万道，并且期望 百万道。
检波器原理—参数描述3
失真度（畸变） ：作为一个信号通路，对通过的信号所产生的失 真程度。定义为输出中谐波分量的总有效值与基波分量有效值之比的 百分比。失真决定了检波器的动态分辨率。
☺低失真增加了动态分辨率，有助于记录到淹没在低频强噪声 ( 如地
地震计的种类工作原理及技术指标
地震计的种类工作原理及技术指标地震计是一种用于测量地震波的仪器，是地震监测和研究的基础设备之一、地震计的种类有很多，根据其工作原理和技术指标的不同，可以分为以下几类：1.动力学地震计：动力学地震计是一种基于质量-弹簧系统的地震测量仪器。
它利用被地震波振动的质量改变弹簧的形式，通过测量质量的位移来记录地震波的振动情况。
2.电磁地震计：电磁地震计是一种基于电磁感应原理的地震测量仪器。
它利用地震波振动引起感应线圈内磁场的变化，通过测量感应电流的大小将地震波转化为电信号。
3.引力地震计：引力地震计是一种基于引力变化原理的地震测量仪器。
它利用地震波振动引起引力的变化，通过测量引力的大小来记录地震波的振动情况。
4.光纤地震计：光纤地震计是一种基于光纤传感原理的地震测量仪器。
它利用地震波振动引起光纤长度的微小变化，通过测量光纤长度的变化来记录地震波的振动情况。
除了以上几种常见的地震计，还有其他类型的地震计，例如压电地震计、声波地震计等。
不同类型的地震计在测量灵敏度、频率范围、信号噪声比等技术指标上也有所不同。
地震计的工作原理主要基于物理量的变化，例如质量、电流、引力、光纤长度等，通过测量这些物理量的变化来记录地震波的振动情况。
具体工作原理如下：1.动力学地震计：测量地震波振动引起的质量位移，通过固定质量和弹簧的相对位置来记录地震波的振动情况。
动力学地震计一般采用质量块与弹簧相连，弹簧的张力随地震波的振动变化而变化，从而记录地震波的振动情况。
2.电磁地震计：利用地震波振动引起感应线圈内磁场的变化，通过测量感应电流的大小来记录地震波的振动情况。
电磁地震计一般采用磁铁和线圈组成感应部分，当地震波振动时，磁场线圈内的磁场发生变化，进而引起感应电流的变化。
3.引力地震计：利用地震波振动引起引力的变化，通过测量引力的大小来记录地震波的振动情况。
引力地震计一般采用弹簧和质量块组成质量位移部分，当地震波振动时，质量位置发生变化，进而引起引力的变化，通过测量引力的大小来记录地震波的振动情况。
地震仪参数
地震仪参数地震仪是一种用于测量地震活动的仪器，它可以记录地震的震源、震级、震中等信息。
地震仪的参数是指在测量和记录过程中所使用的各种参数，包括传感器灵敏度、采样率、频率响应等。
本文将介绍地震仪的常见参数及其影响。
1. 传感器灵敏度传感器灵敏度是指地震仪对地面振动的检测能力。
一般来说，传感器灵敏度越高，地震仪对微弱的振动信号就越敏感。
传感器灵敏度通常以电压输出或位移输出来表示，单位为V/m/s或m/V。
在选购地震仪时，需要根据需要选择合适的传感器灵敏度。
如果需要监测小幅度的地壳运动或近场地震活动，应选择高灵敏度的地震仪；而对于远场大型地震活动，则可以选择较低灵敏度的地震仪。
2. 采样率采样率是指地震仪每秒钟采集数据的次数。
较高的采样率可以提供更多细节的地震波形信息，但也会增加数据存储和处理的负担。
采样率一般以赫兹（Hz）为单位。
在选择地震仪的采样率时，需要考虑到所监测地震活动的频率范围。
根据奈奎斯特定理，采样率应至少为被测信号最高频率的两倍。
例如，如果需要监测10 Hz以下的地震活动，则采样率应至少为20 Hz。
3. 频率响应频率响应是指地震仪对不同频率地震波形的响应情况。
它描述了地震仪在不同频段内是否存在放大或衰减现象。
频率响应通常以分贝（dB）为单位。
在选择地震仪时，需要根据监测需求选择合适的频率响应范围。
如果需要监测较低频段（如0.1 Hz以下）或较高频段（如100 Hz以上）的地震活动，则需要选择相应范围内具有平坦或适当放大/衰减特性的地震仪。
4. 动态范围动态范围是指地震仪能够记录和处理的信号幅度范围。
较大的动态范围可以记录较大幅度的地震波形，但也会增加数据存储和处理的难度。
动态范围通常以分贝（dB）为单位。
在选择地震仪的动态范围时，需要考虑到所监测地震活动的幅度范围。
一般来说，地震仪的动态范围应能够覆盖预计监测到的最大地震活动幅度。
5. 噪声水平噪声水平是指地震仪在没有地震活动时所记录到的背景噪声水平。
地震仪参数
地震仪参数摘要：一、地震仪参数简介1.地震仪的作用2.地震仪的分类二、地震仪的主要参数1.灵敏度2.频响范围3.动态范围4.分辨率5.精度三、地震仪参数对测量结果的影响1.灵敏度对测量结果的影响2.频响范围对测量结果的影响3.动态范围对测量结果的影响4.分辨率对测量结果的影响5.精度对测量结果的影响四、如何选择合适的地震仪参数1.根据测量目的选择参数2.平衡各参数的优缺点3.参考行业标准和实际需求五、总结正文：地震仪是一种用于检测、记录和测量地震波的仪器。
地震仪参数是衡量地震仪性能的重要指标，主要包括灵敏度、频响范围、动态范围、分辨率和精度等。
地震仪的灵敏度是指地震仪能够检测到的最小地震信号强度。
灵敏度过低会导致地震信号被忽略，而过高则容易产生误报。
因此，在选择地震仪时，需要根据实际应用场景选择合适的灵敏度。
频响范围是指地震仪能够检测的地震信号频率范围。
地震信号通常包含多种频率成分，因此地震仪需要具备较宽的频响范围以满足信号检测需求。
频响范围过窄会导致部分地震信号无法被检测到，从而影响测量结果。
动态范围是指地震仪能够同时检测到的最大和最小地震信号强度之比。
动态范围越大，地震仪对信号的检测能力越强。
然而，动态范围过大可能导致信号检测的稳定性下降，因此需要在实际应用中权衡。
分辨率是指地震仪能够分辨的两个相邻地震信号之间的最小强度差。
分辨率越高，地震仪对地震信号的检测和测量越精确。
在选择地震仪时，需要根据实际需求选择合适的分辨率。
精度是指地震仪测量结果与实际值之间的误差。
地震仪的精度直接影响到测量结果的可靠性。
在选择地震仪时，应尽量选择精度较高的产品，以保证测量结果的准确性。
总之，地震仪参数对测量结果具有重要影响。
在选择地震仪时，需要根据测量目的和实际需求，综合考虑各参数的优缺点，并参考行业标准，选择合适的地震仪参数。
压电陶瓷地震检波器设计_杜克相
2009年12月物探装备第19卷增刊#新产品介绍#压电陶瓷地震检波器设计杜克相*潘中印周明(东方地球物理公司装备制造事业部西安分公司,陕西西安710082)摘要杜克相,潘中印,周明.压电陶瓷地震检波器设计.物探装备,2009,19(增刊):75~78压电陶瓷地震检波器是一种加速度型检波器,它完全不同于传统的磁电式检波器。
压电检波器具有灵敏度高、结构简单的特点,广泛应用于江、河、湖泊、海洋等地域的地球物理勘探。
本文介绍了压电陶瓷地震检波器的基本知识和设计实现方法,以便有关设计人员更好地将该技术应用到压电地震检波器。
关键词压电检波器加速度型检波器检波器设计双检检波器ABSTRAC TDu Kexiang,Pan Zhongyin and Zhou Ming.Piezoelectric ceramic geophone design.EGP,2009,19(Supplement):75 ~78Co mpletely differ ent fr om the co nv entional mag netic-elect ric geo phone,piezoelectr ic cer amic geo phone is a kind of acceleration geo phone w ith high sensitiv ity and simple structure and is widely used in r iv ers,lakes,oceans and other r egio ns fo r g eophy sical ex plor atio n.T his paper pr esents t he design and implement ation method o f o ne kind o f piezoelect ric ceramic g eophone for reference.Key words piezo electr ic cer amic geo phone,acceler atio n g eopho ne,desig n for g eophone,dual sensor for OBC0引言压电陶瓷地震检波器(简称压电检波器)有陆用和水用两种。
地震检波器
一、运动方程的建立
检波器内部各组 成部分的运动关系如 右图所示。于是有：
y=z+x
1.弹簧克服惯性体重力后
的拉力FK FK kx
2.线圈受到的电磁阻尼力
FL
s2 R
dx dt
3.铝制线圈的电磁阻尼力
FT
dx dt
根据牛顿第二定律导出电动式检波器的运动方程如
信号的？
3.（独立）分析电动式检波器的幅频特性和 相频特性。
第二节 压电式地震检波器
压电效应：某些介质。当沿一定方向对其施力而使 它变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面 上便产生符号相反的电荷（作用力方向改变时，电荷的极 性也随着改变）。当外力去掉后，又重新恢复不带电的状 态，这种现象称为压电效应。
时，没有尖峰出现。
③当 D=h/ω0 1/ 2
时，刚好不出现尖峰，或 者说尖峰出现在无穷远处， 这种状态称为最佳阻尼。
D=h/ω0 1/ 2
（2）电动式检波器 的相位特性为：
φ （ ω ）＝ -arctan2Dω ω 0 ω 20-ω 2
绘出电动式检波器的 相位特性如图：
可知，φ（0）=0°， φ （ω0）=-90°， φ（∞）=180°，在ω=0、 ω0、 ∞三个 频率处，不同阻尼的电动 势检波器均有相同的相移， 而其它频率上，不同阻尼 的电动式检波器的相移是 不相同的。
压电陶瓷属于铁电体一类的物质，是人工制造 的多晶压电材料。它具有类似铁磁材料磁畴结构的 电畴结构。
这种由机械效应转变为电效应，或者由机械能转 换为电能的现象，就是正压电效应，而由电效应转变 为机械效应或者由电能转变为机械能的现象，就是逆 压电效应。
压电换能器的主要技术参数(V2.2)
上海谐鸣超声设备有限公司谐鸣超声技术支持：电话013681952953（王工）、QQ 2564620565 1压电换能器的主要技术参数压电（超声）换能器的技术参数较多，大致有以下一些：1、灵敏度：指换能器转化能量的效率，高灵敏度表示高的转化效率；2、谐振（工作）频率：指换能器谐振时的频率，谐振时，换能器灵敏度趋于最高，该参数和系统紧密相关；3、指向性：指换能器辐射面各方向角度发射或接收信号的强度变化，一般测试换能器主声轴的一个平行截面，测距、定位、成像时需考虑该指标；4、盲区（余振）：指换能器余振或拖尾的严重程度，即驱动信号结束后，换能器自身惯性振动持续的时间，测距成像类换能器需检测该指标；5、耐温性：指换能器能正常工作的高低温极限；6、耐压力性：指换能器能正常工作的高低压力极限；7、电参数：指换能器本身的阻抗（导纳）、容值、感值等，和系统匹配相关；8、振幅：指换能器在固定驱动电压下的振动幅度，和灵敏度基本类似，利用换能器的动能时需参考该指标；9、电压极限：指换能器可加的最大电压值，大功率超声系统特别需考虑该指标，电压长期超过该值易引起压电陶瓷的退极化；10、密封性：指换能器在液体中的密封性，水下换能器需考虑该指标；11、耐腐蚀性：指换能器对腐蚀性环境抵抗能力，腐蚀性环境下应用需考虑该指标；12、带宽：指换能器灵敏度的平坦程度，或对不同频率信号的兼容程度；13、其他：如重量、体积、外形尺寸、外壳材料、信号引出方式、换能器安装接口类型等。
以上罗列的是换能器主要指标参数，不同的仪器设备、不同的应用环境和场合要求不太一样，有一定的选择性，并不是指标越多、要求越高越好，如有的场合要求指向性越尖越好，而有的场合又希望指向性的开角大些好。
此外，每增加一项考核指标，都会同时增加换能器制造者、使用者的工作量和成本，部分指标会导致换能器制造工作量和成本成倍的增加，这没有必要，只有选择和系统或使用场合相应的指标参数才是合理有效的。
第二章 地震检波器
第二章地震检波器地震检波器是把传输到地面或水中的地震波转换成电信号的机电转换装置，它是野外地震数据采集的关键部件。
第一节电动式地震检波器工作原理：当地震波到达地面引起机械振动时，线圈对磁铁作相对运动而切割磁力线，根据电磁感应原理，线圈中产生感生电动势，且感生电动势的大小与线圈和磁铁的相对运动速度成正比。
图2-1（a）电动式检波器基本结构图2-1（b）电动式检波器外形图2-2 检波器内各部分的运动关系图2-2 检波器内各部分的运动关系12一、运动方程的建立运动方程反应的是检波器线圈运动与地面运动的关系。
规定：z ——地面产生的向上位移y ——线圈框架（惯性体）的向上位移x ——线圈相对磁铁的向下位移（x ＜0），并且：y z x =+1．弹簧克服惯性体重力后的拉力K FK F kx =- （2-1）2． 线圈受到的电磁阻尼力根据法拉第电磁感应定律，线圈两端输出的电动势为dtdxs dt dx dx d n dt d ne ⋅=⋅==φφ dxd ns φ=称为机电转换系数，也叫空载灵敏度。
线圈中的感应电流为：c o e ei R R R==+式中c R 是线圈内阻，o R 是线圈负载电阻。
感应电流受到的电磁力L F ：dtdx R s R e s i dx d n F L ⋅-=⋅-=⋅-=2φ （2-2） 3． 铝制线圈框架受到的电磁阻尼力当圆筒形铝制线圈框架在磁场中运动时，线圈框架内将产生涡电流。
涡电流产生涡旋磁场，此涡旋磁场与永久磁场相互作用的结果也是阻止线圈框架的运3动，这种电磁阻尼力与线圈框架相对磁铁的运动速度成正比：dtdxF T μ-= (2-3) 根据牛顿第二定律，将式（2-1）、（2-2）和（2-3）相加：2222222()k L T s dxF F F k x R dtd yd z d x M M dt dtdt μ++=-⋅-+⋅⎛⎫=⋅=⋅+ ⎪⎝⎭ 即 222221dtzd x M k dt dx R s M dt x d -=+⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅+μ （2-4） 一般式 2220222dtz d x dt dx h dt x d -=++ω （2-5）MRs h 2/2+=μ——衰减系数，M K /0=ω——自然频率 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
油
Байду номын сангаас
仪
器
・ ８９・
ＰＥＴＲ ｏ ＬＥＵＭ Ｉ Ｎ ＳＴＲＵ Ｍ ＥＮ Ｉ Ｓ
・
经 验 交流 ・
压 电地 震检 波器主要技术参数及其单位换算
杜 克相 潘 中印 邵 欣 李朝兰 任 之 贾建涛
（ 东方地球物理 公司西安物探装备分公司
自然 频 率 （ Ｈｚ ）
１ Ｏ Ｈ ｚ Ａ － １ ０ ％
直流电阻 （ Ｑ）
１ ６ ０ Ｄ ． ￣１ ５ ％
１ ５ ５ Ｄ ． ￣９ ． ５ ％
１ ４ ５ Ｄ ． ￣１ ５ ％
灵敏 度 最大 水 深
１ ４ ｇ Ｖ／ ｇ ＼ ｂ ａ ￣１ ． ５ ｄ Ｂ １ ３ ． ２ ５ ． ／ ｔ Ｖ／ ｇ ｂ ａ ￣ １ ． ５ ｄ Ｂ １ ４ Ｖ／ Ｂａ － ＿ Ｌ Ｉ ５ ％ １～ ３ ８ ０ｆ ｔ １ ～２ ５ ０ｆ ｔ １～ ２ ０ ０ ｍ
摘
陕西 西安）
要 ： 同常规 磁 电式地震检 波 器一样 ，压 电地 震检 波 器 已普 遍应 用 于石 油地 震勘探 。衡 量压 电地 震检 波 器性 能的主要
参数 有 自然频 率 、直 流 电阻和 灵敏 度 等 。由于 目前一 些压 电地 震检 波 器产 品 介绍 中 ，常有技 术参 数单位 表 述的 不一致 ，从
１ ． １ 海 洋压 电检 波 器 海 洋 压 电地 震 检波 器 主要应 用在 海 底 电缆 、 拖 缆
震勘 探 。
是环 境技 术参 数 ，如 ，使 用最 大水 深 、工作温 度和 外 形尺 寸 。几种 压 电检波 器技 术参 数 比较 见表 １ 。
表 １ 几种压 电检波器技术参数 比较表
ＭＰ ２ ５（ 美国） ＧＳ — Ｐ Ｖ （ 法国）
１ ０ Ｈｚ ｉ １ ４ ％
Ｈ Ｙ－ ｘ（ 中国）
而造 成用 户使 用 不便 ，文章 介绍 了压 电地 震检 波 器主要 测试 参数 及 其单位 换 算方 法 ，以便相 关设 计和 使 用人 员更好 的掌握
压 电地震检 波 器参数换 算和 使 用 。 关 键 词 ：压 电检 波 器 ；技 术参 数 ；换 算
中 图 法 分 类 号 ：Ｐ ６ ３ １ ． ４ ３ ６ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章编号 ：１ ０ ０ ４ — ９ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ — ０ ０ ８ ９ — ０ ２
１ ０ Ｈｚ ＝ ｋ ｌ ５ ％
１ 压 电地震检波器主 要技术 参数
按 照 不 同的应 用 区域划 分 ， 压 电地 震检 波器 主 要 有海 洋 压 电地 震 检 波 器 和 陆 地压 电地 震 检 波 器 两 大 类。 衡 量压 电地震 检波 器性 能 的 主要技 术参 数有 自然 频率 （ 单位为 Ｈ ｚ ） 、直 流 电阻 （ 单位 为Ｑ）和 灵敏 度 （ 海 洋压 电检 波器 灵 敏度 单 位 为 Ｖ ／ ａ ，陆地 压 电 检 波 器 灵敏 度单 位 为 Ｖ ／ ｍ／ ｓ ）等 。海 洋压 电检 波器 制 造
这类 检波 器都 要 加阻抗 变换 器 。 常规压 电地震 检波 器
０ 引 言
不同 于传 统 的磁 电式地 震 检波 器 ， 压 电地 震检 波
产 品 ，如 ：美 国的 ２ ５ ｌ ２型浅 水压 电检 波器 ，它 的最
大水 深 为 ３ ６ ｍ；而 ＭＰ ２ ４ 、ＭＰ ２ ５等类 型压 电检波 器 工作 水深 最大 可达 ２ ０ ０ １ Ｔ Ｉ 。 我 国直到 １ ９ ９ ６年才 有 了 自
器 的主要 技术 参数 也用 直流 电阻 （ Ｑ） 、 自然频率 （ Ｈｚ ）
和灵 敏 度 （ Ｖ／ ｍ ／ ｓ ） 等来 表示 。如 ，一种 新 型 陆地 压 电检 波器 主要 技术参 数 为 ： 响 应频 带 ：５ Ｈ ｚ～ ５ ０ ０ Ｈｚ ；
等 效灵 敏度 ： ８ ０ Ｖ／ ｍ／ ｓ（ ＠８ ０ Ｈｚ ） ； 灵 敏度 一致 性误差 ： ＜ １ ５ ％；
１ ． ２ 陆地压 电检 波器 海 洋压 电地 震检 波器 的成 功应 用 ， 使 得人 们考 虑
将海 洋压 电检 波技 术 向陆地 压 电检波 方面发 展 。 近 几 年来 ，一种 新型 陆地 压 电检 波器 设计 和开 发成功 。 设
计 陆地 压 电检波 器 为加速 度 型 （ 有 源 和无 源 ） 。为便
器是 利 用 当陶瓷 材料 受 到外 界压 力作 用变 形 时 ， 极 板 上可 以产 生 电荷 的原 理制 成 的 。水 中压 电检 波器 （ 水
主研 发 的适应 于浅 水 的海洋 压 电检波器 产 品 ， ２ ０ ０ ３年 研制 完成 了深 水压 电地 震检 波器 。 目前 石油地 震勘 探 使 用的海 洋压 电检 波器 大 多都是 国 内的产 品 。 海 洋 压 电陶 瓷 检 波器 的主 要 技 术 指标 主要 有 三
项 ：自然频 率 Ｈｚ 、直流 电 阻Ｑ和灵 敏度 ｇ Ｖ ／ ｐ ｂ ａ ； 其 次
听器 ）是靠 水 的压 强 的变化 ；陆地 压 电检 波器 是靠 质
量块 运动 时 的惯性 使 其产 生 变形 并获 得信 号 。 由于 压 电地 震检 波 器没有 磁 钢 、线 圈 、弹 簧 片等精 密机 械 零 件 ，因 此 ，它具 有 结构 简单 、灵敏 度高 、制 造 成本 低 的优 点 。 压 电地震 检波 器 可 以很 方 便制 成 不变 加速 度 型 ，广 泛应 用于 江 、河 、湖泊 、海 洋等 地 域 的石 油 地
商给 出 的相 关技术 参 数 中 ， 灵 敏度 指标 值往 往 包含 两
种 单 位 ，即 ，灵 敏度 值单 位 为ｇ Ｖ／ ｇ ｂ ａ ，而 灵敏 度允 差 值单位为 ｄ Ｂ。不 同的 量纲 单位 给设 计 和使 用带 来 诸
多不便 。
于与 常规磁 电式 陆地地 震检波 器 类 比 ， 陆地压 电检 波