專利名稱：：用于地震信號檢測的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于感測地球地層中的振動的設(shè)備。更具體地，本公開貫注于電動力學(xué)感測設(shè)備，如地震檢波器和地震儀，其具有處于中心位置的、置于磁場中的運動線圈。本公開可以應(yīng)用于處于感測或傳輸操作中的其它類型的振動換能器(transducer)。
背景技術(shù)：
：在油氣工業(yè)中，在各種位置(如在地面、海中、海底或在鉆孔中)部署地震傳感器，以便通過測量從地表下結(jié)構(gòu)的改變反射的地震信號來操作地提供有效的地表下結(jié)構(gòu)和材料信息。在此情況下，地震傳感器一般用于獲得關(guān)于地表下結(jié)構(gòu)中的聲阻抗差(acousticimpedancecontrast)的有用數(shù)據(jù)的目的。地震傳感器在要求地震數(shù)據(jù)的精確和有效獲取的地震監(jiān)控、對于水和C02貯藏(reservoir)的長期監(jiān)控、核試驗監(jiān)控等活動中也是普遍的。在地震信號檢測中，由傳感器在離散的位置感測由地震能量源導(dǎo)致的地球的振動，并且傳感器的輸出用于確定地下地層的結(jié)構(gòu)。地震能量源可以是自然的(如地震和其它地殼構(gòu)造活動、沉降、火山活動等)，或是人為的(如來自地面或地下操作、或來自地面或地下的地震源的蓄意操作的聲學(xué)信號)。例如，感測的地震信號可以是從由斷裂或貯藏崩潰或變更所引起的微地震活動(micro-seismicity)得到的直接信號，或是從人造的能量源得到的反射信號。傳感器落入兩個主要種類水中地震檢波器(hydrophone)，其感測由地震源導(dǎo)致的壓力場；或者地震檢波器(geophone)，其感測源自地震源的微粒運動(particalmotion)0如圖IA所述，典型的地震檢波器10具有一個或多個圓柱形運動線圈12，其通過彈簧20懸掛以便布置在具有極片(polepiece)16的磁體15周圍。地震檢波器10具有外殼14和端蓋18。每個運動線圈12由彈簧20保持在中性、靜止位置，并且從其中心位置在磁體15的磁場中自由振蕩。彈簧20通常用片狀金屬制造，該片狀金屬被設(shè)計來將線圈12保持在相對于磁體15的磁場的中心、平衡位置。在為垂直操作設(shè)計的地震檢波器中，預(yù)壓彈簧20以便克服重力加速度使運動線圈12處于磁場中心。當(dāng)?shù)厍蛴捎谥苯訌脑椿蚪?jīng)由地下反射體傳播的地震能量而運動時，可以位于地球的表面、海中或海底、或在穿透地球的鉆孔的壁上的地震檢波器隨著由聲波傳播導(dǎo)致的微粒運動而運動。然而，如果地震檢波器的軸與運動的方向?qū)?zhǔn)，則安裝在地震檢波器內(nèi)部的彈簧上的運動線圈停留在導(dǎo)致線圈相對于外殼的相對運動的相同位置。當(dāng)線圈在磁場中運動時，線圈中感生電壓，其可以輸出為信號。圖IB是地震檢波器的示意性描述，其中Xtl是運動線圈的中性位置，χ是運動中的線圈的位置，并且ξ是線圈相對于磁場的中心的相對位移。彈簧和質(zhì)量系統(tǒng)產(chǎn)生固有頻率，出。二V^,其中k是彈簧常數(shù)并且m是線圈組的運動質(zhì)量(movingmass)0運動線圈5相對于磁場的運動生成電輸出二其中Stl是靈敏度，并且#是地震檢波器的固有頻atat率之上的線圈的速度。生成的電信號流過分流電阻器Rs和線圈。線圈中的電流i阻尼線圈的運動。對于不同的阻尼因數(shù)D，在圖IC中示出具有IOHz固有頻率的典型地震檢波器的示例性振幅和相位響應(yīng)。在地震活動監(jiān)控中，希望獲取低頻地震數(shù)據(jù)。在此情況下，如果在深鉆孔中測量地震活動，則改進信噪比(SNR)。然而，深鉆孔中的環(huán)境溫度通常高，并且鉆孔直徑小。難以設(shè)計具有小尺寸的低頻和高溫鉆孔。此外，由于粗略的處理，用于鉆孔應(yīng)用的地震檢波器應(yīng)該是粗糙的。還希望鉆孔地震檢波器在傾斜下工作，因為鉆孔可能偏斜。此外，在安裝在深孔中之后，可能要求地震檢波器連續(xù)監(jiān)控地震活動許多年。希望地震檢波器在高溫下長時間可靠地運行。如前所述，用彈簧的固有位移平衡由于重力加速度導(dǎo)致的力。mg=kξο等式1其中m是運動質(zhì)量；k是彈簧常數(shù)，并且是“固有位移。因為所以ξ0=g/ω/等式2等式2示出固有位移與固有頻率的平方成反比，并且該量對于低固有頻率地震檢波器是大的。圖2Α示出作為固有頻率ω0/2π的函數(shù)的、由于重力加速度導(dǎo)致的地震檢波器運動線圈的固有位移ξ0。這是彈簧中為使線圈處于中心需要的預(yù)應(yīng)力量。如從圖2Α顯而易見，對于IOHz地震檢波器需要大約2.5mm的預(yù)應(yīng)力。在此情況下，對于低頻地震檢波器(即，具有低f0的地震檢波器)要求大的固有位移。如下面更詳細(xì)討論的，難以獲得具有適于鉆孔中的井下(downhole)部署的小的、緊湊尺寸的低頻地震傳感器。因為對于一些應(yīng)用(如將地震信號轉(zhuǎn)化為聲阻抗或從測量的地震信號計算源機制)希望低頻信號，所以需要降低地震檢波器的固有頻率。然而，當(dāng)?shù)卣饳z波器的固有頻率降低時，固有位移增加。地震檢波器典型地是外徑1英寸，并且高度1.2英寸。在這種小尺寸中，彈簧中可能的最大預(yù)應(yīng)力是幾毫米，而不是英寸的量級。即使對于具有例如2英寸的外徑和4英寸的高度的大地震儀，仍難以提供幾英寸的預(yù)應(yīng)力。因此，難以設(shè)計具有較低固有頻率并且具有小尺寸的地震檢波器。典型地，為了耐用性，地震檢波器的彈簧由鈹銅制造。設(shè)計彈簧將運動線圈保持在磁場的中心；然而，隨著時間的過去，在彈簧中存在蠕變(creep)。如圖2B所示，蠕變在高溫處尤其明顯。如圖2B所示，已知鉻鎳鐵合金(inconel)蠕變小于鈹銅。然而，鉻鎳鐵合金是昂貴的，并且難以制造鉻鎳鐵合金彈簧。因為彈簧蠕變導(dǎo)致線圈隨著時間的過去從中心位移，所以地震檢波器響應(yīng)也改變。最終，在使用一段之后，運動線圈可能位移到地震檢波器外殼的底部，并且地震檢波器將不響應(yīng)于外部振動。如果地震檢波器是傾斜的，S卩，從為其設(shè)計的方位移開，則運動線圈相對于磁體中的磁場偏心。注意圖2C。如上所述，預(yù)壓支撐運動線圈的彈簧，以便補償重力，使得運動線圈處于地震檢波器的中心。然而，如果這種地震檢波器傾斜，則預(yù)壓的彈簧使得運動線圈在向上方向運動。因此，運動線圈從其相對于地震檢波器的垂直位置的中性位置位移，如圖2C6所示。在圖2C中，垂直地震檢波器地震傳感器的運動線圈的中性或靜止位置指定為xO，并且由于傾斜θ導(dǎo)致的位移位置指定為χ。如果傾斜量大，則運動線圈可能碰撞地震檢波器的端蓋，使得地震檢波器不再能夠響應(yīng)于地震振動。當(dāng)?shù)卣饳z波器從垂直方位傾斜時，由于較小的重力加速度，預(yù)壓的彈簧將運動線圈在向上方向移動ξ，如圖2C所示。ξ的量是^=^YO-COS等式3其中g(shù)是重力加速度；θ是從垂直測量的傾斜；ω^是等于2πf0的固有角頻率；k是彈簧常數(shù)；并且m是運動質(zhì)量。下標(biāo)ν表示具有彈簧的垂直地震檢波器，當(dāng)?shù)卣饳z波器垂直時，預(yù)壓該彈簧以使運動線圈處于中心。類似地，對于沒有預(yù)壓彈簧的水平地震檢波器，運動線圈的位錯(dislocation)是“=^Tsin沒等式4ωο當(dāng)?shù)卣饳z波器的固有頻率低時，固有位移大，如圖2D所示，并且由于傾斜導(dǎo)致的固有位移的偏移大。因為通過設(shè)計、運動線圈的行程(stroke)是有限的，所以運動線圈可能超過其運動的最大空間，并且地震檢波器將停止響應(yīng)振動。當(dāng)運動線圈在磁通量場中不在中心時，開路靈敏度Stl和開路阻尼Dtl降低，并且總的諧波失真變大。在此情況下，如果垂直地震檢波器從其垂直位置傾斜，則地震檢波器響應(yīng)參數(shù)Sc^Dtl和f?；趦A斜量改變。地震檢波器響應(yīng)參數(shù)的改變改變了記錄的地震信號的波形，這對于記錄數(shù)據(jù)的分析是不希望的?？偠灾瑸榱藴y量低頻的小地震信號，地震檢波器的固有頻率應(yīng)該低。然而，當(dāng)固有頻率降低時，地震檢波器的固有位移變大，并且地震檢波器的尺寸增加，以便容納地震檢波器的固有位移。當(dāng)由于重力加速度導(dǎo)致的運動線圈的固有位移大時，難以對于不同傾斜條件容納固有位移的改變。因此，傾斜的范圍非常受限，并且在安裝期間要求地震檢波器的精確設(shè)置。最終，隨著時間的過去存在蠕變(尤其在高溫處)，并且這種地震檢波器在使用長時間段之后停止工作。因此，將認(rèn)識到，存在對傳統(tǒng)地震檢波器改進以便改進地震測量的精度的希望。在前述中提到的傳統(tǒng)地震傳感器設(shè)計的限制不旨在是窮舉的，而是可能降低之前已知的傳感器機制的有效性的許多限制中的限制。然而，上述應(yīng)該足以說明將承認(rèn)過去存在的傳感器結(jié)構(gòu)值得改進。
發(fā)明內(nèi)容在此公開的實施例提供了用于地震傳感器(如地震檢波器或地震儀)的方法和系統(tǒng)。具體地，本公開的一些實施例提供具有地震傳感器的方法和系統(tǒng)，其提供用小尺寸的地震檢波器封裝恢復(fù)低頻地震信號的能力。本公開的地震傳感器是全向可傾斜的，并且不受高溫環(huán)境中擴展部署的不利影響。通過施加電流以對抗重力，地震傳感器的運動線圈位于相對于地震傳感器內(nèi)的磁場的中心位置。因為通過電流而不是預(yù)壓彈簧補償由于運動線圈的重力導(dǎo)致的固有位移，7所以本公開的地震傳感器適于在低頻地震信號的獲取和不同操作方位和環(huán)境中使用。地震傳感器具有單個線圈反饋系統(tǒng)以及包括位移信號和速度信號的組合的信號，使得可能獲得寬頻率響應(yīng)。此外，測試電路集成在系統(tǒng)中，用于提供響應(yīng)校準(zhǔn)、以及用于信號組合的參數(shù)和反饋參數(shù)的調(diào)諧。此外，在此公開的系統(tǒng)和方法在獲取地震數(shù)據(jù)的同時，提供連續(xù)溫度監(jiān)控、和電懸浮電流以及反饋參數(shù)和信號組合參數(shù)的更新。申請人:認(rèn)識到，使用電流代替?zhèn)鹘y(tǒng)的預(yù)壓彈簧來克服重力升高運動線圈，將消除對彈簧的重力。因為電懸浮(Ievitation)從彈簧移除應(yīng)力，所以防止在高溫處的蠕變。申請人:還認(rèn)識到，電懸浮導(dǎo)致到地震信號的DC偏移。在感興趣的非常低頻的信號處，簡單的DC阻擋濾波器使得相移到低頻信號。申請人在此已經(jīng)提出各種方式以抵消地震信號中的DC偏移。申請人:還認(rèn)識到，可能通過使用正位移反饋降低地震檢波器的固有頻率。此外，申請人認(rèn)識到，通過組合位移和速度信號，可能獲得寬頻率響應(yīng)。此外，申請人認(rèn)識到，可能使用校準(zhǔn)來確定反饋參數(shù)，并且通過添加位移的積分(即，開環(huán)控制)來均衡地震檢波器響應(yīng)。申請人還認(rèn)識到，可能通過監(jiān)控地震檢波器的溫度來連續(xù)更新反饋參數(shù)、信號組合或均衡器參數(shù)，而不用中斷地震數(shù)據(jù)獲取。在本公開的一個實施例中，一種用于地震信號檢測的系統(tǒng)包括至少一個電懸浮的地震傳感器。電懸浮的地震傳感器包括外殼；安裝在外殼內(nèi)的至少一個用于產(chǎn)生磁場的磁體；以及外殼內(nèi)的運動線圈，其被構(gòu)造和安排以便相對于外殼在徑向固定，并且在其軸向可運動。電路被配置或設(shè)計用于提供電信號到地震傳感器。數(shù)字信號處理器與地震傳感器通信，并且可由處理器執(zhí)行的一組指令當(dāng)被執(zhí)行時，施加電信號到地震傳感器，使得運動線圈克服重力懸浮，以便位于相對于地震傳感器中的磁場的中心位置。在某些方面中，電路可包括分流電阻器，用于調(diào)整地震傳感器的運動線圈的運動，和/或電路可以被配置或設(shè)計用于通過速度反饋調(diào)整運動線圈的運動。在其它方面中，電路可以被配置或設(shè)計用于提供積分反饋到地震傳感器。數(shù)字信號處理器可以被配置或設(shè)計用于在通過地震傳感器獲取地震數(shù)據(jù)期間，監(jiān)控從地震傳感器輸出的電信號，以便導(dǎo)出地震傳感器的溫度，并且為傳感器參數(shù)補償溫度依賴性。在一個可能的實施例中，電路還被配置或設(shè)計用于提供恒定電流到地震傳感器的運動線圈。在本公開的某些方面中，懸浮力是恒定的。地震傳感器可以被配置或設(shè)計用于在鉆孔中的井下使用；用于地震信號檢測中的永久或半永久安裝；或用于在超過大約125攝氏度的高溫環(huán)境中的長期部署。在這里的其它方面中，地震傳感器可以被配置或設(shè)計用于鉆孔中的井下低頻地震信號檢測。在一個可能的實施例中，地震傳感器在沒有常平架的情況下是全向可傾斜的。在本公開的各方面中，電路可以被配置或設(shè)計用于在懸浮期間測量運動線圈的位置。系統(tǒng)可以被配置或設(shè)計用于基于運動線圈的測量位置實時調(diào)整懸浮電壓，以保持運動線圈的位置。地震傳感器可以包括外殼內(nèi)的位置傳感器，其被配置或設(shè)計用于感測運動線圈的位置。電路可以被配置或設(shè)計用于補償由于懸浮電流導(dǎo)致的一個或多個DC偏置和噪聲。在這里的其它實施例中，電路可以被配置或設(shè)計用于提供正位移反饋信號到地震傳感器的輸出，使得地震傳感器的固有頻率降低。在其它的實施例中，系統(tǒng)可以被配置或設(shè)計用于提供包括從地震傳感器輸出的速度和位移信號的組合的輸出信號。8在本公開的某些實施例中，電路可以被配置或設(shè)計用于在寬頻率范圍輸出速度信號。系統(tǒng)可以被配置或設(shè)計用于對于溫度變化校準(zhǔn)地震傳感器。提供一種用于地震信號檢測的系統(tǒng)，包括至少一個地震傳感器，所述至少一個地震傳感器包括外殼；安裝在外殼內(nèi)的至少一個用于產(chǎn)生磁場的磁體；以及外殼內(nèi)的運動線圈，其被構(gòu)造和安排以便相對于外殼在徑向固定，并且在其軸向可運動。該系統(tǒng)包括電路，被配置或設(shè)計用于提供電信號到地震傳感器；與地震傳感器通信的數(shù)字信號處理器；可由處理器執(zhí)行的一組指令，當(dāng)被執(zhí)行時，其施加電信號到地震傳感器，其中系統(tǒng)被配置或設(shè)計用于在檢測地震信號的同時連續(xù)監(jiān)控地震傳感器的運動線圈的線圈DC電阻(DC電阻)，以便導(dǎo)出地震傳感器溫度，并且用于基于地震傳感器溫度的變化補償傳感器參數(shù)。在這里的各方面中，系統(tǒng)可以被配置或設(shè)計用于在地震信號檢測期間，對于溫度變化補償傳感器參數(shù)。數(shù)字信號處理器可以被配置或設(shè)計用于實時處理信號數(shù)據(jù)。在本公開的某些實施例中，一種使用至少一個電懸浮的地震傳感器的地震信號檢測的方法，包括在用于地震信號檢測的位置部署至少一個電懸浮的地震傳感器；提供電懸浮信號到地震傳感器，以便克服重力懸浮運動線圈，使得運動線圈位于相對于地震傳感器中的磁場的中心位置；用至少一個電懸浮的地震傳感器檢測地震信號；以及基于感測的地震信號從地震傳感器輸出速度和位移信號。提供一種用于鉆孔中的井下地震信號檢測的地震傳感器，包括外殼；安裝在外殼內(nèi)的至少一個用于產(chǎn)生磁場的磁體；外殼內(nèi)的運動線圈，其被構(gòu)造和安排以便相對于外殼在徑向固定，并且在其軸向可運動；以及電路，被配置或設(shè)計用于提供電信號到運動線圈，以便克服重力懸浮運動線圈，使得運動線圈位于相對于地震傳感器中的磁場的中心位置。在某些方面中，地震傳感器的運動線圈的固有頻率(fo)可以從大約0.5Hz到大約5Hz，并且地震傳感器外殼的外徑(OD)和高度(H)可以小于大約1.5英寸。在這里的其它實施例中，一種用于地震信號檢測的系統(tǒng)，包括至少一個地震傳感器，其具有外殼；安裝在外殼內(nèi)的至少一個用于產(chǎn)生磁場的磁體；以及外殼內(nèi)的運動線圈，其被構(gòu)造和安排以便相對于外殼在徑向固定，并且在其軸向可運動。在某些實施例中，該系統(tǒng)包括至少兩個感測元件，被配置或設(shè)計用于分別生成基于速度測量的第一信號和基于地震傳感器的位移測量的第二信號。該系統(tǒng)被配置或設(shè)計用于組合第一信號和第二信號以生成組合輸出信號。在另一可能的實施例中，一種用于地震信號檢測的方法，包括部署至少一個地震傳感器；用地震傳感器感測地震信號；生成基于速度測量的第一信號和基于地震傳感器的位移測量的第二信號；以及組合第一信號和第二信號以生成組合輸出信號。額外的優(yōu)點和新穎特征將在隨后的描述中闡述，或者可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過讀取這里的材料或?qū)嵺`在此描述的原理來學(xué)習(xí)到。在此描述的一些優(yōu)點可以通過權(quán)利要求中陳述的手段來實現(xiàn)。附示某些實施例，并且是說明書的一部分。附圖與以下描述一起展示和說明了本發(fā)明的一些原理。圖IA是傳統(tǒng)的地震檢波器地震傳感器的示意9圖IB是用于說明在此討論的原理的地震檢波器地震傳感器的示意性描繪；圖IC以曲線圖描繪對于不同阻尼因數(shù)D的IOHz傳統(tǒng)地震檢波器的振幅和相位響應(yīng)；圖ID是對于具有不同固有頻率f。的地震傳感器的運動線圈位移響應(yīng)的圖形描繪；圖IE是對于具有不同阻尼因數(shù)D的地震傳感器的運動線圈位移響應(yīng)的圖形描繪；圖2A是描繪由于重力加速度導(dǎo)致的地震檢波器地震傳感器中的運動線圈的固有位移的曲線圖；圖2B是描繪在260攝氏度的不同材料的地震檢波器彈簧中的蠕變的曲線圖；圖2C示意性地圖示由于傾斜θ導(dǎo)致的、垂直地震檢波器地震傳感器的運動線圈的中心從其中性或靜止位置Xtl到位移位置X的位移；圖2D是描繪沒有預(yù)壓彈簧的水平地震檢波器的運動線圈關(guān)于傾斜角的固有位移的曲線圖；圖3Α和3Β是根據(jù)本公開的、用于電流注入以懸浮(levitate)地震傳感器運動線圈的一些可能技術(shù)的電路圖；圖4A是根據(jù)本公開的、用于使用電懸浮以防止地震傳感器彈簧蠕變的高溫環(huán)境中的井下地震監(jiān)控的一個可能系統(tǒng)的示意性描繪；圖4B是銅線的電阻和溫度之間的關(guān)系的圖形表示；圖4C是根據(jù)本公開的、用于通過提供恒定電流克服地震檢波器線圈電阻和線纜電阻的溫度依賴性的地震監(jiān)控的另一個可能系統(tǒng)的示意性描繪；圖5是根據(jù)本公開的、在此公開的一種用于測試?yán)秒姂腋∈惯\動線圈中心化的地震傳感器的技術(shù)的電路圖表示；圖6是在由于懸浮電流和/或地震檢波器參數(shù)的確定的不精確導(dǎo)致的電懸浮之后的固有位移的誤差的圖形表示；圖7A-7D是根據(jù)本公開的、用于電懸浮的地震傳感器中的DC抵消的一些可能技術(shù)的電路圖表示；圖8A-8D是根據(jù)本公開的、用于感測地震傳感器中的運動線圈的位置的一些示例性技術(shù)的示意性描繪；圖9A示出根據(jù)本公開的地震傳感器系統(tǒng)中一些反饋技術(shù)的電路圖；圖9B是示出根據(jù)本公開的、用于在理想的和沒有反饋的、以及確定反饋參數(shù)的誤差影響的情況下的反饋地震傳感器的模擬數(shù)據(jù)的曲線圖；圖10是示出根據(jù)本公開的、用于地震傳感器的組合輸出數(shù)據(jù)的模擬數(shù)據(jù)的曲線圖；圖11是根據(jù)本公開的、用于說明地震檢波器校準(zhǔn)的地震檢波器傳感器和理想地震檢波器傳感器的示意性表示；圖12是用于示出用于輸出位移和速度信號的一個質(zhì)量和彈簧系統(tǒng)的示意圖；圖13A是具有力平衡反饋回路的傳統(tǒng)地震傳感器或伺服加速計的框圖表示；圖13B是根據(jù)本公開的、地震傳感器反饋回路系統(tǒng)和組合的位移和速度信號的框10圖表示；圖14是地震檢波器響應(yīng)參數(shù)S。、D0和f。的溫度依賴性的圖形表示；圖15描繪根據(jù)本公開的、在此討論的一種用于校準(zhǔn)地震傳感器的傳統(tǒng)技術(shù)；圖16A是具有根據(jù)本公開的地震傳感器的一個可能系統(tǒng)的框圖表示；圖16B描繪具有根據(jù)本公開的原理的地震傳感器的一個示例性鉆孔工具；以及圖16C是用于利用根據(jù)本公開的地震傳感器的地震信號檢測的一種可能方法的流程圖。貫穿附圖，相同的參考標(biāo)號和描述指示類似的、但不必是相同元件。盡管在此描述的原理易于進行各種修改和替換形式，但是已經(jīng)通過示例的方式在附圖中示出特定的實施例，并且將在此詳細(xì)描述。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明不旨在限于公開的具體形式。而是，本發(fā)明包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有修改、等價物和替換。具體實施例方式下面描述本發(fā)明的說明性實施例和各方面。當(dāng)然將認(rèn)識到，在任何這種實際實施例的開發(fā)中，必須進行多個實現(xiàn)特定的決定，以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目的，如符合系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)約束，所述約束將從一種實現(xiàn)到另一種實現(xiàn)而變化。此外，將認(rèn)識到，這種開發(fā)努力可能是復(fù)雜和耗時的，但是對于受益于本公開的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員仍然將是常規(guī)任務(wù)。貫穿說明書對“一個實施例(oneembodiment)”、“一實施例(anembodiment)”、“一些實施例”、“一個方面”、“一方面”或“一些方面”的引用意味著結(jié)合該實施例或該方面描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、方法或特性包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。因此，在貫穿說明書的各個地方出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”或“在實施例中”或“在一些實施例中”不必全部指相同的實施例。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)、方法或特性可以在一個或多個實施例中以任意合適的方式組合。詞語“包括(including)”和“具有(having)”應(yīng)當(dāng)具有與詞語“包含(comprising)”相同的含義。此外，創(chuàng)造性的方面在于小于單個公開實施例的全部特征。因此，權(quán)利要求在此明確地并入該具體實施方式中，每個權(quán)利要求獨立作為本發(fā)明的單獨的實施例?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，其中相同標(biāo)號指示相同部分，在此的公開貫注于可以用于便利和改進地震信號檢測的各種技術(shù)的概念。本公開構(gòu)思公開的技術(shù)到電動力學(xué)型傳感器(如地震檢波器或地震儀)的可應(yīng)用性，其用于地震勘探或地下貯藏的主動或被動監(jiān)控的領(lǐng)域。傳感器可以部署在相對于垂直方向偏斜的探測和/或生產(chǎn)井中，并且包括用于檢測沿著三個正交軸接收的信號分量的多分量地震檢波器。在根據(jù)本公開的各方面中，地震傳感器可以用在有線(wireline)系統(tǒng)、陸地地震觀測(surveying)系統(tǒng)、海底地震觀測系統(tǒng)、永久或其它監(jiān)控系統(tǒng)，包括用于監(jiān)控地震或貯藏中的微地震活動的系統(tǒng)。本公開的一些原理還在共同未決、共有的題為“GeophoneCalibrationTechnique”的美國專利申請No.11/733，214中描述，在此通過引用并入其全部內(nèi)容。如下面更詳細(xì)描述的，本公開提供可以用于便利和改進地震信號檢測的各種技術(shù)。本公開構(gòu)思在此的原理到各種領(lǐng)域的應(yīng)用，所述領(lǐng)域尤其如有線、陸地地震、海底地震、永久的或其它監(jiān)控、水力壓裂監(jiān)控、生產(chǎn)日志。為了獲得在本申請中描述的各種技術(shù)和特征的更好理解，現(xiàn)在將提供地震檢波器測量技術(shù)的簡要描述。地震觀測測量傳播穿過地球的地震波，以繪制(map)地球中的結(jié)構(gòu)圖像。地震檢波器通常用于在各種位置(如例如井下、在地面和/或海底)檢測地震信號。圖IA中示出傳統(tǒng)地震檢波器的示例。圖IB是用于說明在此討論的原理的地震檢波器的示意性描繪，并且圖IC以曲線圖描繪對于不同阻尼因數(shù)D的IOHz傳統(tǒng)地震檢波器的振幅和相位響應(yīng)。圖IA的地震檢波器10包括安裝在線圈管上的運動線圈12、磁體15、具有懸掛彈簧20的一對極片16、以及外殼14。極片16和外殼14由可透磁材料制造，并且形成其中懸掛運動線圈12的磁場。在圖IA的示例中，安裝在線圈管上的運動線圈12和懸掛彈簧20共同形成地震檢波器的有效運動質(zhì)量部分m。在傳統(tǒng)地震檢波器中，運動線圈通過一對彈簧懸掛在磁場中，如圖IA所示。彈簧設(shè)計來控制線圈的徑向運動，并且為質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)提供希望的固有頻率。申請人:認(rèn)識到，傳統(tǒng)的地震傳感器具有可以通過本公開的電懸浮地震傳感器解決的限制。具體地，低頻信號恢復(fù)使傳感器的固有頻率fo必須降低，這導(dǎo)致運動線圈的固有位移增加，因此，傳感器的尺寸增加。因此，難以將具有低&的地震傳感器封裝在小的封裝中。此外，在鉆孔部署中尤其希望全向可傾斜(omni-tiltable)地震傳感器。典型地，使用常平架(gimbal)系統(tǒng)或馬達驅(qū)動平臺；然而，常平架或驅(qū)動馬達機制趨于增加地震傳感器的尺寸。在此描述類型的地震傳感器例如用在高溫井中，其中高溫可能導(dǎo)致彈簧蠕變。結(jié)果，地震檢波器響應(yīng)改變并且最終傳感器停止工作。與要求地震傳感器中的預(yù)壓彈簧、以便克服重力將運動線圈支撐在中性位置的典型的地震傳感器系統(tǒng)相反，本公開教導(dǎo)通過電懸浮將線圈的位置置于磁場中心。如在此使用的，術(shù)語“電懸浮”指使用電信號以便克服重力升高或懸浮地震傳感器的運動線圈。如之前討論的，在此描述類型的傳統(tǒng)地震傳感器具有預(yù)壓彈簧以便克服重力升高運動線圈，使得運動線圈處于地震傳感器內(nèi)部的磁場中心。本公開構(gòu)思電懸浮代替?zhèn)鹘y(tǒng)的預(yù)壓彈簧。在此情況下，本傳感器的彈簧機制被設(shè)計為克服相對于傳感器的外殼的徑向運動保持或固定運動線圈，同時允許其自由軸向運動。盡管上面的描述提出電懸浮代替?zhèn)鹘y(tǒng)地震傳感器的預(yù)壓彈簧，但是不必消除彈簧機制中的預(yù)應(yīng)力。構(gòu)思如果沒有完全消除，則彈簧機制中的預(yù)應(yīng)力將最小化，使得彈簧不引入誤差到運動線圈的位置。如在本申請中所使用的，術(shù)語“地震檢波器”旨在包括傳統(tǒng)類型的地震檢波器(如在圖IA中圖示的)、以及非常低頻的地震檢波器(如地震儀型電動力學(xué)傳感器)、以及來自Schlumberger公司的地震檢波器加速計(GAC)設(shè)備，其例如可以被配置或設(shè)計來比傳統(tǒng)型的地震檢波器測量相對更寬的加速度范圍。如圖IA所示，典型的地震檢波器10包括運動線圈，其通過彈簧或一對彈簧懸掛在磁通量中。運動線圈設(shè)法停留在相同位置，同時地震檢波器的外殼響應(yīng)于外部振動而運動。圖IB是地震檢波器地震傳感器的示意性描繪，并且圖IC描繪通過調(diào)整分流電阻器Rs獲得的、對于不同阻尼因數(shù)D的IOHz傳統(tǒng)地震檢波器的振幅和相位響應(yīng)。在圖ID中，示出了對于具有不同固有頻率f。的地震傳感器的運動線圈位移響應(yīng)。對于低固有頻率，運12動線圈的位移大，并且運動線圈要求適當(dāng)大的運動空間。在圖IE中，示出了對于具有不同阻尼因數(shù)D的地震傳感器的運動線圈位移響應(yīng)。在此情況下，可能通過增加阻尼因數(shù)來減小用于運動線圈的運動空間。地震檢波器將地運動轉(zhuǎn)換為電信號。如之前在上面所討論的，在典型的地震檢波器中，運動線圈通過一對彈簧懸掛在磁通量場中，如圖IA所示。當(dāng)?shù)卣饳z波器外殼隨著地運動而運動時，運動線圈停留在相同位置。運動線圈相對于外殼的運動(在磁通量場的情況下)導(dǎo)致線圈生成與運動線圈的速度成比例的電信號。再次參照圖1B，地震檢波器運動線圈具有質(zhì)量m，并且其相對于外殼的中性位置是X(l。運動線圈相對于中性位置的位置是ξ。線圈的DC電阻是r，并且運動線圈的輸出連接到外部電阻Rs以調(diào)整阻尼因數(shù)D。當(dāng)?shù)卣饳z波器的運動線圈在磁通量中運動時，線圈生成信號eg等式5其中B是磁通量密度，1是線圈的長度，并且ν是線圈相對于磁場的速度。乘積Bl是地震檢波器從地運動的速度到電信號eg的轉(zhuǎn)換因數(shù)，并且通常處理為靈敏度&。電流流出運動線圈，并且通過分流電阻器Rs返回；等式6線圈中的電流導(dǎo)致阻礙線圈的運動的力f，S卩，阻尼力等式7運動線圈的運動等式寫為其中U是地運動的位移，μ是摩擦系數(shù)，并且k是彈簧常數(shù)。固有頻率COtl和開路阻尼因數(shù)Dtl定義為CO0=J!等式9Vm等式10總的阻尼D定義為=、等式η2maQ、r+Rs)運動質(zhì)量的運動等式重寫為2ξ,2d2ui+MDj+叫纟二-孑等式12假設(shè)地運動由以下給出u=asin(cot)等式13那么等式12的解寫為13正弦和余弦項可以用相位延遲組合為那么信號為通過分流電阻和線圈電阻減小輸出信號，并且通過分流電阻器R的傳感器的輸出減小Rs/(r+Rs)。圖IC以曲線圖描繪對于不同阻尼因數(shù)D的IOHz傳統(tǒng)地震檢波器的振幅和相位響應(yīng)。假設(shè)地震檢波器具有如下面表1所示的響應(yīng)參數(shù)表1通過合適分流電阻器Rs調(diào)整總的阻尼因數(shù)D，以通過使用等式11產(chǎn)生D=0.3、D=0.7和D=1.0，如下面的表2所示。表2對于D=0.3、0.7和1.0，使用等式17在圖IC中繪制單位速度輸入的標(biāo)準(zhǔn)化振幅響應(yīng)eg/(a)。還在圖IC中示出通過等式16導(dǎo)出的相位響應(yīng)。如從圖IC顯而易見，運動線圈的運動在高于固有頻率的頻率處與地運動相反。從等式15，對于恒定速度的運動線圈的位移寫為表3對于不同的固有頻率，在圖ID中示出開路條件下的運動線圈位移。要注意的是，當(dāng)固有頻率降低時，運動線圈位移響應(yīng)增加。固有頻率處的位移量是等式19使用表3中的地震檢波器2的參數(shù)和等式19，通過調(diào)整如下面表4所列表的分流電阻Rs，使用總的阻尼D=0.7、1.0和2.75計算運動線圈的位移。表4得到的運動線圈位移在圖IE中繪制為頻率的函數(shù)。要注意的是，當(dāng)總的阻尼因數(shù)小時，位移在固有頻率處變?yōu)樽畲笾?。如果總的阻尼高，則對于恒定的速度輸入，位移對于寬頻率范圍是恒定的。圖2A是描繪由于重力加速度導(dǎo)致的地震檢波器的固有位移的曲線圖。對于IOHz地震檢波器，運動線圈的固有位移大約是2.5mm。在垂直地震檢波器中，預(yù)壓用于懸掛運動線圈的彈簧，使得當(dāng)?shù)卣饳z波器位于垂直時，運動線圈在地震檢波器的中心。IOHz地震檢波器的典型尺寸將是外徑1英寸并且高度1.2英寸。具有2.5mm的固有位移的預(yù)壓彈簧封裝在該尺寸的地震檢波器中。如果固有頻率降低到IHz以檢測低頻信號，則固有位移可能是大約250mm。具有250mm的固有位移的預(yù)壓彈簧將要求具有大于250mm的尺寸的外殼。圖2B是描繪在260攝氏度的不同材料的地震檢波器彈簧中的蠕變的曲線圖。如果傳感器彈簧長時間暴露在高溫，則由于質(zhì)量和重力加速度導(dǎo)致的應(yīng)力使得彈簧蠕變，并且永久地使彈簧變形。在此情況下，運動線圈開始處于地震傳感器外殼的中心，但是線圈降低彈簧蠕變的量，并且最終接觸外殼的底部并且停止工作。如上所述，本公開提出了克服上述類型的傳統(tǒng)地震檢波器中的缺點的系統(tǒng)。本公開教導(dǎo)反饋運動線圈位置的DC分量，而不是運動分量。典型地，在伺服加速計中，包括運動分量的運動線圈位移信號用于反饋目的。然而，本申請人認(rèn)識到，如果應(yīng)用運動分量反饋，則反饋是所謂的力平衡反饋，并且地震傳感器的輸出變?yōu)榕c加速度而不是運動線圈的速度成比例。這種情況是內(nèi)在地有噪聲的。如下面進一步詳細(xì)描述的，電流注入運動線圈。電流可以經(jīng)由串聯(lián)連接的分流電阻器施加到線圈，以便控制阻尼因數(shù)。因為線圈的DC電阻隨著溫度改變，所以如果環(huán)境溫度高，則DC電阻增加，并且線圈中的電流減小，使得失去懸浮平衡。因此，本公開提出用于懸浮運動線圈的電流可以提供為恒定電流，使得即使溫度改變，電流也保持相同。如下面進一步詳細(xì)討論的，可以提供位置傳感器來監(jiān)控運動線圈相對于磁場的位置。作為一種可能的技術(shù)，通過運動質(zhì)量的量初始確定使線圈處于中心所需的電流量。因為通過使用位置傳感器監(jiān)控線圈位置，所以可能將線圈位置的誤差反饋到線圈。可替代地，還可能懸浮運動線圈直到位置傳感器檢測到線圈處于中性位置。位置信息的反饋也可以施加到線圈，使得可以修改固有頻率。如果施加正反饋，則反饋減小固有頻率。運動線圈位置信息可以從位置傳感器直接獲得，或者可以通過來自運動線圈的速度信號的積分導(dǎo)出。不可能通過積分的速度的反饋來反饋DC分量；然而，可能降低固有頻率。本公開提出放大來自線圈的輸出信號，并且將反饋施加到具有反向極性的線圈。來自線圈的輸出與線圈的速度成比例，并且速度反饋調(diào)整阻尼因數(shù)。如果阻尼因數(shù)大，則來自線圈的輸出與固有頻率周圍的加速度成比例。在大阻尼因數(shù)的情況下，加速度線性頻率范圍寬。在此條件下，位移傳感器輸出與速度成比例的信號。在沒有過阻尼的情況下，線圈的位移響應(yīng)在固有頻率周圍大，并且總的諧波失真大，并且對于線圈要求大的空間以響應(yīng)于地震信號(再次注意圖1E)。反饋之后的放大器組合來自線圈的信號和來自位移傳感器的信號，以便擴展頻率范圍(注意下面討論的圖10)。可以添加積分的位移信號來進一步擴展頻率范圍(再次注意圖10)。可以通過注入電信號到運動線圈來執(zhí)行初始校準(zhǔn)。在沒有任何反饋信號的情況下測量地震檢波器元件的響應(yīng)。通過分析該響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)地震檢波器參數(shù)，如固有頻率f0、開路阻尼DO、開路靈敏度SO和線圈電阻r?；跍y量的響應(yīng)參數(shù)，確定反饋常數(shù)和用于信號組合的權(quán)重。在本公開的各方面中，監(jiān)控傳感器元件的溫度。獨立的溫度傳感器可以附接到地震傳感器的外殼。可以測量運動線圈的DC電阻，以便估計地震傳感器的溫度。共有的美國專利No.7，225，662公開用于校準(zhǔn)地震檢波器的技術(shù)，在此通過引用并入其全部內(nèi)容。線圈的電阻是溫度的函數(shù)，并且通過監(jiān)控電阻估計溫度。還可能使用電懸浮電壓和電流來監(jiān)控線圈的DC電阻。傳感器響應(yīng)參數(shù)隨著溫度改變。根據(jù)測量的溫度修改反饋和信號組合常數(shù)。還可以通過數(shù)字化位移和速度信號來執(zhí)行反饋和信號組合，使得可以根據(jù)校準(zhǔn)的傳感器參數(shù)容易地調(diào)整參數(shù)。圖3A和3B是描繪根據(jù)本公開的、用于注入電流以懸浮地震傳感器的運動線圈的一些可能技術(shù)的電路圖。本公開教導(dǎo)施加電流到地震傳感器的運動線圈以平衡重力，如由圖3A的電路圖所表示的。在此情況下，電懸浮代替或補償在現(xiàn)有技術(shù)的地震傳感器中通常使用的預(yù)壓彈簧。本地震傳感器的彈簧元件起在徑向剛性支撐運動質(zhì)量、并且在相對于傳感器外殼的軸向柔性支撐運動質(zhì)量的作用。使用電懸浮代替預(yù)壓彈簧提供了低頻地震傳感器，并且消除了彈簧蠕變。因為通過電懸浮懸掛或懸浮運動質(zhì)量，所以對于低頻地震檢波器或地震儀不再要求預(yù)壓彈簧的大固有位移，如圖2A所示。因為預(yù)壓彈簧不再支撐運動質(zhì)量克服重力，所以不存在用作在彈簧上以導(dǎo)致高溫處蠕變的應(yīng)力。在在此公開的一些方面中，電流通過分流電阻器Rs流入運動線圈(注意圖3A)。根據(jù)對于地震傳感器的特定應(yīng)用所希望的阻尼因數(shù)確定分流電阻器Rs。作用于運動質(zhì)量的重力是fg=mgcos(θ)等式20其中m是運動質(zhì)量，g是重力加速度，并且θ是從垂直測量的傾斜角。由于施加的電流導(dǎo)致的力是fi=S0i等式21其中Stl是與Bl(其中B是磁通量密度，并且1是線圈的長度)相同的開路靈敏度。因為重力和由于電流導(dǎo)致的力相互平衡，所以需要的電流量是等式22可見如果運動質(zhì)量m小并且靈敏度Stl大，則電流量小。因此，希望設(shè)計具有小運動質(zhì)量和大靈敏度的地震傳感器元件。在本公開中提出的設(shè)計準(zhǔn)則類似于共有的美國專利No.7，099，235的公開特征，在此通過引用并入其全部內(nèi)容。對于圖3A所示的電路，設(shè)計或選擇分流電阻器Rs以導(dǎo)致臨界阻尼。通過分流電阻器Rs施加電壓Etl，以補償重力。下面的表5示出對于傳統(tǒng)的地震儀、傳統(tǒng)的陸地地震檢波器、傳統(tǒng)的井下地震檢波器和為根據(jù)本公開的電懸浮配置或設(shè)計的GAC傳感器(由Schlumberger開發(fā)的高靈敏度地震檢波器)估計的用于電懸浮所要求的電壓、電流和功耗的結(jié)果。表5可見要求大量功率來懸浮低頻地震儀的運動質(zhì)量；然而，用于高靈敏度地震傳感器的功耗僅為4mW。申請人認(rèn)識到，在小運動質(zhì)量的情況下，具有大開路靈敏度的地震傳感器提供功耗的未預(yù)料到的好處。在圖3A的電路圖中，在分流電阻器Rs中消耗大百分比的功率。Rs的量大于r，即，運動線圈的DC電阻。因此，在圖3B中描繪一種用于注入電流的更有效的技術(shù)，其中提供具有反饋的地震傳感器。在圖3B的電路中，懸浮電壓&施加到輸入電阻器Ri。輸出電壓是E=rEL/Ri等式23因為虛短路，所以運算放大器的輸入是零伏特。運動線圈中的電流是與注入輸入電阻器Ri相同的電流。因此，對于任何線圈電阻r，電路提供由電源電壓&和輸入電阻器Ri確定的恒定電流到運動線圈，并且即使r改變，電流也是恒定的。圖3B的電路的一個優(yōu)點是可以設(shè)計Ri為小，使得跨越電阻器的電壓降減小。分流電阻器Rs可以并聯(lián)添加到線圈，以控制地震傳感器操作的阻尼因數(shù)。例如，對于Ri=100歐姆和70%的阻尼因數(shù)，估計用于如圖3B所示的電懸浮電路的要求的電流和功耗，并且結(jié)果在下面的表6中示出。如從下面的表6顯而易見，通過利用圖3B中描繪的電路，要求的功率減小1/10到1/200。表6圖4A是根據(jù)本公開的、用于使用電懸浮以防止地震傳感器彈簧蠕變的高溫環(huán)境中的井下地震監(jiān)控的一個可能系統(tǒng)的示意性描繪。在圖4A的示例性系統(tǒng)中，電懸浮應(yīng)用到例如為熱鉆孔中的地震活動的長期監(jiān)控部署的地震傳感器。因為傳統(tǒng)的電子設(shè)備在高溫下可能不可靠，所以來自地震傳感器的信號可以以模擬方式傳輸而不使用電子設(shè)備。懸浮電流可以由電池通過分流電阻器Rs施加。電容器C阻擋DC懸浮電壓，并且將地震信號傳遞到記錄裝置。本公開還構(gòu)思電流可以施加到現(xiàn)有地震檢波器，該現(xiàn)有地震檢波器之前已經(jīng)安裝，但是可能因為彈簧蠕變而已經(jīng)變得不操作，即“失效的(dead)”。通過注入合適的電流到失效的地震傳感器，可能將運動線圈從底部提高，使得地震傳感器操作并且可以再次用于地震觀測操作。申請人:還注意到線圈電阻隨著溫度的改變而改變。例如，對于銅線，電阻表示為R=R2。{l+0.00393(Τ_20)}等式24圖4Β是銅線的電阻和溫度(即，溫度系數(shù))之間的關(guān)系的圖形表示。在200攝氏度的電阻是在20攝氏度的電阻的1.8倍。在環(huán)境溫度保持變化的操作情況中，井下溫度可能也變化。例如，當(dāng)鉆油井時，泥漿循環(huán)冷卻井下地層。然而，井溫度花費長時間變得穩(wěn)定。此外，如果油在井中流動，則溫度波動。因此，如果電壓經(jīng)由分流電阻器施加到地震傳感器的運動線圈，則電流是溫度的函數(shù)，并且電壓需要隨著溫度的變化微調(diào)。如果井下部署的地震傳感器是有線的，并且信號在沒有放大器的情況下傳輸?shù)降孛妫瑒t線纜電阻包括在運動線圈電阻中，并且線纜電阻的量也隨著溫度的改變而改變。為了消除溫度影響，電功率可以以恒定電流方式提供，如在圖4C的示例性地震系統(tǒng)中所描繪的。在圖4C的情況下，即使電阻改變，施加的電流也是恒定的，并且懸浮力保持恒定。電懸浮的量可以通過知道運動線圈位置來確定。一種可能的技術(shù)是使用用于感測運動質(zhì)量的位置的合適的位移傳感器。例如，可以利用外部傾斜儀。然而，還可以通過使用在共有的共同未決的美國專利申請No.US12/180,560中公開的步進測試方法確定運動線圈中心。為了懸浮電流的驗證，S卩，檢查注入的電流是否足夠，可以與在本公開中公開的電懸浮技術(shù)結(jié)合利用在上述美國專利申請No.US12/180，560中公開的技術(shù)。從而，在此通過引用并入上述專利申請的全部內(nèi)容。圖5是根據(jù)本公開的、一種用于測試?yán)秒姂腋∈沟卣饳z波器運動線圈中心化的地震傳感器地震檢波器的技術(shù)的電路圖表示。在圖5的技術(shù)中，步進測試集成到本公開的電路中，以便測量運動線圈位置和電懸浮電流。在圖5中，S1是用于施加步進電壓Es的開關(guān)，并且是S2用于改變步進電壓的極性的開關(guān)。選擇Es以便大到足以將運動線圈完全位移到地震傳感器的外殼的頂部最大值和底部最大值。如果運動線圈位于外殼的中心，則在具有相反極性的情況下，來自頂部最大值位置的步進響應(yīng)和來自底部最大值位置的步進響應(yīng)應(yīng)該是相同的。差別(如果有的話)是運動線圈距中心的位移量。應(yīng)該注意，圖5的示例性測試電路包括用于施加電懸浮的分流電阻器Rs。測試包括具有分流電阻器的地震傳感器的總體響應(yīng)，而不是開路響應(yīng)。開路響應(yīng)可以通過切斷分流電阻器來測量。本公開提出用于地震傳感器的電懸浮的兩種示例性技術(shù)。在一個實例中，基于使用地震檢波器參數(shù)(如固有頻率fo、開路靈敏度SpDC電阻r和運動質(zhì)量m)的懸浮電流的估計，DC電流施加到地震傳感器。另一可能技術(shù)測量運動線圈位置，并且電地調(diào)諧或調(diào)整位置。電懸浮要求的電流量是.mg=等式25ο在平衡重力和電懸浮中的誤差由彈簧元件的變形吸收。如果彈簧元件弱，并且運動質(zhì)量大，例如在fo低的情況下，則由于平衡誤差導(dǎo)致的彈簧的變形變大(注意圖6)。在這樣的情況下，必須用好的精度確定電懸浮電流。在此情況下，懸浮電流中的誤差應(yīng)該用彈簧元件的變形平衡，即，StlAi=kAξ。通過使用等式2和25，發(fā)現(xiàn)彈簧變形的百分比誤差為其中ξ是彈簧位移，并且ξC1是彈簧元件的固有位移。懸浮電流中的百分比誤差與固有位移中的誤差的百分比相同。圖6是在由于懸浮電流和/或地震檢波器參數(shù)的確定的不精確導(dǎo)致的電懸浮之后、使線圈處于中心的誤差的圖形表示。在圖6的曲線圖中示出由于懸浮電流的誤差導(dǎo)致的彈簧位移。如果補償重力加速度的95%，則對于&=4Hz誤差是1mm。為了實現(xiàn)該結(jié)果，因為容差通常是大約5%，所以可能基于地震傳感器的規(guī)格設(shè)置懸浮電流。例如，為了在Imm的誤差內(nèi)懸浮1.5Hz地震檢波器，懸浮電流應(yīng)該在的精度內(nèi)。在此情況下，Imm位移誤差可能是具有1英寸外徑(OD)和1.2英寸高度(H)的尺寸的傳統(tǒng)地震檢波器中的最大可容許誤差。對于誤差內(nèi)的電流估計，要求地震傳感器的高精度校準(zhǔn)。在此情況下，本公開提出測量的運動質(zhì)量用于確定懸浮電流的要求量。在前述共有的美國專利No.7，225，662中描述用于地震檢波器的運動質(zhì)量的確定的技術(shù)。圖7A-7D是根據(jù)本公開的、在此描述的用于電懸浮的地震檢波器中的DC抵消的一些技術(shù)的電路圖表示。20注入來懸浮地震傳感器的運動線圈的懸浮電流導(dǎo)致地震信號測量的DC偏置。一種可能性是通過使用電容器阻擋DC信號，如圖4A、4C和5所示。然而，這樣的DC信號的阻擋可能還減小低頻信號。圖7A描繪用于移除由懸浮電流注入地震傳感器導(dǎo)致的DC偏置的一種技術(shù)。在圖7A的電路圖中，提供到用于懸浮的運動線圈的相同電壓還施加到運算放大器的負(fù)輸入，使得施加到運動線圈的電壓被抵消。因為相同的電壓施加到正輸入和負(fù)輸入，所以懸浮電流中的任何噪聲也可以被抵消。圖7B描繪用于圖3B中描繪的懸浮電路的DC信號的抵消的另一可能技術(shù)。圖7C描繪用于通過使用濾波輸出的反饋阻擋DC分量的另一可能技術(shù)。在圖7C的實例中，運算放大器放大檢測的地震信號和懸浮電壓。濾波地震信號，使得非常低頻的分量剩余。低頻分量的反饋施加到運算放大器以移除DC信號。運算放大器的濾波輸出可以在反轉(zhuǎn)極性之后施加到運動線圈，以便在運算放大器的輸入處保持零DC電壓，如在圖7D的另一示例性裝置中描繪的。因為僅反饋DC分量，所以不能抵消懸浮電流上的噪聲。圖8A-8D是根據(jù)本公開的、在此公開的用于感測地震檢波器地震傳感器中的運動線圈的位置的一些技術(shù)的示意性描繪。本公開構(gòu)思在地震傳感器設(shè)備中安裝位移感測元件，使得可能懸浮地震傳感器的運動線圈，而不用確定運動質(zhì)量的量或其它地震檢波器參數(shù)。在此情況下，構(gòu)思位移傳感器機制可以并入本公開的電懸浮電路圖中，如下面進一步詳細(xì)描述的。位移信號的反饋施加到具有負(fù)極性的運動線圈，使得位置信號將運動線圈拉到相反方向，并且運動線圈達到地震檢波器的中心。在此情況下，可以使用伺服加速計型安排；然而，在本實例中濾波位置信號，使得不存在地震信號的反饋，并且固有頻率在地震頻率范圍內(nèi)不改變。在圖8A的示例性配置中，相對的電容元件提供在地震傳感器的運動線圈和極片上，以便互相可相對運動。電極之間的距離保持相同；然而，重疊區(qū)域的量根據(jù)運動線圈的位置改變。圖8A的安排可以用于具有大位移的地震傳感器。圖8B描繪安裝在彈簧元件的上部和下部位置以及端蓋上的電容元件對。如果運動線圈由于重力位移，則線圈向下運動，從而減小下部電容元件之間的間隔，使得來自下部電容元件的電容量大于來自上部電容元件的量。要注意的是，對于低頻地震傳感器，運動線圈的行程大，并且電容可能太小而不能確定距離。然而，這樣的配置可以用在過阻尼條件下工作的地震檢波器中，如在共有的日本專利No.P3098045中公開的。圖8C描繪光學(xué)型位置傳感器的一個實現(xiàn)。在一個可能的實施例中，光學(xué)位置傳感器可以使用干涉儀原理配置或設(shè)計，如在圖8D中示意性描繪的。在一個可能的實施例中，光發(fā)射器發(fā)送光到運動線圈上安裝的反射器，并且光接收器接收反射的信號?？梢园才虐l(fā)射器和接收器以形成光學(xué)干涉儀，如Michelson干涉儀。因為測量基于光學(xué)，所以在低頻的測量沒有Ι/f噪聲。如果位移大，則需要計數(shù)干涉條紋，這可能是復(fù)雜的。還可以使得光學(xué)位移傳感器測量反射光的強度。如果距離大，則反射光的強度小。相同的光學(xué)傳感器還可以安裝在底蓋上，使得位移測量以推挽方式工作。兩個光學(xué)檢測器接收相同強度的光的位置是運動線圈的中心。圖9A示出描繪根據(jù)本公開的反饋地震傳感器的示例性系統(tǒng)的電路圖。申請人認(rèn)識到，提供反饋電流到地震傳感器的輸出將是新穎和有效的方法，用于使用來自地震傳感器的運動線圈的信號來改進信噪比(SNR)。前述日本專利No.P3098045公開了使用到其中也連接地震檢波器的運算放大器的負(fù)輸入的反饋。該電路已知為虛短路。反饋使得輸入電壓為零，使得運算放大器檢測電流模式中的信號，并且施加最大阻尼到運動線圈。相反，圖9A的電路施加反饋到運算放大器的正輸入，使得反饋電流也流入輸出地震信號的地震傳感器的運動線圈中。根據(jù)本公開的某些實施例，電路可以進一步被配置或設(shè)計為在從大約0.OlHz到大約1000Hz的寬頻率范圍中輸出速度信號。在此情況下，可以考慮噪聲水平定義頻率范圍。理論上，頻率范圍可以設(shè)為任何希望的水平，但是存在由噪聲強加的限制。作為一種可能性，本公開構(gòu)思這樣的地震傳感器，其具有機械固有頻率=4Hz；具有位移反饋的固有頻率=IHz；位移信號轉(zhuǎn)出(rolloff)=0.IHz；以及變形=0.01Hz。在伺服加速計中，位置反饋是負(fù)的，以便增加彈簧的剛性，并且位移信號與修改的固有頻率之下的加速度成比例。相反，本公開提出一種新的方法，其中施加正位置反饋以軟化彈簧的剛性，如圖9A所示。運動線圈用于感測線圈和反饋線圈。感測線圈是測量地震信號的主要工具?？赡苁褂酶袦y線圈和獨立的反饋線圈，如由美國專利No.3，559，050或美國專利No.4，051，718所建議的；然而，降低了靈敏度，并且要求額外的尾銷(terminalpin)。輸入信號e是運動線圈的輸出和反饋信號的和。在圖9A中，放大信號e，并且反饋也施加到運動線圈以修改阻尼因數(shù)。用于具有反饋信號的運動線圈的運動等式可以寫為其中f是作用在運動線圈上的電力的和。在線圈的輸出，反饋電流和線圈輸出合并。電流的方向是流入線圈。通過電阻器Ri提供反饋電流。運動線圈生成輸出eg?！皉”是運動線圈的電阻。來自運動線圈的輸出信號和反饋信號的和是輸出電壓是也包括位移的速度反饋的量是ei=qe等式30其中C1包括放大器增益和反饋量。位移反饋是e2=C2ξ等式31其中C2包括位移靈敏度和放大器增益。等式28可以重排為等式34等式34可以用修改的固有頻率和阻尼因數(shù)簡化為可以得到等式27的解為圖9B是根據(jù)本公開的、示出用于確定反饋參數(shù)的、具有可能誤差的反饋地震檢波器地震傳感器的模擬數(shù)據(jù)的曲線圖。地震檢波器元件的響應(yīng)參數(shù)是f信一4HZ、D。一o．3。固有頻率修改為f．一lHZ，并且阻尼因數(shù)通過反饋修改為D—o．7。應(yīng)該注意到，如果不存在位移傳感器，則可以通過積分來自運動線圈的信號的輸出獲得位移信號。因為地位移的微分是所以等式12的積分是圖10是示出根據(jù)本公開的地震傳感器的組合輸出數(shù)據(jù)的曲線圖?？梢娡ㄟ^從運動線圈的運動得到的速度、位移和位移的積分的適當(dāng)求和，恢復(fù)真實地運動。實際上，因為有限的信噪比，所以不可能在零或接近零赫茲處積分位移。為了恢復(fù)低于固有頻率的信號，需要用于組合速度、位移和位移的積分而不提升噪聲的最佳方式。一種可能的方式是對速度和位移求和，以便擴展低頻速度響應(yīng)，如圖10所示。另一可能的技術(shù)是將地震檢波器響應(yīng)變換為希望的地震檢波器響應(yīng)。本公開構(gòu)思在信噪比允許的程度內(nèi)將地震檢波器的響應(yīng)變換為希望的響應(yīng)。通過考慮噪聲水平，可以設(shè)置頻率的低端。地震檢波器用地震檢波器1的響應(yīng)測量信號。地震檢波器1的響應(yīng)變換為地震檢波器2的響應(yīng)。如可以在頻域執(zhí)行該處理等式41數(shù)學(xué)上可能應(yīng)用這種信號處理；然而，希望實時進行。實時處理也可以用于數(shù)字反饋系統(tǒng)?？赡茉趯嶒炇一蚬S中通過替換或微調(diào)電阻器和電容器來調(diào)諧反饋參數(shù)，但是難以設(shè)計在現(xiàn)場允許這種修改的模擬電路，特別在部署鉆孔中的地震工具之后。實時數(shù)字信號處理使得可能調(diào)整用于反饋的參數(shù)、微調(diào)輸出、和/或組合信號，以便保持適于溫度和/或傳感器方位的變化的最終響應(yīng)函數(shù)。早期信息對于地震監(jiān)控和警報是重要的。大地震一出現(xiàn)，地震信號就實時傳輸?shù)接嬎阒行模⑶以诘卣鸪霈F(xiàn)之后立即發(fā)布早期警報。沒有時間記錄數(shù)據(jù)和變換信號。希望地震檢波器校準(zhǔn)自身并確定變換參數(shù)，并且輸出需要的變換后的信號。本公開的系統(tǒng)和技術(shù)提供這種用于地震的早期檢測和警報的實時機制。圖11描繪用于根據(jù)本公開、校準(zhǔn)地震檢波器響應(yīng)的一種方法。在圖11的技術(shù)中，假設(shè)存在響應(yīng)于相同振動的兩個地震檢波器。一個是理想地震檢波器，并且另一個是任何實際地震檢波器。兩個地震檢波器的響應(yīng)是等式42等式43其中下標(biāo)“α”表示理想地震檢波器的參數(shù)。因為兩個地震檢波器響應(yīng)于相同運動，所以兩個地震檢波器的運動等式的左手側(cè)是相同的因為來自實際地震檢波器的輸出信號是e=S^-，所以等式44中的理想地震檢波dt器的運動線圈運動Ia可以通過實際地震檢波器的輸出數(shù)值地計算。換句話說，由實際地震檢波器檢測的信號可以變換為希望的響應(yīng)信號。圖12描繪根據(jù)本公開的、用于獲取希望的地震檢波器響應(yīng)的另一方法。如果存在用于測量運動線圈的位移的位移傳感器，則位移傳感器并行地輸出位移信號到運動線圈，如圖12所示。兩個信號源自相同的運動機制，并且運動等式是相同的。位移信號是ε=S。ξ。等式44的右手側(cè)的位移項從位移的直接測量得到，通過來自線圈的速度輸出確定速度，并且通過速度輸出的微分估計加速度項。然后，由于根據(jù)來自傳感器的位移信號和速度信號數(shù)字化信號，因此等式44中的運動線圈運動ξ3可以實時數(shù)值地計算。因此，來自雙重感測元件地震檢波器的速度和位移信號組合以表示理想地震檢波器的速度。圖13Α是具有反饋回路的傳統(tǒng)力平衡加速計的框圖表示。位移信號的反饋施加到扭矩線圈，以便平衡包括重力的所有力。輸出信號與加速度成比例，并且固有頻率變得高于感興趣的頻率范圍。這種加速計用于測量設(shè)備相對于重力的方位、傾向或傾斜，因為其生成與重力成比例的電壓。噪聲在更高頻率變高。圖13Β是根據(jù)本公開的傳感器反饋回路系統(tǒng)的框圖表示。位移信號的反饋(沒有DC)施加到運動線圈，以便減小固有頻率(正反饋)。速度信號的反饋施加到線圈，以便控制位移(不超過由于地震信號導(dǎo)致的線圈運動的最大值)。在具有低固有頻率的小地震傳感器中，因為外殼尺寸的限制，所以不可能允許大的線圈運動。例如，對于具有fo=0.5Hz的地震檢波器，固有位移是100cm，并且對于具有&=5Hz的地震檢波器，固有位移是1cm。因為對于7英寸外殼，內(nèi)徑(ID)是大約6英寸，所以部署有3英寸管道的傳感器封裝應(yīng)該具有不超過大約2.5英寸的直徑。因此，為了制造3分量傳感器，最大外徑(OD)和高度(H)是大約1.5英寸。再次參照圖13B，數(shù)字化速度和位移信號，并且將其組合以在寬頻率范圍輸出與速度成比例的信號。在該設(shè)計中通過模擬電子設(shè)備控制位移反饋和速度反饋，并且通過固定的電阻器和/或固定的電容器固定參數(shù)。在工廠或?qū)嶒炇抑型ㄟ^校準(zhǔn)傳感器元件微調(diào)這些參數(shù)，并且隨后的修改是困難的。在微調(diào)處理中可能存在一些誤差，并且溫度變化可能導(dǎo)致傳感器元件響應(yīng)和反饋參數(shù)之間的差異。為了補償這種誤差，組合輸出的反饋施加到運動線圈作為積分反饋。還可以相應(yīng)地修改速度信號和位移信號的組合，以補償這種誤差。還可能數(shù)字化位移信號和速度信號，并且數(shù)字地施加反饋。本公開提供一種用于檢測地震信號的裝置，與傳統(tǒng)的地震傳感器裝置相比，其具有簡化的電子設(shè)備來最小化噪聲。如下面進一步詳細(xì)描述的，在一個可能的實施例中，本公開的裝置被配置或設(shè)計用于組合速度和位移輸出信號，并且包括數(shù)值處理。圖14是對于測試地震檢波器的地震檢波器響應(yīng)參數(shù)S。、D0和f。的溫度依賴性的圖形表示。在此情況下，如之前所討論的，地震檢波器參數(shù)隨著改變的溫度而改變?nèi)缦耭0(T)=f0(20)(1.36X1(Γ7ΔΤ2_9·63X1(Γ5ΔΤ+1)D0(T)=D0(20)(3.39X1(Γ6ΔΤ2_2·47X1(Γ6ΔΤ+1)S0(T)=S0(20)(-4.93X1(Γ7ΔΤ2_3·12X1(Γ4ΔΤ+1)其中f。(20)是固有頻率，Dq(20)是阻尼因數(shù)，并且Sq(20)是在20攝氏度估計的靈敏度。圖14示出對于f。、D0和S。的溫度影響的示例，以便示出與在20攝氏度獲得的值相比，它們隨著溫度改變多少。結(jié)果指示如果環(huán)境溫度改變，則在室溫的反饋常數(shù)的初始設(shè)置是不希望的。因此，必須周期性地執(zhí)行這種校準(zhǔn)，并且根據(jù)周圍溫度調(diào)諧反饋參數(shù)。之前討論的美國專利No.7，225，662建議了地震檢波器線圈的DC電阻的測量，以便表示在工作條件下的地震檢波器的溫度。圖15是根據(jù)本公開的、在此公開的用于校準(zhǔn)地震檢波器的一種技術(shù)的表示。為了施加反饋或求和輸出信號以擴展低頻響應(yīng)，應(yīng)該基于地震檢波器參數(shù)導(dǎo)出常數(shù)。誤差影響25總體頻率響應(yīng)?？赡軋?zhí)行校準(zhǔn)，以便設(shè)置精確的反饋常數(shù)。在現(xiàn)有寬帶地震儀中實現(xiàn)這種校準(zhǔn)功能。本公開構(gòu)思可以通過施加步進脈沖執(zhí)行簡單校準(zhǔn)。通過施加DC電壓升高運動線圈。移除DC電壓導(dǎo)致運動質(zhì)量的固有振蕩，如圖15所示。從固有振蕩估計地震檢波器參數(shù)。這是用于校準(zhǔn)地震檢波器的技術(shù)。圖16A示出電懸浮、DC消除、反饋地震檢波器、組合輸出和溫度監(jiān)控的集成或組合。地震傳感器安排在運算放大器Ql的負(fù)反饋中，如圖16A所示。運算放大器Ql放大運動線圈信號，并且Q2將來自位移傳感器輸出的信號轉(zhuǎn)換為與位移成比例的電信號。位移ra阻擋位移信號的DC或接近DC分量，并且施加正反饋以減小固有頻率。速度FB確定用于負(fù)速度反饋的增益，以控制最大位移。反饋放大器Q3組合位移反饋和速度反饋信號，并且通過電阻器R注入相應(yīng)的電流到運動線圈。通過校準(zhǔn)傳感器元件確定用于位移和速度反饋的信號。在工廠中可以通過校準(zhǔn)傳感器元件進行反饋的詳細(xì)微調(diào)。Q3還允許來自數(shù)字信號處理器(DSP)的反饋和電懸浮信號。正位移反饋降低機械固有頻率，并且負(fù)速度反饋調(diào)整總的阻尼因數(shù)。數(shù)字化位移和速度信號，并且將其輸入DSP。DSP實時計算位移和速度數(shù)據(jù)，并且以希望的響應(yīng)將兩個數(shù)據(jù)組合為輸出數(shù)據(jù)。在傳感器安裝之后，通過知道傳感器的方位，初始電懸浮可以設(shè)為Ι=ψ^03(θ)。DSp監(jiān)控位移數(shù)據(jù)的DC分量，并且計算電懸浮電壓。DSP輸出電懸浮電壓數(shù)據(jù)到DACl，并且Q3添加電懸浮電壓到反饋系統(tǒng)。DSP從懸浮電壓Etl和位移輸出的DC電平Ec以及反饋電阻R計算DC電阻r，因為已知20攝氏度溫度處的運動線圈的電阻，所以傳感器元件的溫度是通過知道操作溫度，DSP根據(jù)在現(xiàn)場溫度處的實際響應(yīng)參數(shù)重新計算用于信號組合的處理參數(shù)(再次注意圖14)?？梢赃B續(xù)執(zhí)行處理參數(shù)的這種調(diào)整，以便適于溫度改變。難以在硬布線電子設(shè)備中調(diào)整反饋參數(shù)，但是該調(diào)整可以容易地以數(shù)字方式進行。除了信號組合，電反饋的調(diào)整還可以施加為總的反饋。還可能通過使用附接到外殼或在傳感器元件中實現(xiàn)的外部溫度傳感器來調(diào)整地震檢波器響應(yīng)參數(shù)。圖16B描繪一種可能的鉆孔工具100，其具有在鉆孔工具100中安排的、具有根據(jù)本公開的原理的多個(圖16B中描繪3個)地震傳感器14的外殼102。在鉆孔中部署之后，提供臂或鎖定機制106來穩(wěn)定/鎖定工具100。根據(jù)本公開配置或設(shè)計的電路108為工具100提供需要的功能性。與鉆孔工具100相關(guān)聯(lián)的電子設(shè)備包括反饋電路、模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)、用于組合信號的電路、數(shù)字信號處理器(DSP)和遙測電路。圖16B中描繪的示例性鉆孔工具提供在本公開中討論的功能性和操作，用于油田地震觀測操作的目的。在此情況下，其它相關(guān)聯(lián)的地面和地下系統(tǒng)可以根據(jù)希望或需要與鉆孔工具100連接。油田地震觀測系統(tǒng)的這種相關(guān)聯(lián)的組件沒有在此詳細(xì)描述，因為它們對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是已知的。典型的鉆孔地震儀的外徑(OD)是大約180mm。為了安裝這樣的地震儀，需要鉆特殊的鉆孔。在油田工業(yè)中，井的上部典型地用95/8英寸蓋蓋住，并且下部用7英寸蓋蓋住。為了在這樣的蓋尺寸中安裝地震儀，工具OD應(yīng)該小于33/8英寸。希望更小的鉆孔以降低鉆孔成本，并且具有21/2英寸工具是有利的。這要求傳感器的總直徑應(yīng)該在50mm內(nèi)。傳感器應(yīng)該朝向三個方向，一個垂直和兩個水平(再次注意圖16B)。根據(jù)這樣的要求，感測元件的最大OD和高度在具有錐形頂部和底部的情況下應(yīng)該是40mm。在這樣的感測元件尺寸中，實際的可運動空間可以在+/_3mm的量級。此外，油田中的井可能不是垂直的，最可能是偏斜的，并且可能是水平的。典型的地震儀僅在+/_3度的傾斜內(nèi)工作。要求特殊的機制來使這種感測元件常平。例如，如在圖16B的示例性鉆孔工具中表現(xiàn)的，本公開的原理提供用于解決油田地震觀測中的這種需要和要求的新穎和有效的機制。圖16C是根據(jù)本公開的、用于利用地震傳感器的地震信號檢測的一種可能方法的流程圖。圖16C的流程圖表現(xiàn)根據(jù)本公開的集成數(shù)字反饋地震傳感器。在工廠或?qū)嶒炇抑校缭谥圃焯?，測量運動線圈的DC電阻和溫度，并且例如在20攝氏度標(biāo)準(zhǔn)化并且存儲DC電阻(步驟200)。在沒有反饋的情況下校準(zhǔn)傳感器元件，并且調(diào)整例如電阻和/或電容的反饋參數(shù)(步驟202)。用模擬反饋校準(zhǔn)傳感器，并且設(shè)置用于組合輸出的參數(shù)(步驟204)。在現(xiàn)場，例如在鉆孔中的井下或在地震觀測位置的部署之后，懸浮電流基于傳感器方位和/或預(yù)定參數(shù)施加到(各)地震傳感器(步驟206)。用電懸浮校準(zhǔn)運動質(zhì)量位置，并且微調(diào)懸浮電流(步驟208)。進行具有反饋和輸出組合的總的校準(zhǔn)；如果需要，則數(shù)字地調(diào)整反饋和/或微調(diào)輸出組合參數(shù)(步驟209)。在連續(xù)監(jiān)控工作溫度的同時，用校準(zhǔn)的參數(shù)開始地震獲取，并且在獲取進行的同時，微調(diào)用于組合輸出信號的參數(shù)(步驟210)。連續(xù)監(jiān)控輸出數(shù)據(jù)，以便監(jiān)控DC分量并且調(diào)整電懸浮和DC補償。從DC分量估計地震傳感器的溫度。更新反饋參數(shù)和組合參數(shù)(注意圖16C中的步驟210)。通常，在此公開的技術(shù)可以在軟件和/或硬件上實現(xiàn)。例如，它們可以在操作系統(tǒng)內(nèi)核中、在分離的用戶進程中、在綁定到網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的庫程序包中、在專門構(gòu)造的機器上、或在網(wǎng)絡(luò)接口卡上實現(xiàn)。在一個實施例中，在此公開的技術(shù)可以以軟件實現(xiàn)，如操作系統(tǒng)或在操作系統(tǒng)上運行的應(yīng)用中。本技術(shù)的軟件或軟件/硬件混合實現(xiàn)可以在由存儲器中存儲的計算機程序選擇性激活或重新配置的通用可編程機器上實現(xiàn)。這種可編程機器可以在通用網(wǎng)絡(luò)主機(如個人計算機或工作站)上實現(xiàn)。此外，在此公開的技術(shù)可以至少部分地在用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或通用計算設(shè)備的卡(例如，接口卡)上實現(xiàn)。選擇和描述各實施例和各方面，以便最好地說明本發(fā)明的原理和其實際應(yīng)用。前面的描述旨在使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠在各種實施例中最好地利用在此描述的原理，并且各種修改適于構(gòu)思的具體使用。旨在本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求限定。權(quán)利要求一種用于地震信號檢測的系統(tǒng)，包括至少一個電懸浮的地震傳感器，包括外殼；安裝在外殼內(nèi)的至少一個用于產(chǎn)生磁場的磁體；以及外殼內(nèi)的運動線圈，其被構(gòu)造和安排以便相對于外殼在徑向固定，并且在其軸向可運動；電路，被配置或設(shè)計用于提供電信號到地震傳感器；與地震傳感器通信的數(shù)字信號處理器；可由處理器執(zhí)行的一組指令，當(dāng)被執(zhí)行時施加電信號到地震傳感器，使得運動線圈克服重力懸浮，以便位于相對于地震傳感器中的磁場的中心位置。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中電路包括分流電阻器，用于調(diào)整地震傳感器的運動線圈的運動。3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中電路還被配置或設(shè)計用于通過速度反饋調(diào)整運動線圈的運動。4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中電路還被配置或設(shè)計用于提供積分反饋到地震傳感ο5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中數(shù)字信號處理器被配置或設(shè)計用于在通過地震傳感器獲取地震數(shù)據(jù)期間，監(jiān)控從地震傳感器輸出的電信號，以便導(dǎo)出地震傳感器的溫度，并且為傳感器參數(shù)補償溫度依賴性。6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中電路還被配置或設(shè)計用于提供恒定電流到地震傳感器的運動線圈。7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中地震傳感器被配置或設(shè)計用于在鉆孔中的井下使用。8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中地震傳感器被配置或設(shè)計用于地震信號檢測中的永久或半永久安裝。9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中地震傳感器被配置或設(shè)計用于在超過大約125攝氏度的高溫環(huán)境中的長期部署。10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中懸浮力是恒定的。11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中地震傳感器被配置或設(shè)計用于鉆孔中的井下低頻地震信號檢測。12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中地震傳感器在沒有常平架的情況下是全向可傾斜的。13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中電路還被配置或設(shè)計用于在懸浮期間測量運動線圈的位置。14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中系統(tǒng)還配置或設(shè)計用于基于運動線圈的測量位置實時調(diào)整懸浮電壓，以保持運動線圈的位置。15.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中地震傳感器還包括外殼內(nèi)的位置傳感器，其被配置或設(shè)計用于感測運動線圈的位置。16.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中電路還被配置或設(shè)計用于補償由于懸浮電流導(dǎo)致的一個或多個DC偏置和噪聲。17.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中電路還被配置或設(shè)計用于提供正位移反饋信號到地震傳感器的輸出，使得地震傳感器的固有頻率降低。18.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)還被配置或設(shè)計用于提供包括從地震傳感器輸出的速度和位移信號的組合的輸出信號。19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中電路還被配置或設(shè)計用于在寬頻率范圍輸出速度信號。20.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)還被配置或設(shè)計用于對于溫度變化校準(zhǔn)地震傳感器。21.一種用于地震信號檢測的系統(tǒng)，包括至少一個地震傳感器，包括外殼；安裝在外殼內(nèi)的至少一個用于產(chǎn)生磁場的磁體；以及外殼內(nèi)的運動線圈，其被構(gòu)造和安排以便相對于外殼在徑向固定，并且在其軸向可運動；電路，被配置或設(shè)計用于提供電信號到地震傳感器；與地震傳感器通信的數(shù)字信號處理器；可由處理器執(zhí)行的一組指令，當(dāng)被執(zhí)行時施加電信號到地震傳感器，其中該系統(tǒng)被配置或設(shè)計用于在檢測地震信號的同時連續(xù)監(jiān)控地震傳感器的運動線圈的DC電阻，以便導(dǎo)出地震傳感器溫度，并且用于基于地震傳感器溫度的變化補償傳感器參數(shù)。22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)還被配置或設(shè)計用于在地震信號檢測期間，對于溫度變化補償傳感器參數(shù)。23.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中數(shù)字信號處理器還被配置或設(shè)計用于實時處理信號數(shù)據(jù)。24.一種使用至少一個電懸浮的地震傳感器的地震信號檢測的方法，所述至少一個電懸浮的地震傳感器包括外殼；安裝在外殼內(nèi)的至少一個用于產(chǎn)生磁場的磁體；以及外殼內(nèi)的運動線圈，該運動線圈被構(gòu)造和安排以便相對于外殼在徑向固定，并且在其軸向可運動，所述方法包括在用于地震信號檢測的位置部署至少一個電懸浮的地震傳感器；提供電懸浮信號到地震傳感器，以便克服重力懸浮運動線圈，使得運動線圈位于相對于地震傳感器中的磁場的中心位置；用至少一個電懸浮的地震傳感器檢測地震信號；以及基于感測的地震信號從地震傳感器輸出速度和位移信號。25.一種用于鉆孔中的井下地震信號檢測的地震傳感器，包括外殼；安裝在外殼內(nèi)的至少一個用于產(chǎn)生磁場的磁體；外殼內(nèi)的運動線圈，其被構(gòu)造和安排以便相對于外殼在徑向固定，并且在其軸向可運動；以及電路，被配置或設(shè)計用于提供電信號到運動線圈，以便克服重力懸浮運動線圈，使得運動線圈位于相對于地震傳感器中的磁場的中心位置。26.如權(quán)利要求25所述的地震傳感器，其中，地震傳感器的運動線圈的固有頻率f。從大約0.5Hz到大約5Hz，并且地震傳感器外殼的外徑OD和高度H小于大約1.5英寸。27.一種用于地震信號檢測的系統(tǒng)，包括至少一個地震傳感器，包括外殼；安裝在外殼內(nèi)的至少一個用于產(chǎn)生磁場的磁體；以及外殼內(nèi)的運動線圈，其被構(gòu)造和安排以便相對于外殼在徑向固定，并且在其軸向可運動；以及至少兩個感測元件，被配置或設(shè)計用于分別生成基于速度測量的第一信號和基于地震傳感器的位移測量的第二信號，其中該系統(tǒng)被配置或設(shè)計用于組合第一信號和第二信號以生成組合輸出信號。28.一種用于地震信號檢測的方法，包括部署至少一個地震傳感器，包括外殼；安裝在外殼內(nèi)的至少一個用于產(chǎn)生磁場的磁體；以及外殼內(nèi)的運動線圈，其被構(gòu)造和安排以便相對于外殼在徑向固定，并且在其軸向可運動；用地震傳感器感測地震信號；生成基于速度測量的第一信號和基于地震傳感器的位移測量的第二信號；以及組合第一信號和第二信號以生成組合輸出信號。全文摘要利用配置或設(shè)計用于地震信號檢測的地震傳感器的方法和系統(tǒng)；電流施加到地震傳感器，使得運動線圈位于相對于地震傳感器中的磁場的中性位置，以便補償重力加速度。文檔編號G01V1/40GK101900829SQ20101018938公開日2010年12月1日申請日期2010年5月25日優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日發(fā)明者鎌田正博申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司