地震檢波器

地震檢波器是把傳輸到地面或水中的地震波轉換成電信號的機電轉換裝置，它是地震儀野外數據採集的關鍵部件。陸上地震勘探普遍使用電動式檢波器，海上地震勘探普遍採用壓電式檢波器。渦流檢波器是20世紀80年代發展起來的一種新型檢波器，目前受到關注與重視的是基於微機電機械感測技術（MEMS技術）的數字地震檢波器。

基本介紹

• 中文名：地震檢波器
• 外文名：Seismometer，Geophone
• 用途：地質勘探和工程測量
• 原理：人工地震在地層中產生振動信號
• 種類：石油勘探方法之一

電動式地震檢波器

電動式地震檢波器的外形和結構如圖2-1所示。它由永久磁鐵、線圈和彈簧片組成，磁鐵具有很強的磁性，它是地震檢波器的關鍵部件；線圈由銅漆包線繞在框架上而成，有兩個輸出端，它也是地震檢波器的關鍵部件；彈簧片由特製的磷青銅做成一定的形狀，具有線性彈性係數，它使線圈與塑膠蓋連在一起，使線圈與磁鐵形成一個相對運動體(慣性體)。當地面存在機械振動時，線圈對磁鐵做相對運動而切割磁力線，根據電磁感應原理，線圈
中產生感生電動勢，且感生電動勢的大小與線圈和磁鐵的相對運動速度成正比，線圈輸出的模擬電信號與地面機械振動的速度變化規律是一致的。

壓電式地震檢波器

某些電介質，當沿一定方向對其施力而使它變形時，其內部就產生極化現象，同時在它的兩個表面上便產生符號相反的電荷(作用力方向改變時，電荷的極性也隨著改變)。當外力去掉後，它又重新恢復不帶電狀態。這種現象稱為壓電效應。海上用地震檢波器就是利用這種壓電效應將地震波引起的水壓變化轉變為電信號的一種機電轉換裝置。
具有壓電效應的物質很多，如天然石英晶體、人工製造的壓電陶瓷鋯酸鉛等。由於人工製造的經過極化處理的壓電陶瓷具有非常高的壓電係數，為石英晶體的幾百倍，所以海上用地震檢波器普遍採用壓電陶瓷作為敏感元件。

渦流式地震檢波器

渦流式地震檢波器是美國OYO公司1984年研製成的一種檢波器。它是利用慣性部件和固定在機殼裡的永久磁場的相對運動產生渦流，渦流又使固定在機殼裡的線圈感應出電壓和電流的原理而製成的。一個固定的圓柱形磁鐵沿中央軸安裝在機殼內，線圈固定地繞在永久磁鐵的外面，非磁性可運動的銅環由彈簧懸掛在磁鐵和線圈之間構成慣性部件。當機殼被地面振動驅動時，固定在機殼內的永久磁鐵和銅環之間的相對運動在銅環中形成渦流，渦流的變化引起次生的變化磁場，變化的磁場在固定的線圈中產生電動勢。銅環內渦流的大小與檢波器外殼的運動有關，它本質上是一種對外殼位移加速的感測器。它的結構特點是活動的慣性體，與輸出端沒有電連線，這就大大提高了檢波器的可靠性，並且其感應電動勢隨頻率的增加按6dB/oct斜率上升(dB為分貝，oct為倍頻程)，這種特性可以部分補償地震信號因大地吸收衰減而造成的高頻損失。因此，用這種檢波器可以提高地震勘探的解析度。
渦流檢波器是在常規動圈式檢波器的基礎上演變出來的，它的結構與動圈式檢波器的主要區別在於：一方面，動圈式檢波器的線圈懸掛在彈簧上，線圈在磁場中運動，產生電動勢，以這個電動勢作為輸出信號源；渦流檢波器把筒狀銅環懸掛在彈簧上，銅環在磁場中運動，產生渦流，渦流產生的變化磁場與固定在永久磁鐵外面的線圈交鏈，從而在固定線圈中產生感應電動勢，用這個電動勢作為輸出信號源。另一方面，在動圈式檢波器中，信號源產生於活動線圈，將信號源可靠地連線到檢波器的輸出端，需要採用精細的連線技術，這也是檢波器常出故障的部位；在渦流檢波器中，信號源產生於固定線圈，因此，將信號源連線到檢波器端子，十分簡便可靠。

數字地震檢波器MEMS

數字地震檢波器(MEMS)是微機電機械感測器(Micro—Machined Electro Mechanical Sen—sor)的簡稱。它是一種微米級的類似於積體電路的裝置和工具，現已套用於工業、汽車、國防、生命科學和日常生活。MEMS技術是從早期的汽車輪胎壓力感測器到為開發氣囊而進行的汽車撞毀試驗以及航空電子等大衝擊量檢測設備而逐漸發展而來的。