地震物理模拟多道采集方法与采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种地震物理模拟多道采集方法与采集装置，用于提高采集效率。是将激发换能器设置在一定位系统的手臂上，将Ｍ个接收换能器固定在定位系统的另一手臂上，定位系统移动定位一次，完成激发一次、Ｍ（正整数）点同时接收和选择采集Ｍ个接收换能器中一个接收换能器输出信号的过程，Ｍ个接收换能器按固定间隔设置或设置成阵列。采集装置包括模拟单元与数字单元，由电子模拟开关或由多路选择器选择Ｍ个接收换能器的输出信号进行采集。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种地震物理模拟技术，更确切地说是涉及一种用于地震物理模拟中的数据采集装置及方法。地震物理模拟的研究最早始于国外，1927年，Terade和Tsuboi用琼脂，即一种胶冻作过一个地震物理模型，用电磁脉冲作震源，观察了诸如地震波随深度的变化及传播路线上断层与河道的影响等情况。1970年，Hilterman.F.J.利用电火花作震源，用纸折成不同形状来模拟不同的地质构造，记录了背斜、向斜、褶皱等地质构造的自激自受记录。早期的实验主要围绕大地构造的模型展开，包括一些简单的二维甚至一维的模型，验证一些简单的问题。随着时间的推移，地震物理模拟技术得到不断的发展，如1997年，美国休斯顿大学地震声学实验室建成了水槽地震物理模型系统，并成为目前世界各实验室地震物理模拟系统的基本模型。附图说明图1中示出一种地震物理模拟自动定位采集系统的基本结构，采用的是目前国内外地震物理模拟实验中惯用的单点激发单点接收模式，其采集设备包括地质模型101、水槽(或平台等传播介质)102、激发换能器(激发探头)103、接收换能器(接收探头)104、超声震源105、定位采集控制系统(微机)106、高速数据采集器107、放大器108、前置放大器109、定位系统110和定位控制驱动单元(单片机)111。超声震源105、定位采集控制系统(微机)106、高速数据采集器107和定位控制驱动单元(单片机)111间通过IEEE-488接口总线112连接。根据地质构造设计地质物理模型101，将该地质物理模型101浸在水槽102中或放置在平台上，超声震源105的脉冲发生器发出尖脉冲，送至激发换能器103，由激发换能器103中的压电陶瓷制成的换能器将电脉冲转换为超声波发射。接收换能器104接收经地质物理模型101反射并经传输介质传播回的声波，转换为电信号，并进一步经前置放大器109、放大器108放大后送高速数据采集器107进行采集记录。目前地震物理模拟的工作方法是由定位采集控制系统(微机)106向定位控制驱动单元(单片机)111发出命令，定位控制驱动单元(单片机)111控制定位系统110对激发换能器103、接收换能器104进行移动定位，然后由定位采集控制系统(微机)106发出驱动超声震源105的信号，重复激发换能器103、发射超声波至地质物理模型101，随着每一次激发换能器103，定位系统100对接收换能器104进行一次移动定位，接收换能器104接收反射波并转换成电信号，高速数据采集器107对接收的信号进行数字化处理，最终由定位采集控制系统112按标准格式记录在硬盘上。由于定位系统110只有两个分别与激发换能器103的激发探头及接收换能器104的接收探头相连接的手臂，每接收一个数据，就需要激发一次激发探头，同时控制定位系统110将接收换能器104中的接收探头移动定位一次，供高速数据采集器107一次采集一道数据。由于整个系统工作时，激发探头多次激发、同时不断地多次移动接收探头，而定位系统110每移动一次手臂都需要较长时间，从而将大部分的工作时间都用在了定位系统110的频繁移动上，导致了在实验室地球物理模型的数据采集周期很长的情况，加之所需采集的数据量非常大，使一项采集任务往往需要几个月才能完成，采集效率相当低下。此外，定位系统110的频繁移动导致机械磨损增大，还严重影响了系统的运行寿命。因此，可以认为影响实验室地球物理模型数据采集速度的关键问题就是单探头接收。为了适应我国石油天然气勘探开发工作不断深入、面临的勘探对象和开发环境越来越复杂、要解决的问题越来越困难的形势，需要有更高的实验技术，特别是三维地震勘探的地震物理模拟和基于地质地球物理模型的三维观测系统的优化设计，三维采集数据量更大，显然目前的单道数据采集效率是不能满足这种需要的。本专利技术的目的是设计一种地震物理模拟多道采集方法与采集装置，在不改变现有采集系统结构的基础上，提高采集效率，以提高实验效率，提高地震物理模拟的数据采集速度。本专利技术采用的是一炮激发、多道接收的工作方式。本专利技术的目的是这样实现的一种地震物理模拟多道采集方法，其特征在于是由激发换能器一次激发、由M个接收换能器多点接收的方法，M为正整数。所述的由激发换能器一次激发、由M个接收换能器多点接收，是由激发换能器激发一次、由M个接收换能器于多点同时接收和选择采集M个接收换能器中的一个接收换能器的输出信号的方法。所述的一次激发与多点同时接收，是将一激发换能器设置在一定位系统的手臂上，将M个接收换能器固定在定位系统的另一手臂上，定位系统移动定位一次，完成所述的激发一次、M点同时接收和选择采集M个接收换能器输出信号的过程。本专利技术的一种地震物理模拟多道采集装置，包括激发换能器、含有接收换能器的模拟单元和含有采集服务器的数字单元，其特征在于所述的模拟单元是由M个接收换能器及其信号采集单元连接构成的多通道数据采集单元；所述的激发换能器设置在定位系统的一个手臂上，所述的M个接收换能器设置在定位系统的另一个手臂上，所述的多通道数据采集单元与所述的数字单元连接，M为正整数。所述的多通道数据采集单元包括M个接收换能器、与M个接收换能器对应连接的M个前置放大器、与M个前置放大器连接的M×1电子模拟开关和控制M×1电子模拟开关作M选一通道切换的通道控制电路及用于显示当前通道号的显示电路，所述的M个接收换能器按固定间隔设置在一起。所述的前置放大器由场效应晶体管阻抗匹配器连接宽带均衡运算放大器构成。所述的通道控制电路包括有串行数据解码单元、通道译码单元、通道驱动单元和通道显示译码及驱动单元；所述的串行数据解码单元与所述的通道译码单元连接，所述的通道译码单元分别与所述的通道驱动单元、所述的通道显示译码及驱动单元连接；所述的通道驱动单元连接所述M×1电子模拟开关的通道选择控制端，所述的通道显示译码及驱动单元与所述的显示电路连接，所述的串行数据解码单元与数字单元的采集服务器的RS232总线连接。还包括有一数据回送检验单元，与所述的串行数据解码单元及所述的RS232总线连接，用于对采集接收的数据重新编码后再通过RS232总线发送回所述的采集服务器。所述的多通道数据采集单元包括M个接收换能器、M×1路转换器、数据采集单元、数据采集服务器和选路服务器；所述的M个接收换能器排列成阵列；M×1路转换器的M个输入端分别与M个接收换能器对应连接，M×1路转换器的输出端连接数据采集单元，数据采集单元通过GPIB总线与所述的数据采集服务器连接，所述选路服务器通过RS232总线连接M×1路转换器的通路选择控制端。本专利技术在地震物理模拟多道采集系统中模拟一炮激发、多道接收工作，明显提高了系统的数据采集速度和采集效率，由于大大减少了定位系统的移动次数，还延长了系统的运行寿命。下面结合实施例及附图进一步说明本专利技术的技术。图1是单道地震物理模拟实验系统的原理性结构框图。图2是目前地震物理模拟多次激发、多次移动接收探头的工作方式示意图。图3是本专利技术模拟一炮激发、多道接收的工作方式示意图。图4是本专利技术多道地震物理模拟实验系统的原理性结构框图。图5是图4中多道数据采集控制系统的结构框图。图6是本专利技术多道数据采集控制系统的软件流程框图。图7是本专利技术多道数据采集控制系统的另一实施例结构框本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地震物理模拟多道采集方法，其特征在于：是由激发换能器一次激发、由Ｍ个接收换能器多点接收的方法，Ｍ为正整数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王尚旭，魏建新，狄帮让，
申请(专利权)人：石油大学北京，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]