408XL傾斜度測試的原理及實質(zhì)

趙會彥

【摘要】傾斜度測試是SERCEL儀器檢波器測試項的一個重要部分，通過調(diào)查和傾斜度測試原理分析可以看出：408地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的傾斜度測試，是檢驗儀器包括檢波器、大小傳輸線和放大器等采集設(shè)備對脈沖信號的響應(yīng)程度，而并不是通常理解的檢波器直立程度，傾斜度測試實際是檢波器脈沖響應(yīng)測試。

【關(guān)鍵詞】408XL 地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 傾斜度測試 脈沖響應(yīng)

1 前言

在SERCEL陸地地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，408XL在每天的放炮生產(chǎn)前進行的日檢驗工作中，“傾斜度”測試是檢波器測試項的一個重要檢驗項目，技術(shù)規(guī)范要求測試值在±10%以內(nèi)。單從字面意思人們會很容易把傾斜度測試?yán)斫獬墒菣z驗檢波器的傾斜程度。因為在地震采集施工時，明確要求檢波器必須垂直、緊密地與大地耦合在一起。很多人認(rèn)為多個檢波器組合接收時，只要有一個檢波器平躺，就會導(dǎo)致傾斜度測試超限；有野外操作人員認(rèn)為大線電阻大會導(dǎo)致傾斜度測試超限。那么傾斜度測試的實質(zhì)究竟是什么？

2 傾斜度測試原理

從技術(shù)手冊中知道408XL傾斜度測試原理圖如下：

FDU內(nèi)置的測試信號發(fā)生器DAC輸出的傾斜度測試信號是：

測試時，DAC產(chǎn)生的階躍脈沖測試信號（如圖2所示），輸送給所有參與測試的地震道的檢波器，檢波器線圈由于階躍脈沖電流通過，在磁場的作用下，偏離平衡位置。測試信號撤銷后，檢波器線圈在支撐彈簧片的作用下，回復(fù)平衡位置，而產(chǎn)生阻尼震蕩運動，反復(fù)切割磁力線，產(chǎn)生感生電動勢，輸出一個電信號送給放大器。

3 傾斜度測試現(xiàn)場調(diào)查

為了弄清傾斜度測試的實質(zhì)，在野外采集現(xiàn)場作了若干調(diào)查：

（1）某道檢波器2并2串組合埋置，傾斜度測試正常值為1.34%。

其中1串檢波器平放在地上，重新測試傾斜度為-0.41%。

拔掉1串檢波器，形成2并1串的連接方式，然后測試傾斜度為51.3%。

再拔掉1串檢波器，形成2串串聯(lián)的連接方式，然后測試傾斜度為89%。

拔掉所有檢波器，形成開路狀態(tài)，測試傾斜度為100%。

（2）某道4串檢波器2串2并組合埋置，傾斜度測試正常值為-1.23%。

其中任意一串3個檢波器平放在地上，重新測試傾斜度為8.5%。

再任意拔掉3個檢波器，平放在地上，測試傾斜度為9.4%。

（3）在進行傾斜度測試時，同時記錄下其它參數(shù)：電阻、漏電、噪聲。數(shù)據(jù)顯示：

開路時，傾斜度基本為100%；

在其余參數(shù)正常的情況下，電阻大的地震道傾斜度均為超過規(guī)范要求的正值；

有一道電阻小，漏電大的地震道，其傾斜度為超過規(guī)范要求的負(fù)值；

部分噪聲相對大于20微伏的地震道傾斜度測試值也異常。

4 對調(diào)查結(jié)果的解釋

根據(jù)傾斜度測試的原理，可以對調(diào)查結(jié)果做出如下解釋：

（1）地震道開路時，該道往往會接收空間散布的超大電磁干擾信號，測試時，其輸出為異常大值，因而計算出的傾斜度為最大值100%。測試時，DAC輸出的脈沖信號加在由檢波器電阻、大小線及連接電阻和地震放大器輸入阻抗串聯(lián)的電路上，因為脈沖信號的幅度是固定的，但是檢波器電阻往往比較大，所得的分壓也大，即檢波器被激勵的信號大，所以地震放大器的輸入大，傾斜度測試值大，可能呈現(xiàn)異常正值。不難理解，如果某道檢波器電阻值正常，由于大小線或連接電阻大，引起該道外線電阻大，則該道的傾斜度測試值小。同樣道理，外線電阻小，或漏電大，傾斜度測試值小，可能呈現(xiàn)異常負(fù)值。

（2）在調(diào)查中，也存在這樣的情況：某道測試外線電阻值正常，其它參數(shù)包括漏電、噪聲也都正常，但是傾斜度測試卻不合格，而且往往呈現(xiàn)異常負(fù)值。理論分析和調(diào)查試驗已經(jīng)證實：外線電阻值不正常，傾斜度測試可能不合格。但是外線電阻值正常，傾斜度測試不一定都合格。比如：檢波器串中，如果有一只或幾只檢波器的線圈卡殼，測量其直流電阻還是正常的，但是在被脈沖信號激勵的情況下，輸出信號肯定比正常的要小，所以必然呈現(xiàn)負(fù)值，甚至超過-10%而不合格。

（3）從理論上說，噪聲對傾斜度的測試結(jié)果是有影響的。但是一般情況下，環(huán)境噪聲的幅度量級與測試信號相比有很大差距，所以影響甚微。在個別情況下，可能會產(chǎn)生比較顯著的影響。在進行傾斜度測試時，檢波器是由DAC輸出的電測試信號驅(qū)動的，不是地表的垂直運動驅(qū)動的，所以檢波器直立或平躺對測試結(jié)果有影響，但是影響不大。

5 結(jié)論

可以看出，傾斜度測試實質(zhì)主要是檢驗從檢波器經(jīng)過傳輸線到放大器對激勵脈沖的綜合響應(yīng)情況。如果檢波器狀態(tài)不正常：電阻值不正常大或小、線圈卡殼；外線漏電或接觸電阻大；放大器工作不正常都可能會導(dǎo)致傾斜度測試不合格。從理論分析和實際調(diào)查的情況看，傾斜度測試結(jié)果符合要求，并不能說明檢波器個個都直立的很好。平躺在地面的檢波器在接受儀器傾斜度測試時，對測試結(jié)果影響不大，但是在生產(chǎn)采集過程中，因為地震反射波使地面上下垂直運動，平躺的檢波器顯然對采集數(shù)據(jù)有明顯影響。因此在采集施工中，一定要堅持檢波器直立埋置的要求，不能因傾斜度測試通過而忽視。用脈沖信號來檢查各地震道響應(yīng)的一致性是通常采用的方法，也是對地震儀器進行日檢驗的最重要的內(nèi)容。其實，這也是“傾斜度”測試項目的測試方法和測試目的，408XL地震儀器的“傾斜度”測試實質(zhì)就是“脈沖響應(yīng)”測試。

參考文獻

[1] SERCEL 《408XL手冊》2004