地震勘探儀器前放的作用及增益參數選擇研究

冉國棟 梁振（中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司裝備服務處敦煌作業部，甘肅敦煌736202）

地震勘探儀器前放的作用及增益參數選擇研究

冉國棟 梁振（中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司裝備服務處敦煌作業部，甘肅敦煌736202）

隨著我國科學技術的不斷發展，我國的地震勘探儀器也越來越先進，無論是帶道能力還是性能都有很多的進步。地震勘探儀器在采集地震資料的時候，參數的選擇是很關鍵的環節，能夠直接影響地震資料采集的質量，尤其是前放增益參數的選擇，更是與采集資料的品質具有密切的聯系，因此在選擇前放增益參數的時候，一定要遵循科學合理的原則。

地震勘探；前置放大器；增益參數

隨著地震勘探的環境日益復雜，地震勘探過程中受到各種各樣的干擾，而人們對地震勘探的范圍以及地震資料采集的規模的要求越來越大，在受到不同干擾的條件下，為了得到更多準確的地震信號，以達到人們對地震信號數量和質量的要求，就應該靈活的使用地震勘探儀器，充分的發揮地震勘探儀器前置放大器的作用，合理的設置增益參數。

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據通道中的模擬電路中，具有非常重要的功能。針對傳感器傳輸出的比較微弱的信號，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微弱的信號進行電壓增益，從而提高信號的強度，使傳感器輸出的信號可以滿足A/D轉換器和濾波器對信號的要求。前置放大器在發揮作用的時候，其綜合性能指標是由幅值響應動態的范圍來反映的。在規定的頻率響應范圍內和規定的失真度下，輸出的最大信號幅值和最大本底噪聲信號幅值的比值就是幅值響應動態范圍。因此，幅值響應動態范圍主要受到放大器的本底噪聲和不失真輸出信號的幅值的控制。幅值響應動態范圍和不失真輸出信號的幅值呈現正比例的關系，其中幅值響應動態范圍是隨著不失真輸出信號的幅值增大而增大的。而幅值響應動態范圍和放大器的本底噪聲是呈現反比例的關系的，幅值響應動態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、放大器和濾波器等組成，輸入保護主要是接收來自檢波器通過電纜輸送過來的信號，可以大大提高整個儀器的輸入阻抗。放大器也稱為增益，主要低對輸入的薄弱的信號進行加強和放大，從而滿足后續程序對信號強弱的要求。放大器可以對信號進行增益，也是整個儀器噪音指標的關鍵。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生的干擾信號，并且還可以將經過放大的地震信號傳輸到模數轉換器中。

2　地震勘探儀器增益參數的設置

地震勘探儀器在采集地震數據的時候，只有合理的選擇前方增益參數，才能保證記錄的信號是真實的，如果選擇的增益參數不合理，則不能得到準確真實的信號，最終影響采集地震資料質量的好壞。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態范圍是不一樣的。在設置地震勘探儀器的前方增益參數的時候，應該根據地震儀的不同種類和動態范圍的指標來進行設置。例如對于型號為428XL的地震勘探儀器，前放增益系統可以提供兩個增益檔，人們可以根據實際的需求進行選擇。428XL地震勘探儀器有2個增益檔，分別為0dB、12dB，對應的等效輸入噪聲為1.6RMS （2ms）/LV、0.4RMS（2ms）/LV，最大輸入信號為1600RMS/mV、400RMS/mV，瞬時動態范圍為124dB和124dB。在設置前放增益參數的時候，應該遵循背景干擾比數字化儀器的最低有效位更高的原則，同時還要保證可能輸入的最大輸入比最高有效位更高，則只需要選擇一個前方增益檔。而如果前放增益足夠大，隨機噪聲背景則可能會高于數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。所以在設置前方增益參數的時候，必須要根據型號記錄的動態范圍來進行確定，也就是在設置參數的時候要同時考慮到預期最大的電壓輸入和野外隨機噪音的大小。如果在進行地震勘探的時候，勘探的環境的噪音很大，如果此時選擇了更高的增益檔，那么地位的有效位也會犧牲，并且可能會導致信號發生畸變，使信號記錄的動態范圍變小，最終導致信號記錄的分辨率達不到要求，得到的地震資料信號質量大大降低。

3　結語

綜上所述，前置放大器的主要作用主要分為三點，首先是阻抗匹配，其次是消除傳輸信號中的干擾信號，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信號進行增益，使經過放大的最小信號都可以達到采樣開關的最小電平。在選擇儀器增益參數的時候，要同時考慮到勘探區的噪音情況，根據具體位置的噪音情況選擇合理恰當的增益。在設置增益參數的時候，應該遵循最大輸入信號不會導致放大器輸出畸變信號的原則，在遵循前方增益規律的同時結合地震勘探的實際情況合理科學的選擇，才能充分發揮前置放大器的作用。

［1］陳玉萍.論地震勘探儀器的技術特征及發展前景［J］.中國石油和化工標準與質量，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。