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地球物理勘探中新型地震检波器的研究

高华  
【摘要】:人类对石油、天然气、矿藏等需求的不断增长,促进了地球物理勘探技术的快速发展。传统地震检波器在高分辨率、小失真度等方面,已经越来越不能满足现代勘探技术的要求。近年来,许多国家都在进行新型地震检波器的开发与研制工作。我国的科研机构在新型检波器的研制方面,也取得了许多有价值的成果。 本论文在国家自然科学基金项目“激光多普勒效应在地球物理勘探中的方法和理论的研究”的资助下,完成的主要工作和创新有: 1、研究了地震勘探中到达地震检波器的反射波性质,分析了地震检波器国内外的使用现状、发展现状以及高分辨率地震勘探的要求,分析了传统检波器如磁电、涡流、压电检波器的检波器特性以及现有的新式检波器的检波原理,了解了这些检波器的使用局限性; 2、研究了激光多普勒效应在地震勘探中的特点,分析了衍射光栅的光强分布,完成了最佳光栅的选择,给出了产生多普勒效应的多种光路,推导了系统输出的多普勒信号与输入振动信号的对应关系,并对多普勒信号进行了时域、频域分析,大量实验证明,多普勒信号能够正确反映地面运动的信息,能有效的实现地震波的检测,而且具有其他检波器不具备的很好的低频特性; 3、研究了光栅莫尔条纹检波器的检波原理,推导了检波器的运动方程,从理论上导出了检波器的输出信号与输入信号的关系,并通过实验验证了这种对应关系,给出了这种检波器的频率使用范围,分析了由光栅自身原因、光路以及外界扰动引入的误差; 4、为了设计适用于这两种新型检波器的阻尼系统,研究了各种永磁体的磁场强度特性,采用了新型钕铁硼、圆柱形永磁体,分析了磁场强度的空间分布,提出了一种结构巧妙、形式灵活的涡流阻尼系统,推导了阻尼筒的阻尼力与筒的形状参数的关系以及阻尼系数对输出信号的影响,通过实验验证了这种阻尼系统有很好的阻尼效果,该阻尼系统具有“不改变检波器的原有结构、阻尼系数可调”等特点; 光栅具有耐腐蚀,抗高温,抗电磁干扰等优点,将光栅应用于地震波检测,具有广阔的前景。


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