關(guān)于G3i儀器脈沖干擾的研究

武學軍 田澤 王昆 艾輝 楊會彪 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。通過對地震單炮資料的分析，找到嚴重影響生產(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)不被甲方認可，原因是地震數(shù)據(jù)記錄中存在脈沖式的干擾，嚴重影響地震資料質(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試，防止由于漏電出現(xiàn)共模抑制比下降，導致工頻干擾，我們還做了大量實驗發(fā)現(xiàn)，當儀器正在在記錄數(shù)據(jù)時，如果這個時候有備用排列接上或者斷開，就基本會出現(xiàn)這個脈沖干擾。

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秒處有個脈沖式的干擾，特別是分頻掃描（40-80hz）回放時很明顯。

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，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，都會出現(xiàn)脈沖干擾。

2 ?問題的查找

最初懷疑是磁場脈沖之類導致的脈沖干擾，但我們在周圍找不到，而且，從資料上看也不是。干擾位置和干擾時間不固定，一般跟排列新的斷點有關(guān)。只要整個大排列有任意一處斷點出現(xiàn)，就會產(chǎn)生脈沖式干擾。

3 ?環(huán)境干擾和脈沖干擾的對比

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

4 ?試驗情況

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

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

（2）在放炮記錄的6秒內(nèi)，離接收排列patch很遠的備用排列如果斷開排列時，同樣會出現(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，斷或接排列都會產(chǎn)生脈沖干擾，而且，干擾有時候能達到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，比如接頭松動等，會產(chǎn)生很多的脈沖干擾波。

5 ?試驗的結(jié)論

G3儀器如果在放炮時，接或斷備用排列會產(chǎn)生脈沖干擾，電瓶虧電，更換電瓶都會產(chǎn)生。站體在接入外線時，站體傳輸?shù)?5V直流極性會倒一下，探測是否加載負載，而同時，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，隔離不了這個脈沖。

6 ?脈沖干擾的電路改進方案

6.1 SERCEL428儀器對熱插拔站體的處理

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來控制金屬場效應(yīng)管Q1的通斷，從而起到熱插拔時對采集電路的調(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控制信號加載到U35的4腳CTL控制端，U35的2腳就輸出一個12V的電壓加載到以場效應(yīng)管為開關(guān)的Q32的3腳，使得Q32場效應(yīng)管導通，Q32的1，2，5，6腳對地導通，使得電阻R235對地導通，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C150和C153直接接地會導致脈沖.

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

參見圖3 G3i采集站電源電路結(jié)構(gòu)實物圖，我們將幾個采集站的C150和C153這兩個大電容去掉后， 做了一些試驗，發(fā)現(xiàn)對脈沖干擾有很大的改善。因為去掉C150和C153會導致電流脈沖對整個加電主電路元器件的危害和易損。

8 ?解決問題的方法

現(xiàn)在我們在野外施工中采用的具體解決方法是：首先，我們將問題反饋給廠家，廠家做了驗證，發(fā)現(xiàn)了問題的存在，他們將在未來電路設(shè)計時提升電路的穩(wěn)定性防止電路脈沖干擾。其次，我們在施工中將在線采集的排列和備用排列之間斷開，用排列助手查新接進來的排列，特別是在采集過程中，防止熱插拔導致脈沖干擾的出現(xiàn).

9 ?結(jié)束語

本文對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，解決這個引起野外生產(chǎn)質(zhì)量的問題.

參考文獻：

[1] 嚴崗.428XL儀器LAUL電源站±24V電源電路原理[J].物探裝備，2011.5：298-303

[2] INOVA公司.采集站電路原理圖[G] .中國：INOVA公司， 2011.

[3] en428tech[G] .法國：Sercel公司，2013.