地震勘测设备制造技术

一种地震勘测设备包括本体、检测质量块、至少一个传感器、电子电路以及功率源，所述至少一个传感器被布置成探测所述检测质量块相对于所述本体的运动，所述电子电路连接到所述至少一个传感器，所述电子电路被构造成接收并处理所述传感器的输出，所述功率源被布置成向所述电子电路提供电功率，所述功率源是所述检测质量块的一体化部件。

Seismic survey equipment

A seismic survey device includes a body, a proof mass, at least one sensor, electronic circuit and power source, the at least one sensor is arranged to detect the detection mass relative to the body movement, the electronic circuit connected to the at least one sensor, the electronic circuit is constructed to receive and process the output of the sensor, the power source is arranged to provide power to the electronic circuit, the power source is the integration component of the mass detection.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】地震勘测设备
本技术涉及一种用于在地震勘测中使用的设备。
技术介绍
地震勘测或者反射地震学被用于勘查地球表层下的部分。受约束的地震源提供了低频的地震波，该地震波行进通过地球表层下的部分。在不同的岩层之间的交界处，地震波被部分地反射。该被反射的波返回到表层，在该表层处它们被地震传感器中的一个或多个探测到。在地表所探测到的地面振动能够具有非常宽的动态范围，质点位移距离的范围从厘米到埃。分析由传感器所记录的数据来揭示表层下部分的结构和组成。地震传感器（也被称为地震仪或地震检波器）通常包括浸入强磁场中的导电线圈。这些电磁传感器可以被构造为动磁式或是动圈式中的一种，后者专有地受到地震勘探的青睐。在动圈形式中，磁体固定到箱体，该箱体然后被牢固地置于地层中，以使得该箱体和磁体与地面位移一致地运动。可动电线圈浸入固定磁体的磁场隙中并且该线圈被软弹簧松弛地联接到地震检波器的箱体，使得该线圈仅能够沿单一轴线行进。随着线圈沿着该轴线相对于固定的磁体移动，其将逐步地切割磁通线并且在线圈的电端子处产生与地面位移的速度成比例的电压和电流。在动圈式中，线圈形成检测质量块或反应质量块。线圈和弹簧的布置将具有共振频率，该共振频率取决于线圈的质量和弹簧的柔度。在远低于共振的频率处，线圈和磁体一致地运动所以灵敏度低并且电压或电流的输出小。随着振动的频率向上提高达到并且超过地震检波器的共振频率，灵敏度和输出将分别地提高、达到峰值并变平缓。通常，地震检波器的共振频率落入10-30Hz的范围，低端是优选的。低频共振需要高的弹簧柔度。这导致需要软弹簧，其进而要求对传感器进行精密的设计和构造来实现所需要的灵敏度、鲁棒性、线性度以及抗离轴变形能力，这些对于地震探测是必要的。在场强、磁体尺寸/重量、线圈几何结构以及弹簧柔度之间的设计权衡对于设计和建造具有足够灵敏度、电压-电流输出、线性度以及鲁棒性的地震检波器是至关重要的，以便同时对上面所描述的大的和小的两种表面振动进行测量。用于地震勘测的另一种类型的地震检波器使用电容量来产生电信号。这些通常被构造为微机电系统（MEMS），该微机电系统使用具有金属镀层的微加工的硅，该金属镀层被施加到小型的具有镀层且被弹簧加载的检测质量块的任一侧上的表面元件。这些MEMS传感器相比动圈式地震检波器可以具有小的尺寸和重量的优势。MEMS检测质量块相对于外固定板的运动产生出可变的电容量，该电容量能够作为与传感器位移的加速度成比例的振动信号被探测到。弹簧由薄切硅的区域形成，从而允许小的线性位移和大于1kHz的共振频率。小的电容表面积、高的共振频率和线性行程的受限的极限意味着灵敏度相较于动圈式地震检波器将是相当低的。为克服该问题，特定的电子元件被用于将MEMS地震检波器保持在力反馈状态中。这种必要的、额外的电子电路需要空间和功率，并且部分地削弱了MEMS相比无源动圈式地震检波器在尺寸和重量上的优势。术语“检测质量块”也可以被称为反应质量块或测震质量块并且在现有技术中通常被认为指的是在地震传感器中的质量块，该质量块在地震探测勘测期间由于地层运动的缘故而运动。
技术实现思路
下文描述了一种适用于在地震勘测中使用的地震传感器。依照至少一个实施例，提供了设备和系统来支持或实施进行地震勘测的功能。这由在每项独立权利要求中所记载的特征的组合来实现。相应地，从属权利要求进一步限定了各种实施例的具体实施方式。根据本技术的一个方面，提供了一种地震勘测设备，所述地震勘测设备包括：主体；检测质量块；至少一个传感器，所述至少一个传感器被布置成探测所述检测质量块相对于所述本体的运动，所述传感器包括一个或多个压电元件，所述压电元件被布置成探测所述检测质量块的运动；电子电路，所述电子电路连接到所述至少一个传感器，所述电子电路被构造成接收并处理所述传感器的输出；以及功率源，所述功率源被布置成向所述电子电路提供电功率，其中，所述功率源是所述检测质量块的一体化部件。已知的用于地震勘测的装置通常是大型、昂贵的并且具有相对高的重量。因为这样的设备需要被运输到将要勘测的位置，它们的尺寸和重量增加了实施勘测所需的时间和工作量。这样的设备的地震检波器或MEMS传感器能够将正在传播的地震波所引起的地面质点位移转换为成比例的电压信号并且随后记录为时间的函数。地面质点位移引起固定到地面的地震检波器或MEMS本体与空间中的该位置处正在传播的地震波的振幅一致地运动。地震检波器线圈或是MEMS硅检测质量块两者之一的惯性导致其将保持相对地静止，以使得本体随后相对于线圈或检测质量块运动。本体与线圈或检测质量块的相对运动被转换为成比例的电压波形，使得地震波能够被记录。为使装置能够有效运行，灵敏度必须足以低失真地响应极小的地面运动。这需要在地震检波器传感器中有强的、重的磁体和昂贵的绕制线圈，或者替代地在MEMS传感器中有昂贵的、精密的微加工部件和耗能电子器件。通过提供一种检测质量块包括功率源的、用于在地震勘测中使用的设备，如此布置使得灵敏度、线性度和鲁棒性最大化，该设备相比传感器和功率源为独立实体的已知装置能够既节省体积又节省重量。这进而使得地震勘测更加高效。功率源可以包括电池。传感器可以包括一个或多个压电元件，该压电元件被布置成探测检测质量块的运动。根据另一个方面，提供一种地震勘测设备，所述地震勘测装置包括：本体；检测质量块，所述检测质量块可移动地定位在所述本体的空腔中；以及两个传感器，每个传感器包括平坦的压电元件；其中，所述压电元件被布置在所述检测质量块的相对侧上以探测所述检测质量块相对于所述本体的运动，并且其中，所述本体被布置成将所述检测质量块的运动约束为在压电元件之间沿第一方向的往复运动。在该方面中，所述设备还可以包括：电子电路，所述电子电路连接到所述传感器，所述电子电路被构造成接收并处理所述传感器的输出；以及功率源，所述功率源被布置成向所述电子电路提供电功率，其中，所述功率源是所述检测质量块的一体化部件。所述功率源可以包括电池。已知的用于地震勘测的装置通常使用复合传感器，例如在磁场内的动圈。专利技术人已经意识到能够使用压电元件构造更简单、更轻并且更有成本效益的设备。虽然压电式压力换能器广泛地用于离岸海上勘测，但将压电元件用于陆上传感器在现有技术中被认为是不合适的，因为压电元件的精度被认为是不足够的。然而，通过使检测质量块包括功率源而提供的成本、尺寸和重量方面的益处使得越来越多数量的这种设备得以被使用。与过往和当前的实践相比，更大数量的设备使得能够在整体上维持并提高系统的精度，而不论单个设备的精度有任何下降。现在将描述能够与任一上面所描述的方面相结合使用的各种特征。一个或多个压电元件可以包括刚性陶瓷。该刚性陶瓷可以包括锆钛酸铅（PZT）。传感器可以包括基底，压电元件被支撑在基底上。该基底可以包括铍铜合金。一个或多个压电元件可以被预加应力。换言之，压电元件被布置在设备中以使得即使在检测质量块不运动的情况下，压电元件仍是凹形的。电子电路可以被布置成至少对传感器的输出进行放大和/或数字采样，由此来处理传感器的输出。检测质量块可以可移动地联接到本体，并且该设备可以被布置成将检测质量块相对于本体的运动约束为沿第一方向的往复运动。至少一个传感器可以被布置成探测检测质量块沿第一方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地震勘测设备，其特征在于包括：本体；检测质量块；至少一个传感器，所述至少一个传感器被布置成探测所述检测质量块相对于所述本体的运动，所述传感器包括一个或多个压电元件，所述压电元件被布置成探测所述检测质量块的运动；电子电路，所述电子电路连接到所述至少一个传感器，所述电子电路被构造成接收并处理所述传感器的输出；以及功率源，所述功率源被布置成向所述电子电路提供电功率，其中，所述功率源是所述检测质量块的一体化部件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.14 US 61/9530861.一种地震勘测设备，其特征在于包括：本体；检测质量块；至少一个传感器，所述至少一个传感器被布置成探测所述检测质量块相对于所述本体的运动，所述传感器包括一个或多个压电元件，所述压电元件被布置成探测所述检测质量块的运动；电子电路，所述电子电路连接到所述至少一个传感器，所述电子电路被构造成接收并处理所述传感器的输出；以及功率源，所述功率源被布置成向所述电子电路提供电功率，其中，所述功率源是所述检测质量块的一体化部件。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述功率源包括电池。3.如权利要求1或权利要求2所述的设备，其特征在于包括：两个传感器，每个传感器包括平坦的压电元件；其中，所述压电元件被布置在所述检测质量块的相对侧上以探测所述检测质量块相对于所述本体的运动，并且其中，所述本体被布置成将所述检测质量块的所述运动约束为在所述压电元件之间沿第一方向的往复运动。4.如权利要求1或权利要求2所述的设备，其特征在于，所述压电元件包括刚性陶瓷。5.如权利要求1或权利要求2所述的设备，其特征在于，所述压电元件是预加应力的。6.如权利要求1或权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备被布置成将所述检测质量块相对于所述本体的运动约束为沿第一方向的往复运动，并且其中，所述至少一个传感器被布置成探测所述检测质量块沿所述第一方向的所述往复运动，由此来探测所述检测质量块相对于所述本体的运动。7.如权利要求1或权利要求2所述的设备，其特征在于，所述检测质量块可移动地定位在所述本体的空腔中。8.如权利要求1或权利要求2所述的设备，其特征在于，所述检测质量块可移动地联接到所述本体。9.如权利要求1或权利要求2所述的设备，其特征在于，所述检测质量块包括具有长轴的长形部件，所述本体包括具有长轴的长形套筒，并且其中，所述长形部件的长轴与所述长形套筒的长轴同轴地定位。10.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述检测质量块包括具有长轴的长形部件，所述本体包括具有长轴的长形套筒，并且其中，所述长形部件的长轴与所述长形套筒的长轴同轴地定...

【专利技术属性】
技术研发人员：JG布斯卡，
申请(专利权)人：英国石油勘探运作有限公司，
类型：新型
国别省市：英国,GB