武學(xué)軍 田澤 王昆 艾輝 楊會(huì)彪 陳龍

摘 要：文章介紹了如何解決INOVA公司生產(chǎn)的最新一代G3i儀器在地震記錄中出現(xiàn)脈沖干擾的問題。通過對(duì)地震單炮資料的分析，找到嚴(yán)重影響生產(chǎn)資料質(zhì)量的脈沖干擾原因和電路原理分析，找到形成脈沖干擾的原因后，通過改進(jìn)野外作業(yè)程序，確保生產(chǎn)資料的質(zhì)量品質(zhì)滿足甲方的要求。

關(guān)鍵詞：G3i儀器采集系統(tǒng);脈沖干擾;分頻掃描;頻譜分析

在最新一代的儀器系統(tǒng)中，INOVA公司推出的G3i在地震勘探行業(yè)應(yīng)用中比較普遍，但是，這套系統(tǒng)在使用中，地震記錄數(shù)據(jù)不被甲方認(rèn)可，原因是地震數(shù)據(jù)記錄中存在脈沖式的干擾，嚴(yán)重影響地震資料質(zhì)量。

1 ?問題的發(fā)現(xiàn)

地震單炮記錄中，發(fā)現(xiàn)有脈沖干擾，被甲方定義為廢炮，為了檢查儀器的脈沖干擾造成的原因，首先我們做了漏電測(cè)試，防止由于漏電出現(xiàn)共模抑制比下降，導(dǎo)致工頻干擾，我們還做了大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)儀器正在在記錄數(shù)據(jù)時(shí)，如果這個(gè)時(shí)候有備用排列接上或者斷開，就基本會(huì)出現(xiàn)這個(gè)脈沖干擾。

1.1單炮資料的情況

G3i儀器每次在記錄開始的6秒內(nèi)接入備用排列的記錄，在零秒和6秒處有個(gè)脈沖式的干擾，特別是分頻掃描（40-80hz）回放時(shí)很明顯。

1.2單炮受干擾資料

分頻后的脈沖干擾圖如圖1示。

在0到6秒中間儀器正在記錄時(shí)，如果有備用排列突然接入，或者排列出現(xiàn)大線突然被砍斷，或者備用排列的采集站突然壞了反復(fù)重啟，都會(huì)出現(xiàn)脈沖干擾。

2 ?問題的查找

最初懷疑是磁場(chǎng)脈沖之類導(dǎo)致的脈沖干擾，但我們?cè)谥車也坏?，而且，從資料上看也不是。干擾位置和干擾時(shí)間不固定，一般跟排列新的斷點(diǎn)有關(guān)。只要整個(gè)大排列有任意一處斷點(diǎn)出現(xiàn)，就會(huì)產(chǎn)生脈沖式干擾。

3 ?環(huán)境干擾和脈沖干擾的對(duì)比

我們比較了中間是兩個(gè)汽車的干擾，而右邊1912線是那個(gè)脈沖的干擾。左下角是高壓線。我可以看到這個(gè)脈沖能量很強(qiáng)，能夠壓住有效地震反射波。

4 ?試驗(yàn)情況

我們發(fā)現(xiàn)脈沖干擾與排列有關(guān)，我們做了以下實(shí)驗(yàn)：

（1）在儀器的接收排列patch內(nèi)斷排列或接排列時(shí)，如果是在6秒記錄內(nèi)時(shí)斷排列或接排列就一定會(huì)出現(xiàn)脈沖干擾，脈沖出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)與斷開的時(shí)間點(diǎn)吻合一致。

（2）在放炮記錄的6秒內(nèi)，離接收排列patch很遠(yuǎn)的備用排列如果斷開排列時(shí)，同樣會(huì)出現(xiàn)脈沖干擾，影響資料質(zhì)量.

（3）在4條排列，電源站，采集站等處，接收排列patch內(nèi)，接收排列patch外，斷或接排列都會(huì)產(chǎn)生脈沖干擾，而且，干擾有時(shí)候能達(dá)到80多道，可以穿過電源站和交叉站的隔離。

（4）如果排列接觸不好，比如接頭松動(dòng)等，會(huì)產(chǎn)生很多的脈沖干擾波。

5 ?試驗(yàn)的結(jié)論

G3儀器如果在放炮時(shí)，接或斷備用排列會(huì)產(chǎn)生脈沖干擾，電瓶虧電，更換電瓶都會(huì)產(chǎn)生。站體在接入外線時(shí)，站體傳輸?shù)?5V直流極性會(huì)倒一下，探測(cè)是否加載負(fù)載，而同時(shí)，電源線又是數(shù)傳10M的數(shù)傳線，而交叉站和電源站的隔離電路只隔離直流，數(shù)據(jù)線是通過變壓器耦合傳輸時(shí)，隔離不了這個(gè)脈沖。

6 ?脈沖干擾的電路改進(jìn)方案

6.1 SERCEL428儀器對(duì)熱插拔站體的處理

我們以SERCEL公司生產(chǎn)的428電源站LAUL是如何解決熱插拔導(dǎo)致的電路不穩(wěn)定問題的：

結(jié)合LAUL-428的-24V熱拔插控制電路圖，

我們看到，通過LTC4252來控制金屬場(chǎng)效應(yīng)管Q1的通斷，從而起到熱插拔時(shí)對(duì)采集電路的調(diào)節(jié)和控制浪涌電流的作用。

6.2 G3i采集站的主加電電路分析

從采集站RAM的數(shù)字板的FPGA輸出的3.3V NCHAN_FET_CAP_EN控制信號(hào)加載到U35的4腳CTL控制端，U35的2腳就輸出一個(gè)12V的電壓加載到以場(chǎng)效應(yīng)管為開關(guān)的Q32的3腳，使得Q32場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通，Q32的1，2，5，6腳對(duì)地導(dǎo)通，使得電阻R235對(duì)地導(dǎo)通，65V線電壓PVIN將與限流電阻R235形成旁路（見圖8），電容C150和C153與地直接相連，當(dāng)C150和C153直接接地會(huì)導(dǎo)致脈沖.

7 ?根據(jù)以上分析G3i采集站接口電路設(shè)計(jì)存在缺陷需要改進(jìn)

參見圖3 G3i采集站電源電路結(jié)構(gòu)實(shí)物圖，我們將幾個(gè)采集站的C150和C153這兩個(gè)大電容去掉后， 做了一些試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)對(duì)脈沖干擾有很大的改善。因?yàn)槿サ鬋150和C153會(huì)導(dǎo)致電流脈沖對(duì)整個(gè)加電主電路元器件的危害和易損。

8 ?解決問題的方法

現(xiàn)在我們?cè)谝巴馐┕ぶ胁捎玫木唧w解決方法是：首先，我們將問題反饋給廠家，廠家做了驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)了問題的存在，他們將在未來電路設(shè)計(jì)時(shí)提升電路的穩(wěn)定性防止電路脈沖干擾。其次，我們?cè)谑┕ぶ袑⒃诰€采集的排列和備用排列之間斷開，用排列助手查新接進(jìn)來的排列，特別是在采集過程中，防止熱插拔導(dǎo)致脈沖干擾的出現(xiàn).

9 ?結(jié)束語

本文對(duì)G3i采集電路中的脈沖干擾研究，拋磚引玉，通過大家和廠家的重視，解決這個(gè)引起野外生產(chǎn)質(zhì)量的問題.

參考文獻(xiàn)：

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[3] en428tech[G] .法國(guó)：Sercel公司，2013.