Сейсмостанции.

Смещения почвы в точках установки сейсмоприемников и давления в воде, вызы- ваемые упругими волнами, очень малы. Соответственно малы и напряжения, возни- кающие на выходе приемных устройств. Естественные помехи при малом их уровне создают напряжение в несколько микровольт, при большом — до десятков микровольт. Зарегистрировать такие колебания в форме, подходящей для дальнейшего изучения, например на осциллографе, невозможно. Кроме того, естественные помехи имеют раз- ную интенсивность в различных частях частотного диапазона, часто сильные помехи возникают из-за электрических наводок от линий электропередач с частотой 50 Гц. Эти колебания затрудняют выделение полезных волн, и от них надо избавляться до регист- рации волн.

Сейсмостанция представляет собой многоканальный усилитель, снабженный фильтрами, к выходу которого подсоединяют многоканальное регистрирующее уст- ройство, позволяющее запомнить колебания, воспринятые каждым из приемников, и проконтролировать процесс записи волн непосредственно в ходе полевых работ. Сейс- мостанции характеризуют канальностью — числом регистрируемых каналов; собствен- ным уровнем шумов, т. е. шумами, которые создает сама усилительная аппаратура; по- лосой пропускания, задаваемой, как и в технике звукозаписи и звуковоспроизведения, нижней и верхней граничными частотами fн, fв; динамическим диапазоном, опреде- ляющим максимально возможные амплитуды сигналов, при которых регистрация будет вестись без искажения; входным сопротивлением усилителей, максимальным коэффи- циентом усиления усилителей и их идентичностью. В зависимости от вида регистрации все сейсмостанции разделяют на два класса — аналоговые и цифровые.

Аналоговые сейсмостанции были единственным классом сейсмостанции на пер- вом этапе развития сейсморазведки и в настоящее время выходят из употребления. Они усиливают сигнал, проводят предварительную частотную селекцию и запись сигнала в виде непрерывной функции напряжения или тока на магнитную ленту или видимый носитель записи, например на фотобумагу, в виде графика U(t).

В цифровых сейсмостанциях сигналы записываются в цифровом виде, т. е. из- меряют непрерывно изменяющийся сигнал с интервалом времени Δt (шагом дискрети- зации) и записывают полученное значение двоичным кодом. До взятия цифровых от- счетов сигнал подвергают минимально возможным обработкам. Диапазон частот огра- ничивается полосой (5—10)—(125— 250) Гц. При длительности записи Т число отсче- тов составляет T/Δt. Особенностью цифровой записи является то, что значение верхней граничной частоты полосы пропускания жестко связано с шагом дискретизации Δt со- отношением fв=1/4Δt. Лишь в этом случае дискретное представление не искажает ис- ходный сигнал. В большинстве современных отечественных цифровых сейсмостанций Δt=2·10-3с и fв=125 Гц. Цифровые сейсмостанции позволяют записывать сигналы, ам-

плитуды которых изменяются в 107—108 раз (динамический диапазон – 140-160 деци-

бел).

Непрерывному сигналу после дискретизации (превращения его в последователь- ность дискретных отсчетов) соответствует набор чисел, записанных двоичным кодом на магнитную ленту. Эту информацию в дальнейшем вводят в ЭВМ для обработки. Все сейсмостанции снабжены устройствами, позволяющими вырабатывать команды (элек- трические сигналы), управляющие моментом срабатывания источника, и устройством, с помощью которого момент подачи команды к источнику фиксируют на магнитную ленту или на носитель видимой записи в виде отметки момента возбуждения (взрыва). С этого момента запись сигналов, поступающих от приемников на вход сейсмостанций, ведется параллельно с записью марок времени—периодического сигнала с точной час- тотой. При цифровой записи сигнал стабильной частоты управляет устройством дис- кретизации сейсмического сигнала.

Для визуального анализа получаемых данных записи каждого из приемных кана- лов представляют в графическом виде. Зарегистрированный в каждой точке приема сигнал U(t) — это напряжение, изменяющееся во времени. Визуализировать сигнал как функцию времени можно различными способами. Основными являются три — спосо- бы отклонений, переменной ширины и переменной плотности. Иногда применяют и смешанные способы (рис.1.18).

Рис.1.18 Способы изображения сейс-

мического сигнала.

а – способ отклонений;

б – способ переменной ширины;

в – способ переменной плотности;

г – смешанный способ.

объекта вдоль горизонтальных линий. В смешанном способе сигнал изображается с за-

ливкой значений одного знака.

Сигнал, поступающий от каждого из приемников, записывается, начиная с мо- мента возбуждения. Этот момент принимают за начало отсчета данной записи (услов- ный нуль на оси времени). Запись одного канала длительностью Т называют сейсмот- рассой. Для того чтобы волны, отраженные от одной и той же границы или преломлен- ные на одной и той же границе, создавали картину, удобную для выявления регулярно- сти в изменении интенсивности и времен прихода в зависимости от положения прием- ника относительно источника, сейсмотрассы располагают специальным образом: в плоскости OXZ прямоугольной системы координат так, чтобы начало отсчета всех сейсмотрасс находилось на оси ОХ, направленной горизонтально вдоль профиля на- блюдений, а сейсмотрассы — вертикально вниз. Положение начальной точки каждой сейсмотрассы на оси ОХ в заданном масштабе должно совпадать с положением прием- ника на профиле. Совокупность расположенных указанным образом сейсмотрасс назы- вают сейсмограммой. Устройства, осуществляющие визуализацию записей, называют регистраторами (графопостроителями, плоттерами).

Цифровые и аналоговые многоканальные станции — это сложные электронные приборы, транспортировку которых осуществляют с помощью автомашин. Исключение составляют портативные сейсмостанции для разведки на малых глубинах. Цифровые станции требуют для своей работы определенных температурных режимов. Помеще- ния, в которых они установлены, снабжают кондиционерами. Питание сейсмостанции осуществляется с помощью батарей аккумуляторов. Цифровые сейсмостанции уста- навливают в специальных кузовах на мощных автомобилях или тягачах и вездеходах.

Сейсмостанции, применяемые при сейсмической разведке на акваториях, отлича- ются от станций для наземной сейсморазведки только тем, что они хорошо защищены от влаги.

Современные цифровые сейсмостанции — это по существу специализированные компьютеры с большим числом входов. Появление электронно-вычислительных машин и цифровых сейсмостанций произвело в сейсморазведке настоящий переворот, который часто называют «цифровой» революцией. Этот переворот открыл совершенно новые возможности обработки и интерпретации сейсмических данных, принципиально не- возможные или крайне затруднительные аналоговыми средствами.

Состав вспомогательного оборудования, используемого в сейсморазведке, изме- няется в широких пределах в зависимости от района работ и способов возбуждения уп- ругих волн. В большинстве случаев в него входят буровые установки для бурения на глубины до 50—100 м; автомобили-водовозы, снабжающие буровую установку промы- вочной жидкостью; тракторы или автотягачи, если сейсмостанция смонтирована на не- самоходном шасси; взрыв-пункт, радиостанция для связи с взрыв-пунктом и базой экс- педиции; автомашина для транспортировки приемной установки, длина которой может достигать трех километров; передвижные устройства для размещения обслуживающего персонала. При проведении работ на акваториях вспомогательное оборудование вклю- чает в себя специальную лебедку для намотки и смотки пьезокосы и подъемные уст- ройства для опускания за борт источников упругих волн и такелажа, обеспечивающего буксировку пьезокосы и источников в воде.