高解析度工程地震數據採集系統的製作方法
2023-05-27 02:45:01 1
專利名稱：高解析度工程地震數據採集系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於海洋經濟產業發展領域，涉及一種高解析度工程地震數據採集系統。
背景技術：
地震勘探系統最重要的指標為信號的畸變小，能夠準確的記錄地震波。地震勘探技術是最主要的海洋信息獲取手段之一，大量的海底地質構造、海底油藏、海洋魚群密度及行為特徵、海洋軍事監測等信息都是採用該技術實現的，目前地震勘探設備使用最多的是法國SERCEL公司的SEAL428系統和美國ION公司的DIGISTREAMER系統，這兩個系統缺點是工作段的道距為12. 5米，勘探精度低；工作段連接有方向，不方便實際操作；水聽器的組合方式是跨道組合，該組合方式容易使水聽器信號發生串擾，從而影響系統性能；系統採用直流高壓供電，工作電壓一般大於400伏，有很大的用電安全隱患；水聽器頻帶寬度僅為 500Hz。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的上述不足，提供一種能夠避免地震勘探系統水聽器信號幹擾和畸變嚴重的問題、避免纜與纜之間通過公連接器和母連接器連接造成的施工不便，及供電安全的高解析度工程地震數據採集系統。本發明是這樣實現的一種高解析度工程地震數據採集系統，其由船上部分和水下部分組成，船上部分包括主機、電源和甲板纜，水下部分包括依次連接的前導纜、前彈性段、工作區和和尾彈性段，所述的工作區包括多個工作段和至少一個數字包，一個工作段包括多道，每道上並聯有多個水聽器，並連接有數字模塊，一個工作段的各個數字模塊之間通過串聯方式連接，每個數字模塊完成其所在的道上的水聽器信號的濾波放大、A/D轉換和編碼，編碼後的信號通過數據總線逐級傳輸給數字包；數字包把採集到的信號按照特定的通信協議，通過工作段內的傳輸線、前彈性段、前導纜、甲板纜把數位訊號逐級傳輸到主機；相鄰的工作段兩兩組成一組，每組工作段之間通過一個數字包相連，相鄰的兩組工作段之間通過轉換段相連；工作段和數字包都採用雙向連接，在相互連接的工作段與數字包之間，通過設置在兩者端部的兩個相互配合的連接器相互連接，相連一端連接有一個連接器，在數字包的兩端各通過一個與所述的連接器相配合的連接器與相應的工作段相連，工作段的每個數字模塊與設置在工作段兩端的兩個連接器採用鏡像對稱的連接方式。作為優選實施方式，工作段內每個數字模塊包括一個可編程控制的雙向開關，當所有的工作段和數字包連接完成後，通過軟體初始化，即可配置工作段內的所有數字模塊的數據傳輸方向為從最後一個數字模塊向前逐級傳輸；在工作段內的填充物為凝膠；系統採用電流恆流供電；系統的工作段的水聽器道間距小於等於6. 25米。本發明的工作段與數字包都採用雙向連接，任何工作段和數字包都可以互換，使操作更加方便；另外水聽器每道都是獨立連接，每道水聽器信號都有一個數字模塊接收，減少了信號之間的幹擾，數位化最徹底，大大降低了諧波畸變。纜內的數字模塊完成模擬信號的濾波、放大、A/D轉換、編碼和數字傳輸。在纜內做了信號的數位化，使得連接器沒有模擬信號輸出，大大減少了連接器插針的數量，提高了連接的可靠性。工作段內的填充物為凝膠，護套破損後凝膠不會流出，從而不會汙染工作海域；凝膠沒有腐蝕性，大大延長了工作段的使用壽命。另外該發明系統的電源系統由直流穩壓電源和電源控制器組成。該系統採用直流恆流供電，供電電流為I. OA,當系統的道數為48時，供電電壓僅為24V，電源控制器起到很好的保護作用，當系統漏電電流超過2mA或IOmA時，電源控制器會發出報警，使操作更加安全。
圖I是本發明的結構示意圖。圖2是本發明中工作段內水聽器信號傳輸的結構示意圖。圖3是本發明中數據採集模塊示意圖。 圖4是數字包結構圖。圖5是工作段內部結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明地震勘探系統工作時由採集系統、導航定位系統和震源系統同時工作完成。作業時，物探船拖曳著採集系統和震源系統勻速前進，震源系統按一定的時間間隔激發一定能量的聲波信號，聲波信號遇到海底不同的地層會反射回來，採集系統按一定的採樣率採集來自不同地層的反射信號，然後把採集到的信號傳輸到主機進行存儲和處理。參見圖1，海洋地震勘探信息採集系統由船上部分和水下部分組成，船上部分包括主機、電源和甲板纜，水下部分包括前導纜、前彈性段、工作段、數字包、工作段、轉換段、工作段、數字包、工作段、尾彈性段、尾繩和尾標。甲板纜、前導纜、前彈性段、工作段之間通過通信電纜連接；第一個工作段與第二個工作段之間通過數字包連接；第二個工作段與第三個工作段之間通過轉換段連接，第三個與第四個工作段之間通過數字包連接。主機、電源、顯示器通常放在物探船的儀器室，甲板纜用於連接主機與前導纜，水下部分存放時盤繞在電動絞車上，為了方便水下部分的作業，電動絞車安裝在物探船的後甲板上。開始作業時，轉動電動絞車，把水下部分慢慢放入到海水中，然後物探船勻速拖曳著水下系統開始作業。彈性段的承拉繩為尼龍繩，在100KN拉力的作用下能夠伸長2-3米，對工作段起到緩衝、隔振作用。尾段和尾標用來增加阻力以保持整個水下部分的直線狀態。主機把接收到的信號傳輸給系統的記錄軟體，該軟體由主界面和記錄回放系統組成，主界面用來設置和顯示記錄系統的狀態，記錄回放系統用來回放每一炮的記錄。地震數據存儲到硬碟和磁帶，以待後期進行分析和處理。工作段內含有多路水聽器(每一路稱之為一道)，每道水聽器連接一個數字模塊，水聽器把接收到的聲波信號轉變成模擬電信號，每個數字模塊完成一道水聽器信號的濾波放大、A/D轉換和編碼。數字模塊輸出的數位訊號逐級傳輸到工作段之間的數據採集傳輸模塊(簡稱數字包)，數字包接收工作段內輸出的數位訊號後按照串行通信協議，通過工作段內的數據傳輸線把本數字包接收的數位訊號逐級傳輸到主機，主機負責存儲和分析數字包傳輸上來的數據。參見圖2至5，工作段分為12道，每道由6個水聽器組成，道間距為6. 25米，大大提高了勘探精度，一個工作段含有12個數字模塊。圖2表示的是水聽器信號與數字模塊之間信號的傳輸。一道水聽器連接一個數字模塊，每個數字模塊包括數據採集子模塊和數據傳輸子模塊兩個子模塊，數據採集子模塊完成一道水聽器信號的濾波放大、A/D轉換和編碼，見圖3。減少了信號之間的幹擾，數位化最徹底，大大降低了諧波畸變。本實施例中，一個工作段內包含有兩個線圈，線圈是用來控制外掛水鳥，線圈的控制信號由水鳥控制器通過雙絞線直接傳輸到線圈。工作段的道間距為6. 25米。兩個工作段之間連接一個數字包，數字包接收來自數字模塊的信號，把採集到的信號按照特定的通信協議，通過工作段內的傳輸線、彈性段、前導纜、甲板纜把數位訊號逐級傳輸到主機。圖4是數字包結構圖。數字包主體外表面為殼體I,殼體I的兩端均帶有螺紋2，並通過密封圈3與數字包連接器4密封連接。在工作段的兩端也設置有與數字包連接器4相配合的工作段連接器，本實施例中，工作段連接器採用插針式，數字包連接器4為插 孔式。工作段的連接器的插針數為12個，其中4個插針用來接收12道水聽器的數字電信號、兩個插針用來給數字包供電、兩個插針用來傳輸線圈的數據、兩個插針用來傳輸數據信號，兩個插針用來傳輸命令信號。工作段與工作段之間，工作段與數字包之間都是雙向連接，這種連接方式，更方便實際操作。工作段的雙向連接是根據工作段內的數據傳輸子模塊的傳輸方向可編程控制，工作段內各個數字模塊的數據傳輸子模塊的傳輸方向為雙向傳輸，數據傳輸部分內有一個可編程控制的雙向開關，當所有的工作段和數字包連接完成後，通過軟體初始化，即可配置工作段內的所有數據傳輸子模塊為從最後一個數據傳輸子模塊逐級向前傳輸。工作段與工作段之間，工作段與數字包之間的連接器沒有公母之分，可以雙向連接，方便了實際操作，每道水聽器連接一個數字模塊，大大降低了信號之間的串擾和畸變了，提高了系統的性能。工作段內的填充物為凝膠，護套破損後凝膠不會流出，從而減少汙染；凝膠沒有腐蝕性，大大延長了工作段的使用壽命。本實施例的主機具有下面的性能I)主機採用雙核intel處理機，2)最多可安裝8塊硬碟，3) Winfiows*'XP專業作業系統4) Windows標準的圖形界面，支持雙顯示器、四顯示器配置設定5)多串口，便於連接GPS、氣槍等各類設備6)支持標準的繪圖儀及Windows印表機7)支持聲音報警8)支持固件升級9)系統啟動可通過開關信號、TTL信號或GPS導航信號觸發。
權利要求
1.一種高解析度工程地震數據採集系統，其由船上部分和水下部分組成，船上部分包括主機、電源和甲板纜，水下部分包括依次連接的前導纜、前彈性段、工作區和和尾彈性段，其特徵在於，所述的工作區包括多個工作段和至少一個數字包，一個工作段包括多道，每道上並聯有多個水聽器，並連接有數字模塊，一個工作段的各個數字模塊之間通過串聯方式連接，每個數字模塊完成其所在的道上的水聽器信號的濾波放大、A/D轉換和編碼，編碼後的信號通過數據總線逐級傳輸給數字包；數字包把採集到的信號按照特定的通信協議，通過工作段內的傳輸線、前彈性段、前導纜、甲板纜把數位訊號逐級傳輸到主機；相鄰的工作段兩兩組成一組，每組工作段之間通過一個數字包相連，相鄰的兩組工作段之間通過轉換段相連；工作段和數字包都採用雙向連接，在相互連接的工作段與數字包之間，通過設置在兩者端部的兩個相互配合的連接器相互連接，相連一端連接有一個連接器，在數字包的兩端各通過一個與所述的連接器相配合的連接器與相應的工作段相連，工作段的每個數字模塊與設置在工作段兩端的兩個連接器採用鏡像對稱的連接方式。
2.根據權利要求I所述的高解析度工程地震數據採集系統，其特徵在於，工作段內每個數字模塊包括一個可編程控制的雙向開關，當所有的工作段和數字包連接完成後，通過軟體初始化，即可配置工作段內的所有數字模塊的數據傳輸方向為從最後一個數字模塊向前逐級傳輸。
3.根據權利要求I所述的高解析度工程地震數據採集系統，其特徵在於，在工作段內的填充物為凝膠。
4.根據權利要求I所述的高解析度工程地震數據採集系統，其特徵在於，系統採用電流恆流供電。
5.根據權利要求I所述的高解析度工程地震數據採集系統，其特徵在於，系統的工作段的水聽器道間距小於等於6. 25米。
全文摘要
本發明屬於海洋經濟產業發展領域，涉及一種高解析度工程地震數據採集系統，其水下部分包括依次連接的前導纜、前彈性段、工作區和和尾彈性段，工作區包括多個工作段和至少一個數字包，一個工作段包括多道，每道上並聯有多個水聽器，並連接有數字模塊，一個工作段的各個數字模塊之間通過串聯方式連接，每個數字模塊完成其所在的道上的水聽器信號的濾波放大、A/D轉換和編碼，編碼後的信號通過數據總線逐級傳輸給數字包；數字包把採集到的信號逐級傳輸到主機；相鄰的工作段兩兩組成一組，每組工作段之間通過一個數字包相連，相鄰的兩組工作段之間通過轉換段相連；工作段和數字包都採用雙向連接。本發明具有施工方便、工作段使用壽命更長等優點。
文檔編號G01V1/22GK102778694SQ20121029297
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月16日 優先權日2012年8月16日
發明者丁傳勇, 張毅, 塗本良, 竇紅兵, 蔡強, 陳勁 申請人:天津市遠海聲學儀器有限公司