论文摘要
目前地震勘探技术仍然是地球物理勘探中最为有效的技术手段,而对于地震勘探来说,地震观测作为地震勘探中最为重要的一环,有着不可替代的作用。地震计是将地面上的振动信号转化为数字信号的传感器。与常规机电类地震计不同,MET(Molecular Electronic Transducer)地震计是一种新型地震计,其原理是使振动信号带动氧化还原反应腔体内的电解液与敏感元件产生相对运动,进而引起腔体内阴阳电极周围产生氧化还原反应,经外部调理电路处理后,得到差分电压输出信号。MET地震计的工作是利用腔体内电解液的氧化还原反应,其腔体结构不需要利用质量块的重力场效应,因此其体积小,重量轻,对于野外实验携带和使用更加方便。本文将主要对MET地震计的低噪声优化设计方法进行研究,从MET地震计氧化还原反应腔体低噪声优化设计和MET地震计外部调理电路低噪声优化设计两个方面展开,研制MET地震计,并利用实验来验证制备的MET地震计性能。因此本文的核心内容如下:(1)MET地震计的构造和自噪声类型。本文作者在大量相关论文的研究的基础上,对MET地震计的构造和自噪声类型进行归纳和总结,理论上分析了MET地震计的制备方案和自噪声优化方案。(2)MET地震计氧化还原反应腔体低噪声优化设计。研究从氧化还原反应腔最核心的敏感元件展开,对敏感元件进行数学建模和多物理场建模分析。通过建模分析,比较单通道内的电流密度和溶液流动速度两个物理量确定敏感元件的加工方式,并利用低温共烧陶瓷技术制备敏感元件。采用七孔蜂窝管结构降低反应腔体内电解液流动速度的不平稳性,从氧化还原反应腔体结构上优化反应腔体的自噪声,随后对氧化还原反应腔体的传递函数进行求解。(3)MET地震计外部调理电路低噪声优化设计。MET地震计调理电路部分由供电电路和信号处理电路两个部分构成,供电电路包括运放供电电路和阳极供电电路,信号处理电路包括差分电流转电压电路、信号放大、滤波、反馈电路。最后构建了调理电路自噪声测试系统,进行调理电路的噪声测试。(4)MET地震计性能测试。建立MET地震计自噪声检测系统,得到MET地震计自噪声时域波形图和自噪声功率谱密度图。利用超低频振动台为MET地震计提供振动信号,测量MET地震计的灵敏度,并测试温度对MET地震计的影响。随后通过实际的外场测试验证经过低噪声优化设计后的MET地震计的实用性。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 吕博识
导师: 周求湛
关键词: 地震计,低噪声,多物理场仿真
来源: 吉林大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 地质学,地球物理学
单位: 吉林大学
基金: 吉林省重大科技招标专项:移动地震观测传感系统的研制(项目编号:20150203018GX)
分类号: P631.43
总页数: 82
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