地球物理传感技术.ppt

地球物理的传感技术: 一个全方位的应用技术物理领域 谭成忠 资兴市博维地球物理技术有限公司 地球物理研究体系的特殊性 人可上九天揽月; 人可下五洋捉鳖, 但人无法地遁. 地球深部信息的获取只能依靠传感技术. 地球物理传感技术的主要应用领域 地球物理 信息的获取 地球物理 数据的传输 地球物理事件和过程的监测 地质灾害的监测与预警 地质勘探 和工程勘探 资源和环境的评价 地球物理技术的重要地位: 以GFZ-Potsdam 为例 Department 1: Geodesy and Remote Sensing 1.1: GPS/GALILEO Technologies 1.2: Earth Observing Satellites 1.3: Gravity Field and Gravimetry 1.4: Remote Sensing 1.5: 4D-Earth Modelling 地球物理技术的重要地位: 以GFZ-Potsdam 为例 Department 2: Physics of the Earth 2.1: Earthquake Risk and Early Warning 2.2: Geophysical Deep Sounding 2.3: Earths Magnetic Field 2.4: Seismology 地球物理技术的重要地位: 以GFZ-Potsdam 为例 Department 3: Geodynamics 3.1: Lithosphere Dynamics 3.2: Deformation and Rheology 3.3: Climate Dynamics and Sediments 地球物理技术的重要地位: 以GFZ-Potsdam 为例 Department 4: Chemistry of the Earth 4.1: Experimental geochemistry and mineral physics 4.2: Inorganic and isotope geochemistry 4.3: Organic geochemistry 地球物理技术的重要地位: 以GFZ-Potsdam 为例 Department 5: Geoengineering 5.1: Environmental Geotechnique 5.2: Geothermics 5.3: Engineering Seismology 传感的地球物理量及仪器 力: 重力仪, 引力波干涉仪,地震仪,检波器 热: 温度计,热电偶, 光谱仪,热流仪 声: 声波和超声波探测仪, 地质雷达 光: 光学测距仪, 海底光纤传感器, Doppler雷达 电: 电法勘探系统, GPS 系统, 卫星系统 磁: 地磁仪, 指南针 核技术: 伽玛仪, 同位数示踪 振动传感器 振动是工程和科学研究普遍涉及的领域，振动体的几何尺度在地球天然地震至微粒振动范围，振幅从纳米范围至宏观厘米或者米级，振动频率从mHz到MHz。因此对振动传感器提出了不同的要求。 地球物理中的振动传感领域 隧道掘凿的作业前方的地质状态测量 ; 大型工程振动监测 ; 地质灾害监测 ; 高边坡稳定性监测; 钻机进钻振动岩性参数实时探测; 石油地震勘探. 光纤加速度型检波器式 光学检波器用于江阴长江大桥振动监测 振动传感器的类型 机械式, 电感式,电容式,压敏电阻式,压电式 ,光纤式, 微机电式. 有源振动传感器 (微机电式, 光纤式, 电容式, 机械式, 压敏电阻式). 无源振动传感器 (电磁式, 压电式). 传统振动传感器的数学模型 传统振动传感器的数学模型均基于配重物受振动而使承受配重物体的弹簧或簧片产生振动。并将这种弹性振动转变成可测的物理量。因此弹簧或簧片的固有频率及阻尼是两个十分重要的物理量。 传统动线圈速度型检波器 激发与接收 传统的速度型检波器可记录的最大动态范围约为60dB，接收信号的畸变大，响应频带窄，需几个至几十个检波器组合以降低噪音干扰. 地震勘探 发展趋势 从低灵敏度、小动态范围向高灵敏度大动态范围发展 ; 由组合接收方式向单点接收方式发展（即单道单只检波器接收信号); 由大道距多只检波器串并组合方式向单道单只小道距接收方式发展。 有源与无源检波器 有源检波器（如MEMS）具有频带宽的特点，但有信噪比低及野外供电不便的局限； 无源检波器信噪比高，无须供电系统，但探测频带较窄; 只要拓宽探测频带，提高灵敏度, 无源检波器就具有有源检波器无可比拟的优势。 替换弹簧震动的磁悬浮技术 将一块永久磁体置于另一块磁体上方，如果两块永久磁体的磁场方向