[發明專利]兼具電磁和地震數據采集功能的地球物理勘探儀器

在審

• 申請號: 201510079322.4
• 申請日: 2015-02-14
• 公開（公告）號: CN104678456A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 楊陽;曹桂平;陳靜
• 申請（專利權）人: 合肥國為電子有限公司
• 主分類號: G01V11/00
• 分類號: G01V11/00
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 金凱

技術領域

???本發明涉及地球物理勘探儀器領域，具體是一種兼具電磁和地震數據采集功能的地球物理勘探儀器。

背景技術

地球物理勘探領域中最常用的儀器是地震儀，由于地震儀可以探測地質分層，所以被廣泛應用于油氣田的勘探，工程勘探與監測。而若要進一步探測地層的物性特征，探測電阻率等地層電性特征的電磁儀可以很好的完成任務。電磁儀在巖溶探查、考古采空區、水利水電工程、堤防隱患、石油勘探、環境監測等領域有顯著作用。

典型的應用場景是煤礦勘探，假設通過地震儀發現某處有煤礦，但是僅通過地震儀無法知道更詳細的情況，例如采空區構造以及含水構造。而這些情況都對后續安全施工有著重大影響。所以還迫切需要能探明這些信息的儀器，而電磁儀正能很好的完成這個任務。

地震儀國內外均有大量成熟的產品，代表性的為法國Sercel公司的508-XT。同樣電磁儀也有很多，在國內地勘系統應用較廣的是加拿大鳳凰公司的V8系統。但是目前并未發現同時提供地震和電磁數據采集功能的地球物理勘探儀器。如果野外作業同時需要地震儀和電磁儀就要帶兩套記錄儀器，而這種記錄儀器一般都是體積較大，且需要較多的周邊設備如大容量電池和長電纜等。這樣野外施工的成本會大幅增加并且可靠性也會下降。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種兼具電磁和地震數據采集功能的地球物理勘探儀器，兼具地震和電磁數據采集功能，能夠同時探測地質結構以及電性結構。

本發明的技術方案為：

兼具電磁和地震數據采集功能的地球物理勘探儀器，包括有主控站、多個交叉站、多個采集站和多個傳感器，相鄰的采集站通過大線連接，大線上引出多個接頭連接傳感器，采集站最終連接交叉站，交叉站再連接上級交叉站，最后一級交叉站連接主控站；所述的采集站包括有與傳感器連接的模擬電路單元、與模擬電路單元連接的系統總控單元、與系統總控單元連接的高速接口單元、以及傳感器類型識別單元，傳感器類型識別單元包括有穩壓電源、接入穩壓電源之間的恒流源和模擬開關，所述的傳感器接入傳感器類型識別單元的電路中，所述的模擬開關與系統總控單元連接。

所述的模擬電路單元包括與傳感器連接的帶通濾波器、與系統總控單元連接的ADC轉換芯片，連接于帶通濾波器和ADC轉換芯片之間的可變增益放大器。

所述的高速接口單元包括有命令通道接口單元和數據通道接口單元。

所述的大線上引出八個接頭連接傳感器，每個采集站被配置為連接三個電道、三個磁道和兩個地震道。

所述的穩壓電源為2.5V穩壓電源。

所述的系統總控單元為現場可編程邏輯門陣列。

本發明傳感器類型識別單元基本原理是測量其內阻—地震儀中使用的典型動圈傳感器是無源器件，其內阻約為1000歐姆；而電磁儀中使用的磁傳感器是有源器件，內置前端放大器并帶有射級跟隨輸出，其內阻在100歐姆以下；電傳感器由于采用的是兩個接大地的電極，其阻抗較大，能達到10000歐姆量級。向傳感器輸入電流，然后測量傳感器得到的電壓，區分傳感器類型。

本發明的優點：

本發明的傳感器類型識別單元能自動識別所連接傳感器類型，并且能將此信息上傳到主控站。主控軟件能夠據此信息將采集系統的各個數據采集通道配置成接收地震檢波器數據道或者是接收電磁傳感器數據道，并且將各采集站采集的時序數據轉換成地震儀和電磁儀的道序數據。本發明既可以作為地震儀使用來勘探地質結構，也可以作為電磁儀使用來完成水文物探和地電結構等勘測，并且該儀器可以自動分辨所連接傳感器類型，自動分開保存地震道和電磁道數據，使用方便。本發明可完成兩臺儀器的功能，可以大大降低野外施工所需要的設備數量和人力資源，提高野外施工的效率。

附圖說明

圖1是本發明的總體拓撲結構圖。

圖2是本發明傳感器和采集站的連接結構示意圖。

具體實施方式

見圖1，兼具電磁和地震數據采集功能的地球物理勘探儀器，包括有主控站1、多個交叉站2、多個采集站3和多個傳感器4，相鄰的采集站通過大線5連接，大線5上引出八個接頭連接傳感器4，每個采集站可以被配置為連接三個電道、三個磁道和兩個地震道，采集站3將這些傳感器4的信號采集并數字化之后逐級向上傳輸（交叉站方向），交叉站2負責將一條測線上所有采集站3傳輸上來的數據匯總后再往上級交叉站傳輸，最后一級交叉站連接主控站1，所有的采集數據最終匯總在主控站1上并保存。主控站1負責所有命令的下發以及所有上傳數據的存儲以及格式轉換。