地震勘探中激發、接收信號同步系統的製作方法
2023-05-09 15:24:26 1
專利名稱：地震勘探中激發、接收信號同步系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種時鐘同步系統，尤其是在地震勘探中將爆炸機和數字地震儀器之間精確同步的裝置，具體地說是一種地震勘探中激發、接收信號同步系統。
背景技術：
目前，在地震勘探激發、接收裝置中，各種不同類型的數字地震儀器與各種不同類型的爆炸機之間在數十公裡以上的超遠距離時，難以做到精確同步起動。尤其是儀器接收點和炮點在超遠距離或者非正常作業的狀態下，更難以做到同步起動。例如在複雜山地的地震勘探作業中，儀器和炮點之間的距離往往長達數十公裡甚至更長，中間往往還有高山阻隔，無線電信號不能正常傳播，造成常規無線震源同步系統無法使用，因此在炮點和儀器接收點超長距離或它們之間有高山阻擋的情況下，儀器與炮點之間的同步問題一直是地震勘探中的技術難題。在常規地震勘探中，往往需要做多種方法、多臺不同類型數字地震儀器的對比作業。在以往對比試驗作業中，由於沒有地震勘探激發、接收裝置的同步系統，所以只好都採用重複放炮、重複鋪排列接收的施工方法。費時費事，效率低、成本高。無法確保激發一致性，試驗因素不單一，不利於試驗結果的正確判定。在深部地震勘探中，由於激發點與接收點之間距離超長，遠遠超出了常用普通無線電臺、普通無線中繼臺的通訊距離，以往都只能採用人工手動的方法按預先約定的時間起爆炮點、啟動儀器接收，同步精度無法保證，不利於高質量的地震數據採集。
發明內容
本發明的目的是針對目前常規地震勘探中採用重複放炮、重複鋪排列接收的施工方法，所存在的費時費事，效率低、成本高，無法確保激發一致性，試驗因素不單一，不利於試驗結果正確判定的問題；和在深部地震勘探中，由於激發點與接收點之間距離超長，遠遠超出了常用普通無線電臺、普通無線中繼臺的通訊距離，以往都只能採用人工手動的方法按預先約定的時間起爆炮點、啟動儀器接收，所存在的同步精度無法保證，不利於高質量的地震數據採集的問題，提出一種既靈活方便、又精確同步的地震勘探中激發、接收信號同步系統。本發明的技術方案是
一種地震勘探中激發、接收信號同步系統，它包括第一 GPS時鐘、激發裝置、第二 GPS時鐘和接收裝置，所述的激發裝置和接收裝置分別連接相應的第一 GPS時鐘和第二 GPS時鐘， 第一 GPS時鐘和第二 GPS時鐘均與同一衛星進行通信，接收同步時鐘信號。本發明的第一 GPS時鐘和第二 GPS時鐘信號的脈衝間隔均是60秒鐘，脈衝寬度均為 20ms ο
本發明的第一 GPS時鐘和第二 GPS時鐘的時鐘精度是30ns。本發明的激發裝置為爆炸機。 本發明的接收裝置為數字地震儀器，所述的數字地震儀器為華昌si2000。本發明的激發裝置和接收裝置分別通過相應的激發裝置接口電路、接收裝置接口電路連接對應的第一 GPS時鐘和第二 GPS時鐘。本發明的接收裝置接口電路包括開關和光耦隔離器，第二 GPS時鐘的輸出連接光耦隔離器的輸入端，光耦隔離器的輸出端通過開關連接接收裝置的輸入端。本發明的激發裝置接口電路包括時鐘處理分頻電路、電平變換驅動電路、三極體、 二極體和變壓器，第二 GPS時鐘的輸出連接時鐘處理分頻電路的時鐘信號輸入端，時鐘處理分頻電路的驅動信號輸出端連接電平變換驅動電路的輸入端，電平變換驅動電路的驅動信號輸出端與三極體的基極相連，三極體的發射極接地，三極體的集電極與二極體的正極、 變壓器初級線圈的一端相連，變壓器初級線圈的另一端和二極體的負極均連接電源，變壓器的次級線圈輸出作為激發裝置接口電路的輸出連接激發裝置的輸入端。本發明的激發裝置接口電路還包括停鍾觸發電路，停鍾觸發電路的信號輸入端連接時段輸入模塊，停鍾觸發電路的輸出連接時鐘處理分頻電路的控制信號輸入端。本發明的有益效果
本發明的地震勘探中激發、接收信號同步系統，成功解決了時鐘精確同步的問題，它採用了衛星GPS時鐘信號同時注入數字地震儀器和爆炸機的方法，使超遠距離的或有高山阻隔的儀器與炮點之間實現精確同步，提高了常規和非常規地震勘探的質量和精度，充分挖掘與發揮了儀器最大效能，提高了工作效率，增強了用地震勘探方法解決地質問題的能力， 具有重要的現實意義。本發明的地震勘探中激發、接收信號同步系統，確保多方法勘探、多臺套裝置的精確同步，確保超遠距離裝置的精確同步；優於目前地震勘探行業標準，確保了優質地震資料的取得。本發明的第一 GPS時鐘信號和第二 GPS時鐘實際上是源自同一個衛星的GPS時鐘信號，是在同一個GPS時鐘信號作用下同步，在這同一個GPS時鐘的作用下，雙方精確同步動作。本發明的地震勘探中激發、接收信號同步系統，方便了施工，確保了質量，降低了成本，提高了效益。同時，根據野外實際情況的不同，解決問題的具體方法也有所不同，但基本原則是相同的。根據實際情況，靈活應用，配置相應的激發、接收裝置，解決生產中的實際問題，具有普遍的現實意義。目前，本發明的地震勘探中激發、接收信號同步系統已在多個大型地震勘探項目中得到了實際應用。金湖凹陷腰灘三維地震勘探中，428XL儀器與華昌Si2000儀器的同步對比試驗2000多個物理點，海安凹陷曲塘次凹三維地震勘探中，428Lite儀器DSU數字檢波器與428XL儀器常規檢波器的同步對比試驗600多個物理點，按每個物理點最少1000元計算，兩項共節省260多萬元，取得了很好的應用效果和經濟效益。
圖1是本發明的原理框圖。圖2是本發明的激發裝置接口電路的電路圖。圖3是本發明的接收裝置接口電路的電路圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。如圖1所示，一種地震勘探中激發、接收信號同步系統，它包括第一 GPS時鐘(型號可為DZQS-I )、激發裝置、第二 GPS時鐘(型號可為DZQS-I)和接收裝置，所述的激發裝置和接收裝置分別接入實際上是屬於同一個衛星的相應的第一 GPS時鐘和第二 GPS時鐘，第一 GPS時鐘和第二GPS時鐘均與同一衛星進行通信，接收同步時鐘信號。其同步精度符合併優於中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T5314-2004。本發明的第一 GPS時鐘和第二 GPS時鐘信號的脈衝間隔均是60秒鐘，脈衝寬度均為 20ms ο本發明的第一 GPS時鐘和第二 GPS時鐘的時鐘精度是30ns。本發明的激發裝置為爆炸機；接收裝置為數字地震儀器，所述的數字地震儀器為華昌si2000 ；或者採用型號為428XL或408UL等其它的數字地震儀器。激發裝置和接收裝置分別通過相應的激發裝置接口電路、接收裝置接口電路連接對應的第一 GPS時鐘和第二 GPS時鐘。如圖3所示，本發明的接收裝置接口電路包括開關和光耦隔離器，第二 GPS時鐘的輸出連接光耦隔離器的輸入端，光耦隔離器的輸出端通過開關連接接收裝置的輸入端。當採用的數字地震儀器為華昌si2000時，如圖2所示，本發明的激發裝置接口電路包括時鐘處理分頻電路(採用常規分頻電路)、電平變換驅動電路(採用常規驅動電路)、 三極體、二極體和變壓器，第二 GPS時鐘的輸出連接時鐘處理分頻電路的時鐘信號輸入端， 時鐘處理分頻電路的驅動信號輸出端連接電平變換驅動電路的輸入端，電平變換驅動電路的驅動信號輸出端與三極體的基極相連，三極體的發射極接地，三極體的集電極與二極體的正極、變壓器初級線圈的一端相連，變壓器初級線圈的另一端和二極體的負極均連接電源，變壓器的次級線圈輸出作為激發裝置接口電路的輸出連接激發裝置的輸入端。本發明的激發裝置接口電路還包括停鍾觸發電路，停鍾觸發電路的信號輸入端連接時段輸入模塊，停鍾觸發電路的輸出連接時鐘處理分頻電路的控制信號輸入端。由於GPS時鐘即時鐘源的時基精度很高，一般達到30ns的精度，遠高於地震勘探同步精度Ims的要求，所以選用GPS時鐘源時基信號作為同步脈衝時間基準在精度上是滿足技術要求的，是十分合適的。對GPS時鐘源的要求是
1、計時精度士 0. 1 ms ；計時穩定度0. 005ppm ；GPS時間精度:30ns。2、分鐘輸出脈衝寬度20ms士 1 ms，輸出幅度為TTL電平，輸出電流能驅動多於一個TTL門電路。3、具有感應時斷信號輸入道，以增強使用的靈活性，在可以使用無線震源同步器的情況下，不受分鐘輸出脈衝的限制，隨時均可放炮，同時又能記錄下精確的GPS時間，以提高野外作業效率。4、在有時斷信號輸入時，自動停鍾並顯示與記錄停鍾時間，精確到0. 1毫秒。5、具有液晶屏背 光功能，便於晚上觀看屏幕顯示(由面板開關根據需要控制，晚上打開，白天關閉，以節省電力消耗)。6、延時關機功能，當關機時要持續按住「OFF」 2-3秒方可關機，以防止野外誤碰按鍵。7、當切換到外接電源時，要持續按住開關2-3秒，目的是防止野外誤碰開關造成斷電。8、合理的面板與接口設計，方便與儀器對接。插頭均設置在上側面或某個側面，便於野外作業方便。9、寬溫度範圍-20°C—60°C。為了適應寬溫度範圍，關鍵器件採用高等級器件軍品級。在室外用的引線、天線、七芯引線、外接電源引線等，在-20°C以下時，不被凍硬。10、防塵、防雨、可靠。結構上多採用焊接，少採用插拔，防止接觸不好。所接入的第一 GPS時鐘和第二 GPS時鐘的時鐘信號取自於衛星時鐘信號，通過合理選擇和限制，爆炸機的GPS時鐘信號與地震儀器的GPS時鐘信號，實際上是取同一衛星信號，只要二者都在這同一 GPS衛星時鐘信號的作用下動作，就能確保地震儀器啟動與炮點爆炸機起爆同步，並且能確保它們之間精確的同步關係。通過第一 GPS時鐘和第二 GPS時鐘分別接收到衛星的GPS時鐘信號，並將該信號接入到激發裝置，以428XL、408UL儀器為例，作為儀器的啟動脈衝，同時將GPS時鐘信號注入激發裝置即爆炸機系統起爆炮點。由於二者是在同一 GPS時鐘信號作用下動作，所以確保了二者在同一時刻同步動作，即炮點的起爆和儀器的開始記錄雙方發生在同一時刻，確保了雙方精確的同步關係。本發明未涉及部分均與現有技術相同或可採用現有技術加以實現。
權利要求
1.一種地震勘探中激發、接收信號同步系統，其特徵是它包括第一 GPS時鐘、激發裝置、第二 GPS時鐘和接收裝置，所述的激發裝置和接收裝置分別連接相應的第一 GPS時鐘和第二 GPS時鐘，第一 GPS時鐘和第二 GPS時鐘均與同一衛星進行通信，接收同步時鐘信號。
2.根據權利要求1所述的地震勘探中激發、接收信號同步系統，其特徵是所述的第一 GPS時鐘和第二 GPS時鐘信號的脈衝間隔均是60秒鐘，脈衝寬度均為20ms。
3.根據權利要求1所述的地震勘探中激發、接收信號同步系統，其特徵是所述的第一 GPS時鐘和第二 GPS時鐘的時鐘精度是30ns。
4.根據權利要求1所述的地震勘探中激發、接收信號同步系統，其特徵是所述的激發裝置為爆炸機。
5.根據權利要求1所述的地震勘探中激發、接收信號同步系統，其特徵是所述的接收裝置為數字地震儀器，所述的數字地震儀器為華昌si2000。
6.根據權利要求1所述的地震勘探中激發、接收信號同步系統，其特徵是所述的激發裝置和接收裝置分別通過相應的激發裝置接口電路、接收裝置接口電路連接對應的第一 GPS時鐘和第二 GPS時鐘。
7.根據權利要求6所述的地震勘探中激發、接收信號同步系統，其特徵是所述的接收裝置接口電路包括開關和光耦隔離器，第二 GPS時鐘的輸出連接光耦隔離器的輸入端，光耦隔離器的輸出端通過開關連接接收裝置的輸入端。
8.根據權利要求6所述的地震勘探中激發、接收信號同步系統，其特徵是所述的激發裝置接口電路包括時鐘處理分頻電路、電平變換驅動電路、三極體、二極體和變壓器，第二 GPS時鐘的輸出連接時鐘處理分頻電路的時鐘信號輸入端，時鐘處理分頻電路的驅動信號輸出端連接電平變換驅動電路的輸入端，電平變換驅動電路的驅動信號輸出端與三極體的基極相連，三極體的發射極接地，三極體的集電極與二極體的正極、變壓器初級線圈的一端相連，變壓器初級線圈的另一端和二極體的負極均連接電源，變壓器的次級線圈輸出作為激發裝置接口電路的輸出連接激發裝置的輸入端。
9.根據權利要求8所述的地震勘探中激發、接收信號同步系統，其特徵是所述的激發裝置接口電路還包括停鍾觸發電路，停鍾觸發電路的信號輸入端連接時段輸入模塊，停鍾觸發電路的輸出連接時鐘處理分頻電路的控制信號輸入端。
全文摘要
一種地震勘探中激發、接收信號同步系統，它包括第一GPS時鐘、激發裝置、第二GPS時鐘和接收裝置，所述的激發裝置和接收裝置分別接入相應的第一GPS時鐘和第二GPS時鐘，第一GPS時鐘和第二GPS時鐘均與同一衛星進行通信，雙方在這同一個GPS時鐘信號的作用下同步動作，接收同步時鐘信號。本發明實現了地震勘探多方法、多臺套裝置的精確同步，進一步拓展了400系列數字地震儀器以及其他型號的數字地震儀器在高大山區及各種複雜地表條件區域的施工能力，既靈活方便，又節約了因減少設備、人員投入的生產成本，具有很高的推廣應用價值。
文檔編號G01V1/00GK102355347SQ201110192620
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月11日 優先權日2011年7月11日
發明者唐成鴿, 尤桃如, 朱軍, 沈月芳, 黃東定 申請人:中國石化集團華東石油局, 中國石油化工集團公司, 華東石油局第六物探大隊