MEMS压电矢量水听器低噪声前置放大电路

等效自噪声是微机电系统(MEMS)压电矢量水听器重要的性能指标,前置放大电路的噪声是其主要来源之一。为降低MEMS压电矢量水听器的自噪声,设计了一种低噪声前置放大电路。采用双JFET并联电路结构,辅以合适的偏置电路,对不同噪声源进行理论分析,优化电路参数,最终实现了噪声性能较优的低噪声前置放大电路的设计与制备。测试结果表明,在MEMS压电矢量水听器的工作频带内,低噪声前置放大电路信号放大无失真,电压增益为43.8d B,等效输入噪声电压谱密度为0.7nV√Hz@1 kHz其噪声性能较国内外同类型的放大电路具有一定优势。

对3种典型检波器及其数据的几点看法

动圈式检波器与压电式检波器是当前石油地震勘探中应用最为广泛的两类检波器,典型代表包括动圈式速度检波器、水中压电式压力检波器以及陆上压电式加速度检波器。分析了3种检波器的物理结构、力学模型、等效电路以及传输函数,实际数据证明动圈式检波器拾取的地表振动速度与陆地压电检波器拾取的地表振动加速度在主要频带内是等效的,但后者一致性稍差。水中压电式检波器(简称水检)是压力型检波器,不是加速度型检波器,其与动圈式速度检波器或者MEMS加速度检波器(简称陆检)是组成双检海底电缆(OBC)与海底节点(OBN)施工、采用双检合并技术消除水层鸣震的装备基础。当前双检合并技术的几个假设前提,如地震波场是平面波场,检波器距离海底非常近但二者并不接触,不考虑耦合效应,不考虑检波系统的机电效应等,在实际生产中并不满足。因此,提高双检合并技术的实用性需要对以上假设条件进行更深入的研究并采取相应的工程措施。考虑到检波器的主要功能是“忠实地记录大地振动”,野外经由电路提频的做法不应提倡。此外,对比了容易混淆的两种检波器分类方法并清晰地展示了检波器的分类标准及其对数据的影响。

压电式检波器在高分辨率地震勘探中的试验研究

随着勘探地区和勘探目标的复杂化,高分辨率地震勘探得到了快速发展。作为高分辨率地震勘探的源头——高品质地震数据的采集,传统动圈式电磁感应检波器已不能满足要求,于是一种更适合高分辨率地震勘探的地震检波器——陆地压电式加速度检波器的研究受到了广泛重视。从传统动圈式电磁感应检波器和压电式加速度检波器基本结构和工作原理出发,详细分析了两种检波器对振动的响应特性。在同等野外条件下,进行了压电式加速度检波器和传统动圈式电磁感应检波器的采集试验与对比分析,结果表明,压电式加速度检波器固有的宽频带、高灵敏度可以满足高精度地震勘探的需要。

新型陆用压电检波器在滩浅海地区地震勘探中的应用及效果

滩浅海地区所特有的复杂地表和表层结构条件给采集高品质的地震资料带来了一定的困难,也因此成为制约该类地区油气开发的主要因素之一。为此,开展了滩浅海地震水陆两用压电检波器的研究。阐述了陆用压电检波器的工作原理,分析了陆用压电检波器的实际应用效果。从单炮记录和地震剖面的信噪比、分辨率、频宽、主频以及能量等诸方面将其与AG3加速度检波器、常规检波器以及水上压电检波器进行了对比分析。结果表明,相对于其他检波器来说,在频谱、分辨率以及高频响应方面,陆用压电检波器在滩浅海地区采集的地震数据具有明显的优势,且陆用压电检波器具备了水听器的一些功能,能够解决滩、浅海结合部的过渡问题。

水下压电检波器在陆上地震采集的适用性探讨

在陆上地震资料采集中,遇到大面积的水库、泻湖、堰塘等水域地段时,采用陆上常规检波器已无法保证其接收效果,甚至无法埋置而导致大量的丢道现象发生。这里围绕水下压电检波器在宽水域水库、窄水域水沟中接收效果分析,并与陆上常规检波器20DX-10的接收效果进行对比,来探讨采用水下压电检波器在陆上地震资料采集中的适用范围和效果,为今后陆上地震资料采集在水域分布面积较广区域使用水下压电检波器接收提供一定的参考。

一种压电加速度地震检波器的设计与研究

研究和讨论了一种陆用压电加速度地震检波器,并从理论上对其幅频、相频特性进行推导,得出影响频响宽度的主要因素,并在压电晶体的选择及检波器的结构上予以改进。通过对传统速度地震检波器和压电加速度地震检波器主要指标测试和理论及现场试验结果表明:此压电加速度检波器具有较好的低频和高频响应特性以及较高的灵敏度,是一种较好的检波方法。

新型MEMS压电矢量水听器

对一种具有U形槽或双U形槽结构的MEMS压电式矢量水听器进行了仿真分析与优化,采用微机械加工技术研制出水听器芯片,并对芯片进行了封装与性能测试。提出了理论灵敏度和能量综合分析的方法,在考虑杂散电容的情况下,对敏感结构进行了更加精确的优化。从实验结果可以看出,所提出的优化方法比仅考虑理论灵敏度的传统优化方法具有更高的准确度。此外,具有双U形槽结构的矢量水听器的灵敏度比传统的单臂悬臂梁结构的灵敏度高约5.9 dB,并且具有良好的指向性。

圆柱形深水压电检波器的设计与实现

该文设计研制了一种能耐20 MPa静水压的压电陶瓷圆管检波器。首先利用理论分析与有限元仿真相结合的方法,对压电检波器的谐振频率、接收灵敏度及耐压性能进行了分析计算与对比验证,进而研制样机,并采用密闭腔比较法和耦合腔互易法测试了样机在常压和20 MPa静水压下的接收灵敏度。结果表明,该压电陶瓷圆管检波器在常压条件下的低频接收灵敏度为(-201.9±0.5)dB,测试频段为1 Hz~2 kHz;在20 MPa加压条件下的低频接收灵敏度为(-197.7±0.4)dB,测试频段为20 Hz~1 kHz。该文研制的压电检波器满足目前海洋深部地震勘探的接收灵敏度及工作频段要求,对深水地震勘探仪器的研制具有重要意义。

一种低频矢量水听器内嵌式电荷放大器

针对压电式传感器输出阻抗高,需要放大器做好匹配,国外使用了IEPE传感器解决这一问题,但是国内很少将IEPE传感器应用于水听器的问题,本文设计了一种内置于水听器的电路,以达到低输出阻抗且两线制的目的,并开展了电路特性分析和硬件电路的制作,验证了电路传感器性能,得到了电路的放大倍数、幅频特性等数据。实验表明:该电路可以满足一般水听器2Hz~20kHz的使用范围,且内置电路具有两线制、输入阻抗高和输出阻抗低的优点,达到了电路小型化、测试系统简单化的目的,对水听器放大电路设计有参考意义。

压电检波器技术研究

文章从压电检波器的构成入手,简单阐述了压电材料的选择原则和弹簧片的工作特性,介绍了压电传感器的结构和工作原理,系统地阐述了压电检波器的各项技术指标。对目前压电检波器的研制及使用起到了指导性的作用。

压电加速度地震检波器及其频率响应特性分析

阐述了压电加速度地震检波器的工作原理和结构。从基本特性出发 ,详细分析了其对地震勘探的作用 ,分析得出压电加速度地震检波器最适合高精度地震勘探。自然频率远远高出地震勘探的频带范围 ,在地震勘探的频带范围内其幅频特性和相频特性都是一条直线 ;结构中没有弹性元件 ,也没有阻尼 ,灵敏度和敏感性都很高 ,可以实现单道单只勘探 ;从原理和结构上满足了高精度勘探的必要条件———不失真、没有相位差、动态范围大、频带宽。

基于电路分析的压电检波器低频拓展方法

压电检波器拾取压力波,应用领域广泛。尤其是在OBC地震勘探时,压电检波器用于通过海水的压力拾取地震波,以获得有用的地震信息。但由于压电检波器的制作材料-压电陶瓷的电容局限性,导致压电检波器不能有效的拾取全频波,低频波往往被切除,无法通过压电检波器拾取。文章通过对简易压电检波器的电路分析,讨论了拓展低频的方法。

陆用压电数字检波器采集效果分析

高分辨地震勘探中,数字检波器的接收效果越来越得到了业内的一致认可。近年来国内研制的LHY-1陆用压电数字检波器接收效果接近于美国生产的SVSM数字检波器接收效果。技术参数对比显示,较20DX模拟检波器而言,LHY-1陆用压电数字检波器灵敏度高,高频响应好,分辨率高;较SVSM数字检波器而言,LHY-1陆用压电数字检波器在工作频带宽度内无相移,线性工作频带更宽,输出信号的波形不会发生畸变,保证接收资料分辨率。采集资料对比分析发现,LHY-1与SVSM的接收效果相近,特别是在高信噪比地区采集具有一定的优势。应该相信,通过进一步试验完善低频响应后,LHY-1陆用压电数字检波器一定能为国内高分辨地震勘探技术进步开辟一个广阔的前景。

压电检波器中阻尼电阻位置对其性能的影响

压电检波器由压电传感器和阻抗匹配器组成。在过渡带勘探中,为了施工方便,压电检波器通常采用无源变压器作为阻抗匹配器。通过对阻尼电阻前置和后置的电路分析,讨论了阻尼电阻不同位置对压电检波器性能的影响,并通过野外对比实验,认为压电检波器阻尼电阻后置为最佳方案。

压电地震检波器原理

压电陶瓷检波器是一种加速度检波器,完全不同于传统的磁电式检波器,它没有磁钢、线圈、弹簧片等精密零件,具有灵敏度高、结构简单的特点。只要对江河、湖泊、海洋等地域进行地震勘探,就会用到压电地震检波器。文章介绍了压电陶瓷材料的基本知识和常用计算公式,以便有关技术人员了解并掌握它。

压电陶瓷地震检波器设计

压电陶瓷地震检波器是一种加速度型检波器,它完全不同于传统的磁电式检波器。压电检波器具有灵敏度高、结构简单的特点,广泛应用于江、河、湖泊、海洋等地域的地球物理勘探。本文介绍了压电陶瓷地震检波器的基本知识和设计实现方法,以便有关设计人员更好地将该技术应用到压电地震检波器。

地震压电检波器及其测试仪原理与测试方法

随着勘探和生产技术的发展,压电传感器在地质勘探中的应用越来越多,本文从分析压电检波器的原理出发,对目前地震勘探中的几种检波器测试仪的测试原理和测试方法进行了详细的介绍。

压电检波器在FY地区的应用分析

FY探区古生界层系埋藏较深,波阻抗差异小,反射系数小,因此反射能量弱,造成反射波主频很低,频带窄,是影响该区资料品质的重要因素。为了获得更为丰富的深层反射信息,在FY地区开展了地震采集试验。通过对资料分析发现,虽然浅中层层间弱反射信息更为丰富,但是没有达到预期的通过拓宽接收频带宽度来增强古生界弱反射信息的效果。

便携式压电检波器测试仪系统设计

从分析压电检波器工作原理出发,对检波器测试仪的测试原理和测试方法进行了详细介绍,利用密闭腔比较测量法设计了一种压电检波器测试仪,在设计便携式压电检波器测试仪时用声压计替换了传统对比测量法中的标准检波器。该系统操作简单,精度高,取得了良好的效果。

压电地震检波器主要技术参数及其单位换算

同常规磁电式地震检波器一样,压电地震检波器已普遍应用于石油地震勘探。衡量压电地震检波器性能的主要参数有自然频率、直流电阻和灵敏度等。由于目前一些压电地震检波器产品介绍中,常有技术参数单位表述的不一致,从而造成用户使用不便,文章介绍了压电地震检波器主要测试参数及其单位换算方法,以便相关设计和使用人员更好的掌握压电地震检波器参数换算和使用。