Question

地震检波器

Answer 1

地震检波器是安置在地面、水中或井下以拾取大地振动的探测器或接收器，它实质是将机械振动转换为电信号的一种传感器。现代地震检波器几乎完全是动圈电磁式（用于陆地工作）和压电式（用于海洋和沼泽工作）的。接收纵波的垂直检波器有如下几类：

1.动圈式地震检波器

这类检波器的结构如图3-4-1所示，其机电转换通过线圈相对磁铁往复运动实现。线圈及线枢由一个弹簧系统支撑在永久磁铁的磁极间隙内，组成一个振动系统。当线圈在磁极间隙中运动时线圈切割磁力线，同时在线圈两端产生感应电势，感应电势的大小与线圈切割磁通量的速度成正比，也就是说，与其相对于磁铁的运动速度成正比。因此，动圈式检波器也称为速度检波器。大地作垂向运动时，磁铁随之运动，但线圈由于其惯性而趋于保持固定，使线圈和磁场之间有相对运动。对于水平的运动，线圈相对于磁铁是不动的，它的输出为零。

2.动磁式检波器

这种检波器主要用于地震测井，因此生产的数量很少。其结构见图3-4-2。它是由磁铁及固定在磁铁上的线圈、弹性垫片、软铁隔板组成。地震波到达时使水压发生变化，水压变化引起软铁隔板相对磁铁发生位移，进而导致磁路的长度变化，引起磁路中磁阻差改变，磁阻变化使磁通改变，结果在线圈中产生感应电势。

图3-4-1 动圈式检波器结构简图

图3-4-2 动磁式检波器结构原理示意图

3.压电式检波器

这种检波器一般用于水下一定深度接收地震波。它是用压电晶体或类似的陶瓷活化元件作为压力传感元件。当这类物质受到物理形变时（如水压力变化），它们产生一个与瞬时水压（和地震信号有关）成正比的电压。因此，这种检波器称作压力检波器或水下检波器。

还有一种压力检波器通常安置在注满油的塑料软管内，油的作用是将水的压力变化传给检波器内的敏感元件。这类检波器包在海洋电缆（称拖缆）内。

4.涡流地震检波器

这是日本OYO公司1984年研制成的一种新型检波器，其结构见图3-4-3。它是利用惯性部件和固定在机壳里的永久磁场作相对运动产生涡流，涡流又使固定在机壳里的线圈感应出电流的原理制成。一个固定的圆柱形磁铁沿中央轴安装在机壳内，线圈固定地绕在永久磁铁的外面，非磁性可运动的铜制套筒由弹簧悬挂在磁铁和线圈之间构成惯性部件。当机壳被地震振动驱动时，固定在机壳里的永久磁铁和机壳一起运动，但由弹簧悬挂着的铜制套筒因其惯性而滞后运动。于是，永久磁场和铜制套筒之间的相对运动在套筒中形成涡流，涡流的变化率引起变化的次生磁场，变化的磁场在固定的线圈中产生电动势而输出电压。

图3-4-3 涡流地震检波器的结构图

1 in＝2.54 cm

涡流检波器的自然频率为17 Hz，在20 Hz以上时频率响应随频率增高其灵敏度线性增大，因此可用于高分辨率地震勘探。实践证明这种检波器对低频干扰和面波等有较强的压制能力，对强波之间的弱反射分辨较好；但总的灵敏度低于常用的动圈式检波器，对深层反射不利。