用於地震波傳感器的耦合裝置製造方法
2023-10-11 04:51:09 2
用於地震波傳感器的耦合裝置製造方法
【專利摘要】一種用於地震波傳感器的耦合裝置。本發明涉及一種用於傳感器單元SU的耦合裝置TRM，所述傳感器單元SU包含位於外殼SH內的至少一個傳感器，所述耦合裝置TRM包括：至少一個支撐部分SP2，所述支撐部分配置用於將所述傳感器單元保持在穩定的位置，所述耦合裝置擱置在地面上或者埋進土地中；以及布置在平面中的至少一個杆，所述平面基本上垂直於所述支撐部分SP2的外圍表面並且連接到所述支撐部分SP2上，所述耦合裝置TRM進一步包括用於將所述傳感器單元SU連接到所述耦合裝置TRM上的緊固構件FSM。當擱置在地面上時，所述支撐部分SP2將所述傳感器單元SU保持在穩定的位置，同時所述杆向所述外殼SH提供額外的剛度。
【專利說明】用於地震波傳感器的耦合裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及地球物理學領域並且涉及一些應用，其中傳感器單元用於勘測給定地理區域的地下屬性。
[0002]更具體地說，本發明涉及用於這種傳感器單元的耦合裝置，該耦合裝置能夠將傳感器單元定位在所述地理區域的表面上。
[0003]儘管本發明可以用於涉及通過傳感器單元的網絡而獲得地震數據的各種應用中，但本發明對石油勘探行業尤其重要。
【背景技術】
[0004]在已知的現有技術中，通過連接到中央處理伺服器的電子傳感器單元的網絡收集地震數據。
[0005]每個傳感器單兀都包含位於外殼內的至少一個傳感器，所述外殼具有用於機械地與地面耦合的底部表面。為此，傳感器單元通常配備有具有長釘形狀的耦合裝置，該耦合裝置將埋進土地中。法國專利申請案FR 291 8462描述了這種長釘。
[0006]這種解決方案並不完全令人滿意。在土地太硬以致長釘無法埋進土地的應用中，這種解決方案已證明是不實際的，就像在城市建築物上一樣。在這種情況下，傳感器單元必須簡單放在地面上並且將因此變得非常不穩定，最終結果是所述傳感器單元進行的測量很可能不準確。
[0007]由於類似的原因，當在嚴寒條件下使用時，該已知的解決方案也是不實際的。已經為此類條件設計了特別改裝的長釘，但是這些特別的長釘非常笨重且因此有損操作效率。
[0008]此外，長釘形的耦合裝置可能不足以有效確保在鬆散土壤中的傳感器穩定性，例如，當地面由沙子或泥形成時，在這種情況下長釘將無法與在更緻密且因此少移位的環境中一樣較好地保持在原位。
[0009]為了解決此穩定性問題，有時使用三腳架或四腳架形式的附加基座，但是此類基座趨向於在它們自身的模式上共振並且產生非預期的共振頻率，這有損傳感器的操作效率。因此這些非預期的共振頻率(噪聲)將汙染測量到的數據，尤其是如果所述傳感器為數字地震波傳感器，因為它們對噪聲高度敏感。
[0010]—些已知的傳感器單兀配備有外殼,所述外殼具有從外殼底部突出的圓柱形縱槽，接著長釘被緊固到所述縱槽的末端上。在這種傳感器單元中，實際的傳感器位於縱槽中，並且因此在長釘適當地埋進土地之後，所述傳感器將位於地下。在這種配置中，傳感器將對表面噪聲不那麼敏感。然而，由於從外殼底部突出的縱槽的細長形狀，此設計存在一個缺點，在研究中，所述外殼底部將趨向於在包含於帶寬內的頻率處發生共振，因此可能極大地改變傳感器單元的操作性能。
【發明內容】
[0011]本發明提供了一種基本上不受上述缺點影響的解決方案，方式是通過提供一種用於傳感器單元的耦合裝置，即使在所述耦合裝置僅放在地面上時，其也能使所述單元保持在穩定的位置，並且所述耦合裝置極大地降低傳感器外殼的底部縱槽在運行狀態下發生共振的風險。
[0012]為此，本發明介紹了一種用於傳感器單元的耦合裝置，所述傳感器單元包含位於外殼內的至少一個傳感器，其中耦合裝置包括:至少一個支撐部分，所述支撐部分配置用於將傳感器單元保持在穩定的位置，所述耦合裝置擱置在地面上或者埋進土地中；以及布置在平面中的至少一個杆，所述平面基本上垂直於支撐部分的外圍表面並且連接到所述支撐部分上，所述耦合裝置進一步包括用於將傳感器單元連接到耦合裝置上的緊固構件。
[0013]值得注意的是，根據本發明的耦合裝置能夠同時解決兩個問題。當支撐部分擱置在地面上或埋進土地中時，所述支撐部分將傳感器單元保持在穩定的位置，同時連接到支撐部分的一個或多個杆將向傳感器單元的外殼提供額外的剛度，並且因此抑制將由外殼產生的共振頻率。
[0014]根據本發明一個進一步的實施例，上述耦合裝置將有利地具有相對於至少一個平面對稱的形狀，所述平面基本上垂直於支撐部分。
[0015]當耦合裝置放置在地面上或埋進土地中時，這種對稱形狀允許在水平面上的均勻質量分布，因此這將有助於防止耦合裝置在運行狀態下振動。
[0016]根據本發明的一個特定實施例，上述耦合裝置包括至少一個杆並且具有至少第一支撐部分和第二支撐部分，所述外殼將倚靠著所述第一支撐部分保持在適當位置，所述第二支撐部分具有基本上與第一支撐部分的外圍部分平行的外圍部分，所述第一支撐部分和所述第二支撐部分通過所述至少一個杆連接到一起。
[0017]這種耦合裝置尤其適合於具有至少一個肩部分的外殼，所述肩部分可以定位成倚
靠著第一支撐部分。
[0018]根據一個具體實施例，上述耦合裝置包括:至少兩個杆，所述杆將所述第一支撐部分和所述第二支撐部分連接到一起；以及至少一個部分外圍翅片，所述部分外圍翅片布置成平行於第一支撐部分和第二支撐部分的至少一個外圍部分。
[0019]多個杆將增強由耦合裝置產生的加固效果，這種效果還將被翅片再次放大。使用杆和翅片的組合來代替圓柱形等簡單形狀的進一步原因在於，分離所述翅片和杆的空間使鬆散土壤(例如沙子等)能夠在由耦合裝置的外表面所界定的空間內流動。填充此空間會同時產生雙重優勢，因為這會有助於使耦合裝置固定在地面上或甚至固定在土地中，並且將允許地面與外殼之間的直接接觸，這樣會增強傳感器的性能。
[0020]根據一個具體的實施例，上述耦合裝置具有第三支撐部分，外殼的末端被緊固到所述第三支撐部分上，所述第三支撐部分被放置在第一支撐部分與第二支撐部分之間。
[0021]根據一個具體的實施例，第一支撐部分配備有凹槽，所述凹槽支撐O型環且意圖位於耦合裝置與外殼之間。在此實施例中，O型環會彌補第三支撐部分與外殼末端之間的任何間隙，從而確保了外殼和耦合裝置牢牢地彼此緊固。因為第三支撐部分布置在第一支撐部分與第二支撐部分之間，所以當外殼緊固到耦合裝置上時，外殼的末端恰當地位於耦合裝置內，這將有助於在第二支撐部分與地面之間的影響的情況下保護傳感器的完整性。
[0022]根據上述具體實施例的變體，第三支撐部分包括通孔，所述通孔用於由螺釘構件穿過，以將外殼的末端緊固到第三支撐部分上。[0023]螺釘構件可以通過為外殼的末端提供突出穿過所述孔的外螺紋而形成，隨後，所述外螺紋由壓在第三部分的底側上的螺母補充。相反，螺釘構件可以通過為外殼的末端提供內螺紋而形成，隨後，所述內螺紋由頭部壓在第三部分的底側上的螺釘填充完整。
[0024]根據本發明的又另一實施例，第二支撐部分的底部部分包括阻尼構件。
[0025]這些阻尼構件用於在由傳感器單元及其相關聯的耦合裝置形成的組件掉落到地面的情況下，保持傳感器的物理完整性。
[0026]根據本發明的一個進一步的實施例，支撐部分的外圍部分具有圓形形狀。
[0027]這種對稱形狀所固有的耦合裝置的物理性質使得由傳感器單元和耦合裝置形成的組件具有最佳抗共振效果。
[0028]根據其另一個材料方面，本發明也涉及適用於緊固到上述耦合裝置上的傳感器單
J Li ο
[0029]根據一個進一步的實施例，所述至少一個傳感器為單垂直分量數字傳感器或者地震檢波器或加速計等的三正交分量數字傳感器。
[0030]根據一個進一步的實施例，所述至少一個傳感器為數字地震波傳感器。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]通過閱讀以下給定為非限制性實例的優選實施例的描述且參考附圖，本發明的特徵和優勢將變得清晰，其中:
[0032]-圖1為根據本發明的一個實施例的具有耦合裝置的傳感器單元組件的透視圖；
[0033]-圖2為根據本發明的一個實施例的具有耦合裝置的傳感器單元組件的側視圖；
[0034]-圖3為根據本發明的一個實施例的耦合裝置的透視圖；
[0035]-圖4為根據本發明的一個實施例的耦合裝置內部的透視圖；
[0036]-圖5為根據本發明的一個實施例的適用於緊固到耦合裝置上的傳感器單元的側視圖；以及
[0037]-圖6為根據本發明的一個實施例的具有耦合裝置的傳感器單元組件的底部透視圖。
【具體實施方式】
[0038]一般原理
[0039]值得注意的是，根據本發明的耦合裝置能夠通過至少一個支撐部分同時解決兩個問題，所述支撐部分在擱置在地面上或埋進土地中時，將傳感器單元保持在穩定的位置，同時連接兩個支撐部分的一個或多個杆將向傳感器單元的外殼提供額外的剛度。
[0040]具體實施例的描述
[0041 ] 圖1和圖2揭示了用於傳感器單元SU的耦合裝置TRM，所述傳感器單元SU包含位於外殼SH內的至少一個傳感器，在此實施例中，耦合裝置TRM包括四個杆，其中此處僅示出了第一桿RDl和第二桿RD2。
[0042]傳感器可以是單垂直分量數字傳感器或者地震檢波器或加速計等的三正交分量數字傳感器。
[0043]耦合裝置TRM具有第一支撐部分SPl，所述第一支撐部分具有支撐O型環ORG的凹槽，外殼SH的肩部分HSD由緊固構件FSM壓在所述O型環ORG上，這將在下文中更加詳細地描述。耦合裝置TRM具有第二支撐部分SP2，在此實例中，所述第二支撐部分具有基本上與第一支撐部分SPl的外圍部分平行的圓形外圍部分，所述第一支撐部分SPl和所述第二支撐部分SP2通過杆連接到一起。
[0044]O型環可以交替地包括在緊固構件FSM中。在這種情況下，耦合裝置難以抵著外殼SH的肩部分HSD進行壓入配合。
[0045]在此處所示的具體實施例中，外殼SH具有從外殼底部突出的圓柱形縱槽CSH，所述縱槽CSH的末端通過緊固構件FSM緊固到第三支撐部分SP3上，所述第三支撐部分SP3基本上平行於第一支撐部分SP1。在此實施例中，傳感器位於圓柱形縱槽CSH內部。
[0046]在運行狀態下，第二支撐部分SP2放置在堅硬的地面上。在這種情況下，堅硬的地面使傳感器單元無法埋進土地中。因此當具有耦合裝置的傳感器單元SU的組件擱置在地面上時，傳感器單元會被保持在穩定的位置，同時連接兩個支撐部分SPl和SP2的杆將向傳感器單元的外殼SH提供額外的剛度，從而阻止縱槽共振，因此這將極大地增強傳感器單元的操作性能。
[0047]圖3和圖4為耦合裝置TRM的更加詳細的視圖，其示出了所述耦合裝置的四個杆RD1、RD2、RD3 和 RD4。
[0048]在此實施例中，耦合裝置TRM進一步包括三行部分外圍翅片Fij (i=l至4且j=l至3)，所述部分外圍翅片被布置成平行於第一支撐部分SPl和第二支撐部分SP2的外圍。
[0049]如上文所說明，使用多個杆增強了由耦合裝置產生的加固效果，這種效果還將被翅片再次放大。使用杆和翅片的組合來代替圓柱形等簡單形狀的進一步原因在於，分離所述翅片和杆的空間使泥和沙子等的鬆散土壤能夠在由耦合裝置的外表面所界定的空間內流動。填充此空間會同時產生雙重優勢，因為這會有助於使耦合裝置固定在地面上或甚至固定在土地中，並且將允許地面與外殼之間的直接接觸，這樣會增強傳感器的性能。
[0050]如圖3中所示，底端行的翅片Fi3 (i=l至4)可以連接到一起，從而形成第三支撐部分SP3，外殼的底部縱槽的末端緊固到第三支撐部分SP3上。在此實施例中，第一支撐部分SPl配備有位於耦合裝置TRM與外殼之間的凹槽。此凹槽支撐O型環0RG，所述O型環允許彌補第三支撐部分SP3與外殼的末端之間的任何間隙，從而確保了外殼和耦合裝置牢牢地彼此緊固。O型環ORG的硬度值可以(例如)為90邵氏硬度。
[0051]在本發明的此具體實施例中，第二支撐部分SP2的底部部分包括阻尼構件DMP，所述阻尼構件由所述第二支撐部分SP2的環形突出部形成。如果具有某種彈性的材料被選擇用於生產耦合裝置TRM，例如在玻璃纖維中加入的30%的666聚醯胺，其具有大約5300Mpa的彈性模量，那麼在具有堅硬表面的耦合裝置TRM底部的影響的情況下，環形突出部能夠像減震器一樣運行，從而保持了傳感器的物理完整性。在其他實施例中，橡膠等彈性材料的環形件可以用作阻尼構件。
[0052]根據上述具體實施例的變體，第三支撐部分SP3包括通孔THL，所述通孔用於由螺釘構件穿過，以將外殼的末端緊固到第三支撐部分SP3上。
[0053]圖5和圖6圖示了螺釘構件的一個可能實施例，其中縱槽CSH的末端HSE配備有用於突出穿過所述孔的外螺紋PMT，所述孔包括在耦合裝置的第三支撐部分SP3中，隨後，所述外螺紋將由壓在第三部分SP3的底側上的螺母NT補充。[0054]在此處未示出的其他實施例中，螺釘構件可以通過為內螺紋提供縱槽CSH的末端HSE而形成，隨後，所述內螺紋將由頭部壓在第三部分SP3的底側上的螺釘填充完整。
[0055]有利的是，以縱槽CSH的末端HSE為特徵的外螺紋或內螺紋也與互補螺紋相容，在本專利申請案的引言中所述的長釘的末端處具有互補螺紋。
[0056]在圖6所示的實施例中，耦合裝置TRM具有孔H1、H2、H3以及H4，這些孔使泥或沙子等鬆散土壤能夠從第三支撐部分SP3的底面流入由耦合裝置TRM的外表面所界定的空間內。
[0057]即使傳感器單元用於鬆散土壤中或不能釘入長釘的堅硬地面上時，上述發明確保傳感器單元都保持穩定。
[0058]當配備有根據本發明的耦合裝置的傳感器單元在運行，同時放置在地面上或埋進土地中時，所述耦合裝置確保傳感器的良好穩定性。
【權利要求】
1.一種用於傳感器單元的耦合裝置，所述傳感器單元包含位於外殼內的至少一個傳感器，所述耦合裝置包括: 至少一個支撐部分，所述支撐部分配置用於將所述傳感器單元保持在穩定的位置，所述耦合裝置擱置在地面上或者埋進土地中，以及 布置在平面中的至少一個杆，所述平面基本上垂直於所述支撐部分的外圍表面並且連接到所述支撐部分上， 所述耦合裝置進一步包括用於將所述傳感器單元連接到所述耦合裝置上的連接構件。
2.根據權利要求1所述的耦合裝置，其具有相對於至少一個平面對稱的形狀，所述平面基本上垂直於所述支撐部分。
3.根據權利要求1至2所述的耦合裝置，其具有至少第一支撐部分和第二支撐部分，所述外殼將倚靠著所述第一支撐部分保持在適當位置，所述第二支撐部分具有基本上與所述第一支撐部分的外圍部分平行的外圍部分，所述第一支撐部分和所述第二支撐部分通過所述至少一個杆連接到一起。
4.根據權利要求1至3所述的耦合裝置，其包括至少兩個杆，所述杆將所述第一支撐部分和所述第二支撐部分連接到一起；以及至少一個部分外圍翅片，所述部分外圍翅片布置成平行於所述第一支撐部分和所述第二支撐部分的至少一個外圍部分。
5.根據權利要求1至4所述的耦合裝置，其具有第三支撐部分，所述外殼的末端緊固到所述第三支撐部分上，所述第三支撐部分放置在所述第一支撐部分與所述第二支撐部分之間。
6.根據權利要求1至5所述的耦合裝置，其中所述第一支撐部分配備有凹槽，所述凹槽支撐O型環並且意圖位於所述耦合裝置與所述外殼之間。
7.根據權利要求5或6所述的耦合裝置，其中所述第三支撐部分包括通孔，所述通孔用於由螺釘構件穿過，以將所述外殼的所述末端緊固到所述第三支撐部分上。
8.根據權利要求1至7所述的耦合裝置，其中所述第二支撐部分的底部部分包括阻尼構件。
9.根據權利要求1至8所述的耦合裝置，其中支撐部分的每一外圍部分都具有圓形形狀。
10.一種適用於緊固到根據權利要求1至9所述的耦合裝置上的傳感器單元。
11.根據權利要求10所述的傳感器單元，其中所述至少一個傳感器是單垂直分量數字傳感器。
12.根據權利要求10所述的傳感器單元，其中所述至少一個傳感器是三正交分量數字傳感器。
13.根據權利要求12所述的傳感器單元，其中所述至少一個傳感器是數字地震檢波器或數字加速計。
14.根據權利要求10至13所述的傳感器單元，其中所述至少一個傳感器是數字地震波傳感器。
【文檔編號】G01V1/18GK103713313SQ201310437319
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月24日 優先權日:2012年10月9日
【發明者】晏·皮紹特 申請人:瑟塞爾公司