数字重力仪高精度恒温测温系统设计与测试研究

高精度数字重力仪广泛应用于矿产资源勘探领域,由石英弹性系统组成的重力传感器是高精度数字重力仪的核心部件,其对外界环境温度非常敏感,由环境温度变化引起的重力输出变化远远大于仪器本身精度指标,而且不同的数字重力仪具有不同的温度影响特性.若重力传感器的恒温环境得不到保障,或环境温度的微弱变化无法得到准确的测量和补偿,将严重影响重力仪器的测量精度和一致性.本文针对该问题,研究了高精度恒温测温系统的设计方法及关键技术,考虑到数字重力仪器精度高、体积小、功耗低和便携式的特点,对高精度恒温测温系统中的关键器件选型、热结构设计、电路设计、软件设计等进行深入研究,并给出具体的解决措施.并设计了静态试验、高低温试验和石英弹性系统温度系数测定试验三个部分验证高精度恒温测温系统的有效性.试验结果表明：高精度测温系统最小分辨率达到10 μ℃;静态常温时,高精度恒温系统温度变化约为70 μ℃;在-20℃~+45℃的环境温度冲击中高精度恒温系统温度变化小于1 m℃;恒温点微调装置可实现石英弹性系统温度系数的精确测定.该研究为高精度重力测量仪器研制中消除环境温度变化影响提供了一种有效解决方案.     

一种地温传感器及其在大地震临震前兆监测中的应用

介绍了地球内部温度异常与地震孕育和发生的关系以及地温异常在地震预测中的应用,分析了现有的地温测量传感技术,提出了一种用于大地震临震前兆监测的深层地温传感器,描述了基于该传感器进行大地震临震前兆监测的方法和系统架构,使得结合其他手段进行地震三要素预测成为可能。     

基于数字电极技术的电法测量系统

本文分析了电阻率层析成像系统的阵列电极的特征和现代地震勘探采集系统的数字检波器技术,提出了基于数字电极的电法测量系统设计,这种设计将实现电法测量的一次创新;然后较为详细讨论了数字电极的电路结构、系统的总体设计、控制通信网络拓扑结构和其他关键技术,该系统的通信网络结构基于DeviceNet现场总线;最后描述了该系统的功能特点,它不仅用于电阻率、激发极化、相位以及复电阻率的等多种方法,而且可用于时间域或频率域中的2D、3D电法勘探,并同时测量多种装置的数据,实现拟地震方式的勘探.     

高精度动态频率测量系统

本文介绍了一种高精度动态频率测量系统。它能以较高的采样频率，对一动态变化的频率进行自动测量，并将数据存盘。即使被测频率比较低，仍能取得很高的测量精度。     

恒流桥式高精度温度测量系统及其在热测应力中的意义

热测应力为观测地壳应力的动态变化提供了一个新视角,但它的深入应用强烈依赖于高精度温度测量技术的进步.文中基于低温漂定值电阻与测温电阻组成的平衡桥式四线制温度传感器,考虑了恒流换向驱动和深度Kalman数字滤波等一系列技术改进后,研发了新一版高精度温度测量系统,设计的温度分辨率为0.003mK.经过实际检验:温度测量精度...     

热测应力的技术基础:高精度多通道低功耗温度测量系统

近年来的实验和野外观测证实可通过基岩温度测量来获得地壳应力状态变化,称为"热测应力"。高精度的温度观测系统是"热测应力"的关键技术。经过多年研制,前后经历了多期修改,目前已较完善。核心技术指标包括:1)温度测量系统的精度优于1.0m K;在99.5%的置信水平上,精度达到了0.5m K。相当于可以测量到几个或零点几个MPa量级的地壳应力变化。其中,采样周期远程可调,实际中采样周期通常设为5min,或15min。2)通道数:单台可达20个通道。目前常用8或12通道。3)实现低功耗:采用铅酸电池供电,120Ah12V铅酸电池,对于8个通道深度为20m的地温观测台,可连续供电≥2a。总之,高精度多通道低功耗温度测量系统的研发成功,尤其低功耗设计的实际效果显著,极大地降低了后期维护成本。这对于利用基岩温度观测地壳应力变化提供了1个良好的技术基础。     

三种频带的岩石介电常数测量系统及测量结果

在实验室条件下，研制了三种频带范围的岩石介电常数测量系统和１１００ＭＨｚ谐振腔测量系统。上述测量系统覆盖了感应测井，随钻电磁波电阻率测井及电磁波传播测井所用的频率范围。对大庆油田和其它地区的多种岩芯样品进行了测量，取得了可靠的实验结果，有些已用于地球物理测井资料解释工作。     

中国大陆科学钻探主孔动态地温测量

介绍了大陆科学钻探主孔完钻后4次的钻井测温数据,地温梯度随深度的变化趋势,系统的热导率测试结果及其温压校正. 地温测量显示,浅部（100m以上）的4次测量结果有较大的区别,而100m以下测量温度趋于一致.在900～1600m井段,温度略有波动,可能存在地下水活动.到了深部,温度与深度呈现良好的线性关系. 在0～500m,500～2700m,2700～3600m及3600m以下这4个井段范围内,地温梯度随深度降低或增加的趋势交替变化,平均地温梯度248±34℃/km. 198块岩芯样品测试结果表明,热导率变化范围在1711～36 W/(m·K),平均2716±0403 W/(m·K). 依据实测的温度-深度进行温压校正后,热导率为1989～3652 W/(m·K),平均2808±0363 W/（m·K）. 热导率随深度的变化趋势与地温梯度的变化趋势并不能完全相互补偿,表明影响地温梯度的其他因素不容忽视. 大陆科学钻探温度测量,为今后进一步研究超高压变质带深部地热场及其地球动力学含义提供了可靠的基础数据.     

一个基于扫频与混频相结合的多频EIT数据采集系统

采用多频率组合与扫频技术相结合的方式,建立了一个32电极多频电阻抗断层成像数据采集系统,该系统具有四种工作模式,在程序控制下,最多步采集四种频率下的组织阻抗信息,工作频率可在1．6KHZ到380KHZ间程控选择。为从含多种频率分量的测量信号中解调出各频率下的组织阻抗,我们设计了一种新的具有高速和高精度特点的解调方法,正交序列数字解调法,对含有n个频率分别的信号,若对其每周期采样N点,则总运算量可降低到2nN次乘法和2n(N-1)次加法运算,信号的信噪比可提高（N／2）^-0．5倍。     

下扬子区地温场和大地热流密度分布

根据下扬子区５０余口井温测量资料，从中选取能代表地层温度的井温数据计算地温梯度，在实验室中测量中、新生界的１１０余块砂岩和泥岩热导率及古生界碳酸岩和砂岩１００余块露头样品的热导率．在此基础上，确定了４１口井的大地热流密度值．地温梯度和大地热流密度分布表明，下扬子大部分地区中生代构造热事件伴随的热异常已不明显，而新生代时期岩石层拉张地区─－苏北盆地和郯庐断裂带是高热流密度和高地温梯度区．     

长春地区地表温度日变、年变对地温测量的影响

通过实地观测试验,并采用傅里叶分析法进行理论分析,来研究长春地区地表温度日变、年变对地温测量的影响规律及影响深度,为在长春地区利用浅层地温测量方法研究地质问题提供重要参数信息.地温变化幅度随深度作指数衰减,衰减系数与地表温度周期、热扩散率有关.     

QJ通用数字回放仪

一、概述现代地震观测系统,已发展为数字观测系统。数字记录仪器越来越广泛地用于地震观测.近年来,我国陆续引进了 PDR-1、PDR-2、DP-200、DP-260/250等数字磁带记录仪及回放设备。我国的观测系统也出现了新的飞跃,由模拟观测系统发展为数字观测系统,使系统的记录动态范围由50dB 提高到100dB 以上。随着计算机科学技术的迅速发展,使资料高精度、高质量、高速度的数字处理方面都大大优于模拟系统。     

高稳定度频率计的设计

介绍了一种高稳定度频率计。该频率计采用彩电副载频作为内时基并引进了单片机系统，因此有很高的频率稳定及准确度，各种辅助功能强。体积小，耗电省，尤其适用于野外条件下的频率测量校准。     

阿克陶M_S6.7地震前乌帕尔地温变化现象

喀什-乌恰交汇区属中强震多发区,通过地温观测近1年的观测资料,发现乌帕尔地温观测点在阿克陶M_S6.7地震前,地温出现了较为显著的变化,通过定性的描述观测资料的变化过程及变化特征,认为地温在震前半年内出现高频变化及温度的阶升变化,可能与本次阿克陶地震有关,结合该区域小震活动性,其与地温的异常变化具有较好的对应关系。但同一个观测点不同深度测项温度变化表现出不一样的特征,本次工作对该变化进行总结,希望对今后资料的变化分析提供参考。     

TDT-25型地温传感器的设计

介绍了专用于地震前兆观测的TDT—25型地温传感器的设计原理及其各个功能模块的工作原理。文章还给出了该地温传感器的测试结果和应用图例，证明该传感器完全满足地震前兆观测的需要。     

云南岩石圈地温分布

根据大地热流和岩石圈结构资料，探讨了云南岩石圈的地温分布。研究结果表明，全区存在３种地热类型：高地温型莫霍面温度＞９６０℃，地壳地温梯度＞２℃／１００ｍ；低地温型莫霍面温度＜７００℃，地壳地温梯度＜１．５℃／１００ｍ；中等地温型莫霍面温度介于前二者之间，地壳地温梯度为１．５～２．０℃／１００ｍ     

DCM-1型数字地磁脉动观测系统

DCM-1型数字地磁脉动观测系统,是为开展地磁测深及地磁脉动观测工作而研制的。该系统由高灵敏度磁通门磁力仪、多路数据采集器、盒式磁带记录与回放器,以及时间服务装置等部分组成。系统具有大动态、低噪声、高精度、低功耗,以及操作简单、使用方便等特点。系统可直接与计算机接口,也可直接回放进行模拟恢复。利用该系统进行了多次野外观测,取得了较好的野外观测资料,并显示出比进口的模拟系统能记录到较为丰富的信息。     

南海珠江口盆地钻井BHT温度校正及现今地温场特征

温度是盆地现今地温场研究最重要的基础参数之一,针对钻井井底温度(BHT)一般低于地层真实温度的情况,本文对珠江口盆地16口钻井的BHT数据进行了校正,并根据校正后的温度数据采用最小二乘法新增计算了16个地温梯度及大地热流数据.结合前人发表数据,本文绘制了珠江口盆地最新地温梯度等值线图及大地热流等值线图.除此之外,系统收集整理了盆地钻井大地热流、生热率以及热导率等参数,利用一维热传导方程计算了盆地1~5km深度处的温度,并绘制了盆地深部温度等值线图.在此基础上,分析了盆地现今地温场特征及其成因,以期为珠江口盆地地球动力学背景研究及油气资源评价与勘探提供地热学参数.     

利用高采样率数采实现地震波速变化高精度测量

介质物理性质与应力状态的改变是导致地震波速变化的主要因素,通过高精度波速变化测量可推测地下介质发生的变化.然而,高精度波速变化测量对测量仪器提出了较高要求,波速变化的测量精度常常受到仪器的采样率、信噪比以及时间触发精度的影响.为实现高精度测量,设计一套由大功率稀土超磁致可重复震源和高采样率通用数采组成的观测系统,通过叠...     

编码源地电阻率观测试验

地电阻率的高精度观测是实现地震预测预报的前提之一.面对日益严重的电磁干扰,提出了基于编码源循环互相关辨识技术的地电阻率观测方法,其实质是将待测地质体视为待辨识系统,利用编码源信号激励供电电极A和B产生的电流信号作为系统输入信号,测量电极M与N之间的电压信号作为系统响应输出,将输入和输出信号严格同步采样为时间序列,分别与参考信号进行循环互相关运算并转换至频率域计算获得待探测地电阻率谱(幅度和相位).由于系统环境的干扰和随机噪声与编码源信号不相关,通过循环互相关运算可以达到抑制环境随机噪声和干扰的目的.这种地电阻率观测体系在环境干扰较大的甘肃省兰州观象台和陇南汉王地震台站利用现有的观测场地和线路进行了观测试验,测量结果显示,数据的一致性好、均方差小,说明该方法在强干扰环境下具有较好的抗电磁干扰能力,观测频带较以往直流电法测量有较大的扩展.该方法为现有地面地电阻率台站持续发展提供了技术保障,可为地震预报与科学研究提供高质量的地电阻率观测数据.