爱达荷国家实验室数据采集器的仪器响应和自噪声分析

本文介绍了爱达荷国家实验室地震台网和全球其他地震台网目前使用的三种不同数字化仪的性能测试。三种数字化仪分别是Symmetric Research的PAR4CH,以及DAQSystems公司的DAQ24USB-5V和DAQ24USB-XR。本文讨论了每种数字化仪的理论响应,以及如何计算滤波器系数。将实验中确定的灵敏度与制造商报告中的灵敏度进行比较,通过进行噪声测试来更好地了解这些数字化仪的局限性。三个数字化仪使用的数字滤波器是多种N阶sinc滤波的组合;因此,通过N个单位矩形函数的卷积计算出滤波器系数。我们测量出具有增益性能的仪器灵敏度,并与制造商报告中的灵敏度进行比较。数字化仪DAQ24USB-5V和DAQ24USB-XR的电路板对于1~16之间的增益设置有着更高的准确度(小于0.6%),对于32和64的较高增益设置则准确度较低(大于1%)。PAR4CH电路板在本研究的三块电路板中的准确度最低(约为5%)。噪声测试表明,在每秒100个采样点的较低采样率下,DAQ24USB-5V具有最低的自噪声,并在1~20Hz的范围是平坦的,而DAQ24USB-XR在较低采样率下具有较高的自噪声,但在10Hz后变平坦。PAR4CH具有最平坦的噪声模型,但是其自噪声却比DAQ24USB-5V大30dB左右。在更高的采样率,即每秒约500个采样点,DAQ24USB达到200Hz左右的时候都非常平坦,之后却开始下降,而DAQ24USB-XR从10Hz到奈奎斯特频率都相对平坦,因此表明DAQ24USB-XR更适合需要较高采样率的应用。

利用局部地球重力测量进行绝对地震仪灵敏度校准的改进

确定地震绝对振幅和相对振幅的能力都受到科学家对校准测震仪敏感度和特性精确度及准确性的限制。目前,在全球地震台网(GSN)中,中频带灵敏度的误差在95%置信区间超过3%,是地震记录系统中受限最小的响应参数。我们探索了一种利用精确的地球绝对重力测量来确定地震仪器中频带灵敏度的新方法。我们首先通过在阿尔伯克基地震实验室(ASL)的已知重力场中进行反演,确定在99%的置信区间内力平衡式加速度计的绝对灵敏度为0.06%。对加速度计校准后,我们将其安装在宽带地震仪旁边的正常配置中,并使传感器进行相同的地面运动,以执行宽带传感器的相对校准。利用这种技术,我们在99%的置信区间内能够确定加拿大Nanometrics公司的Trillium Compact地震仪的垂直分量的绝对中频带灵敏度在0.11%以内、斯特雷凯逊STS-2地震仪在0.14%以内。该技术能够根据可追溯至美国国家标准与技术研究院(NIST)测量的最早原理进行绝对校准,同时提供比步骤表校准高近乎一个数量级的精度。

新的免费软件:钻孔地震数据处理与解释

在地下成像和储层特征化中,垂直地震剖面(VSP)测量是一个重要的工具,这项技术可以使地球物理学家推断出其他方法无法获取的关键信息。MVSP是一个新的、具有图形用户界面(GUI)的MATLAB工具,用于垂直地震剖面炮点建模、数据处理和解释。该软件处理垂直地震剖面数据,从加载和预处理阶段到廊道绘图,以及集成测井数据和地震数据的最终阶段。一些地震和信号处理工具箱被集成和修改,以适应并完善处理和显示的软件包。开发该软件的主要动机是为地球科学领域的新地学科学家和学生提供免费软件,它将所有垂直地震剖面模块汇集成一个易于使用的软件包。该软件有几个模块,允许用户测试、处理、比较、可视化和生成可发布的结果。该软件开发成一个独立的MATLAB应用程序,只需要MATLAB Compiler Runtime(MCR)即可运行完整的功能。我们将详细介绍MVSP,并使用该软件来创建合成的垂直地震剖面数据。然后使用不同的可用工具来处理这些数据。并使用该软件加载和完全处理实际数据。最后,将该数据和测井数据相结合以进行更详细的分析和解释。为了评估该软件处理流程的准确性,使用商业软件处理相同的数据。对处理结果的比较表明,MVSP在处理垂直地震剖面数据方面和目前工业中使用的商业软件包同样高效,并且能提供相似高质量的处理后的数据。