第四章 地震数据采集系统及 相关技术
地震资料采集技术之三维地震观测系统介绍

一、45°斜线法
将该观测系统置上坐标,如图。图上炮点与第1道距离称 为最小炮检距,为50m;炮点与第24道距离称为最大炮检 距,为1200m;每个三角形顶点代表地下面元,相邻面元 间距为25m;地面上施工测线长度为1200m,地下观测范 围为600m (12.5~612.5m)。
。。。。。。
1234 。。。。。。。。。
二、多次覆盖观测系统简介
在多次覆盖观测系统综合图上有4种线:深棕色45°斜线表 示共炮点道集,24道;蓝色135°斜线表示共检波点道集, 12道;垂线表示共CDP道集,6道;蓝色水平线表示共炮 检距道集,道数与炮数相等。
二、多次覆盖观测系统简介
参数设汁 CMP点距,由地质任务确定; 道间距,等于2倍CMP点距; 炮间距,等于道间距的整数倍,与覆盖次数直接相关; 最小炮检距,主要考虑因素为最浅目的层深度和多次波压制; 最大炮检炬,受多种因素制约,通常主要考虑最深目的层深度、 动校正拉伸畸变、多次波压制等因素; 覆盖次数,取决于本工区原始资料信噪比,通常为数十次;
二、多次覆盖观测系统简介
实例2 胜利油田地质模型及胜利地震物理模型的二维偏移 剖面
二、多次覆盖观测系统简介
实例3 炮点和接收点不在一条直线上如何理解?
40米 40米 检波点1
检波点12
40米 40米 检波点1
检波点12
40米 40米 检波点1
检波点12
二、多次覆盖观测系统简介
实例3 炮点和接收点不在一条直线上如何理解?
二、多次覆盖观测系统简介
排列形式表示法 经过多年实际应用,国内在二维多次覆盖排列表示方法上基 本得到统一,介绍如下。 二维观测系统排列参数:CDP间距25m,中心放炮,排列总 道数80道,道距50m,偏移距125m。 写成排列形式:2075―125―50―125―2075m,其中50表示 道间距50m,125表示偏移距,2075为最远道检波点与炮点之 间的距离,即最大炮检距。显然,这种表示形式简明扼要。 二维观测系统覆盖次数:炮点距200m,即排列向前滚动4个 道距,根据公式计算,80/2/4=10,覆盖次数10次。
地震监测中的数据采集与分析系统设计

地震监测中的数据采集与分析系统设计地震是一种自然灾害,对人类的生命和财产安全造成严重威胁。
为了提前预警和准确评估地震的危险程度,地震监测中的数据采集与分析系统是至关重要的。
本文将介绍一个地震监测中的数据采集与分析系统的设计。
一、系统概述地震监测中的数据采集与分析系统旨在实时采集地震相关数据,并通过数据分析和处理,提供地震事件的准确信息和预警。
该系统主要包括数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块和信息展示模块。
1.数据采集模块数据采集模块负责收集地震相关的数据,包括地震波形数据、地震仪器数据、地震灾害数据等。
该模块可以通过多种方式获取数据,如地震仪器、传感器、卫星遥感等。
数据采集模块需要具有高灵敏度和高准确度,能够捕捉到微小的地震信号。
2.数据传输模块数据传输模块负责将采集到的地震数据传输到数据处理模块。
传输方式可以采用有线或无线方式,如以太网、无线电通信等。
数据传输模块需要保证数据传输的稳定和可靠性,并具备一定的数据压缩和加密功能,以确保数据的安全传输。
3.数据处理模块数据处理模块是整个系统的核心,负责对采集到的地震数据进行处理和分析。
数据处理模块包括数据预处理、数据分析和模型建立等环节。
数据预处理主要包括数据去噪、滤波、校正等操作,以提高数据的质量。
数据分析主要采用信号处理和统计学方法,提取地震事件的特征参数,如震级、震源深度、震源位置等。
模型建立是基于历史数据和现场观测数据建立地震预警模型,进一步提高地震预警的准确性和可靠性。
4.信息展示模块信息展示模块负责将处理和分析得到的地震信息以直观、易懂的方式呈现给用户。
该模块可以通过图表、地图、文字等形式展示地震预警信息,包括地震震级、震源位置、预计影响范围等。
信息展示模块还可以提供实时的地震数据监测和地震警报功能,以便用户及时采取相应的安全措施。
二、系统设计要点1.硬件设备选择在地震监测中的数据采集与分析系统中,需要选择适合的硬件设备来进行数据采集和处理。
地震资料采集实验

震源类型
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用于地震勘探的震源基本上分为两大类:炸药震源和非炸药震源。 1.炸药震源 炸药是一种特殊的化合物或混合物,它能在外界的影响(如用电雷管起爆)下放出气体和 高热,形成高压气团而急剧膨胀,在很短的瞬间将压缩作用施用于周围物体,即所谓的 冲击波。在爆炸中心,物体将被粉碎和破坏,形成破坏带。在破坏带以外,物体只产生 弹性形变,形成岩石的震动带,此时冲击波变成弹性波。 在陆地地震勘探时,多数情况下在注满水的浅井中爆炸激发地震波,无法钻井或钻井困 难的地区多采用坑中爆炸。在水面地震勘探时,采用水中爆炸。 井中爆炸是地震勘探中最常用的一种激发方式,它的主要优点有两条:一是减小面波的 强度,基本不产生声波;二是反射波能量强、频率高,可以减少药量。要确保这些优点 的实现,需要选择良好的激发条件。首先要考虑的就是爆炸介质的岩性,若在松软的干 燥沙层或淤泥中激发,地震波频率很低,且爆炸能量大部分被吸收;若在坚硬的岩石中 激发,地震波频率很高,但是随着地震波在岩石中的传播,高频振动很快地被吸收。因 此,激发最好选在潮湿的可塑性岩层,如胶泥、粘土等。其次要考虑的是激发井深,通 常选择在潜水面以下2~3m。为了使能量集中向下传播及减小声波干扰,井中要注满水、 泥浆或用土填塞。 2.非炸药震源 非炸药震源有很多种,煤田地震勘探中主要使用可控震源、空气枪和电火花震源。 可控震源是一种机械震源,由安装在汽车上的振动器冲击地面产生频率可以控制的波列 作为地震震源。空气枪震源是将压缩空气在瞬间释放于水中,从而产生地震波。电火花 震源是利用高压电极在水中的放电效应,产生脉冲震动。
第四章地震资料的野外采集

2
试验工作
野外地震数据采集是一个复杂的工作,因为它受野外的 地质条件、地下构造等因素的影响,所以需要进行实际 的试验来选取最适合本工区的野外采集技术,了解这一 地区的地持构造特点和干扰波的情况。试验工作包括以 下几个方面: 1.干扰波的调查,了解工区内干扰波的类型和特性; 2.地震地质条件的了解,低速带、潜水面、地质构造 特性等;(低速带--在地表附近一定深度范围内,其地 震波的传播速度往往要比它下面的地层地震波速度低得 多的地层。) 3.选择激发的最佳条件,浅层岩性、激发方式和炸药 量; 4.选择接收和记录地震波的最佳条件,观测系统、检 波器放置和仪器参数。
6m
9m
12m
15m
18m
21m
井深试验 (药量4kg) 40-80Hz分频记录
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组合井试验工作
组合井对比试验
井 数 单井 9 / 4 3井 6 10 1*3 3井 9 10 1*3 3井 12 10 1*3 3井 15 10 1*3 3井 18 10 1*3 2井 15 10 2*2 4井 15 10 1*4 5井 15 10 1*5
4
2、干扰波的调查方法
主要是调查工区内的干扰波类型和特点。 观测干扰波的几种方法: 1.小排列-土坑炸药,短道距(3-5米),单个检波器;使务种规 则的干扰波被追踪出来。 2.直角排列-查明干扰方向,确定沿地表面传播的波。 3.方位观测-确定三维方向和振动方向,如识别面波中乐夫波和瑞 利波。 4.三分量观测-在井中用VSP(垂直地震剖面)。
26
3、卫星导航系统
27
第三节
1、观测系统概念
数据采集观测系统
在具体施工中,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。 观测系统是指地震波的激发点和接收点的相互位置关系。或激发点 与接收排列的相对空间位置关系。 为了了解地下构造形态,必须连续追踪各界面的地震波,就要沿测 线要许多个激发点分别激发进行连续多次接收。 观测系统的选择决定于地震勘探任务,工区地震地质条件和采用的 方法。
地震预测数据的采集和分析

地震预测数据的采集和分析地震是地球表面的一种自然灾害,对人类的生命和财产造成了巨大的威胁。
准确地预测地震的发生,是保护人类生命安全和减少损失的重要手段之一。
地震预测数据的采集和分析是地震学研究的基础,本文将介绍地震预测数据的采集方法和分析技术。
地震预测数据的采集主要依赖于地震监测设备的部署和运行。
现代地震监测网络采用了多种类型的仪器,包括地震仪、地磁仪、重力仪等。
地震仪是最主要的地震监测设备,可以测量地震波的震级、震源位置和传播速度等参数。
地磁仪可以测量地磁场的变化,重力仪则可以测量地面的重力变化。
这些仪器通过遥测技术将采集到的数据传送至地震监测中心,供地震学家进行分析和研究。
地震预测数据的分析涉及到多种方法和技术。
其中,最常用的是震相分析法和地震波形分析法。
震相分析法是通过测量地震波在地球内部传播的路径和时间来推测地震发生的位置和规模。
利用震相的到时差异,结合已知的速度模型,可以计算出地震发生的深度和震源特征。
地震波形分析法则是通过对地震波形的幅度、频率和时域特征的分析,推断地震的震级和发生地点。
除了震相分析法和地震波形分析法,还有一些其他的地震预测方法。
如地震电磁学、地球物理观测和地表变形观测等。
地震电磁学利用地球上的电磁场变化来预测地震的发生,地球物理观测则通过测量地面的物理参数变化,如地磁场、地电场等,来推断地震的活动情况。
地表变形观测是通过测量地表的位移和变形情况,来推测地震的可能发生。
地震预测数据采集和分析的过程,并非一蹴而就,而是需要长期的观测和分析。
因为地震的发生是一个复杂的过程,受到地壳构造、地球内部活动和地质环境等多种因素的影响。
因此,地震预测数据的采集和分析需要长时间的观测和积累。
只有在大量的数据积累和有效分析的基础上,才能提高地震预测的准确性和可靠性。
地震预测数据的采集和分析对于地震灾害的预防和减轻具有重要意义。
它可以提前预测地震的发生,并给予人们足够的时间做好避险和救援准备。
地震监测预报服务的数据采集与传输技术

地震监测预报服务的数据采集与传输技术地震是自然界常见的灾害之一,对人类社会和经济带来严重的破坏。
因此,及时准确地监测和预测地震活动对地震灾害防治具有重要意义。
地震监测预报服务的数据采集与传输技术是实现地震监测和预报的核心,本文旨在探讨此技术的相关内容。
数据采集是地震监测预报服务的基础,通过采集地震活动相关数据,可精确地分析和判断地震的发生和发展趋势。
数据采集通常分为地震台站数据采集和微震数据采集两个方面。
首先,地震台站数据采集是地震监测预报服务中不可或缺的环节。
地震台站主要通过传感器等设备收集地震波和地震参数等数据,并将其传输给地震监测中心进行处理分析。
地震台站的布设关乎到地震监测的全面性和准确性。
目前,地震台站数据采集技术主要包括了地震仪、传感器和数据传输等方面。
地震仪作为地震台站数据采集的核心设备,通过测量地震波传播到台站的波形信号,从而分析地震的强度和震源信息等。
地震仪的发展经历了模拟地震仪、数字地震仪以及网络化地震仪等多个阶段。
网络化地震仪可以通过通信网络实现远程数据采集和传输,大大提高了地震监测的效率和准确性。
传感器是地震台站数据采集的重要组成部分,用于转换地震波的物理量为电信号,进一步进行数据处理和分析。
常见的地震传感器包括加速度传感器、速度传感器和位移传感器等。
这些传感器具有高灵敏度、宽频带和稳定性等特点,可以准确地捕捉地震波的变化,为地震监测提供重要依据。
数据传输是地震台站数据采集的关键环节,决定了数据的实时性和传输的稳定性。
传统的数据传输方式主要采用有线传输,如电话线、光缆等,但由于其受限于传输距离和成本等问题,限制了地震监测的范围和效果。
而如今,无线传输技术的快速发展为地震数据的实时传输提供了更好的解决方案。
例如,利用无线网络、卫星通信和移动通信技术,可以实现地震数据的远程传输和实时监测,提高地震预报的准确度和及时性。
除地震台站数据采集外,微震数据采集也是地震监测预报服务的重要组成部分。
地震监测系统中的数据采集与实时处理方法研究

地震监测系统中的数据采集与实时处理方法研究一、引言地震是人类社会面临的一种重要自然灾害,对于地震的监测和预测具有十分重要的意义。
地震监测系统是一种用于收集、传输、处理和分析地震相关数据的复杂系统。
其中,数据采集和实时处理是地震监测系统中的重要环节。
本文将深入探讨地震监测系统中的数据采集与实时处理方法的研究。
二、地震监测系统数据采集方法为了对地震进行准确监测,地震监测系统需要收集各类地震相关数据。
数据采集主要包括地震仪器的选取、数据传输方式以及数据存储等环节。
1. 仪器选取地震监测中常用的仪器有地震计、地面加速度仪和地下液压仪等。
地震计是记录地震波形数据的主要设备,地面加速度仪用于测量地震震级及其他参数,地下液压仪用于监测地壳变形。
在选取仪器时,要根据监测的特定目标和条件进行综合考虑。
2. 数据传输方式地震监测系统中的数据传输方式多种多样,包括有线传输和无线传输。
有线传输可以通过地下电缆或光纤网络进行,传输稳定可靠;无线传输则可以利用无线传感器网络等技术,克服传输距离和复杂环境的限制。
3. 数据存储采集到的地震数据需要进行存储以备后续分析和处理。
常见的数据存储方式有物理介质存储和云存储。
物理介质存储包括硬盘、光盘等,云存储则通过将数据上传至云端进行存储,具有较高的可靠性和安全性。
三、地震监测系统实时处理方法地震监测系统中的实时处理方法对于快速、准确地判断地震情况至关重要。
实时处理主要包括数据预处理、特征提取和事件定位等环节。
1. 数据预处理地震数据预处理主要包括地震数据质量控制、滤波和去噪等。
地震数据质量控制通过对数据进行差错检查和纠正,确保采集到的数据完整、准确;滤波则可以去除无关的频率成分,使得后续数据处理更加精确有效;去噪则可以去除地震数据中的噪声干扰。
2. 特征提取特征提取是地震监测系统中的关键步骤,能够从海量的地震数据中提取出重要的地震参数。
常见的特征包括地震波形、频谱分析、震级和震源参数等。
地震测防管理事业单位的数据采集与处理技术

地震测防管理事业单位的数据采集与处理技术地震测防是一项重要的事业,它涉及到对地壳运动和地震活动的监测与预警。
为了更好地开展地震测防工作,管理事业单位必须具备高效可靠的数据采集与处理技术。
本文将介绍地震测防管理事业单位常用的数据采集与处理技术。
一、数据采集技术1. 仪器设备地震测防管理事业单位在数据采集过程中需要使用各种仪器设备。
例如,测震仪是一种用于测量地震波形信号的仪器,它可以记录地震波在不同位置上的振动情况。
另外,还有测震台网、陀螺仪、剖面测震仪等专业仪器设备,这些设备的性能和准确度对于数据采集至关重要。
2. 传感器传感器是数据采集的重要组成部分,它可以转换各种物理量如振动、压力、温度等为电信号。
在地震测防管理事业单位中,常用的传感器有加速度传感器、位移传感器、压力传感器等。
这些传感器能够实时采集地震活动的数据,并将其转化为计算机可读的电信号。
3. 数据链路数据链路是指连接传感器与数据采集设备的通信通道。
常见的数据链路技术有有线和无线两种。
有线数据链路通常通过数据线连接传感器和数据采集设备,传输速度快且稳定。
而无线数据链路通过无线电波传输数据,安装方便、灵活性高。
管理事业单位需要根据具体需求选择合适的数据链路技术。
二、数据处理技术1. 数据存储与管理数据处理的第一步是数据的存储与管理。
管理事业单位需要建立完善的数据中心,存储和管理来自各个监测点的数据。
传感器采集到的数据可以通过传输设备直接存储在数据中心的服务器中,同时需要制定相应的数据管理策略,包括数据备份、索引、清理等。
2. 数据质量控制在数据处理过程中,数据的质量是至关重要的。
管理事业单位需要针对数据采集环境、传感器性能、数据传输等因素,建立科学合理的数据质量控制方法。
例如,使用滤波算法和降噪技术处理采集到的数据,去除干扰和杂波信号,提高数据的准确性和可信度。
3. 数据分析与预警数据处理的最终目的是提供准确的地震监测数据和预警信息。
管理事业单位需要对采集到的数据进行分析,根据相关算法和模型,提取出有用的信息和特征。
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第四章 地震数据采集系统及相关技术第一节 地震数据采集系统组成地震勘探技术、电子技术、计算机技术及信息技术共同推动了地震数据采集仪器的不断发展和更新换代,共经历了模拟光点地震仪、模拟磁带地震仪、集中式数字地震仪和分布式遥测地震仪。
一、 集中式地震数据采集系统:上个世纪70年代中期,数字地震仪的出现,把地震勘探带入了一个崭新的时代, 出现了以DFS -V 和SN338为代表的集中式数字地震仪。
集中式地震数据采集仪器成功用于野外地震勘探约20年。
集中式地震勘探数据采集系统的最大特点是:采用IFP 与14位逐次逼近型A/D 转换器,IFP 采用3~4位增益码,A/D 转换器采用15位(1位符号位,14位尾数)逐次逼近型,集中式数字地震仪动态范围理论上可达168dB ,但实际考虑仪器噪声等因素的影响,仪器的系统动态范围一般不超过120dB 。
()20log DR =⨯记录的最大不失真电平理论(dB )最小有效电平()max min ()20log 6DR G G n =⨯+⨯理论()20logDR =⨯记录的最大不失真电平系统(dB )仪器系统等效输入噪声电平其中:min max ~G G 为IFP 放大器的增益范围,n 为模数转换器的位数。
二、分布式遥测地震数据采集系统把数据采集系统中的放大器、滤波器、A/D转换器、数据传输控制逻辑以及整个控制用CPU做在一个小箱体内,称为“采集站”,将采集站放置在检波点上,每个采集站用小线与1~8道检波器连接,各采集站用数字大线或以无线方式与中央控制主机相连,构成分布式(Distributed)数据采集系统。
⒈由于受到采样间隔和大线重量的限制,集中式地震仪生产道数一般不超过120道,适应不了三维地震勘探对道数的要求。
而分布式遥测地震仪的道数可达到上千道甚至上万道,完全能够满足三维地震勘探的需要。
⒉集中式数字地震仪的检波器通过大线与采集系统连接,由于大线上传输的是模拟信号,传输的距离又比较远,因此,信号易受各种干扰因素的影响。
而遥测地震仪的采集站与中央控制主机之间传输的是数字信号,采集站和记录主机可以灵活组合,可以大大降低信号传输过程中各种干扰因素的影响。
根据遥测地震仪采集站所采用的电路结构形式,采集站又分为早期IFP型采集站和当代24位Δ-∑A/D型采集站。
1、IFP型采集站典型的代表仪器是法国舍塞尔公司的SN368型地震仪。
IFP型采集站的内与集中式地震数据采集系统基本相同,只是采集站的道数一般为6~8道,可以使检波器通过较短距离的小线就近接入采集站。
采集站中的控制部分一般由CPU完成,控制功能主要包括对前置放大器增益、滤波器的选择、多路采样开关切换、浮点放大器、A/D 转换器、数据存储以及数据传输接口的控制。
2、24位Δ-∑A/D 型采集站典型的代表仪器是美国I/O 公司的SYSTEM 2、SYSTEM 2000型地震仪、法国舍塞尔公司的SN 388、408UL 型地震仪。
24位Δ-∑A/D 型采集站与IFP 型采集站相比,它具有如下特点: (1) 地震检波器拾取的信号只经过一级前放后,直接和24位Δ-∑A/D 转换器连接,模拟信号传输通道大大缩短,有利于降低信号失真度、提高信噪比; (2)省略了电模拟滤波器,所有滤波均由后续高性能数字滤波器实现,这样在简化硬件电路的同时提高了滤波性能;(3)动态范围理论上达到138dB ,考虑各种因素的影响,系统动态范围接近120dB ,可以满足高分辨率地震勘探对动态范围的要求;(4) 由于采集站电路结构简单,所用器件可以采用高度集成化的低功耗通用器件,大大降低了采集站的整体体积和功耗,并可以达到较高的性价比。
第二节 瞬时浮点放大技术一、瞬时浮点放大器(IFP 放大器)的功能⒈提高信号的记录精度因为针对较小的子样电压,IFP 放大器将对其采用较大的增益进行放大,之后再进行A/D 量化工作,因此可以降低A/D 量化的相对误差。
⒉扩大了仪器的动态范围数据 指令IFP 放大器的增益是根据被放大的子样幅值来确定的,因此它具有一定的变化范围(min G ~max G )。
与模数转换器联合考虑后,仪器的动态范围为:()max min 20log 6DR G G n =⨯+⨯一般A/D 位数14=n ,0min 2G =,14max 2G =,代入上式计算得dB DR 168=。
三、 IFP 放大器实例(衰减型IFP 放大器) ⒈衰减型IFP 放大器组成及原理这是一种以最大固定增益(142)放大同时配以适当衰减来完成增益调整的 IFP 放大器,主要代表仪器为DFS -V 。
1A 是输出缓冲级;2A 、3A 和4A 为基本放大级,增益均为23.68。
5A 、6A 和7A 为由电阻网络及开关组成的衰减器,改变衰减系数可以达到调整增益的目的。
当IFP 输出大于窗口电平上限时,比较器发出I=0和D=1,增益调整计数器减1计数一次,控制衰减系数增大22,增益减小22;当IFP 输出小于窗口电平下限时,比较器发出I=1和D=0,增益调整计数器加1计数一次,控制衰减系数减小22,增益增加22;当IFP 输出电平处于窗口电平之内时,增益比较器发出I=0和D=0,增益调整计数器不计数,衰减系数不变,增益也不变。
DFS -Ⅴ地震仪IFP 放大器从02开始,共进行八次放大、比较和调整,增益变化台阶为22,放大、比较和调整是逐次进行的。
表 4-6 衰减系数与IFP 增益⒉增益比较器电路分析A 1为放大器,增益为0.5-,A 2~A 5为过零比较器。
,E 为浮点放大器输出的的子样电压,则输入到A 2~A 5的电压为2E-。
A 2和A 4还输入+15V 标准电压,A 3和A 5输入-15V 的标准电压,子样电压和标准电压经权电阻在比较器入口作计数器状态 衰减系数IFP 增益Q C Q B Q A A 5 A 6 A 7 0 0 0 26 24 24 20 0 0 1 24 24 24 22 0 1 0 22 24 24 24 0 1 1 20 24 24 26 1 0 0 20 22 24 28 1 0 1 20 20 24 210 1 1 0 20 20 22 212 111202020214DECREASEE和,形成A 、B 、C 、D 点电位,由该四点电位的极性决定比较器输出的逻辑电平(A ′、B ′、C ′、D ′)。
增益增加(INCREASE )和增益减小(DECREASE )指令可表示为⎭⎬⎫'⋅'='+'=D C INCREASE B A DECREASE (1)由节点电位法列出方程组⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅788756653443122121511215112151121511R E R R R V R E R R R V R E R R R V R E R R R V D C B A (2)由式(1)可知,使IFP 增益减小的逻辑条件为A ′=0或B ′=1,即V A <0或V B >0,由此可得4321215215R RE R R E -<+>或 (3) 将实际电阻值代入上式可得:V E V E 11.711.7-<+>或对于一个正子样,只要其幅值大于+7.11V ,增益就减小;或者对于一个负子样,只要其幅值小于-7.11V ,增益就减小。
由式(1)可知,使IFP 增益增加的逻辑条件为C ′=1和D ′=0,即V C >0和V D <0,由此可得8765215215R R E R R E ->+< (4) 将电阻值代入上式可得:V E V E 46.146.1->+<对于一个正子样,只要其小于+1.46V ,增益就增加;对于一个负子样,只要其大于-1.46V ,增益就增加。
第三节 24位△–∑A/D 转换器目前的高分辨率地震勘探,普遍使用24位∑-∆A/D 型遥测地震仪,理论动态范围达到138Db ,系统动态范围在110dB ~120Db 。
代表仪器为SN388(法国产)和SYSTEM -2000(美国产),这类地震仪的技术关键都是在野外采集站中设置了24位∑-∆A/D 转换器。
一、∑-∆A/D 基本理论1.Δ调制型A/D 转换技术Δ调制型A/D 转换技术是∑-∆A/D 转换技术的基础,与传统A/D 转换技术截然不同,Δ调制型A/D 转换器工作的基本动作仅仅是将信号相邻离散点的差值(Δ)转换为1位二进制代码(0或1),也即现时子样电压A/D 转换的结果仅由前一子样(已被转换成数字量)末位加1或减1而成。
Δ调制型A/D 转换原理可以结合图4-16加以说明,x(t)是输入的连续模拟电压信号,y(t)是输出的数字量,y(t)经D/A 转换后输出一个模拟电压x p (t),它代表了前一个离散点值,由过采样保证x p (t)与x(t)相差甚小。
当x(t) -x p (t)>0时,e(t)>0,D 触发器输出Q=1,累加器加1;当x(t) -x p (t)<0时,e(t)<0,D 触发器输出Q=0,累加器减1。
举例:设x(t)=20sin78.5t (mV),信号频率为f=12.5Hz ,时间t 以ms 为单位,过采样频率为F s =1000Hz ( ∆t=1ms),X p (t)的台阶为 ∆=2mV ,将计算结果绘制成图如图4-17。
⒉过采样技术由Δ调制型 A/D 转换技术可知,信号相邻离散点的差值必须足够小,否则对其进行1位量化将带来较大的误差。
解决的办法是将采样频率提高到信号频率的成百上千倍,并称此为过采样。
在传统A/D 转换技术中,采样定理要求在一图4-16 Δ调制型 A/D 原理示意个信号周期之内,离散点数应多于两个。
而在过采样技术中,一个信号周期之内应有成百上千个离散点。
从上述分析过程可以看出,x p (t)是一个阶梯电压,其横向阶梯为过采样间隔(Δt=1/F s ),纵向阶梯为一很小的电压量Δ,整个A/D 量化过程就是用阶梯电压x p (t)跟踪连续模拟电压x(t)的过程。
在数学上,对微小量的累加就是积分,所以图4-16中的累加器就是积分器。
而阶梯信号x p (t)可以由模拟积分器对具有一定大小的正负电压积分获得,由此得到Δ调制型 A/D 组成框图如图4-18。
图4-18 Δ调制型 A/D 组成框图⒊数字滤波技术数字滤波器的主要功能是对高速数据流进行数字去假频滤波和数据抽取。
由于过采样,使得在一个信号周期内具有成百上千个离散点值,所以需要按正常采样频率f s 对数据进行抽取(重采样),不过在重采样之前必须先进行数字去假频滤波,以防止在重采样时引入假频干扰(或称混迭干扰)。