光纤光栅地震检波器结构设计与性能仿真研究

地震检波器是近年来石油勘探领域向前发展的一项瓶颈技术。本文基于光纤光栅的传感特性设计了不同结构的光纤光栅地震检波器，借助于有限元分析软件对光纤光栅地震检波器的传感特性进行了仿真研究，并分析了一些重要参数如光纤光栅波长、质量块的大小和光纤的长度等对地震检波器性能的影响规律，给出了不同结构的特性参数。本文研究结果对光纤光栅地震检波器的实用有一定的参考价值。     

光纤布拉格光栅地震检波器的实验研究

光纤布拉格光栅(FBG)是一种新型的传感元件,具有分辨率高、精度高、抗电磁干扰能力强、频带宽等优点.本文以光纤布拉格光栅为敏感元件,设计并制作了一种地震检波器,建立了地震检波器的力学模型,并推导出地震检波器固有频率和灵敏度的理论公式.理论分析了影响地震检波器动态特性的因素,并进行实验对该FBG地震检波器的性能进行研究,实验结果表明:该FBG地震检波器在5～55Hz的振动频率范围内,具有良好的线性响应,而且输出稳定、灵敏度高,适用于地震勘探.     

光纤传感技术在地震勘探中的应用研究

传统地震检波器的缺陷限制了高精度地震勘探技术的进一步发展.日益成熟的光纤传感技术不仅广泛应用在各个领域,而且也促进了石油勘探的发展.光纤光栅具有抗电磁干扰、灵敏度高等优点,有望提高地震检波器的性能.文章针对光纤传感技术的特点,探讨了其在地震勘探中的应用.根据光纤传感的原理对光纤型地震检波器进行分类,重点阐述了光纤传感技...     

低频检波器频谱补偿算法建模及仿真

采用数值仿真的方法建立了动圈式检波器的仿真模型,推导检波器传递函数,通过对实际动圈式检波器频率特性的测试,验证了动圈式检波器数值仿真模型的正确性,分析动圈检波器频率响应特性,分别对动圈式检波器的自然频率、灵敏度、阻尼比进行仿真,对不同自然频率、灵敏度、阻尼比对检波器输出频率特性的影响进行了分析,使用二阶二次型反馈补偿方法,设计检波器低频补偿结构,结果表明:数值仿真模型与实际检波器的频率响应一致,补偿结构使检波器自然频率由2 Hz降低至0.2 Hz.     

速度、加速度检波器及其获取信息的研究(英文)

本文从两种类型的地震检波器(10hz动圈式速度检波器和压电加速度检波器)及其检测介质的两种运动动参数(速度和加速度)入手,测试和对比分析了它们的频率响应函数,指出了二者的差异。又对两种检波器进行了冲击振动试验和结果对比,分析了其响应信号的特征和携带信息的能力。并于某地区在可比条件下进行了地震数据采集对比试验,对用两种检波器采集得到的单炮资料和叠加时间剖面进行了对比分析。结果表明,加速度信号更能满足当前和今后地震勘探对地震信号的高信噪比、高精度、高分辨率和大信息量的要求。     

地震勘探中速度信号转化为加速度信号的分析及应用

目前,广泛应用在地震勘探中的检波器类型主要是速度型检波器和加速度型检波器,分别接收振动的速度信息和加速度信息,不同类型的检波器接收的地震资料具有不同的响应特征.在滩浅海地震勘探中,不同的地表区域使用不同类型的检波器接收,滩上使用速度检波器接收、海中使用加速度检波器和速度检波器组成的"双检"检波器接收,所以存在着两类检波器资料的拼接、融合处理问题.本文在理论上通过速度检波器和加速度检波器机电转化原理不同,跟踪不同物理量说明了两种信号之间的关系,并通过理论分析、实际的地震数据资料分析和证明了速度信号通过微分计算转化为加速度信号的可行性和正确性,并进行了相应的对比和验证.在滩浅海以及浅海地震勘探中应用加速度检波器和速度检波器联合采集后,应用这种转换方法进行资料的拼接处理和融合处理,得到的地震剖面质量得到了很好的提升.     

破碎机引起的钢-混凝土混合结构工业厂房振动测试与治理

某工矿企业破碎筛分车间为钢-混凝土混合结构厂房,布置有9台破碎机,且破碎机基础与主厂房结构没有脱开.破碎机的工作扰力导致结构振动严重.利用吊车冲击和地脉动现场实测了结构动力特性参数,而后测试了破碎机不同开启工况下的结构整体和设备基础的振动线位移,根据实测值评估了厂房的振动安全性.采用ANSYS(R)程序建立有限元模型,进行模态分析和谐响应分析,并与实测结果进行对比分析,以验证有限元模型的准确性,再预测破碎机改造后的结构振动位移大小.改造两台破碎机后再次进行了结构振动现场实测,改造后结构振动明显减小,测试结果与有限元预测结果基本一致.本文的振动测试和治理方法可以为类似工业建筑振动超限问题提供参考.     

光栅Bragg地震检波器的传感特性研究(英文)

针对目前石油地震勘探的瓶颈—检波器性能差的问题,设计了一种新型光纤Bragg光栅（FBG）地震检波器,阐述了其工作原理,并从理论上给出了检波器的响应函数等参数。由于FBG的传感优势,这种新型地震检波器动态范围可达94dB,灵敏度高,重量轻,造价低,是理想的新一代地震勘探信号采集单元。     

地震检波器的横向灵敏度特性

地震检波器受到地面横向运动激励时的输入输出关系定义为检波器的横向灵敏度特性.本文对检波器线圈受到横向激励时产生的轴向振动进行了分析.可以看到,当悬挂线圈的弹簧片悬丝发生动力失稳时,检波器的横向灵敏度突然增大;在线圈横向振幅很小的情况下,失稳频率接近悬丝的横向固有频率.利用谱分析技术可以准确地从检波器噪声中检测出检波器的横向灵敏度和失稳频率,即检波器假频.     

京津高铁列车运行引起的地表振动观测与分析

在京津城际高铁的廊坊段,使用了1000多个数字地震检波器进行连续长时间观测.位于高铁高架桥轨道下方的检波器记录了列车通过时引起的地表振动.数据分析显示,列车经过轨道不同位置处引起的地表振动信号差异较大,而同一位置处不同列车引起的振动则具有很好的相似性,表明影响振动波形的主要因素是高架桥梁及轨道,可以利用长期观测数据来作为轨道及高架结构失稳的预警.对振动信号频率分析的结果表明,列车经过时以及经过后的十几秒时间内存在着能量较强的简谐波振动,可能和轨道及桥梁结构有关.使用轨道下方的采集信号与2~4 km外的另外一条观测测线信号进行互相关处理,可以得到信噪比很高的虚震源记录,表明列车振动信号可以沿地表传播几公里甚至更远.