專利名稱：改進(jìn)的傳感器以及改進(jìn)的數(shù)據(jù)檢測和記錄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改進(jìn)的傳感器，還涉及一種改進(jìn)的傳感器和數(shù)據(jù)記錄單元。本發(fā)明被開發(fā)主要地用于通過檢測海底的地震信號來獲取地震資料，并且在下文中將參照這種應(yīng)用被描述。但是，應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限定于該特定的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對貫穿說明書的現(xiàn)有技術(shù)的任何論述決不應(yīng)被認(rèn)為是承認(rèn)這樣一種事實，即這種現(xiàn)有技術(shù)已廣為人知或構(gòu)成了本領(lǐng)域公知常識的一部分。
用于在海底記錄地震數(shù)據(jù)的儀器已經(jīng)被使用了很多年。這種儀器最初被開發(fā)用于地震監(jiān)測而隨后被改進(jìn)用于其它應(yīng)用例如地球物理學(xué)和油層開發(fā)研究。它們通常指的是海底地震檢波器(Ocean BottomSeismometers)并且可被配置到深達(dá)6000米的水中。
海底地震檢波器典型地包括電子儀器例如數(shù)據(jù)記錄器，精確的時鐘和電池。這種現(xiàn)有技術(shù)單元也可以包括回收裝置例如重力釋放機構(gòu)。傳感器典型地使用地震檢波器和/或水下地震檢波器。
本專利申請的申請人已經(jīng)認(rèn)識到了一些現(xiàn)有技術(shù)的海底地震檢波器展現(xiàn)出了至少下面一些性能特征·由于傳感器/記錄器單元的質(zhì)量引起的低頻率響應(yīng)；·由于地震振動從海底到傳感器的不完全傳遞而引起的低頻率響應(yīng)；·過重而且復(fù)雜，特別地，這與那些需要垂直地著陸到海底而使用相對重的底盤的現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)，并且在這之后一傳感器通過一機械釋放機構(gòu)下降到海底；
·過度的配置復(fù)雜性；·傳感器的不穩(wěn)定性，特別是當(dāng)配置到不規(guī)則的海底時；·受外部沖擊的過度易損性；以及·由于傳感器缺乏對稱性而引起的地震波檢測的不均勻，特別地，這與現(xiàn)有技術(shù)中傳感器被密封在球形外殼中并且那些傳感器具有細(xì)長的圓柱形主體有關(guān)，傳感器一旦被配置，其可能以垂直于圓柱形軸的方向而自由滾動。
本發(fā)明的一個目的是克服或改善現(xiàn)有技術(shù)的至少一個缺點，或者提供一種有用的替換。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于配置到限定一海底的水體中的數(shù)據(jù)檢測和記錄裝置，所述裝置包括傳感器，其設(shè)置在一細(xì)長的連接器的第一端；和記錄器單元，其設(shè)置在與所述第一端相對的所述連接器的第二端，所述連接器在一預(yù)定曲率范圍內(nèi)可彎曲，并且借此所述連接器在所述預(yù)定曲率范圍以外能抵抗進(jìn)一步彎曲，并且借此所述裝置適合于穿過水體自由下落并且著陸在海底，以便傳感器與記錄器單元相間隔開并且傳感器基本上與記錄器單元振動地分離。
優(yōu)選地，傳感器相對于所述記錄器單元可獨立地旋轉(zhuǎn)。
在一優(yōu)選實施例中，預(yù)定的曲率范圍是這樣的，以致于在最大曲率處，該連接器的總的彎曲不超過90°，以便當(dāng)著陸到海底時防止傳感器和記錄器著陸在彼此的頂部。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種傳感器，包括適合于容納傳感器電子儀器的主體；和設(shè)置在所述主體之上或附近的多個底座，每一所述底座限定了一突起，該突起適合于增強傳感器與水體底面的機械接合。
優(yōu)選地，該傳感器限定了第一基座和與所述第一基座相對的第二基座，借此傳感器適合于這樣的配置，以致于第一基座或者第二基座臨近海底。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種傳感器，包括一主體，其適合于以第一方向配置，并且以相對于第一方向反向的第二方向配置；和多個全向的地震檢波器，每一地震檢波器具有一靈敏度軸；所述地震檢波器具有根據(jù)每一地震檢波器的靈敏度軸相對于局部重力場的傾斜角而變化的靈敏度；其中每一所述地震檢波器被設(shè)置在所述主體內(nèi)，如此這樣，當(dāng)被配置時，每一靈敏度軸基本上以相對于所述局部重力場傾斜相同的角度而被設(shè)置，從而允許全部所述地震檢波器不論主體是否處于第一或第二方向都展現(xiàn)出相同或相似的靈敏度。
優(yōu)選地，每一所述全向的地震檢波器相互垂直。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種傳感器，包括一主體，其適合于以第一方向配置，并且以相對于第一方向反向的第二方向配置；一對水平類型的地震檢波器，它們相對于彼此水平地以及垂直地設(shè)置而適合于檢測水平的地震運動；和第一和第二垂直類型的地震檢波器，它們垂直的設(shè)置并且適合于檢測垂直的地震運動，每一垂直類型的地震檢波器具有一起作用的方向和一不靈敏的方向，第一垂直類型的地震檢波器被這樣設(shè)置，以致于它的起作用的方向相對于第二垂直類型的地震檢波器的起作用的方向是反向的，如此這樣，當(dāng)所述主體處于第一方向時，第一垂直類型的地震檢波器起作用而第二垂直類型的地震檢波器是不靈敏的，并且當(dāng)所述主體處于第二方向時，第二垂直類型的地震檢波器起作用而第一垂直類型的地震檢波器是不靈敏的。
優(yōu)選地，垂直類型的地震檢波器串連或并聯(lián)電連接，或者它們的輸出在電子前置放大器中被電求和，或者合適的地震檢波器的輸出通過傾斜開關(guān)來選擇。


現(xiàn)在將參照附圖描述優(yōu)選實施例，其中附圖為圖1是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)檢測和記錄裝置優(yōu)選實施例的透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的傳感器優(yōu)選實施例的透視圖；圖3是示于圖1的裝置的端部視圖；圖4是沿圖3中4-4線的裝置的斷面圖；圖5是傳感器另一實施例的分解示意圖；圖6是示于圖5的傳感器的頂視圖；圖7是沿圖6中A-A線的傳感器的斷面圖；圖8是沿圖6中B-B線的傳感器的斷面圖；圖9是沿圖6中C-C線的傳感器的斷面圖；圖10是沿圖6中D-D線的傳感器的斷面圖；圖11是沿圖6中E-E線的傳感器的斷面圖；圖12是沿圖6中F-F線的傳感器的斷面圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的記錄器單元的側(cè)視圖；圖14是沿圖13中的線14-14的記錄器單元的斷面圖；圖15是示于圖14的部分的透視圖；圖16是記錄器單元的透視圖；圖17是記錄器單元的端部視圖，其中端部罩被移除了；圖18是根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的連接器的透視圖；圖19是示于圖18的連接器的平面圖；圖20是沿圖19的線20-20的連接器的斷面圖；圖21是記錄器單元的端部視圖，其中端部罩和內(nèi)部電子儀器被移除了；圖22是與圖14相對應(yīng)的斷面圖，但是內(nèi)部電子儀器被移出了；圖23是與圖15相對應(yīng)的斷面圖，但是內(nèi)部電子儀器被移出了；圖24是連接器和記錄器單元的端部罩的端部視圖；
圖25是沿圖24中線A-A的連接器和記錄器單元的端部罩的斷面圖；圖26是連接器和記錄器單元的端部罩的透視圖；圖27是圖25中標(biāo)記為“A”的區(qū)域的斷面圖；圖28示出了用于將電纜終止在記錄器端部罩的電纜；圖29是傳感器的另一優(yōu)選實施例的底視圖；圖30是示于圖29的傳感器的分解示意圖；圖31是示于圖29的傳感器的頂視圖；圖32是沿圖31的線A-A的傳感器的斷面圖；圖33是沿圖29的線B-B的傳感器的斷面圖；圖34是沿圖31的線C-C的傳感器的斷面圖；圖35是沿圖29的線D-D的傳感器的斷面圖。
具體實施例方式
參照附圖，優(yōu)選的數(shù)據(jù)檢測和記錄裝置40被設(shè)計以便配置到水體例如公海中，以用于獲取地震資料。在典型的尋找地震資料的考察中，大量相同的檢測和記錄裝置40被配置到海底以便探測跨越海底傳播的地震波。典型的地震橫波在海底沉積物中以大約50ms-1的速度運行，具有高達(dá)約80Hz的頻率并且其1/4波長為約16cm。
所示出的優(yōu)選實施例被設(shè)計以用于深達(dá)約2000米的深度，但是其它實施例也可被設(shè)計以用于其它深度。
裝置40具有一借助于固定的界面連桿79而設(shè)置在細(xì)長形連接器43的第一端42的傳感器41。一記錄器單元44設(shè)置在連接器43的與第一端42相對的第二端45。連接器43在一預(yù)定的曲率范圍內(nèi)是可彎曲的。優(yōu)選的，當(dāng)連接器43處于直線配置時，其可在所有方向自由彎曲。但是，連接器43可超過一預(yù)定的曲率范圍而抵抗進(jìn)一步的彎曲。即，連接器43可被彎曲到曲率的最大程度，在這之后，連接器43不能彎曲以確保承擔(dān)更緊的曲率半徑。但是，連接器43總是自由的彎曲以便承擔(dān)更直的配置?？商娲倪B接器43公開于法國專利文獻(xiàn)No.FR2817941和歐洲專利文獻(xiàn)No.EP1213522中，其名稱為“用于限制電纜，特別是用于水下電纜的曲率的裝置”，Coupeaud C，Suppa V.，它的內(nèi)容在此被全部合并以作為參考。優(yōu)選地，連接器43由高強度等級的鋁或鈦或添加有高強度塑料的纖維制造。
連接器43的預(yù)定曲率范圍是這樣的，以致在最大曲率處，該連接器的總的彎曲不超過90°。當(dāng)裝置40配置到海洋時，其適合于穿過水體而自由下落并且著陸在海底以便傳感器41與記錄器單元44相間隔。換句話說，記錄器單元44不能直接著陸在傳感器41的頂部，反之亦然。相反地，當(dāng)裝置40著陸于海底時，不管其定向(即記錄器單元44在最下，或傳感器41在最下)，連接器43的不超過90°的彎曲將導(dǎo)致該裝置失去平衡，所以記錄器單元44應(yīng)著陸在海底與傳感器41相間隔的位置處。
連接器43足夠的長以便允許傳感器41在記錄器單元也位于海底上時定位于海底。連接器43的長度在一預(yù)定的范圍內(nèi)是動態(tài)可變的，以便根除或最小化記錄器單元44接合到傳感器41的任何振動。于是，記錄器單元44沿平行于連接器43的延長尺寸的任何振動可與傳感器41相隔離。在該優(yōu)選實施例中，連接器43的可允許的長度變化的預(yù)定范圍等于或小于該連接器總長度的4％。這可通過在連接器43的部件的詳細(xì)設(shè)計中允許較小程度的機械間隙來獲得。
傳感器41和記錄器單元44的物理分離，與連接器43的機械特性一起，確保了傳感器41與記錄器單元44基本上振動地分離。換句話說，記錄器單元44的質(zhì)量不會妨礙傳感器41響應(yīng)地震波，記錄器單元44的任何振動(例如由于可能在記錄器單元44的附近流動的任何水流)不會傳遞到傳感器41。換句話說，在最大的分隔距離范圍內(nèi)，但非地震或流動感應(yīng)的振動范圍內(nèi)，連接器43在傳感器41和記錄器單元44之間建立起了剛性的機械連接。
該連接器由多個短管73形成，每一短管具有稍微帶角度的端部74。該相同的短管73頭尾相接地設(shè)置，以便稍微帶角度的端部74引起了間隙75，其提供了連接器43彎曲的間隙。連桿76連接相鄰的管73并在它們之間提供了樞軸點。管73相互連接，以便間隙75相對于臨近的間隙交替90°。這提供給了連接器43全部的自由以便沿所有方向彎曲，直到但是不超過預(yù)定的曲率范圍。當(dāng)連接器43的兩個管73相對于彼此彎曲較小的足以關(guān)閉它們之間的間隙75的程度時，該一對管可抵抗沿那一方向作進(jìn)一步的彎曲。
連接器43容納通信電纜48，該通信電纜在第一端42處電連接到設(shè)置在傳感器41內(nèi)的電子儀器50，并且在第二端45處電連接到設(shè)置在記錄器單元44內(nèi)的電子儀器51。連接器43還保護(hù)電纜48不受損壞。細(xì)長的管76設(shè)置在連接器43長度的大約一半處。它由兩個半殼體片77和78形成。這是幫助通信電纜48連接的組件。
通過連接器43將傳感器41連接到記錄器單元44允許了傳感器41和記錄器單元44之間一定程度的相對旋轉(zhuǎn)。這是必需的，因為傳感器41要么以第一方向，要么以相對于第一方向反向的第二方向使所有的三個底座46都接合到海底。如果傳感器41以主體47的延長尺寸與海底成一角度地著陸在海底，傳感器41能獨立于記錄器單元44旋轉(zhuǎn)，以便允許傳感器41將所有三個底座46都安全地接合到海底。但是，需要限制傳感器41相對于記錄器單元44的可允許的總旋轉(zhuǎn)量，否則，連接器43內(nèi)部的電纜48可能由于過度的扭力而受到損壞。于是，轉(zhuǎn)動的連桿49允許傳感器41相對于記錄器單元44在預(yù)定的角度范圍內(nèi)獨立地旋轉(zhuǎn)，在該優(yōu)選實施例中，允許的總的相對旋轉(zhuǎn)為180°。當(dāng)然，其它實施例允許更大的或更小的相對旋轉(zhuǎn)的角度范圍，例如在一實施例中，該角度范圍等于或小于約+180°和-180°，而在另一實施例中，該角度范圍等于或小于約+90°和-90°。轉(zhuǎn)動連桿49內(nèi)的機械止動機構(gòu)定義了相對旋轉(zhuǎn)的限制。彈性的偏壓，例如回位彈簧被用來將轉(zhuǎn)動連桿49向中立位置偏壓。如圖25更好的示出了轉(zhuǎn)動連桿49與記錄器單元44上的可移動的端蓋67直接連接。該轉(zhuǎn)動連桿還阻止了在記錄器單元44和傳感器41之間的振動扭力偶。
傳感器41可以是現(xiàn)有技術(shù)中的圓柱形四元件地震洋底電纜傳感器，例如地球空間海洋陣列(Geospace Sea Array)4，但是優(yōu)選地使用公開于下面的傳感器41。
傳感器41包括一適合于容納傳感器電子儀器50的主體47，并且具有多個設(shè)置在臨近主體47的底座46。附圖示出了傳感器41的兩個實施例。第一實施例在圖2和5-11中更好的示出了，第二實施例在圖30-35中更好的示出了。該兩個實施例之間的一個技術(shù)差別與將底座46安裝到主體52有關(guān)。在傳感器41的第一實施例中，底座46通過支架83來安裝，而在第二傳感器實施例中，底座46直接安裝到主體47。該兩個實施例之間的另一技術(shù)差別在于地震檢波器53的配置，這將在下文作更詳細(xì)的描述。
地震檢波器的主要功能是探測地震運動，例如橫波穿過海底傳播，并且地震檢波器通常沿靈敏度的單一軸線這樣工作。地震檢波器53通常有三種類型類型1)適合于運用在沿水平方向檢測地震運動的地震檢波器類型2)適合于運用在沿垂直方向檢測地震運動的地震檢波器，但是其通常僅在一個方向上作用，而在相反的方向不起作用；以及類型3)“全向的”地震檢波器，其適合于沿任何方向檢測地震運動，但是與前面兩個類型相比，它們的靈敏度通常較低，并且靈敏度隨傾角稍微地變化。
本發(fā)明的不同實施例使用各種類型的地震檢波器來解決這種技術(shù)問題，該技術(shù)問題與傳感器41以兩個可能的方向中的一個著陸在海底相聯(lián)系，其中一個方向相對于另一個方向是反向的。第一傳感器實施例41的電子儀器50包括兩個水平的相互垂直定位的類型-1地震檢波器和兩個垂直定位的類型-2地震檢波器，其中一個相對于另一個是反向的，并且它們串聯(lián)連接，或者平行，或者它們的電輸出在前置放大器中被求和，或者合適的地震檢波器的輸出通過傾斜開關(guān)來選擇。假設(shè)傳感器41著陸的海底是水平的，在典型地10度以內(nèi)，傳感器41可落在第一或第二底座55或56上，并且一個垂直的地震檢波器53將是靈敏的并被正確地定位，而另一個將是不靈敏的，具有少量的輸出或沒有輸出。由于電的或電子的總和，由此引起的從單個正確定位的或開關(guān)選擇的類型-2的地震檢波器得出，信號損失與電噪聲之比大約是3dB，這是可接受的。
第二傳感器實施例的電子儀器50包括三個類型-3的地震檢波器53，其容納在主體47中，并且在一水平平面內(nèi)被定位成三軸對稱。這些全向地震檢波器53中的每一個相對于其它檢波器是垂直的，并且每一個相對于水平方向呈約58°的角。假設(shè)傳感器41落在標(biāo)稱地水平海底上，所有地震檢波器的定向相對于重力場是相似的，并且因此所有地震檢波器具有相似的靈敏度。
提供在兩個方向起作用的地震檢波器，其中一個相對于另一個是反向的，來解決該問題的另一方案由共同待處理的澳大利亞臨時專利申請No.PS2256，以Thales Underwater Systems Pty Limited的名義申請的名稱為“改進(jìn)的地震傳感器”提供，其全部內(nèi)容在此被合并而作為參考。相似地，也是以Thales Underwater Systems Pty Limited的名義申請的PCT申請No.PCT/AU03/00562的內(nèi)容(國際公開號No.WO03/096071)，其全部內(nèi)容也在此被合并而作為參考。根據(jù)PS2256和/或PCT/AU03/00562的地震檢波器53被用于本發(fā)明的一替換實施例。將地震檢波器安裝到萬向接頭上也是可能的。
在第一和第二實施例中，水下地震檢波器61設(shè)置在主體47的中心內(nèi)，并臨近多個地震檢波器53。該水下地震檢波器設(shè)置在充滿液體的空腔80中，在該空腔80的兩端具有傳音的軟窗口81和82，從而允許探測“P”波。傳音的軟窗口81和82由彈性膜制造以便使海底附近的水流所產(chǎn)生的流動噪聲最小。優(yōu)選地，水下地震檢波器61是在軍事牽引陣列中通常使用的壓電管類型。
每一個底座46限定了一個突起54，其適合于增強傳感器41與海底的機械接合。突起54設(shè)置有銳利的圓形邊緣，其由設(shè)置在底座46的外表面57上的圓錐面的終止表面所限定。優(yōu)選地，總計三個底座46規(guī)則設(shè)置在傳感器主體47的周圍?？紤]到傳感器41在不平的海底表面上的搖動，多于三個底座將是不合乎需要的。每一底座46的高度等于或大于主體47直徑的十分之一，由于這與所觀察到的典型的海底凹凸不平的高度和長度比相匹配。
典型地，提倡傳感器41為對稱設(shè)計是合乎需要的，以便幫助確保該傳感器對于來自各種方向的地震擾動具有相同靈敏度的反應(yīng)。于是，該三個底座關(guān)于沿著所述傳感器主體的中心設(shè)置的第一對稱線為對稱地設(shè)置。每一底座46與相鄰底座46分隔的角度為120°。
優(yōu)選地，傳感器41的密度相等于或稍大于海底沉積物的平均密度以便使傳遞功的損失最小。傳感器41的主體47是一短圓柱體，以便促進(jìn)對稱并提供較低的剖面。此外，主體47的細(xì)長尺寸幫助限定了第一基座55和與第一基座55相對的第二基座56。當(dāng)配置到海底時，傳感器41適合于著陸到海底而基座55或56向下地定位。在第一基座55或第二基座56臨近海底時，傳感器41適合于在任意一方向起作用。每一底座46包括一具有這樣的幾何尺寸的外表面57，以致于如果傳感器41著陸到外表面57上的底板，傳感器41將傾斜以便落在第一或第二基座55或56上。底座46的外表面57是由主體47外伸的圓錐面形成的。
傳感器41具有一關(guān)于所述第一和第二基座中間的一對稱線基本上成對稱的外表面。正如先前提及的，這種對稱有助于相對于各個方向的地震波具有一致的靈敏度。
一振動器58設(shè)置在傳感器41內(nèi)部或該傳感器附近以用于振動傳感器41從而促進(jìn)傳感器41與底板的接合。在示出的優(yōu)選實施例中，主體47是圓柱形的并且振動器58設(shè)置在主體47內(nèi)部。振動器58包括一用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動偏心塊60的馬達(dá)59。馬達(dá)59的旋轉(zhuǎn)軸平行于主體47的圓柱形軸。于是，一旦傳感器41被配置到海底，振動器58可被用于向傳感器41施加一圓形的往復(fù)運動。海底通常是軟沉積物或硬的巖石。在軟海底表面上，通過底座46的銳利邊緣54有效地插入沉積物中，該振動將加速使底座46部分的埋于海底中。在硬海底表面上，振動器58產(chǎn)生振動以便確保該底座設(shè)置在穩(wěn)定的位置。振動器58的附加優(yōu)點在于，在振動過程中由地震檢波器53檢測的信號可給出對傳感器41與海底接合的質(zhì)量的理解。一旦已達(dá)到合適的接合，振動器58斷開以使地震測量啟動。
記錄器單元44容納有主要由數(shù)據(jù)記錄器62和電池組63組成的電子儀器51，它們都滑落在腔70中。數(shù)據(jù)記錄器提供大量用于地震檢波器53和水下地震檢波器61檢測的數(shù)據(jù)的存儲容量。支柱69為數(shù)據(jù)記錄器62提供額外的減震。側(cè)面固定件71將數(shù)據(jù)記錄器62緊固到其支架并提供進(jìn)一步的震動保護(hù)。電池組63向數(shù)據(jù)記錄器62和傳感器41提供電源。
腔壁72優(yōu)選地由高強度等級的鋁或鈦制造。在制造壓力外殼例如用于潛入深水的圓柱體的領(lǐng)域中已知的技術(shù)可被用于制造腔壁72。
由彈性材料形成的突起64，例如作為振動子(vibrathane)的兩部分聚氨酯被設(shè)置在主記錄器單元44的任意一端，以便在運輸，甲板搬運，和配置過程中提供震動保護(hù)。把手65可形成到某些突起64中以便幫助搬運記錄器單元44。側(cè)面突起68提供進(jìn)一步的震動保護(hù)并且還作為記錄器單元44的底座以便在其配置時提供穩(wěn)定性。額外的把手通過六個金屬支撐件66來提供，它們均勻地設(shè)置在側(cè)面突起68中間的記錄器單元44的圓周邊。
一可移動的蓋67設(shè)置在記錄器單元44的一個端部以允許通向電子儀器51，以便在配置之間執(zhí)行例如下載存儲在數(shù)據(jù)記錄器62中的數(shù)據(jù)和對電池組63進(jìn)行再充電的功能。該可移動的蓋67通過鎖銷84被保持在其位置處并且兩個O-形密封被用于形成高壓力水密封。
該優(yōu)選實施例可根據(jù)若干不同方法學(xué)配置到海底。一示例性方法與共同待處理的澳大利亞臨時專利申請No.PS2255，以ThalesUnderwater Systems Pty Limited的名義申請的名稱為“用于配置海底設(shè)備的方法”相一致，其全部內(nèi)容在此被合并而作為參考。相似地，申請?zhí)枮镹o.PCT/AU03/00561的PCT申請的全部內(nèi)容也在此被合并而作為參考。
裝置40的回收優(yōu)選地通過使用回收裝置例如連接到浮體或表面容器的繩子來實現(xiàn)?？商娲?，可使用具有重量釋放機構(gòu)的浮體。這種回收裝置優(yōu)選地連接到記錄器單元44，但是也可被栓到設(shè)置有足夠振動隔離的傳感器41上。
一些優(yōu)選實施例提供了一個或多個下列優(yōu)點·輕質(zhì)的，緊湊的，靈敏的以及可靠的傳感器41和不需要笨重底盤的記錄器單元44；·當(dāng)傳感器41著陸到海底時，由于其自定位特性，和這樣的事實，即傳感器41可在兩個方向起作用，其中一個方向相對于另一個是反向的，裝置40允許相對簡單的配置，而不需要復(fù)雜的釋放機構(gòu)；·有效地接合到海底的傳感器41；·防止受到外部的機械沖擊；以及·由于傳感器的高度對稱而帶來的檢測的良好均勻性。
盡管已經(jīng)參照特定的例子對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解到本發(fā)明可通過許多其它形式被具體化。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)檢測和記錄裝置，用于配置到限定一海底的水體中，所述裝置包括一傳感器，其設(shè)置在一細(xì)長的連接器的第一端；和一記錄器單元，其設(shè)置在與所述第一端相對的所述連接器的第二端，所述連接器在一預(yù)定曲率范圍內(nèi)可彎曲，并且借此所述連接器在所述預(yù)定曲率范圍以外能抵抗進(jìn)一步彎曲，并且借此所述裝置適合于穿過水體自由下落并且著陸在海底，以便傳感器與記錄器單元相間隔開并且傳感器基本上與記錄器單元振動地分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)檢測和記錄裝置，其中所述傳感器相對于所述記錄器單元可獨立地旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)檢測和記錄裝置，其中所述傳感器相對于所述記錄器單元可在一預(yù)定的角度范圍內(nèi)獨立地旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)檢測和記錄裝置，其中所述角度范圍等于或小于約+180°和-180°。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)檢測和記錄裝置，其中所述角度范圍等于或小于約+90°和-90°。
6.根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的數(shù)據(jù)檢測和記錄裝置，其中所述連接器適合于容納一通信電纜，該通信電纜在所述第一端電連接到設(shè)置在所述傳感器內(nèi)的電子儀器，并且在所述第二端電連接到設(shè)置在所述記錄器單元內(nèi)的電子儀器。
7.根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的數(shù)據(jù)檢測和記錄裝置，其中所述預(yù)定的曲率范圍是這樣的，以致在最大曲率處，該連接器的總的彎曲不超過90°，以便當(dāng)著陸到海底時防止傳感器和記錄器著陸在彼此的頂部。
8.根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的數(shù)據(jù)檢測和記錄裝置，其中所述連接器的長度在一預(yù)定范圍內(nèi)動態(tài)可變，以便根除或最小化記錄器單元配合到傳感器的任何振動。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)檢測和記錄裝置，其中所述預(yù)定的范圍等于或小于連接器總長度的4％。
10.一種傳感器，包括一主體，其適合于容納傳感器電子儀器；和多個底座，其設(shè)置在所述主體之上或附近，每一所述底座限定了一突起，該突起適合于增強傳感器與水體底面的機械接合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器，其中總計三個所述底座規(guī)則地設(shè)置在所述傳感器主體的周圍。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳感器，其中所述三個底座關(guān)于沿所述傳感器主體的中心設(shè)置的第一對稱線為對稱地設(shè)置。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任意一項所述的傳感器，其中所述傳感器限定了第一基座和與所述第一基座相對的第二基座，借此傳感器適合于這樣配置，以致于第一基座或第二基座臨近海底。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳感器，其中所述傳感器的外表面關(guān)于所述第一和第二海底接合表面中間的對稱線基本上是對稱的。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-14中任意一項所述的傳感器，其中一個或多個所述底座包括一具有這樣的幾何尺寸的外表面，以致于如果所述傳感器著陸到所述外表面上的底板，傳感器將傾斜以便落在第一或第二基座上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的傳感器，其中所述一個或多個底座的所述外表面是向所述主體外部突出的圓錐面。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的傳感器，其中所述突起是由所述圓錐面的終止邊緣所限定的銳利的圓形邊緣。
18.根據(jù)權(quán)利要求10-17中任意一項所述的傳感器，進(jìn)一步包括一設(shè)置在所述傳感器內(nèi)或臨近的用于振動該傳感器的振動器，以便促進(jìn)傳感器與所述海底的接合。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的傳感器，其中所述主體是圓柱形的并且所述振動器包括一用于可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動一偏心塊的馬達(dá)，所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸平行于圓柱形主體的軸。
20.根據(jù)權(quán)利要求10-19中任意一項所述的傳感器，其中所述主體是圓柱形的并且每一底座的高度等于或大于主體直徑的十分之一。
21.根據(jù)權(quán)利要求10-20中任意一項所述的傳感器，其中多個地震檢波器容納在所述主體內(nèi)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的傳感器，其中一水下地震檢波器設(shè)置在所述主體內(nèi)并且臨近所述多個地震檢波器。
23.一種傳感器，包括一主體，其適合于以第一方向配置，并且以相對于第一方向反向的第二方向配置；和多個全向的地震檢波器，每一地震檢波器具有一靈敏度軸；所述地震檢波器具有根據(jù)每一地震檢波器的靈敏度軸相對于局部重力場的傾斜角而變化的靈敏度；其中每一所述地震檢波器被設(shè)置在所述主體內(nèi)，如此這樣，當(dāng)被配置時，每一靈敏度軸基本上以相對于所述局部重力場傾斜相同的角度被設(shè)置，從而允許全部所述地震檢波器不論主體是否處于第一或第二方向都展現(xiàn)出相同或相似的靈敏度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的傳感器，其中每一所述全向的地震檢波器被這樣設(shè)置，以便它們的靈敏度軸相互垂直。
25.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的傳感器，其中一旦所述傳感器被配置時，每一所述全向的地震檢波器具有一相對于水平傾斜約58°的靈敏度軸。
26.一種傳感器，包括一主體，其適合于以第一方向配置，并且以相對于第一方向反向的第二方向配置；一對水平類型的地震檢波器，它們相對于彼此水平地以及垂直地設(shè)置而適合于檢測水平的地震運動；和第一和第二垂直類型的地震檢波器，它們垂直的設(shè)置并且適合于檢測垂直的地震運動，每一垂直類型的地震檢波器具有一起作用的方向和一不靈敏的方向，第一垂直類型的地震檢波器被這樣設(shè)置，以致于它的起作用的方向相對于第二垂直類型的地震檢波器的起作用的方向是反向的，如此這樣，當(dāng)所述主體處于第一方向時，第一垂直類型的地震檢波器起作用而第二垂直類型的地震檢波器是不靈敏的，并且當(dāng)所述主體處于第二方向時，第二垂直類型的地震檢波器起作用而第一垂直類型的地震檢波器是不靈敏的。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的傳感器，其中所述垂直類型的地震檢波器串聯(lián)或并聯(lián)電連接，或者它們的輸出在電子前置放大器中被電求和，或者合適的地震檢波器的輸出通過傾斜開關(guān)來選擇。
全文摘要
裝置(40)具有一借助于固定的界面連桿(79)而設(shè)置在細(xì)長形連接器(43)的第一端(42)的傳感器(41)。一記錄器單元(44)設(shè)置在該連接器(43)的與第一端(42)相對的第二端(45)。該連接器(43)在一預(yù)定的曲率范圍內(nèi)是可彎曲的。當(dāng)裝置(40)配置到海洋時，其適合于穿過水體而自由下落并且著陸在海底以便傳感器(41)與記錄器單元(44)相間隔。連接器(43)的長度在一預(yù)定的范圍內(nèi)是動態(tài)可變的，以便根除或最小化記錄器單元(44)接合到傳感器(41)的任何振動。傳感器(41)和記錄器單元(44)的物理分離，與連接器(43)的機械特性一起，確保了傳感器(41)與記錄器單元(44)基本上振動地分離。換句話說，記錄器單元(44)的質(zhì)量不會妨礙傳感器(41)響應(yīng)地震波，并且記錄器單元(44)的任何振動(例如由于可能在記錄器單元(44)的附近流動的任何水流)基本上不會傳遞到傳感器(41)。于是，在最大的分隔距離范圍內(nèi)，但非地震或流動感應(yīng)的振動范圍內(nèi)，連接器(43)在傳感器(41)和記錄器單元(44)之間建立起了剛性的機械連接。
文檔編號G01V1/20GK1754104SQ200480004975
公開日2006年3月29日 申請日期2004年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月20日
發(fā)明者F·魯克 申請人:澳大利亞瑟塞爾股份有限公司