地震仪器

地震勘探仪器

课程名称：地震勘探仪器（SeismicProspectingInstrument）

课程编码：122032

学分：2.5分

总学时：40学时，其中，理论学时：36学时；实验学时：4学时

适用专业：地球物理学

先修课程：地球物理学原理，地震勘探原理

一、课程的性质、目的与任务

《地震勘探仪器》属于选修课。学生掌握各种地球物理仪器的类型和特点，设计思想、基本

原理、电路和机械结构、仪器使用方法和操作过程，为学生毕业后从事地球物理仪器的设计、维

修和操作奠定必要的理论基础。地震勘探仪器是地球物理工作者的眼睛，在地震勘探中用人工爆

炸或用其他可控震源激发地震波，并记录它在地面引起的振动位移的仪器。通过分析地震波在岩

石中的传播规律，确定地震界面的埋藏深度和形状。

通过学习地震勘探仪器的原理后，可以举一反三的了解各种勘探仪器的基本原理、野外施工

规范；使学生具备操作地震勘探仪器采集实验数据，处理数据的能力。

二、教学基本要求

了解地震勘探仪器的发展概况，熟悉地震勘探对仪器的基本要求，了解数据采集的基础理论

知识。以地震信号为主线，掌握地震检波器、地震勘探仪器的数据采集系统、数据记录系统、回

放监视系统的组成和基本原理。重点震源、地震勘探仪器的数据采集。

课程的实践性很强，需要发挥学生的主动性，积极参与该课程的教学活动，尽可能多做实验，

鼓励学生动手。讲授时理论与实验相结合，学生参与设计地震仪器，使学生从动手、动脑中学习

到知识。课程讲授时多用幻灯、多媒体，辅之实验室的动手实验，使学生加深理解，提高教学效

果。地震勘探仪器发展很快，新方法新理论层出不穷，因而教师除讲授该课程的基本内容外，还

应扩大知识面，多介绍该领域里的新进展。

三、教学内容与学时分配

第一章概论（2学时）

第一节任务、组成和研究方法

第二节对地震勘探仪器的要求

第三节地震仪器的历史、现状与未来

第二章震源（6学时）

第一节陆上震源

1、炸药震源

2、气动震源

3、重锤震源

第二节海上震源

1、电火花震源

2、空气枪震源

第三节可控震源

1、可控震源的理论依据

2、可控震源的基本组成

3、可控震源的工作方式选择

4、可控震源的优点

第三章地震检波器（6学时）

第一节电动式检波器

1、运动方程

2、输出电压方程和固有震动

3、频率响应

4、性能参数

第二节压电式检波器

1、压电式传感器

2、海上检波器

3、带电荷放大海上检波器

第三节各种最新地震检波器的介绍

1、MEMS

2、光纤检波器

3、MEMS三分量检波器

4、地震三分量检波器

第四章地震数据采集（10学时）

第一节采集系统的组成

第二节前放电路

1、对前放电路的要求

2、前放电路的类型

3、地震仪动态范围的计算

4、前放电路的增益设计和选择

第三节滤波器

1、基本概念

2、采集对滤波器的要求

3、采集滤波器参数设计和选择

4、采集系统中常见的滤波电路

第四节多路转换开关

1、基本功能

2、道间一致性与道间串音的问题

3、串音产生的原因

4、减少串音的措施

第五节AD模数转换器

1、模数转换器的基本原理

2、AD转换前的保持器

3、模数转换器的性能指标

第六节浮点放大器

1、浮点放大器的功能

2、浮点放大器的结构

3、浮点放大器增益调整原理

第七节串接型模拟-浮点数转换电路

1、工作时序

2、斜顶子样产生的问题与解决办法

3、零漂及其校正

4、转化精度

第八节合一型模拟-浮点数转换电路

第九节子样数据暂存器

第十节多次覆盖方法的实现

1、多次覆盖的原理

2、遥测地震仪实现多次覆盖的方法

第五章地震数据传输（6学时）

第一节电缆传输方式

1、SN368整机概述

2、传输字、码、速率

3、沿排列线的信号传输

4、沿横跨线的信号传输

第二节光缆传输方式

1、数字光纤通讯的基本原理和优缺点

2、MDS-16地震仪的光缆传输系统

第三节无线电传输方式

1、无线电传输的基本原理

2、无线电遥测地震仪的基本类型

第六章地震数据记录（2学时）

第一节数字磁带机基本原理和组成

第二节地震磁带记录格式

第三节数字磁带记录方式

第七章地震数据回放（2学时）

第一节回放的基本原理及其组成

第二节数字AGC和AD转换

第八章地震勘探仪器新技术（2学时）

1、24位AD转换器

2、横波检波器

3、MEMS检波器

4、三分量检波器

5、光纤检波器

6、网络化采集和无线传输技术

四、实验

1．实验目的与任务

培养学生初步地震震源与仪器的关系，掌握地震波的激发基本方法和仪器的调试；验证所学

理论、巩固所学知识并加深理解；对学生进行实验研究的基本训练。

2．实验教学基本要求

通过实验教学，加深对基础理论知识的理解，培养学生实验动手能力。通过实验课学生应掌

握下列基本技能：实验设备的操作，仪器、仪表的使用、数据的采集及数据结果的分析，写出实

验报告。

3．实验项目与类型

序

号

实验项目

学

时

实验类型备注

演示验证综合设计必做选做

1

电火花震源的工作过程

1√

√

2

地震波数据采集方式

1√

√

3

制作地震声卡数据采集仪

2√

√

4．实验教学内容及学时分配

实验一电火花震源的工作过程（1学时）

（1）目的要求

通过操作电火花震源，学习如何激发地震波，调整激发参数来控制能量的大小，要求了解电

火花震源的工作原理，熟悉调整方法。

（2）方法原理

电火花震源是电能震源的一种。它利用电容器将所储藏的电能加到预先放置于水中的电极

上，由于放电效应产生火花，造成振动。包括：升压器、电容器、放电头等组成。

（3）主要实验仪器及材料

CD-2电火花震源仪器一台、装水的容器一套。

（4）掌握要点

调整时间，掌握能量的大小。采集数据记录完整。

（5）实验内容：

修改激发的地震波参数来控制采集数据质量。

实验二地震波数据采集方式（1学时）

（1）目的要求

通过与震源配套控制采集数据的完整，学习如何调整同步信号参数来控制一个系统的正常工

作，要求了解采集控制原理，熟悉调整方法。

（2）方法原理

地震采集仪器在外同步信号的触发下，开始采集数据，在内部采集完成后停止。采集数据可

以实时显示，并可以保存。

（3）主要实验仪器及材料

电火花震源、地震数据采集仪器。

（4）掌握要点

一定等震源准备好后，才能打开数据采集装置，否则数据不准。

（5）实验内容：

地震波速的测定；岩土波速的测定。

实验三制作地震声卡数据采集仪（2学时）

（1）目的要求

通过制作地震声卡数据采集仪，完整了解地震仪器的系统工作过程和要求，加深对所学习的

知识认识。

（2）方法原理

地震采集仪器在虚拟仪器软件（LabVIEW）的控制下，通过同步信号的触发，开始采集数据。

（3）主要实验仪器及材料

带声卡的笔记本电脑、检波器和接口转换。

（4）掌握要点

熟悉LabVIEW软件，采集软件的编写，采集卡的设置。

（5）实验内容：

采集2道地震信号，计算波速。

5．实验考核办法

实验操作60%；实验报告40%。考核成绩以20%计入课程总成绩。

五、大纲说明

1．本大纲适用于地球物理学本科专业，教学总时数为40学时。

2．课堂教学以教学参考书为参考材料，按照本大纲的内容进行教学。

3．本课程要求学生在修完了弹性理论、石油地震勘探原理后开设，宜安排在第三学年下学

期。

六、教学参考书

基本教材：

［1］袁子龙．地震勘探仪器原理［M］．北京：石油工业出版社，2006年．

主要参考书：

［2］刘仲一．地震勘探仪器原理［M］．北京：石油工业出版社，1986年．