冉國棟 梁振（中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司裝備服務(wù)處敦煌作業(yè)部，甘肅敦煌736202）

地震勘探儀器前放的作用及增益參數(shù)選擇研究

冉國棟 梁振（中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司裝備服務(wù)處敦煌作業(yè)部，甘肅敦煌736202）

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的地震勘探儀器也越來越先進(jìn)，無論是帶道能力還是性能都有很多的進(jìn)步。地震勘探儀器在采集地震資料的時(shí)候，參數(shù)的選擇是很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，能夠直接影響地震資料采集的質(zhì)量，尤其是前放增益參數(shù)的選擇，更是與采集資料的品質(zhì)具有密切的聯(lián)系，因此在選擇前放增益參數(shù)的時(shí)候，一定要遵循科學(xué)合理的原則。

地震勘探；前置放大器；增益參數(shù)

隨著地震勘探的環(huán)境日益復(fù)雜，地震勘探過程中受到各種各樣的干擾，而人們對(duì)地震勘探的范圍以及地震資料采集的規(guī)模的要求越來越大，在受到不同干擾的條件下，為了得到更多準(zhǔn)確的地震信號(hào)，以達(dá)到人們對(duì)地震信號(hào)數(shù)量和質(zhì)量的要求，就應(yīng)該靈活的使用地震勘探儀器，充分的發(fā)揮地震勘探儀器前置放大器的作用，合理的設(shè)置增益參數(shù)。

1　地震勘探儀器前放的作用

前置放大器位于地震勘探儀器采集數(shù)據(jù)通道中的模擬電路中，具有非常重要的功能。針對(duì)傳感器傳輸出的比較微弱的信號(hào)，不能很好的接收，為了解決這一問題，可以采用前置放大器對(duì)微弱的信號(hào)進(jìn)行電壓增益，從而提高信號(hào)的強(qiáng)度，使傳感器輸出的信號(hào)可以滿足A/D轉(zhuǎn)換器和濾波器對(duì)信號(hào)的要求。前置放大器在發(fā)揮作用的時(shí)候，其綜合性能指標(biāo)是由幅值響應(yīng)動(dòng)態(tài)的范圍來反映的。在規(guī)定的頻率響應(yīng)范圍內(nèi)和規(guī)定的失真度下，輸出的最大信號(hào)幅值和最大本底噪聲信號(hào)幅值的比值就是幅值響應(yīng)動(dòng)態(tài)范圍。因此，幅值響應(yīng)動(dòng)態(tài)范圍主要受到放大器的本底噪聲和不失真輸出信號(hào)的幅值的控制。幅值響應(yīng)動(dòng)態(tài)范圍和不失真輸出信號(hào)的幅值呈現(xiàn)正比例的關(guān)系，其中幅值響應(yīng)動(dòng)態(tài)范圍是隨著不失真輸出信號(hào)的幅值增大而增大的。而幅值響應(yīng)動(dòng)態(tài)范圍和放大器的本底噪聲是呈現(xiàn)反比例的關(guān)系的，幅值響應(yīng)動(dòng)態(tài)范圍是隨著放大器的本底噪聲的增大而減小的。

前置放大器主要由輸入保護(hù)、放大器和濾波器等組成，輸入保護(hù)主要是接收來自檢波器通過電纜輸送過來的信號(hào)，可以大大提高整個(gè)儀器的輸入阻抗。放大器也稱為增益，主要低對(duì)輸入的薄弱的信號(hào)進(jìn)行加強(qiáng)和放大，從而滿足后續(xù)程序?qū)π盘?hào)強(qiáng)弱的要求。放大器可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行增益，也是整個(gè)儀器噪音指標(biāo)的關(guān)鍵。濾波器是起到過濾電波的作用，主要有兩種，分別為高截止的濾波器和低截止的濾波器，可以過濾地震資料采集過程中產(chǎn)生的干擾信號(hào)，并且還可以將經(jīng)過放大的地震信號(hào)傳輸?shù)侥?shù)轉(zhuǎn)換器中。

2　地震勘探儀器增益參數(shù)的設(shè)置

地震勘探儀器在采集地震數(shù)據(jù)的時(shí)候，只有合理的選擇前方增益參數(shù)，才能保證記錄的信號(hào)是真實(shí)的，如果選擇的增益參數(shù)不合理，則不能得到準(zhǔn)確真實(shí)的信號(hào)，最終影響采集地震資料質(zhì)量的好壞。目前中國使用的很多地震儀器都具有前放增益的效果，并且不同的儀器的儀器動(dòng)態(tài)范圍是不一樣的。在設(shè)置地震勘探儀器的前方增益參數(shù)的時(shí)候，應(yīng)該根據(jù)地震儀的不同種類和動(dòng)態(tài)范圍的指標(biāo)來進(jìn)行設(shè)置。例如對(duì)于型號(hào)為428XL的地震勘探儀器，前放增益系統(tǒng)可以提供兩個(gè)增益檔，人們可以根據(jù)實(shí)際的需求進(jìn)行選擇。428XL地震勘探儀器有2個(gè)增益檔，分別為0dB、12dB，對(duì)應(yīng)的等效輸入噪聲為1.6RMS （2ms）/LV、0.4RMS（2ms）/LV，最大輸入信號(hào)為1600RMS/mV、400RMS/mV，瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍為124dB和124dB。在設(shè)置前放增益參數(shù)的時(shí)候，應(yīng)該遵循背景干擾比數(shù)字化儀器的最低有效位更高的原則，同時(shí)還要保證可能輸入的最大輸入比最高有效位更高，則只需要選擇一個(gè)前方增益檔。而如果前放增益足夠大，隨機(jī)噪聲背景則可能會(huì)高于數(shù)字化儀器的最低有效位，如果再提高前方增益，那么就將和最大增益是等效的。所以在設(shè)置前方增益參數(shù)的時(shí)候，必須要根據(jù)型號(hào)記錄的動(dòng)態(tài)范圍來進(jìn)行確定，也就是在設(shè)置參數(shù)的時(shí)候要同時(shí)考慮到預(yù)期最大的電壓輸入和野外隨機(jī)噪音的大小。如果在進(jìn)行地震勘探的時(shí)候，勘探的環(huán)境的噪音很大，如果此時(shí)選擇了更高的增益檔，那么地位的有效位也會(huì)犧牲，并且可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)發(fā)生畸變，使信號(hào)記錄的動(dòng)態(tài)范圍變小，最終導(dǎo)致信號(hào)記錄的分辨率達(dá)不到要求，得到的地震資料信號(hào)質(zhì)量大大降低。

3　結(jié)語

綜上所述，前置放大器的主要作用主要分為三點(diǎn)，首先是阻抗匹配，其次是消除傳輸信號(hào)中的干擾信號(hào)，也可以消除由于檢波器串引入的干擾。最后，前置放大器還可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行增益，使經(jīng)過放大的最小信號(hào)都可以達(dá)到采樣開關(guān)的最小電平。在選擇儀器增益參數(shù)的時(shí)候，要同時(shí)考慮到勘探區(qū)的噪音情況，根據(jù)具體位置的噪音情況選擇合理恰當(dāng)?shù)脑鲆?。在設(shè)置增益參數(shù)的時(shí)候，應(yīng)該遵循最大輸入信號(hào)不會(huì)導(dǎo)致放大器輸出畸變信號(hào)的原則，在遵循前方增益規(guī)律的同時(shí)結(jié)合地震勘探的實(shí)際情況合理科學(xué)的選擇，才能充分發(fā)揮前置放大器的作用。

［1］陳玉萍.論地震勘探儀器的技術(shù)特征及發(fā)展前景［J］.中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012，09：176.

［2］章建宏，王正軍.24位遙測地震勘探儀器前放增益的選擇［J］.石油儀器，2005，03：83～84.

冉國棟（1979-），男，漢族，四川瀘州人，助理工程師，主要從事地震儀器操作工作。