一种地震勘探震源同步器精准同步系统及方法与流程

1.本发明涉及地震勘探领域，更具体地，涉及一种确保地震勘探震源同步器精准同步的方法，解决无线中继站在地震勘探震源同步中产生延迟的问题。


背景技术：

2.众所周知：用地震勘探的方法寻找石油、天然气、煤炭等能源是当今国内外的重要手段。地震勘探基于回声探测原理。在震源（包括但不限于炸药震源、非炸药震源：如震源车、气枪、电火花等）点上激发地震波，在接收点上接收来自地下各地层界面的地震反射波。根据地震波在各地层介质中的传播速度及其旅行时间，来确定地下各地层的几何形态及其地质属性，据此来寻找含有石油、天然气、煤炭等能源的地质构造及其地质属性，接收来自地下各地层界面的地震反射波是地震勘探的核心。仪器站、接收点、震源点分布在不同的地点，利用人工震源激发产生地震波，再由分布在探区地表的检波器和采集站接收地震反射波。震源的激发、地震反射波信息数据的采集接收、以及相关工作指令的收发都是由地震勘探仪器这一系统（地震数据采集系统）来完成的。该系统对相关工作指令和计时系统的要求是要非常精准的。
3.而震源同步器则是地震勘探数据采集系统中必不可少的重要设备，其功能是：确保地震勘探仪器采集地震数据的起始时间与震源的起爆时间，双方发生在同一时刻，精准同步，其tb信号同步精度必须符合中华人民共和国石油天然气sy/t5314-2004行业标准：小于
±
1ms（基于当时普遍使用的时间基准电路所提供的脉冲计时信号是1ms，下同）。
4.在山区地震勘探作业中，如图1所示，为山区地震勘探野外施工作业示意图。图1中的震源点2，由于在仪器车和震源点2之间有山阻隔，形成无线通讯盲区，致使无线电通讯无法正常进行，不能正常传输，造成震源同步器无法正常工作，在此种境况下，只好采用人工放电话线的原始方法来联通仪器车和各震源点。由于过去地震勘探排列较短2-3千米，地震道接收道数最多几百道，一次勘探覆盖面积只有几个平方千米，在山区地震勘探野外施工作业时，依然可以采用人工放电话线的办法来联通仪器站和各震源点。但随着地震勘探对深度要求的增加和对精度要求的提高，野外地震勘探采集道数剧增到5-10万道、一次勘探覆盖面积达几十平方千米，所以在山区地震勘探野外施工作业时，再采用人工放电话线的方法来联通仪器车和各震源点，显然已不现实。因此，在山区地震勘探野外施工作业中，仪器站与各震源点之间的同步问题，一直是困扰山区地震勘探的难题。
5.采用无线中继站来连通仪器站与各震源点，虽然解决了仪器站与各震源点之间的通讯联络问题，但由于无线中继站采用异频差转的工作方式便产生了延迟，使得地震勘探仪器采集地震数据的起始时间与震源的起爆时间，双方不能够精准发生在同一时刻，造成同步失常。因此必须解决无线中继站在地震勘探震源同步中所产生的延迟问题，确保地震勘探仪器采集地震数据的起始时间与震源的起爆时间，双方必须发生在同一时刻，精准同步。
6.震源同步器，由二部分组成：编码器和译码器，编码器和译码器必须配对，因为它
们之间所传输的指令码相当于密码，所以只有配好对的编码器和译码器才能彼此相互识别。编码器与地震勘探仪器通常放置在仪器车上（称之为仪器站），并与地震勘探仪器执行相关联动，由仪器操作员操控；译码器则放置在各震源点上，由爆炸员操控。二者之间有一定的距离，通常用无线电台或用电话线进行通讯联络、传送相关工作指令。
7.震源同步器工作时：情况1：同频收、发工作方式，当地震勘探仪器操作员，在检查好地震测线上的相关地震数据采集设备均工作正常，完全符合地震数据采集作业条件时，仪器操作员便通知震源点上的爆炸员做好激发震源前的各项准备工作，若震源点上起爆前的所有工作全部就绪，便开始了地震数据采集的作业进程。此时由仪器操作员用编码器发出第一条指令：预备码，只有与此编码器配好对的译码器才能接收到，经由无线电台或电话线传输至震源激发点上的译码器，震源激发点上的爆炸员在接收到此预备码指令后，便给译码器充电，充电时间通常为几秒钟，其目的是给雷管的起爆提供充足的起爆电荷能量，几秒钟后，仪器操作员再通过操控地震勘探仪器来联动编码器发出第二条指令：点火指令，只有与此编码器配好对的译码器才能接收到，同样经由无线电台或电话线传输至震源激发点上的译码器，在震源激发点上爆炸员的操控下，该译码器便能自动接收到此点火指令，并且能够自动译出此点火指令，形成同步零点，并以此时此刻为时间基准点，于是编码器和译码器双方就建立了时间上的同步关系，双方均以此同步零点作为各自的时间基准点。并由此双方各自发出一条执行指令：震源点上的译码器自动发出起爆指令，激发震源，与此同时，地震勘探仪器车上的编码器也自动发出地震数据采集起始指令，启动地震勘探仪器开始采集地震数据。至此，震源的起爆时间与地震勘探仪器开始采集地震数据的时间，双方发生在同一时刻，确保了精准的同步关系，按照地震勘探行业规范，其同步精度误差必须小于
±
1ms。
8.情况2：由于山体阻隔，当震源点2处于无线通讯盲区时，仪器车和震源点2无法进行直接的无线电通讯联络，此时可以利用无线中继站来联通仪器与震源点2。无线中继站一般由：异频差转台，双工器，天线、馈线、链路台组成。由于无线中继站采用异频差转工作方式，必然会产生延迟，使得地震仪器地震数据采集的起始时间与震源的起爆时间，双方不能发生在同一时刻，无法同步，不符合中华人民共和国石油天然气sy/t5314-2004行业标准。
9.此种境况下，只好采用人工放电话线的原始方法来联通仪器车和各震源点，以确保地震勘探仪器采集地震数据的起始时间与震源的起爆时间，双方发生在同一时刻，精准同步，这就是山区地震勘探工作中采用人工放电话线的缘由，也是不得已而为之。正如前所述：在山区人工放电话线困难重重，甚至有时电话线还意外断开，大大降低了野外施工作业效率，导致了工期延长和成本升高。
10.综上所述，在山区地震勘探野外施工作业中，仪器与各震源点之间的同步问题，一直是困扰山区地震勘探的难题。


技术实现要素：

11.本发明的目的是针对在山区地震勘探野外施工作业中，仪器与各震源点之间的同步问题，提出一种地震勘探震源同步器精准同步系统及方法。本发明能够应用于石油、天然气、煤炭等地震勘探领域，也可以应用在需要纠正无线中继站产生差转延迟的其他场合。
12.本发明的技术方案是：
本发明提供一种地震勘探震源同步器精准同步系统，所述震源同步器包括编码器和译码器，所述编码器与地震勘探仪器联动，且置于仪器车上，译码器置于各震源点，该同步系统串接于编码器与地震勘探仪器之间，包括延迟电路和开关电路；当地震勘探仪器与各震源点之间通过无线中继站联通时，所述开关电路将延迟电路接入系统，以纠正无线中继站差转工作所产生的延迟。
13.进一步地，所述的开关电路包括联动开关k1、k2和k3，所述联动开关k1的一端接编码器的同步零输出端和联动开关k2的一端，联动开关k1的另一端接地震勘探仪器的控制端和联动开关k3的一端，联动开关k2和k3的另一端分别接延迟电路的两端；当联动开关k1接通时，联动开关k2、k3断开，此时地震勘探仪器与各震源点收、发同频，处于正常工作状态，即不使用无线中继站；当联动开关k1断开时，联动开关k2、k3接通，此时地震勘探仪器与各震源点收、发异频，处于启用无线中继站的工作状态，接入延迟电路。
14.进一步地，所述的延迟电路包括：时间基准电路，用于提供脉冲计时信号作为时间基准，时间基准电路的输出与控制门电路的输入相连；控制门电路，包括状态触发器，以及控制门即与门y1，编码器的同步零输出端接状态触发器的下输入端，状态触发器的上输入端接rs复位信号，状态触发器的输出端接控制门的上输入端，控制门的下输入端接时间基准电路的输出，控制门的输出端同时并接计数器电路的最低位和比较器电路的最低位输入端，控制计时脉冲信号的输出；计数器电路，由若干计数器构成，从最低位至最高位设置；低权位中的最高位输出端接高权位中的最低位输入端，即最低位计数器的最高位输出端接次低位计数器的最低位输入端，次低位计数器的最高位输出端接下一计数器的最低位输入端，以此类推至最高位计数器，各计数器分别接rs复位信号，由编码器开机时提供，各计数器的各位输出端分别接对应权位比较器的对应位输入端；时间选择电路，由多根跨接线组成，将+5v高电平或gnd低电平连接到比较器相应的端口，预置所延迟的时间值；比较器电路，由若干比较器构成，从最低位至最高位设置；低权位的比较器输出端接高权位的比较器输入端，最高位比较器的输出端接驱动器电路的输入端；驱动器电路，用于输出执行信号至地震勘探仪器的启动控制端。
15.进一步地，所述的时间基准电路选用晶体振荡器；或者采用gps、北斗，经过分频器作为时间基准。
16.进一步地，所述的时间基准电路，用于提供0.01ms的脉冲计时信号作为时间基准。
17.进一步地，所述的状态触发器采用rs触发器，用于表示编码器同步零输出的状态；包括与非门yf1、yf2，所述与非门yf1的输出端接与非门yf2的上输入端，与非门yf2的输出端接与非门yf1的下输入端，与非门yf2的输出端同时接与门y1的上输入端，与非门yf2 的下输入端作为状态触发器的输入接编码器的同步零输出端，与非门yf1的上输入端作为状态触发器的另一输入接rs复位信号，与非门yf2的输出端作为状态触发器的输出接控制门即与门y1的上输入端。
18.进一步地，所述的计数器采用10进制计数器或16进制计数器；相应地，比较器采用
与计数器进制一致的比较器。
19.一种地震勘探震源同步器精准同步系统所采用的的方法，该方法包括：接通联动开关k1，断开联动开关k2、k3，此时地震勘探仪器与各震源点收、发同频，处于正常工作状态，即不使用无线中继站；断开联动开关k1，接通联动开关k2、k3，此时地震勘探仪器与各震源点收、发异频，处于启用无线中继站的工作状态，接入延迟电路。
20.进一步地，接入延迟电路时，执行以下步骤：测量任一无线中继站的延迟时间，将其作为编码器端延迟电路的延迟时间，由时间选择电路的跨接线将+5v高电平或gnd低电平连接到比较器相应的端口，预置所延迟的时间值；初始状态时rs复位，状态触发器输出低电平至控制门的上输入端，此时控制门呈锁门状态；当编码器产生同步零指令并输出至状态触发器的下输入端，触发状态触发器翻转动作并输出高电平至控制门的上输入端，此时控制门呈开门状态；由时间基准电路所提供的计时脉冲，输出至计数器电路和比较器电路，延迟电路开始计时动作；当时间基准电路所提供的计时脉冲信号的计数数量达到由时间选择电路选择的延迟时间时，比较器电路输出控制信号至驱动器电路的输入端，再由驱动器电路输出执行信号至地震勘探仪器的启动控制端。
21.本发明的有益效果：本发明的方法和系统有效解决了无线中继站在山区地震勘探震源同步中所产生的延迟问题，确保地震仪器数据采集的起始时间与震源的起爆时间，双方仍发生在同一时刻，精准同步，其tb信号同步精准度不但完全符合中华人民共和国石油天然气sy/t5314-2004行业标准。无线中继站差转工作所产生的延迟，经过在编码器端增加了延迟电路的纠正后，保持了精准的同步关系，同步正常。
22.本发明中，时间基准电路用于提供0.01ms的脉冲计时信号作为时间基准；tb信号同步精准度由
±
1ms提高到了
±
0.01ms。
23.本发明中，无线中继站差转工作所产生的延迟t0
→
t1，经过纠正即在编码器从发出同步零点之时起算，在编码器端增加一段延迟时间，也将同步零点时间从t0延迟到t1，此时间值就是译码器端由于无线中继站差转工作所产生延迟的时间值，二者时间值相等，这样的结果确保了编码器所发出的经过纠正后的同步零指令与译码器端所检测出的同步零点指令，在时间上双方仍保持精准的同步关系，确保地震勘探仪器采集地震数据的起始时间与震源的起爆时间，双方仍发生在同一时刻t1，精准同步。
24.本发明的系统已经在山区、青藏高原、黄土高原、热带雨林、海滩海岛、沙漠戈壁等复杂地形的地震勘探野外施工作业中均得到了很好的应用效果。随着地震勘探向超多道、大三维、长测线、大面积的趋势发展，更充分显示出了本发明的实际使用价值，就目前地震勘探野外施工作业情况而言，通常每天耗费少则十几万元，多则几十万元，甚至更高的成本。应用本发明的技术服务于上述复杂地形的地震勘探野外施工作业，在确保精准同步的前提下，提高了地震勘探野外施工作业效率，缩短了地震勘探野外施工作业工期，降低了地震勘探野外施工作业的总成本，对于一个勘探项目节约少则数百万元，多则数千万元，甚至
更多，经济效益极为可观。
25.本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
26.通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
27.图1示出了背景技术中山区地震勘探野外施工作业的示意图。
28.图2示出了根据本发明的一个实施例的系统示意图。
29.图3示出了根据本发明的一个实施例的延迟电路图。
30.图4示出了根据本发明的一个实施例中实测同步时编码器、译码器同步零分开显示图，上线为编码器的同步零，下线为译码器的同步零。
31.图5示出了根据本发明的一个实施例中实测同步时编码器、译码器同步零重合显示图。
实施方式
32.下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
33.如图2所示，一种地震勘探震源同步器精准同步系统，所述震源同步器包括编码器和译码器，所述编码器与地震勘探仪器联动，且置于仪器车上，译码器置于各震源点：该同步系统串接于编码器与地震勘探仪器之间，包括延迟电路和开关电路；当地震勘探仪器与各震源点之间通过无线中继站联通时，所述开关电路将延迟电路接入系统，以纠正无线中继站差转工作所产生的延迟；所述的开关电路包括联动开关k1、k2和k3，所述联动开关k1的一端接编码器的同步零输出端和联动开关k2的一端，联动开关k1的另一端接地震勘探仪器的控制端和联动开关k3的一端，联动开关k2和k3的另一端分别接延迟电路的两端；当联动开关k1接通时，联动开关k2、k3断开，此时地震勘探仪器与各震源点收、发同频，处于正常工作状态，即不使用无线中继站；当联动开关k1断开时，联动开关k2、k3接通，此时地震勘探仪器与各震源点收、发异频，处于启用无线中继站的工作状态，接入延迟电路。
34.如图3所示，编码器端所增加的延迟电路包括：时间基准电路（简称时基，下同）、控制门电路、计数器电路、时间选择电路、比较器电路和驱动器电路；1、时间基准电路：本发明中的时间基准选择0.01ms的脉冲计时信号，可以选用高精度、高稳定度的晶体振荡器，或引入gps、北斗作为时间基准，经过分频而得之，二者均可。晶体振荡器、gps、北斗时基以及分频器均为常规通用电路。实践证明：选用高精度、高稳定度的晶体振荡器，已能够满足实际使用的精准度、稳定度要求，制作成本较低；而引入gps、北斗时基，则其精准度更高，但制作成本也高，可根据实际情况酌情而定。
35.时间基准电路所提供的，并经控制门电路所控制的0.01ms的计时脉冲信号的输出端，接计数器电路和比较器电路的最低位输入端。当时间基准电路所提供的，并经控制门电
路所控制0.01ms的计时脉冲信号有输出时，同时分别输入给计数器电路和比较器电路的最低位。
36.2、控制门电路：包括状态触发器和“与”门构成，其中状态触发器由“与非
”ꢀ
门yf 1和“与非
”ꢀ
门yf2连接组成，“与非
”ꢀ
门yf 1 的输出端接“与非
”ꢀ
门yf2 的上面一个输入端，而“与非
”ꢀ
门yf 2 的输出端则接“与非
”ꢀ
门yf1 的下面一个输入端，同时“与非
”ꢀ
门yf 2 的输出端还接到控制门“与”门y1的上面一个输入端，此rs触发器作为状态触发器，表示了编码器是否有同步零输出的状态。编码器的同步零输出端接状态触发器（即“与非
”ꢀ
门yf2 的下面一个输入端）下面一个输入端，状态触发器（即“与非
”ꢀ
门yf1 的上面一个输入端）上面一个输入端接rs复位。状态触发器的输出端（即“与非
”ꢀ
门yf2的输出端）接控制门“与”门y1的上面一个输入端，而控制门“与”门y1的下面一个输入端，则接时间基准电路所提供的0.01ms的计时脉冲的输出端。控制门“与”门y1的输出端同时并接到计数器电路的低权位和比较器电路的低权位输入端。
37.3、计数器电路：由若干计数器构成，采用10进制计数器或16进制计数器，从最低位至最高位设置；低权位中的最高位输出端接高权位中的最低位输入端，即最低位计数器的最高位输出端接次低位计数器的最低位输入端，次低位计数器的最高位输出端接下一计数器的最低位输入端，以此类推至最高位计数器，各计数器分别接rs复位信号，由编码器开机时提供，各计数器的各位输出端分别接对应权位比较器的对应位输入端；本发明以10进制计数器为例，低权位中的最高位输出端接高权位中的最低位输入端，即个位中的最高位输出端（计数器a3）接十位中的最低位输入端（计数器b0），十位中的最高位输出端（计数器b3）接百位中的最低位输入端（计数器c0），以此类推。rs为总清复位，由编码器开机时提供。
38.4、时间选择电路：由多根u型跨接线组成时间选择电路，将+5v（高电平）或gnd（低电平）连接到比较器相应的端口，预置所延迟的时间值。
39.5、比较器电路：由一系列的10进制比较器或16进制比较器构成，二者工作原理完全相同，本发明以10进制比较器为例，低权位的输出端接高权位的输入端，即个位的输出端（比较器a）接十位的输入端（比较器b），十位的输出端（比较器b）接百位的输入端（比较器c），以此类推。
40.比较器电路的输入端接计数器的输出端，另一个输入端由已选定的时间值通过跨接线接高、低电平来选定。当测得的某无线中继站的延迟时间为1.76ms时，则所确定的计数值亦为1.76（以0.01作为个位），则：比较器c（相当于百位）上的c0接+5v；c1、c2、c3接地，二进制数0001，即为10进制数百位上的1。同理：比较器b（相当于十位）上的b0、b1、b2接+5v；、b3接地，二进制数0111，即为10进制数十上位的7。比较器a（相当于个位）上的a1、a2接+5v；a0、a3接地，二进制数0110，即为10进制数个位上的6，总值176。因为计时脉冲信号是0.01ms，故176即为1.76ms；6、驱动器电路：由带有驱动能力的电路构成，输出执行信号，给地震勘探仪器的启动控制端。比较器电路的最高权位（比较器n）输出端接驱动器电路q1的输入端，驱动器电路q1的输出端接地震勘探仪器的启动控制端，启动地震勘探仪器开始采集地震数据。
41.具体实施时：首先断开原编码器同步零输出电路与地震勘探仪器启动控制端的连接，通过联动
开关k1重新连接：联动开关k1的左端接编码器同步零电路输出端，联动开关k1的右端接地震勘探仪器的启动控制端。
42.延迟电路加在编码器同步零输出端与地震勘探仪器启动控制端之间：延迟电路的左端通过联动开关k2接编码器同步零电路输出端，即：延迟电路的左端输入端接联动开关k2的右端，联动开关k2的左端接编码器同步零电路输出端；延迟电路的右端通过联动开关k3接地震勘探仪器的启动控制端，即：延迟电路的右端输出端接联动开关k3的左端，联动开关k3的右端接地震勘探仪器的启动控制端。
43.当k1接通时，k2、k3则断开，此时为收、发同频的正常工作状态，即为不使用无线中继站的工作状态；反之，当k1断开时，k2、k3则接通，此时为收、发异频，即为使用无线中继站的工作状态。此联动开关k加装在编码器箱体的操作面板上，根据是否使用无线中继站来控制其档位，操作极其简单，使用非常方便。
44.编码器端延迟电路的工作原理测量任一品牌、型号的无线中继站的延迟时间（说明：不同品牌、不同型号的无线中继站，差转延迟时间各不相同，但其延迟时间值却是固定值。例如，所测得的某品牌、某型号无线中继站的延迟时间为1.76ms），以1.76ms为例，则编码器端所增加的延迟电路的时间值也为1.76ms，二者完全相同。
45.时间基准电路所提供的0.01ms的计时脉冲，能否输出给计数器电路和比较器电路，或者说，延迟电路何时工作，还要由控制门控制。如图3左侧下方所示，控制门“与”门y1的下面一个输入端接时间基准电路0.01ms的计时脉冲的输出端，但控制门“与”门y1的上面的一个输入端则接状态触发器的输出端。状态触发器为rs双稳态触发器，其下面一个输入端（“与非
”ꢀ
门yf2的下面一个输入端）接编码器同步零的输出，受控于同步零；其上面一个输入端接rs复位，受控于rs复位。
46.时间基准电路所提供的0.01ms的计时脉冲受控于控制门（“与”门y1），控制门又受控与状态触发器（“与非
”ꢀ
门yf 1和“与非
”ꢀ
门yf2连接组成的rs触发器），状态触发器（“与非
”ꢀ
门yf2的下面一个输入端）又受控于编码器输出的同步零。换言之，同步零不到，时间基准电路所提供的0.01ms的计时脉冲信号则无输出，只有同步零到达后，时间基准电路所提供的0.01ms的计时脉冲信号才有输出。
47.在总清rs复位阶段，状态触发器输出低电平加至“与”门y1的上面的一个输入端，呈“0锁门”状态，0.01ms的计时脉冲过不去。只有当编码器的同步零指令信号输出后，加到状态触发器的下面一个输入端，触发状态触发器翻转动作，输出高电平，加至“与”门y1的上面的一个输入端，此时控制门“与”门y1呈“1开门”状态，只有在此时此刻，由时间基准电路所提供的0.01ms的计时脉冲，才能输出给计数器电路和比较器电路，也就是说，也只有从此时此刻开始，延迟电路才开始计时动作。换言之，时间基准电路所提供的0.01ms的计时脉冲信号受控于同步零电路的控制，同步零不到，时间基准电路所提供的0.01ms的计时脉冲信号则无输出。只有同步零到了，时间基准电路所提供的0.01ms的计时脉冲信号才有输出，同时分别输入给计数器电路和比较器电路，即同步零为时间上的起点。
48.当时间基准电路所提供的0.01ms的计时脉冲信号的计数数量，达到由时间选择电路事先选定好的计数数量时，即事先选定值等于计时脉冲计数值时，则比较器电路动作，输
出一信号加至驱动器电路q1的输入端，再由驱动器电路q1输出执行信号，这一经过时间纠正后的同步零，便加到了地震勘探仪器的启动控制端，启动仪器开始采集地震数据。
49.如前所述，所测得的无线中继站的延迟时间为1.76ms，则所确定的计数值亦为1.76（以0.01作为个位），则：比较器c（相当于百位）上的c0接+5v；c1、c2、c3接地，二进制数0001，即为10进制数百位上的1。同理：比较器b（相当于十位）上的b0、b1、b2接+5v；、b3接地，二进制数0111，即为10进制数十上位的7。比较器a（相当于个位）上的a1、a2接+5v；a0、a3接地，二进制数0110，即为10进制数个位上的6。综上所述可知：总值176。当计时电路上的计数脉冲数量达到176时，则比较器动作，由于一个计时脉冲是0.01ms，所以此时的时间值即为1.76 ms。即：当时间基准电路提供给计数器电路、比较器电路的计时脉冲的计数数量，达到由时间选择电路所确定好的计数数量时，即二者相同时，电路就动作了；反之，当时间基准电路提供给计数器电路、比较器电路的计时脉冲的计数数量，没有达到由时间选择电路所确定好的计数数量时，即二者不相同时，电路就会不动作。
50.综上所述，当无线中继站差转延迟为1.76 ms时，译码器端的同步零时间比编码器端的原本同步零时间晚到了1.76 ms，从t0延迟到了t1，故在编码器端增加了1.76 ms的延迟电路，也从t0延迟到了t1。则其最终结果是：无线中继站差转所产生的延迟时间经过纠正后，使得编码器端所发出的同步零点与译码器端所检测出的同步零点，在时间上双方均在t1时刻仍保持了精准的同步关系，于是确保了地震勘探仪器采集地震数据的起始时间与震源的起爆时间，双方仍发生在同一时刻t1，仍保持精准同步。由于计时脉冲的基数是0.01ms，将石油天然气sy/t5314-2004行业标准所规定的tb信号同步精准度，从
±
1ms提高到了
±
0.01ms。
51.电路元器件及安装说明：1、时间基准电路：可以选用高精度、高稳定度晶体振荡器，或引入gps、北斗时基（如选用北斗卫星接收天线gnc2a11），经过分频而得之。
52.2、延迟电路所用器件：门控制器： sn7400；计数器：sn7490（十进制）、或（sn7493十六进制）；比较器：sn7485；驱动器：sn7406；时间选择电路：高、低电平电路，高电平为+5v，低电平为gnd地，以跨接线选择所需的时间值。
53.3、延迟电路的安装：该延迟电路体积小、重量轻、功耗低，可做在一块小电路板上，安装在编码器箱体中，其供电也由编码器相关电源供给。并通过联动开关k，将此延迟电路安装在编码器同步零输出端与地震勘探仪器的启动控制端之间。
54.技术指标：1、同步时间精度：
±
0.01ms。
55.2、时钟稳定度：优于0.1ppm。
56.3、适用环境：陆地、丘陵、山地、丛林、海滩、滩涂等工作环境。
57.4、工作温度：-20℃至60℃。
58.实测同步效果：无线中继站差转工作所产生的延迟经过纠正后，使得编码器端所发出的同步零点与译码器端所检测出的同步零点，在时间上双方仍保持精准的同步关系，最终确保了地震勘探仪器采集地震数据的起始时间与震源的起爆时间，双方仍发生在同一时刻t1，精准同步。实际测量时，如图4所示，为编码器、译码器同步零分开显示图；如图5所
示，为编码器、译码器同步零重合显示图，图5中二者完全一致，精准同步，其同步精准度优于0.01ms，最终确保了地震仪器数据采集的起始时间与震源的起爆时间，双方仍发生在同一时刻，精准同步。由图5可知：该tb信号同步精准度不但完全符合中华人民共和国石油天然气sy/t5314-2004行业标准，甚至还将tb信号同步精准度由
±
1ms提高到了
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59.无线通信设备是地震勘探野外施工作业的重要设备之一，良好的无线通信是确保野外施工作业顺利、提高野外施工作业效率的基本前提，没有良好的通讯而要想完成高效的野外施工作业几乎是不可能的。所以在地震勘探野外施工作业中，通常使用无线通信系统进行通讯联络，它性价比高、经济实用，操作灵活、方便快捷。但是，实践证明：在同频收、发情况下，其通讯距离还是很有限的。众所周知：由于地球表面是弧形曲面，所以其视距最大通讯距离一般也就在10公里左右，一旦遇到地形地貌、树木丛林、村庄房屋等影响，其实际最大通信距离还远达不到10公里。
60.架设无线中继站后便可大幅度增加无线通讯覆盖范围。采用本发明方法技术，就能确保地震仪器数据采集的起始时间与震源的起爆时间，双方仍发生在同一时刻，精准同步，不但完全符合中华人民共和国石油天然气sy/t5314-2004行业标准，甚至还将tb信号同步精准度由
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0.01ms。完全满足了地震勘探日益增长的多道数、大三维、长测线、大面积的地震勘探野外施工作业需求，大大提高了地震勘探野外施工作业效率，大大缩短了地震勘探野外施工作业工期，大大降低了地震勘探野外施工作业的成本。
61.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

技术特征：
1.一种地震勘探震源同步器精准同步系统，所述震源同步器包括编码器和译码器，所述编码器与地震勘探仪器联动，且置于仪器车上，译码器置于各震源点，其特征在于：该同步系统串接于编码器与地震勘探仪器之间，包括延迟电路和开关电路；当地震勘探仪器与各震源点之间通过无线中继站联通时，所述开关电路将延迟电路接入系统，以纠正无线中继站差转工作所产生的延迟。2.根据权利要求1所述的地震勘探震源同步器精准同步系统，其特征在于， 所述的开关电路包括联动开关k1、k2和k3，所述联动开关k1的一端接编码器的同步零输出端和联动开关k2的一端，联动开关k1的另一端接地震勘探仪器的控制端和联动开关k3的一端，联动开关k2和k3的另一端分别接延迟电路的两端；当联动开关k1接通时，联动开关k2、k3断开，此时地震勘探仪器与各震源点收、发同频，处于正常工作状态，即不使用无线中继站；当联动开关k1断开时，联动开关k2、k3接通，此时地震勘探仪器与各震源点收、发异频，处于启用无线中继站的工作状态，接入延迟电路。3.根据权利要求1所述的地震勘探震源同步器精准同步系统，其特征在于，所述的延迟电路包括：时间基准电路，用于提供脉冲计时信号作为时间基准，时间基准电路的输出与控制门电路的输入相连；控制门电路，包括状态触发器，以及控制门即与门y1，编码器的同步零输出端接状态触发器的下输入端，状态触发器的上输入端接rs复位信号，状态触发器的输出端接控制门的上输入端，控制门的下输入端接时间基准电路的输出，控制门的输出端同时并接计数器电路的最低位和比较器电路的最低位输入端，控制计时脉冲信号的输出；计数器电路，由若干计数器构成，从最低位至最高位设置；低权位中的最高位输出端接高权位中的最低位输入端，即最低位计数器的最高位输出端接次低位计数器的最低位输入端，次低位计数器的最高位输出端接下一计数器的最低位输入端，以此类推至最高位计数器，各计数器分别接rs复位信号，由编码器开机时提供，各计数器的各位输出端分别接对应权位比较器的对应位输入端；时间选择电路，由多根跨接线组成，将+5v高电平或gnd低电平连接到比较器相应的端口，预置所延迟的时间值；比较器电路，由若干比较器构成，从最低位至最高位设置；低权位的比较器输出端接高权位的比较器输入端，最高位比较器的输出端接驱动器电路的输入端；驱动器电路，用于输出执行信号至地震勘探仪器的启动控制端。4.根据权利要求3所述的地震勘探震源同步器精准同步系统，其特征在于，所述的时间基准电路选用晶体振荡器；或者采用gps、北斗，经过分频器作为时间基准。5.根据权利要求3所述的地震勘探震源同步器精准同步系统，其特征在于，所述的时间基准电路，用于提供0.01ms的脉冲计时信号作为时间基准。6.根据权利要求3所述的地震勘探震源同步器精准同步系统，其特征在于，所述的状态触发器采用rs触发器，用于表示编码器同步零输出的状态；包括与非门yf1、yf2，所述与非门yf1的输出端接与非门yf2的上输入端，与非门yf2的输出端接与非门yf1的下输入端，与非门yf2的输出端同时接与门y1的上输入端，与非门yf2 的下输入端作为状态触发器的输
入接编码器的同步零输出端，与非门yf1的上输入端作为状态触发器的另一输入接rs复位信号，与非门yf2的输出端作为状态触发器的输出接控制门即与门y1的上输入端。7.根据权利要求3所述的地震勘探震源同步器精准同步系统，其特征在于，所述的计数器采用10进制计数器或16进制计数器；相应地，比较器采用与计数器进制一致的比较器。8.一种权利要求1-7之一所述地震勘探震源同步器精准同步系统所采用的的方法，其特征在于，接通联动开关k1，断开联动开关k2、k3，此时地震勘探仪器与各震源点收、发同频，处于正常工作状态，即不使用无线中继站；断开联动开关k1，接通联动开关k2、k3，此时地震勘探仪器与各震源点收、发异频，处于启用无线中继站的工作状态，接入延迟电路。9.根据权利要求8所述的地震勘探震源同步器精准同步方法，其特征在于，接入延迟电路时，执行以下步骤：测量任一无线中继站的延迟时间，将其作为编码器端延迟电路的延迟时间，由时间选择电路的跨接线将+5v高电平或gnd低电平连接到比较器相应的端口，预置所延迟的时间值；初始状态时rs复位，状态触发器输出低电平至控制门的上输入端，此时控制门呈锁门状态；当编码器产生同步零指令并输出至状态触发器的下输入端，触发状态触发器翻转动作并输出高电平至控制门的上输入端，此时控制门呈开门状态；由时间基准电路所提供的计时脉冲，输出至计数器电路和比较器电路，延迟电路开始计时动作；当时间基准电路所提供的计时脉冲信号的计数数量达到由时间选择电路选择的延迟时间时，比较器电路输出控制信号至驱动器电路的输入端，再由驱动器电路输出执行信号至地震勘探仪器的启动控制端。

技术总结
本发明提供一种地震勘探震源同步器精准同步系统及方法，所述震源同步器包括编码器和译码器，所述编码器与地震勘探仪器联动，且置于仪器车上，译码器置于各震源点，该同步系统串接于编码器与地震勘探仪器之间，包括延迟电路和开关电路；当地震勘探仪器与各震源点之间通过无线中继站联通时，所述开关电路将延迟电路接入系统，以纠正无线中继站差转工作所产生的延迟。采用本发明的技术，能确保地震仪器数据采集的起始时间与震源的起爆时间，双方仍发生在同一时刻，精准同步，大大提高了地震勘探野外施工作业效率，缩短了地震勘探野外施工作业工期。业工期。业工期。


技术研发人员：王玉宝 李娟 陈通
受保护的技术使用者：北京普瑞联合国际投资有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/7/25