MC9S08GT60单片机+Zigbee物探无线数据采集系统的研制(4)
式2.2.2中，α为吸收系数，这个常数的值取决于介质的性质，一般来说疏松的岩石α大，致密的岩石α小。
对同一种岩石而言，同一频率的地震波在地下旅行的时间越长，其振幅则越小。在旅行时间相同的情况下，地震波的高频成分比低频成分衰减要快。因此，浅层反射波到达地面时振幅强，主频(振幅谱尖峰处的频率)高;深层反射波到达地面时，振幅弱，主频低。
（3）反射与投射
地震波在遇到不同地层分界面时，会产生反射和透射。在多个分界面时，将产生多个反射和透射。反射系数是反射法勘探中的重要参数，反射系数的大小取决于界面两测的岩性。岩性差异越大，反射系数的绝对值越大，反射振幅越强。
2.2.2 地震波的特征
1) 有效波和干扰波
一般说来，能用于某一特定地质任务的一类波称为有效波，而一切妨碍分辨这些有效波的其它波统统称为干扰波。有效波和干扰波是相对的。在进行折射波法地震勘探时，折射波是有效波，但在进行反射波法地震勘探时，折射波就是干扰波。
目前，在地震勘探的实际工作中主要用的是反射波法。在进行反射波法地震勘探时，“一次反射”波〔简称反射波)是有效波。
2) 运动学特征
与反射波到达时间有关的特征，如到达时间、速度等，称为运动学特征。如下图所示，设地震波速度为v，则直达波时间(OA时间)为：
在图2.2.2中，设反射界面深度为h，倾角为φ，则该界面反射波到达观测点的时间为： （2.2.4）
式2.2.4所表达的x与t的关系称为界面的反射波时距曲线，理论上讲，只要知道了直达波的时间t1、反射波时间t2和直达波距离x，就可以求出界面的位置h和倾角φ。这种确定地层构造形态的勘探称为构造勘探[5]。
2.3 本章小结
本章重点阐述了地震波的产生与传播的特征以及地震数据采集系统的勘探原理。
3 地震数据采集系统设计
3.1 地震数据采集系统硬件设计总体方案
本系统设计的总体方案如图3.1.1所示
图3.1.1
基于单片嵌入式微处理器及地震数据采集专用芯片组的数据采集模块。采用Cirrus的地球物理测量系列芯片CS3301A、CS5373A和CS5378和ATMEL公司生产的AT91RM9200微处理器设计了一个高精度、低噪声、低功耗的单通道微地震数据采集器。
该采集器采用GPS精确授时和U盘数据存储，其信号转换电路由程控增益放大器(PGA) 、24位ADC、硬件Sinc+FIR+IIR多级数字滤波器等器件组成。CS3301A是一个适用于检波器的信号放大器，具有1～64可编程增益，CS5373A有24位ADC和DAC；CS5378是数字滤波芯片，具有Sinc、FIR、IIR多级滤波器，采样率1～4000SPS(sampleper secend)可选[6]。
3.2 地震检波器的选型
本课题研究的系统对地震动信号的质量和精度具有很高的要求，作为地震动信号采集系统核心部件的地震检波器对地震信号的采集质量有很大的影响，因此选择一个性能优异的地震检波器对提高系统的定位精度具有关键的作用。目前人工地震勘探领域主要应用动圈磁电式速度传感器，其功能可靠、价格低廉且输出信号对后续电路要求不高[7]。动圈磁电式速度传感器的工作原理如图3.2.1所示。
图3.2.1 动圈磁电传感器工作原理图
将可动线圈置于永久磁铁产生的磁场内，当线圈垂直于磁场方向运动时产生感应电动势：
(3.2.1)