ICS 75.180 CCS E 90
中华人民共和国石油天然气行业标准
SY/T 6627—2025
代替SY/T 6627—2012
数字地震仪校准方法
Calibration method of the seismic data recording system
2025—09-28发布 2026—03-28实施
国家能源局 发布
SY/T 6627—2025
目 次
SY/T 6627—2025
前 言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规 定起草。
本文件代替SY/T 6627—2012《数字地震仪校准方法》,与SY/T 6627—2012相比，除结构调整和 编辑性改动外，主要技术变化如下：
a) 增加了概述(见第4章);
b) 增加了计量特性要求(见第5章);
c) 更改了校准装置的技术要求(见6.3,2012年版的4.2);
d) 更改了测试连接的示意图(见图2,2012年版的图1);
e) 增加了数字地震仪的校准项目(见7.3,2012年版的5.3);
f) 增加了数字地震仪直流零漂校准结果的不确定度评定示例(见附录C)。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由石油工业标准化技术委员会石油专用计量器具校准规范直属工作组 (CPSC/WG1) 提出 并归口。
本文件起草单位：中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司、中石化石油工程地球物理有限 公司、西安石油大学。
本文件主要起草人：张显桂、甘志强、魏月婷、田磊、慕艳、韩文刚、张嘉翔、赵忠、李国栋、 张志锋。
本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：
——2005年首次发布为SY/T 6627—2005,2012年第一次修订;
——本次为第二次修订。
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数字地震仪校准方法
1 范围
本文件规定了数字地震仪的计量特性、校准条件、校准项目、校准方法、校准结果及复校时间间 隔等要求。
本文件适用于数字地震仪(包括有线、节点仪器)的校准。
2 规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件。
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3. 1
直流零漂 DC offset
数字地震仪各道输入端短路时，没有任何信号感应或其他输入信号(即输入信号为零),输出端 的示值的直流分量。
3.2
等效输入噪声 equivalent input noise
输入端短路的情况下，在输出端所能观测的电压值，折合到输入端的电压值。 3.3
共模抑制比 common mode rejection ratio
数字地震仪放大器差模信号的放大能力与共模信号的抑制能力的比值。
3.4
道间串音 crosstalk isolation
数字地震仪各地震道间感应干扰的程度。
3.5
增益误差 gain error
数字地震仪放大器的增益台阶之间的测试增益值与理论增益值的相对误差。
3.6
系统延迟 system delay
采集系统输出信号和输入信号之间的时间差。
3.7
计时误差 timing error
单位采集长度的时间误差。
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3.8
频率响应范围 frequency response range
数字地震仪可采集的地震信号频率范围。
3.9
动态范围 dynamic range
所采集有效地震波中最大输入信号与等效输入噪声的比值。
3.10
授时精度 timing accuracy
数字地震仪输出时间与授时系统时间之间的偏差值。
3.11
采集同步精度 sample synchronization accuracy
数字地震仪不同采集道之间的时钟误差值。
3.12
谐波畸变 harmonic distortion
数字地震仪放大器系统所有谐波分量的均方根值与基波分量的均方根值的比值。
4 概述
数字地震仪的工作原理是将采集的地震信号，通过前置放大器进行放大、滤波，再通过模数转换 器转换成数字信号，主控模块对数字信号进行处理、存储与传输，最终为地震控制和监测提供重要的 信息。
数字地震仪的工作原理示意图如图1所示。
数字地震仪
信号的控制 和检测
图 1 数字地震仪工作原理示意图
5 计量特性
数字地震仪计量特性应符合表1和表2的要求。
表1数字地震仪计量特性(不含等效输入噪声)
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表 1 (续)
表2数字地震仪等效输入噪声计量特性
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6 校准条件
6.1 环境
应满足：
——温度：15℃~35℃;
——湿度：30%～70%;
——无强振动、强电磁干扰。
6.2 外观
应满足：
——数字地震仪注明型号、规格、制造厂家、唯一性标识;
——数字地震仪外观保持整洁，各紧固件无松动;
——数字地震仪面板各开关、插座、显示器连接完好，功能正常; ——数字地震仪无影响计量性能的其他缺陷。
6.3 校准装置
数字地震仪校准装置的技术指标应符合表3的要求。
表3数字地震仪校准装置技术指标
7 校准项目及校准方法
7.1 校准项目
校准项目包括直流零漂、等效输入噪声、共模抑制比、道间串音、谐波畸变、增益误差、系统延 迟、计时误差、频率响应范围、动态范围、授时精度和采集同步精度等。
7.2 校准连接
校准连接方法如图2所示。
7.3 校准方法
7.3.1 外观
检查数字地震仪外观，应符合6.2的要求。
7.3.2 校准前准备工作
校准装置和被校准的数字地震仪开机应预热30 min以上或满足使用说明书的相应要求，正确设 置测试参数。
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图2 校准连接示意图
7.3.3 直流零漂
按图2所示，将校准装置信号输出端与数字地震仪的采集输入端连接，设置校准装置以“固定电 阻”的方式输出信号，数字地震仪记录数据。解编地震数据文件，按公式(1)计算直流零漂：
……………………………………
(1)
式中：
Vo——直流零漂，单位为微伏(μV);
x(i)—— 第 i 个数据样点值，0≤i
M——数据样点个数。
7.3.4 等效输入噪声
按图2所示，将校准装置信号输出端与数字地震仪的采集输入端连接，设置校准装置以“固定电 阻”的方式输出信号，数字地震仪记录数据。解编地震数据文件，按公式(2)计算等效输入噪声：
………………………………
(2)
式中：
NOISE——等效输入噪声，单位为微伏(μV);
Vp——直流零漂，单位为微伏(μV);
x(i)—— 第 i 个数据样点值，0≤i
M——数据样点个数，M≥1。
7.3.5 共模抑制比
按图2所示，将校准装置信号输出端与数字地震仪的采集输入端连接，向数字地震仪的所有数据 道接入设定频率的正弦共模信号，信号幅度取决于采集站的前放增益值，数字地震仪采集记录。
数字地震仪记录的地震数据经校准装置解编后，对数字地震仪采集的共模抑制比数据文件进行处 理。按公式(3)计算共模抑制比：
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………………………………
(3)
式中：
CMRR——共模抑制比，单位为分贝(dB);
G——前放增益值;
Usc——共模方式输入的电压值，单位为毫伏(mV);
Uoc——Usc经过数字地震仪后输出的电压(均为有效值),单位为毫伏 (mV)。
7.3.6 道间串音
7.3.6.1 奇数道串音
按图2所示，将校准装置信号输出端与数字地震仪的采集输入端连接，校准装置输出设定频率的 正弦信号，测量偶数道对奇数道的信号串音。
数字地震仪记录的地震数据经校准装置解编后，对数字地震仪采集的奇数道串音数据文件进行处 理。按公式(4)计算奇数道串音：
……………………(4)
式中：
CROSSISOLATION_ODD——奇数道串音，单位为分贝 (dB);
U₀——奇数通道信号的输出有效值，单位为毫伏( mV)
0.——偶数通道信号的输出平均值，单位为毫伏(mV)。
7.3.6.2 偶数道串音
按图2所示，将校准装置信号输出端与数字地震仪的采集输入端连接，校准装置输出设定频率的 正弦信号，测量奇数道对偶数道的信号串音。
数字地震仪记录的地震数据经校准装置解编后，对数字地震仪采集的偶数道串音数据文件进行处 理。按公式(5)计算偶数道串音：
……………………
(5)
式中：
CROSSISOLATION_EVEN——奇数道串音，单位为分贝 (dB);
Ue——偶数通道信号的输出有效值，单位为毫伏(mV);
。——奇数通道信号的输出平均值，单位为毫伏 (mV)。
7.3.7 谐波畸变
按图2所示，将校准装置信号输出端与数字地震仪的采集输入端连接，校准装置输出设定频率的 正弦信号，计算此时地震仪的谐波畸变。
数字地震仪记录的地震数据经校准装置解编后，对数字地震仪采集的谐波畸变数据文件进行处 理。按公式(6)计算谐波畸变：
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式中：
…………………………
(6)
DISTORTION——谐波畸变，单位为分贝(dB);
i——谐波次数，2≤i<9;
U——第i次谐波能量(谐波电压),单位为毫伏(mV);
Uo——基波能量(谐波电压),单位为毫伏(mV)。
7.3.8 增益误差
按图2所示，将校准装置信号输出端与数字地震仪的采集输入端连接，校准装置输出脉冲信号， 信号的幅度、宽度取决于采集站的前放增益和采集长度。
数字地震仪记录的地震数据经校准装置解编后，对数字地震仪采集的数据文件进行处理。
数字地震仪中增益误差分幅度误差与相位误差两项内容。
幅度误差按公式(7)计算：
相位误差按公式(8)计算：
式中：
…………………………
…………………………
(7)
(8)
ACCSIM——幅度误差，用百分数表示;
Dphase—相位误差，单位为微秒(μs);
Am——各个数据道的最大频谱幅值，单位为毫伏(mV);
A——各道的最大频谱幅度的平均值，单位为毫伏(mV);
P₁——输入信号的相位，单位为微秒(μs);
PDEV—系统所采用滤波器的理论相位移值，可以通过相应数字地震仪手册中给出的通道滤波器 图表查找，单位为微秒(μs);
P。——系统在输出端实际测量的相位，单位为微秒(μs);
f——测试信号频率，单位为赫兹(Hz)。
7.3.9 系统延迟
按图2所示，将校准装置信号输出端与数字地震仪的采集输入端连接，校准装置输出设定频率的 正弦信号。
数字地震仪记录的地震数据经校准装置解编后，对数字地震仪采集的系统延迟数据文件进行处 理。按公式(9)计算系统延迟：
Ta=T-T.-T。 …………………………… (9)
式中：
T。——被校准仪器系统延迟，单位为微秒(μs);
T——被校准系统实际记录时间，单位为微秒(μs);
T。——校准装置设定标准记录时间，单位为微秒(μs);
T₀——校准装置固有延迟，单位为微秒(μs)。
7.3.10 计时误差
按图2所示，将校准装置信号输出端与数字地震仪的采集输入端连接，校准装置输出设定频率的 脉冲信号。
启动数字地震仪采集记录，记录的地震数据经校准装置解编后，对数字地震仪采集的数据文件进 行处理。按公式(10)计算计时误差：
………………………………
(10)
式中：
Tp——计时误差，单位为微秒(μs);
T——数字地震仪理论采样间隔，单位为微秒(μs);
T——输入信号的采集长度，单位为微秒(μs);
N,——在 T 时间间隔中获得的输出信号的采样点数;
N₂——理论的计时间隔采样点数。
7.3.11 频率响应范围
按图2所示，将校准装置信号输出端与数字地震仪的采集输入端连接，校准装置输出脉冲信号， 信号的幅度等于数字地震仪所用前放增益值的最大线性差分输入的一半，信号的宽度等于数字地震仪 所用采样间隔的一半。
数字地震仪记录的地震数据经校准装置解编后，对数字地震仪采集的频率响应范围数据文件进行 处理并读取结果。
7.3.12 动态范围
按图2所示，将校准装置信号输出端与数字地震仪的采集输入端连接，校准装置输出正弦信号。
数字地震仪记录的地震数据经校准装置解编后，对数字地震仪采集的动态范围数据文件进行处 理。按下列方法测试数字地震仪的动态范围。
a) 测量数字地震仪每个地震道的等效输入噪声RMS值 Umotse
b) 根据所选前放增益对应的最大输入信号计算最大输出信号RMS值Uoutmax。
c) 按公式(11)计算每个地震道的动态范围：
………………………………
(11)
式中：
DR——动态范围，单位为分贝 (dB);
Unnolse 每道等效输入噪声RMS值，单位为微伏(μV); Uoumax 最大输出信号幅度RMS值，单位为微伏(pV)。
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7.3.13 授时精度
在授时条件下，数字地震仪使用最小采样间隔采集数据。数字地震仪开机并进入正常采集状态 2h 后或满足使用说明书的相应要求，校准装置向数字地震仪输入间隔为3s 的脉冲信号，设置整秒处 为起跳点。输出不小于5s 记录长度的测试数据，分析记录脉冲信号的起跳点与脉冲输出时刻的相对 时间差。按公式(12)计算授时精度：
2 ……………………………………(12)
式中：
△t——授时精度，单位为微秒(μs);
t₁——数字地震仪记录的脉冲起跳点时刻，单位为微秒(μs);
t₂——校准装置脉冲输出时刻，单位为微秒(μs)。
7.3.14 采集同步精度
选择不低于5道数字地震仪，使用最小采样间隔，由校准装置触发或在授时条件下连续采集。数 字地震仪开机并进入正常采集状态2h 后或满足使用说明书的相应要求，使用校准装置向数字地震仪 输出间隔为3s 的脉冲信号，数字地震仪采集数据的起点为脉冲信号的起始时刻。输出不小于5s 记 录长度的测试数据，按公式(13)计算各道脉冲标记时刻与脉冲输出时刻相对时间差，取最大值作为 测试结果：
△T=max{(T₁-T),(T₂-T),(T₃-T),(T-T),(T₅-T)} …………(13)
式中：
△T₅——采集同步精度，单位为微秒(μs);
Ts₁、T₂ 、T₃ 、T4 、T,——数 字地震仪记录的每道脉冲信号的起始时刻，单位为微秒(μs);
T₃——校准装置脉冲输出时刻，单位为微秒(μs)。
7.4 注意事项
数字地震仪校准注意事项：
——正确设置校准参数，保证在系统上设置的参数与数字地震仪设置的参数一致;
——数字地震仪记录的样点数至少应大于4096,设置数字地震仪的记录长度参数时要根据采样 间隔值考虑，记录长度应大于4096倍的采样间隔;
——在执行脉冲测试项时，适当地调整数字地震仪的触发灵敏度。
8 校准结果
校准结果包括直流零漂、等效输入噪声、共模抑制比、道间串音、谐波畸变、增益误差、系统延 迟、计时误差、频率响应范围、动态范围、授时精度、采集同步精度等。
数字地震仪校准测试原始记录格式见附录A; 数字地震仪校准证书内页格式见附录B; 数字地震 仪直流零漂校准结果的测量不确定度评定示例见附录C。
9 复校时间间隔
数字地震仪的复校时间间隔宜为24个月。
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附 录 A (资料性) 原始记录
数字地震仪校准测试原始记录见表A.1。
表A.1 数字地震仪校准测试原始记录
原始记录编号： 第 页，共 页
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附 录 B
(资料性)
数字地震仪校准证书内页格式
数字地震仪校准证书内页格式见表B.1。
表B.1 数字地震仪校准证书内页格式
证书编号：
本次校准所使用的标准仪器及设备可溯源至国家计量基础和标准。
本校准所依据技术文件：SY/T 6627数字地震仪校准方法。
校准环境条件及地点 温 度 ：
相对湿度：
校准地点：
校准所用主要标准器
名 称 准确度等级/测量不确定度/最大允许误差 证书编号
校准结果
序号 校准项目
1 直流零漂， V
2 等效输入噪声，pV
3 共模抑制比，dB
4 道间串音，dB
5 增益误差，%
6 系统延迟，μs
7 计时误差，μs
8 频率响应范围，Hz
9 动态范围，dB
10 授时精度，μs
11 采集同步精度，μs
12 谐波畸变，dB
声 明 ：
1.本机构仅对加盖“×××××××专用章”的完整证书负责。
2.本证书的校准结果仅对本次所校准装置有效。
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附 录 C
(资料性)
数字地震仪直流零漂校准结果的不确定度评定示例
C.1 测试量模型
数字地震仪直流零漂校准结果，按数学模型公式(C.1) 计算：
式中：
VD——直流零漂，单位为微伏(μV);
…………………………………(C.1)
x(i)—— 第 i 个数据样点值，0≤i
C.2 不确定度来源
数字地震仪不确定度来源：
a) 标准装置引入的不确定度分量：U₁;
b) 被校准仪器分辨力引入的不确定度分量：U₂;
c) 校准结果的重复性引入的不确定度分量：U3。
因此不确定度总量，按数学模型公式( C.2) 计算：
式中，c₁=C₂=C₃= 1。
C.3 不确定度评定
C.3.1 由标准装置引入的不确定度分量u1
……………………………(C.2)
标准装置引入的不确定度通过查技术报告上不确定度为0.03μV, 由标准装置引入的不确定度 (按2倍标准偏差计):
u1=0.03μV
C.3.2 由被校准仪器分辨力引入的不确定度分量u₂
被校准仪器分辨力引入的不确定度通过数字地震仪说明书得到，被校准仪器分辨力为0.01μV, 为均匀分布，则：
u2=0.012√3=0.0029(μv)
C.3.3 由测量重复性引入的不确定度分量u₃
由测量标准输出测量值，读取并记录其示值，在相同的条件下，重复测量10次，获得数据见 表C.1。
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表C.1直流零漂校准不确定度计算示例校准数据
测量的平均值：
5(μV)
单次测量标准偏差：
取单次测量值为测量结果，因此，由测量重复性引入的不确定度分量：
u₃=s(V)=0.03(μV)
C.4 合成标准不确定度
当校准结果的重复性引入的标准不确定度分量大于被校准仪器的分辨力引入的不确定度分量时， 用测量结果重复性引入的不确定度分量参与不确定度计算，可得：
C.5 扩展不确定度
取k=2, 扩展不确定度：
U=ku.=2×0.04=0.08(μV)
C.6 标准不确定度一览表
标准不确定度一览表见表C.2。
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表C.2直流零漂标准不确定度一览表
测量不确定度报告：数字地震仪直流零漂校准结果的测量不确定度U=0.08μV, 其置信概率为
95%。
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