地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基礎(chǔ)

前言

　　地震勘探是石油物探中最成功的方法，統(tǒng)計(jì)表明世界上80%以上的油田都是通過地震勘探發(fā)現(xiàn)的。地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（也稱為地震勘探儀器）則是地震勘探中最重要的設(shè)備。地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的作用是在野外采集人工地震波數(shù)據(jù)，即所謂地震資料，這種資料是地震勘探的基礎(chǔ)，沒有高質(zhì)量的地震資料，地震勘探技術(shù)中的所有處理、分析、解釋等其他努力都將是無本之木，因此研制高水平的地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是所有從事地震勘探人員及相應(yīng)的儀器制造者共同追求的目標(biāo)?！　“殡S著石油地震勘探的深入開展和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，半個(gè)多世紀(jì)以來，地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)從最初的模擬光點(diǎn)記錄地震儀，經(jīng)歷了模擬磁帶記錄地震儀、數(shù)字磁帶記錄地震儀、遙測(cè)地震儀、基于Σ-Δ技術(shù)的24位遙測(cè)地震儀，發(fā)展到目前基于MEMS傳感器的全數(shù)字化的大型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，無論是儀器的規(guī)模上，還是科技含量上都發(fā)生了根本性的變化。從儀器類型來說，也從單一的有線儀器發(fā)展到無線勘探儀器，和兼有有線與無線的儀器。近來又出現(xiàn)了所謂的節(jié)點(diǎn)式儀器，其采集的道數(shù)達(dá)到十萬道以上，單次施工規(guī)模覆蓋數(shù)十平方公里，儀器靈敏度高達(dá)1μV，動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到120dB以上。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)采用了先進(jìn)的電纜和光纖傳輸技術(shù)、有線和無線局域網(wǎng)技術(shù)、無線通信和移動(dòng)通信技術(shù)。總之，現(xiàn)代地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一個(gè)以計(jì)算機(jī)為核心的集數(shù)據(jù)采集、處理與記錄為一體的大型系統(tǒng)，吸收和應(yīng)用了當(dāng)代科學(xué)技術(shù)多個(gè)領(lǐng)域的最新成果，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、信號(hào)和信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、全球?qū)Ш蕉ㄎ患夹g(shù)、機(jī)電控制技術(shù)等領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)和新器件。　　本書是關(guān)于地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基礎(chǔ)的書籍，對(duì)地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各個(gè)部分進(jìn)行了全面論述。全書分為10章，第1～4章作為計(jì)算機(jī)與電子信息方面的基礎(chǔ)知識(shí)，分別就現(xiàn)代地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所涉及的計(jì)算機(jī)技術(shù)（包括嵌入式系統(tǒng)）、信號(hào)處理技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GPS技術(shù)等進(jìn)行了介紹。第5章從地震勘探的基本原理出發(fā)，說明了地震勘探數(shù)據(jù)采集的過程及對(duì)地震勘探儀器的要求。第6章論述了產(chǎn)生人工地震的幾種震源和用于感測(cè)地震信號(hào)的地震檢波器，重點(diǎn)介紹了炸藥震源和可控震源，分別介紹了幾種常用的模擬檢波器和新型的數(shù)字檢波器。第7～8章詳細(xì)論述了組成地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主機(jī)系統(tǒng)和地面電子系統(tǒng)，包括儀器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、主機(jī)的功能與配置、采集站、交叉站、供電系統(tǒng)的功能、組成與性能指標(biāo)等，重點(diǎn)論述了各主要部件的體系結(jié)構(gòu)和信號(hào)流程。第9章為地震儀器的測(cè)試方法現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制系統(tǒng)，重點(diǎn)介紹了采集站與數(shù)字檢波器的測(cè)試方法和在采集過程中實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法。第10章簡(jiǎn)要介紹了可控震源地震數(shù)據(jù)采集中所采用的一些先進(jìn)的技術(shù)和高效率施工方法?！　∽鳛榛A(chǔ)性書籍，本書重點(diǎn)對(duì)儀器的功能、性能指標(biāo)、組成原理、數(shù)據(jù)和命令的流程等進(jìn)行了較詳細(xì)的分析與介紹，目的在于使讀者對(duì)地震儀器總體的體系結(jié)構(gòu)與各部分的功能有清晰的了解。由于各種儀器的設(shè)計(jì)理念與側(cè)重點(diǎn)不同，所采用的電路、器件，特別是作為諸如大線控制接口部件、采集站、交叉站、電源站等各部件核心的嵌入式控制器選用的不同，自然實(shí)現(xiàn)各種功能的軟件也不相同，因此本書對(duì)儀器各部件實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，特別是軟件沒有深入討論。從儀器類型來說也僅限于有線儀器，隨著無線電技術(shù)與無線局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，無線儀器將是今后發(fā)展的一個(gè)重要方向，限于篇幅本書也沒有涉及。此外，對(duì)儀器的輔助設(shè)備如排列助手、電纜測(cè)試以及維修設(shè)備也沒有提及。但作者相信，只要讀者具備了本書所介紹的有關(guān)地震勘探儀器的基礎(chǔ)，再結(jié)合各種具體儀器的說明書或操作手冊(cè)，就不難掌握各種儀器的使用、維護(hù)乃至設(shè)計(jì)?！　”緯勺鳛楦叩仍盒５厍蛭锢砜碧健y(cè)控技術(shù)與儀器等相關(guān)專業(yè)的教材或教學(xué)參考書，以及石油物探人員的培訓(xùn)教材；也可供從事數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)特別是地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和其他類型地球物理儀器研制、使用以及維護(hù)的科技人員參考。　　本書在編寫過程中參閱了大量計(jì)算機(jī)、電子信息、通信、GPS、地震勘探等方面的書籍與資料以及各種地震勘探儀器的說明書，在此對(duì)有關(guān)作者表示感謝。在編寫過程中，得到了中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司有關(guān)單位和領(lǐng)導(dǎo)、專家的幫助，作者深表謝意?！　∮捎诘卣饠?shù)據(jù)采集系統(tǒng)涉及多學(xué)科和多方面的知識(shí)，限于作者水平，缺點(diǎn)與錯(cuò)誤在所難免，歡迎讀者提出寶貴意見。

內(nèi)容概要

　　本書對(duì)地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了全面論述。全書分為1章，第1～4章作為計(jì)算機(jī)、電子信息方面的基礎(chǔ)知識(shí)，分別就現(xiàn)代地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所涉及的計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、通信技術(shù)和GPS技術(shù)等進(jìn)行了介紹；第5章從地震勘探的基本原理出發(fā)，說明了地震勘探數(shù)據(jù)采集的過程及對(duì)地震儀器的要求；第6章論述了產(chǎn)生人工地震的幾種震源和用于傳感地震信號(hào)的地震檢波器，重點(diǎn)介紹了炸藥震源和可控震源，分別介紹了幾種常用的檢波器和新型的數(shù)字檢波器；第7～8章詳細(xì)論述了組成地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主機(jī)系統(tǒng)和地面電子系統(tǒng)，包括儀器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、主機(jī)的

書籍目錄

第1章 計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)
1. 1 服務(wù)器
1. 1. 1 服務(wù)器和普通PC的區(qū)別
1. 1. 2 服務(wù)器分類
1. 1. 3 服務(wù)器的性能
1. 1. 4 服務(wù)器在地震儀器中的應(yīng)用
1. 2 總線接口技術(shù)
1. 2. 1 VME總線
1. 2. 2 SCSI總線
1. 3 存儲(chǔ)設(shè)備
1. 3. 1 磁記錄原理
1. 3. 2 數(shù)字磁帶機(jī)
1. 3. 3 磁盤陣列簡(jiǎn)介
1. 3. 4 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)
1. 4 嵌入式系統(tǒng)與可編程邏輯器件
1. 4. 1 嵌入式系統(tǒng)的概念
1. 4. 2 嵌入式系統(tǒng)硬件
1. 4. 3 嵌入式操作系統(tǒng)
1. 4. 4 應(yīng)用軟件
1. 4. 5 可編程邏輯器件簡(jiǎn)介
第2章 信號(hào)處理基礎(chǔ)
2. 1 信號(hào)的基本概念
2. 1. 1 基本概念
2. 1. 2 信號(hào)的基本屬性
2. 2 模擬信號(hào)的數(shù)字處理
2. 2. 1 信號(hào)處理的基本概念
2. 2. 2 抽樣與抽樣定理
2. 2. 3 A/D轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)
2. 2. 4 抽樣信號(hào)的恢復(fù)與D/A轉(zhuǎn)換器
2. 3 離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)
2. 3. 1 離散時(shí)間信號(hào)
2. 3. 2 離散時(shí)間系統(tǒng)
2. 3. 3 離散時(shí)間系統(tǒng)時(shí)域分析
2. 3. 4 系統(tǒng)的因果性與穩(wěn)定性
2. 4 離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析
2. 4. 1 序列的Z變換
2. 4. 2 序列的傅里葉變換
2. 4. 3 離散時(shí)間系統(tǒng)頻域分析
2. 5 離散傅里葉變換及其快速算法
2. 5. 1 有限長(zhǎng)序列的離散傅里葉變換
2. 5. 2 DFT的一些性質(zhì)
2. 5. 3 DFT的快速算法——FFT
2. 5. 4 DFT與FFT在頻譜分析中的應(yīng)用
2. 6 數(shù)字濾波器概述
2. 6. 1 數(shù)字濾波類型與指標(biāo)
2. 6. 2 FIR線性相位數(shù)字濾波器
2. 6. 3 最小相位數(shù)字濾波器
2. 6. 4 梳狀濾波器
2. 7 PCM A/D轉(zhuǎn)換器
2. 7. 1 量化與量化噪聲
2. 7. 2 PCM A/D轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)方法
2. 8 Σ-ΔA/D和Σ-ΔD/A轉(zhuǎn)換器
2. 8. 1 Σ-ΔA/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)
2. 8. 2 Σ-Δ調(diào)制器的基本概念
2. 8. 3 一階Σ-Δ調(diào)制器的傳輸特性及量化信噪比
2. 8. 4 高階Σ-Δ調(diào)制器
2. 8. 5 數(shù)字抽取濾波器
2. 8. 6 Σ-ΔA/D轉(zhuǎn)換器
第3章 數(shù)據(jù)通信技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)
3. 1 數(shù)據(jù)通信基本概念
3. 1. 1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
3. 1. 2 數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標(biāo)
3. 2 傳輸介質(zhì)
3. 2. 1 有線傳輸介質(zhì)
3. 2. 2 無線傳輸介質(zhì)
3. 3 數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉绞?br />3. 4 基帶傳輸與頻帶傳輸
3. 4. 1 基帶傳輸
3. 4. 2 頻帶傳輸
3. 5 多路復(fù)用技術(shù)
3. 6 差錯(cuò)控制技術(shù)
3. 7 通信接口標(biāo)準(zhǔn)
3. 7. 1 RS-232C接口
3. 7. 2 RS-422與RS-485串行接口標(biāo)準(zhǔn)
3. 7. 3 低電壓差分信號(hào)傳輸（LVDS）
3. 8 局域網(wǎng)(LAN)與協(xié)議
3. 8. 1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與OSI/RM參考模型
3. 8. 2 TCP/TP協(xié)議簇簡(jiǎn)介
3. 8. 3 局域網(wǎng)
3. 9 無線傳輸技術(shù)
3. 10 數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議在地震儀器中的應(yīng)用
第4章 GPS的基本原理
4. 1 GPS的組成
4. 2 GPS全球定位系統(tǒng)定位技術(shù)
4. 3 DGPS原理與RTK技術(shù)
4. 4 GPS定位在地震儀器中的應(yīng)用
第5章 地震勘探基礎(chǔ)
5. 1 概述
5. 2 地震波及其傳播特征
5. 2. 1 地震波的基本概念
5. 2. 2 地震波的特征
5. 2. 3 地震波的傳播規(guī)律
5. 3 反射波地震勘探
5. 3. 1 反射波地震勘探的概念
5. 3. 2 反射波時(shí)距曲線
5. 3. 3 反射波地震勘探的褶積模型
5. 4 地震勘探野外數(shù)據(jù)采集施工方法
5. 4. 1 野外數(shù)據(jù)采集預(yù)備工作
5. 4. 2 野外生產(chǎn)施工流程
5. 5 地震勘探對(duì)地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求
第6章 人工震源與地震檢波器
6. 1 炸藥震源
6. 1. 1 地震波的炸藥震源激發(fā)
6. 1. 2 爆炸能量與巖石介質(zhì)的耦合關(guān)系
6. 1. 3 遙控爆炸方式
6. 2 可控震源
6. 2. 1 可控震源地震勘探原理與工作方式
6. 2. 2 可控震源的基本組成
6. 2. 3 可控震源的施工方法
6. 3 氣槍震源
6. 3. 1 空氣槍工作原理
6. 4 電磁感應(yīng)式地震檢波器
6. 4. 1 電動(dòng)式檢波器
6. 4. 2 渦流檢波器
6. 4. 3 電磁感應(yīng)濾波器主要性能參數(shù)與測(cè)試
6. 5 壓電式檢波器
6. 6 檢波器組合
6. 7 數(shù)字地震檢波器
第7章 地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主機(jī)系統(tǒng)
7. 1 概述
7. 1. 1 地震勘探儀器的發(fā)展概況
7. 1. 2 地震勘探儀器的主要技術(shù)指標(biāo)
7. 1. 3 地震勘探儀器的組成
7. 2 主機(jī)系統(tǒng)的組成
7. 2. 1 主機(jī)系統(tǒng)的功能
7. 2. 2 主機(jī)硬件系統(tǒng)構(gòu)成
7. 2. 3 主機(jī)系統(tǒng)軟件
7. 2. 4 主機(jī)系統(tǒng)示例——Sercel 428XL主機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
7. 3 大線控制接口部件
7. 3. 1 大線控制接口部件功能與組成
7. 3. 2 428XL儀器大線控制接口簡(jiǎn)介
7. 4 源同步控制器
7. 4. 1 遙爆系統(tǒng)工作原理
7. 4. 2 信號(hào)交換
7. 4. 3 SHOT PRO與各種地震儀器的信號(hào)連接
7. 5 實(shí)時(shí)相關(guān)疊加器
7. 6 地震數(shù)據(jù)的記錄與回放
7. 6. 1 磁帶機(jī)記錄格式
7. 6. 2 回放顯示
7. 7 陸地勘探記錄文件的SPS標(biāo)準(zhǔn)格式
7. 8 擴(kuò)展系統(tǒng)
7. 8. 1 遠(yuǎn)程支持系統(tǒng)
7. 8. 2 地理信息系統(tǒng)
7. 8. 3 車輛跟蹤系統(tǒng)（VTS）
第8章 地面電子系統(tǒng)
8. 1 地面電子設(shè)備的組成與數(shù)據(jù)流程
8. 2 傳輸電纜
8. 3 地震數(shù)據(jù)采集站
8. 3. 1 基于Σ-ΔA/D型采集站的特點(diǎn)
8. 3. 2 現(xiàn)代地震數(shù)據(jù)采集站的結(jié)構(gòu)、功能與指標(biāo)
8. 3. 3 地震數(shù)據(jù)采集站采集模塊
8. 3. 4 采集站控制模塊
8. 3. 5 采集站與大線接口（數(shù)據(jù)傳輸接口）
8. 3. 6 采集站電源與時(shí)鐘電路簡(jiǎn)介
8. 3. 7 Sercel 400系列采集站（FDU）示例
8. 4 交叉站
8. 4. 1 交叉站的接口與功能
8. 4. 2 交叉站組成
8. 4. 3 428XL交叉站（LAUX428）示例
8. 5 電源站
8. 5. 1 電源站的接口與功能
8. 5. 2 電源站的組成
8. 5. 3 System4儀器電源站簡(jiǎn)介
8. 6 野外供電電瓶
8. 7 機(jī)殼設(shè)計(jì)與防雷電
第9章 儀器測(cè)試與質(zhì)量控制系統(tǒng)
9. 1 儀器測(cè)試
9. 1. 1 概述
9. 1. 2 采集站測(cè)試
9. 1. 3 數(shù)字地震檢波器測(cè)試
9. 1. 4 極性敲擊測(cè)試
9. 1. 5 儀器同步功能測(cè)試
9. 2 實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介
9. 2. 1 質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)組成
9. 2. 2 幾種儀器的QC系統(tǒng)簡(jiǎn)介
9. 3 地震記錄的評(píng)價(jià)
第10章 可控震源無效采集技術(shù)
10. 1 可控震源的源驅(qū)動(dòng)技術(shù)
10. 1. 1 施工方法
10. 1. 2 實(shí)施方案
10. 1. 3 源驅(qū)動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)
10. 2 滑動(dòng)掃描技術(shù)
10. 2. 1 滑動(dòng)掃描原理
10. 2. 2 實(shí)施方案
10. 2. 3 滑動(dòng)掃描施工注意事項(xiàng)
10. 3 高保真采集技術(shù)
10. 3. 1 基本方法
10. 3. 2 實(shí)施方案
10. 4 DSSS采集技術(shù)
10. 4. 1 技術(shù)概述
10. 4. 2 實(shí)施方案
10. 5 ISS采集技術(shù)
10. 5. 1 技術(shù)概述
10. 5. 2 實(shí)施方案
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   雙絞線可分為非屏蔽雙絞線UTP（Unshielded Twisted Pair）和屏蔽艤絞線STP（Shielded Twisted Pair）。按雙絞線的性能，目前廣泛應(yīng)用的有5個(gè)小同的等級(jí)，級(jí)別越高性能越好。由于UTP的成本低于STP，所以使用更廣泛。UTP可以分為6類。 1類UTP：主要用于電話連接，通常不用于數(shù)據(jù)傳輸。 2類UTP：通常用在程控交換機(jī)和告警系統(tǒng)。ISDN和T1/E1數(shù)據(jù)傳輸也可以采用2類電纜，2類線的最高帶寬為1MHz。 3類UTP：又稱為聲音級(jí)電纜，是一類廣泛安裝的雙絞線。3類UTP的阻抗為100Ω，最高帶寬為16MHz，適合于10Mbps雙絞線以太網(wǎng)和4Mbps令牌環(huán)網(wǎng)的安裝，也能運(yùn)行16Mbps的令牌環(huán)網(wǎng)。 4類UTP：最大帶寬為20MHz，其他特性與3類UTP完全一樣，能更穩(wěn)定地運(yùn)行16Mbps令牌環(huán)網(wǎng)。 5類UTP：又稱為數(shù)據(jù)級(jí)電纜，質(zhì)量最好。其帶寬為100MHz，能夠運(yùn)行100Mbps以太網(wǎng)和FDDI，5類UTP的阻抗為100Ω，目前已被廣泛應(yīng)用。 6類UTP：是一種新型的電纜，最大帶寬可以達(dá)到1000MHz，適用于低成本的高速以太網(wǎng)的骨干線路。

編輯推薦

《地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基礎(chǔ)》是由蘇振華等編著，電子工業(yè)出版社出版的，可作為高等院校地球物理勘探、測(cè)控技術(shù)與儀器等相關(guān)專業(yè)的教材或教學(xué)參考書，以及石油物探人員的培訓(xùn)教材；也可供從事數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)特別是地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和其他類型地球物理儀器研制、使用及維護(hù)的科技人員參考。

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