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加強型Summit II plus地震儀
一、概述 SummitⅡplus地震儀是德國DMT公司研發(fā)的新一代地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。DMT公司位于德國埃森高技術(shù)園區(qū)，它已有150多年歷史，其營業(yè)范圍包括物探儀器研發(fā)和生產(chǎn)，承包和咨詢物探測量任務(wù)以及資料處理和解釋，礦山和工程設(shè)計，安全開采，煤炭綜合利用等眾多領(lǐng)域。 二、Summit Ⅱ plus地震儀組成及特點
圖1 SummitⅡplus 地震儀三維排列組成 1. SummitⅡplus數(shù)據(jù)采集單元
該單元是SummitⅡplus地震儀的部分，負責(zé)采集和傳送來自地下的地震信號，其質(zhì)量優(yōu)劣決定著地震信號的采集質(zhì)量(圖2) 。SummitⅡplus數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是雙道的，其主要技術(shù)性能:
● SummitⅡplus數(shù)據(jù)采集單元具有24位分辨率，120dB的瞬時動態(tài)范圍，小于0.2μV的輸入噪聲和0.5-120K的道記錄長度，即具有高分辨率、大動態(tài)范圍、高信噪比、高保真度以及大的道存貯能力
● SummitⅡplus數(shù)據(jù)采集單元的采樣率為1/48，1/32，1/16，1/8，1/4，1/2,1.0,2.0,4.0和8.0ms，采樣率與工作道數(shù)無關(guān)，它既適合于煤田和油氣田勘探，也適合于淺層和超淺層地震勘探。
● SummitⅡplus數(shù)據(jù)采集單元內(nèi)置功能強大的數(shù)據(jù)處理器，可直接對來自檢波器的模擬信息進行數(shù)據(jù)化、濾波、疊加和相關(guān)處理，它的每個采集單元都可視為一個獨立的雙道地震儀。 圖2 SummitⅡplus數(shù)據(jù)采集單元 重1.2Kg，尺寸15×16×8cm ● 在使用單個Summit USB接口卡和壓縮傳輸下，傳輸速度為2M；在使用兩個Summit USB接口卡時為4M
● SummitⅡplus數(shù)據(jù)采集單元是金屬外殼，防潮、防水、防雷電、牢固，僅重1.2Kg，平均功耗0.7W，工作溫度-30— +80攝氏度，非常輕便靈活
SummitⅡplus數(shù)據(jù)采集單元分集中供電和非集中供電兩種類型:
● 集中供電電源為12-36VDC，電纜為四芯，兩芯負責(zé)供電，兩芯負責(zé)傳輸數(shù)字化后的地震信號?？赏ㄟ^智能型中繼站或USB 接口卡或任何一個采集單元實現(xiàn)集中供電（圖3） ● 非集中供電電源是微型的12V電池，它與采集站相連并裝在一個小型挎包內(nèi)。非集中供電的電纜是雙芯扁平電纜，它僅負責(zé)傳輸數(shù)字化后的地震信號。所以道間距可任意改變。由于改進了老型Summit地震儀的SNAP連接技術(shù)，新的連接技術(shù)非常容易建立排列，并能保持長時間的穩(wěn)定連接，大大提高了野外工作效率（圖4） 圖3 集中供電型SummitⅡplus地震排列
圖4 非集中供電型SummitⅡplus地震排列，由微型可充電電池分別供電 （電池高95mm，寬68mm，厚45mm，可與采集單元裝在挎袋內(nèi)） 2. 智能型中繼站
Summit智能型中繼站可以把Summit數(shù)據(jù)采集單元組成一個你所期望的地震觀測系統(tǒng)，例如任意長的二維觀測剖面或各種復(fù)雜的三維觀測系統(tǒng)。
智能型中繼站可與主機直接通訊，在線顯示地震排列的工作狀態(tài)和主從循環(huán)冗余校正值（CRC）以及數(shù)據(jù)傳輸電纜的電阻值和電源狀態(tài)等一系列參數(shù)，以幫助操作人員隨時監(jiān)視地震排列的工作狀態(tài)。
一般情況下，每隔330m的測線長度加上一個中繼單元。在三維觀測時，中繼單元也可做為交叉站使用。此時中繼單元可以連接在地震排列的任何位置上，因此利用智能型中繼單元可以在任何復(fù)雜的地形、地理條件下組成你所期望的三維觀測系統(tǒng)。 3. 主機
SummitⅡplus地震儀主機由Summit USB接口卡，任意一款筆記本電腦和Summit數(shù)據(jù)采集軟件組成
1）Summit USB接口卡：
Summit USB接口卡把筆記本電腦和地震排列連成完整的野外觀測系統(tǒng)。它很小，重僅0.5Kg，尺寸14×13.5×5.5cm（圖6）。它還具有下列功能：
● 啟動脈沖輸出：收到來自主機的啟動指令之后，輸出+3.3V、1ms的脈沖
● 觸發(fā)脈沖輸出：收到來自主機、觸發(fā)單元或觸發(fā)閉路器的指令后，輸出+3.3V、1ms的脈沖
● 觸發(fā)脈沖輸入：可以產(chǎn)生2.5V-5V，1ms正脈沖，任何其它觸發(fā)線路都可以與該輸入口連接，以觸發(fā)地震排列
● 觸發(fā)斜坡輸入：如果該輸入口短路，地震排列被觸發(fā)
● 5V直流電源/500mA：如果Summit USB接口卡直接連接在PC機的USB插孔上，就不需要這個電源。如果Summit USB接口卡連接在PC機之外的、被動型USB插孔上，則需要此電源
● USB2.0接口：該接口是標(biāo)準的USB-B接口，包括USB1.1和高速的USB2.0、Summit USB接口卡通過該接口與PC機USB接口相連 圖5 智能型中繼站 重1.2Kg 尺寸19.0×16.6×8.0cm
圖6 SummitⅡplus地震儀USB接口卡 2) Summit數(shù)據(jù)采集軟件
Summit數(shù)據(jù)采集軟件(也叫Acquirer)是對用戶友好的地震數(shù)據(jù)采集軟件，它是針對windows2000和windowsXP設(shè)計的。很容易把該軟件安裝在任何筆記本電腦或臺式PC機上。
Acquirer對所有的Summit單元進行完全控制?？稍诠P記本電腦或PC機顯示屏上監(jiān)視整個地震排列，測試所有Summit單元的各項技術(shù)指標(biāo)和檢波器指標(biāo)，采集地震數(shù)據(jù)和管理整個地震調(diào)查，在與可控震源連接時進行疊前和疊后相關(guān)處理等等。Acquire執(zhí)行高質(zhì)量的地震數(shù)據(jù)采集。安裝Acquirer特別簡單。升級軟件請登錄DMT的“customer area”。
Summit數(shù)據(jù)采集軟件新特點
● 完全支持新SummitⅡplus系統(tǒng)，并與老Summit系統(tǒng)兼容
● 由USB接口卡控制管理地震排列中的各種Summit單元，并對硬件指標(biāo)和整個系統(tǒng)進行測試
● 可擴展采集道數(shù)至無限，可單獨組成輔助道
● 可全面展示所采集的地震數(shù)據(jù)(AGC.按比例、放大、屬性疊加)
● 可以改變觸發(fā)和延遲時間
● 具有靈活的數(shù)據(jù)采集模式及道記錄長度，例如：動態(tài)模式可達120K樣品數(shù)；疊加模式可達40K樣品數(shù)；可控源模式可達60K樣品數(shù)
● 在滾動模式中支持Summit單元的自動定位
● 在可控源模式中可改善炮點集的顯示（如果與輔助道相關(guān)，則顯示相關(guān)道并存貯）
● 可以改善地震排列的色調(diào) [NextPage] 4. Summit袖珍定位器 圖7 Summit袖珍定位(藍牙技術(shù)) 地震儀中的每個數(shù)據(jù)采集單元在野外接收地震信號時都要給出該單元所處的線號和樁號。有兩種方法定義SummitⅡplus數(shù)據(jù)采集單元的線號和樁號：
● 由軟件設(shè)定，但此時數(shù)據(jù)采集單元必須沿同一測線、按單元的物理地址號順序向前滾動
● 由袖珍型定位器給定數(shù)據(jù)采集單元所在的線號和樁號。當(dāng)向前滾動時只需給滾動的單元再輸入其所在的線號和樁號，而不必考慮單元的物理地址號
Summit 袖珍定位器由袖珍pc機（PDA）和Summit定位軟件組成（圖7），它是專門為SummitⅡplus而研制的。它利用蘭牙技術(shù)給SummitⅡplus單元定位，包括線號和樁號。SummitⅡplus單元裝有接收定位模塊，所以可不用任何電纜連接就可以定出每個Summit單元所在的線號和樁號，非常簡單、快速。
DMT公司可提供二種不同的袖珍PC機用來定位
● 極其牢固的PDA加上Summit定位軟件
● 小型、輕便的商用PDA加上Summit定位軟件（我們推薦使用防水、防塵的袖珍PDA）
如果用戶愿意的話，也可以使用自已的PDA機，而僅向DMT公司購買Summit定位軟件。此時，請注意用戶自已的PDA機（Windows Mobile 2003或更高版本）必須裝有新Widcomm stack集成蘭牙器件。 5. Summit觸發(fā)單元 圖8 Summit觸發(fā)單元 Summit觸發(fā)單元的主要功能是觸發(fā)地震排列。一般而言，Summit 觸發(fā)單元像Summit數(shù)據(jù)采集單元一樣可以連接在野外排列的任何位置上。
Summit觸發(fā)單元的另一個特點是可以測量井口時間。為此，要把一個位于炮井旁邊的檢波器連接到觸發(fā)單元的輸入端。這樣，就可以記錄到井口時間并自動存儲在炮點集中。 SummitⅡplus有以下觸發(fā)方式
● 由震源信號(包括炸藥、可控震源、雷管、錘擊等等)啟動觸發(fā)單元，
再由觸發(fā)單元啟動各地震數(shù)據(jù)采集單元
● 主機發(fā)出指令觸發(fā)遙爆系統(tǒng)，遙爆系統(tǒng)在引爆的同時返回主機一個信息，以觸發(fā)各數(shù)據(jù)采集單元
● 由Summit USB接口卡觸發(fā)，包括短路觸發(fā)和脈沖觸發(fā)
● 可由可控震源或夯源觸發(fā)，進行疊前相關(guān)或疊后相關(guān) 6. SummitⅡplus地震儀電纜
正如前述SummitⅡplus地震儀有集中供電方式和非集中供電方式兩種類型，每種類型應(yīng)用不同的電纜。
1）集中供電方式需要三種電纜：
● 功率電纜（黃色，圖9）：
集中供電的功率電纜是四芯電纜，其中兩芯用來傳輸?shù)卣饠?shù)字信號，另外兩芯用來供電。電纜重40g/m。電纜一端裝有四針公接頭，另一端裝有四孔母接頭。接頭防水、防塵。每條功率電纜的長度取決于道間距。由于采用特殊的接頭技術(shù)，用戶可以把兩條或多條較短的功率電纜連在一起以適應(yīng)更大的道間距長度。功率電纜也可用來將地震排列與主機連接起來
● 終端電纜（蘭色）：
終端電纜（1m）一端焊接90歐姆的電阻，另一端與中繼站連接。終端電阻的目的是防止沿功率電纜傳輸?shù)牡卣饠?shù)字信號出現(xiàn)反射
● 電源－終端電纜（蘭色）：
電源－終端電纜是把電源電纜和90歐姆的終端電阻裝配在長約1.0m的四芯電纜里。電纜的一端與供電電瓶連接，另一端與中繼站連接 圖9 SummitⅡplus地震儀電纜 2）非集中供電的方式需要兩種電纜：
● 數(shù)據(jù)傳輸電纜
它是雙芯扁平電纜，每根電纜的長度330m，重30g/m,電纜兩端各接一個90歐姆的終端電阻，以防止沿電纜傳輸?shù)牡卣饠?shù)字信號出現(xiàn)反射。通過特殊插件將該電纜與地震數(shù)據(jù)采集站連接。數(shù)據(jù)采集站可以連接在數(shù)據(jù)傳輸電纜的任意位置上。每330m長的數(shù)據(jù)傳輸線電纜多可連接60個采集站。數(shù)據(jù)傳輸電纜兩端與中繼站連接，從而可以使地震排列無限延長
● 電源電纜
非集中供電SummitⅡplus系統(tǒng)的每個數(shù)據(jù)采集站外接一個微型電池（12V，2.2A或更大）。電源線一端與電池連接，另一端與采集站連接。 該電纜長度約0.5m 7. 電源
DMT提供對所有Summit地震儀合適的商用電池（電源），用戶也可以使用自已的電池。
8. 繪圖儀
可選任何型號的繪圖儀或打印 三、Summit II plus地震儀技術(shù)指標(biāo) 四、Summit II plus地震儀的重要特點 世界上先進地震儀的技術(shù)指標(biāo)基本相似，因為它們采用的都是的器件并且都有幾十年研發(fā)地震儀的經(jīng)驗。世界上先進地震儀的主要差異，在于各自獨有的特點。SummitⅡplus地震儀的獨有特點是：
● 非常輕便：一套480道SummitⅡplus系統(tǒng)（包括Summit單元272個），重約320kg，各種電纜總長11，100m長、重約450kg，外加8個24V電池和一臺記本電腦擔(dān)當(dāng)主機
● 適應(yīng)任何野外工作壞境：由于SummitⅡplus系統(tǒng)非常輕便，道間距可變，采集站具有自身的物理地址，所以它可以在地形復(fù)雜的山區(qū)、沼澤區(qū)、村莊密集區(qū)、高速路以及河流阻隔等地區(qū)順利的布置三維觀測系統(tǒng)
● 組成靈活，道間距可變：一套480道SummitⅡplus系統(tǒng)可以分解成兩個個或多個獨立的地震隊，只要增加一個或多個USB接口便可；相反，一個小型的Summit地震隊，可以任意擴展為大型的隊伍，只要增加采集站和相應(yīng)的中繼站便可。Summit的重要特點之一是道間距可變
● 采樣率1/48ms：可以采集高達幾千周的地震信號用于探測超淺層和薄層結(jié)構(gòu)。采樣率與工作道數(shù)無關(guān)
● 沒有模擬大線：由于每個數(shù)據(jù)采集站只含兩個數(shù)據(jù)道，所以檢波器非?？拷杉荆〉袅四M大線，避免了外界干擾
● 采集站功能齊全，道數(shù)可無限擴展：每個SummitⅡplus數(shù)據(jù)采集站都是一個獨立的地震數(shù)據(jù)采集單元，內(nèi)置功能強大的數(shù)字處理器，可以對地 震信號進行疊加和相關(guān)處理，可以對儀器和檢波器的各項技術(shù)指標(biāo)進行實時檢測和打印輸出。由于每個采集站都是獨立的單元，工作道數(shù)可無限擴展 ● 當(dāng)與可控震源或夯源連接時，可以實現(xiàn)疊前相關(guān)或疊后相關(guān)
● 優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)：DMT在中國設(shè)有售后服務(wù)中心，對Summit地震儀出現(xiàn)的任何問題都能迅速做出反應(yīng)，并及時解決。升級軟件由售后服務(wù)中心及時提供或網(wǎng)上 五、Summit II plus地震儀觀測系統(tǒng) 以下圖示是SummitⅡplus地震儀部件圖例：
圖 10 1.集中供電二維排列： 每個中繼站與其所連接的地震數(shù)據(jù)采集站一起稱為一個地震數(shù)據(jù)采集段。一個地震數(shù)據(jù)采集段的長度為330m,在330m長度內(nèi)可連接的采集站數(shù)取決于道間距長度。如果道間距5m，可連接33個采集站，共66道；如果道間距10m，可連接16個采集站共32道，依此類推。每個地震數(shù)據(jù)采集段由一個12V－36V電瓶供電。
每個地震數(shù)據(jù)采集段的兩端分別做如下連接：
一端連接Summit USB接口卡，筆記本電腦（主機）和電源，另一端與終端電纜（蘭色，長1m）連接，以防止地震數(shù)字信號反射。
在二維地震排列中，可將若干個地震數(shù)據(jù)采集段連接在一起，以組成二維觀測系統(tǒng)（見圖12）。此時，主機（包括USB接口卡和筆記本電腦）可連接在震排列的任何位置上。 圖 11 2.多個數(shù)據(jù)采集段的連接： 每個數(shù)據(jù)采集段（長330m）的末端連接一個中繼單元和電瓶，該中繼單元再與下一個數(shù)據(jù)采集段連接。按此連接可把二維排列無限延長。主機可以連接在二維排列的任何位置上。 圖 12 3.觸發(fā)單元連接方式： ● 觸發(fā)單元可以連接在測線的任何位置上，但此時爆炸員在移動觸發(fā)單元時將導(dǎo)致排列中斷，而操作員又不知何故。
● 觸發(fā)單元直接連接在中繼單元上，這就避免了上述問題。
● 在炮點離測線較遠的情況下，可外接一個中繼單元，該中繼單元一端與測線上的中繼單元連接（距離不超過5m）另一端與觸發(fā)單元連接。此時觸發(fā)單元可以遠離測線，但不應(yīng)超過330m。 圖 13 4.簡單的三維排列： ● 每條測線由一個或幾個數(shù)據(jù)采集段組成，每個數(shù)據(jù)采集段長度不超過330m，其末端接一個中繼單元。
● 做為交叉站用的中繼單元不需要連接電源，因為它僅僅用來傳輸數(shù)據(jù)。
● 主機與交叉線連接。
● 一個或多個觸發(fā)單元可按上圖連接。 圖 14 5.復(fù)雜的三維排列： 在復(fù)雜的地理地貌環(huán)境下，例如在三維觀測系統(tǒng)內(nèi)存在村莊、河流、高速路、建筑物或其它障礙物而無法布設(shè)簡單的三維觀測系統(tǒng)時，可通過巧妙的安排中繼單元位置，順利地建成三維觀測系統(tǒng)。例如在某兩條或幾條測線中有障礙物存在時，可在這些測線上加上輔助中繼單元，并將它們用功率電纜（長330m）連接，便可建成完整的三維觀測系統(tǒng)。 圖 15 六.Summit II plus地震儀應(yīng)用實例 在以下的應(yīng)用實例中，我們列舉一些Summit地震儀在國內(nèi)石油勘探，煤田勘探，淺層和工程勘探（包括活斷層探測，基底探測，土石壩和混凝壩病害診斷，地下溶洞探測，隧道選址，礦產(chǎn)資源探測和水域探測等）中的一些應(yīng)用實例。
