BR112016015113B1 - Sistema e método de controle para vibradores marinhos - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE CONTROLE PARA VIBRADORES MARINHOS Técnicas são descritas referentes ao controle de fontes sísmicas tais como vibradores marinhos. De acordo com algumas modalidades, sistemas de controle de aprendizado (ILC) podem ser usados para controlar tais fontes sísmicas. De acordo com algumas modalidades, sensor(es) local(ais) colocado(s) em, sobre ou próximo(s) a uma fonte sísmica e/ou sensores remotos colocados na região de campo distante pode(m) ser usado (s) para determinar uma função de transferência para a fonte sísmica para tal controle de ILC.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica prioridade para o Pedido Provisório US no 61/921.962, depositado em 30 de dezembro de 2013, que é incorporado por referência no presente documento em sua totalidade. Este pedido também se refere à Patente US no 7.974.152, que é incorporado por referência no presente documento em sua totalidade. ANTECEDENTES

[002] Esta descrição refere-se geralmente ao campo de levantamento sísmico, por exemplo, levantamento geofísico marinho e, mais especificamente, a sistemas e métodos para desempenho melhorado de vibradores marinhos, e/ou para melhorar as operações sísmicas em áreas onde o uso de pistolas de ar e o uso de vibradores convencionais não podem ser ambientalmente aceitáveis.

[003] Fontes sísmicas, incluindo vibradores, são usadas em exploração geofísica na terra e em áreas cobertas com água da terra. Os sinais gerados por estas fontes percorrem para baixo na subsuperfície. A energia refletida é detectada por detectores de sinais, tipicamente hidrofones ou geofones, sobre ou perto da superfície da terra ou perto da superfície da água nas áreas de exploração cobertas com água.

[004] A maioria das fontes acústicas atualmente usadas em operações de aquisição sísmica marinhas é do tipo impulsivo, em que quanto mais energia é gerada durante o intervalo de tempo mais curto possível. Exemplos de tais fontes impulsivas incluem pistolas de ar e pistolas de água. O teor de frequência de tais fontes é tipicamente controlável somente em um pequeno grau, e fontes individuais diferentes são selecionadas e operadas juntas em uma ordem para a geração de faixas de frequência diferentes de energia sísmica para necessidades de levantamentos sísmicos diferentes.

[005] Fontes acústicas vibratórias, incluindo fontes energizadas hidraulicamente e fontes que empregam material estritivo piezelétrico ou magneto são usadas em operações marinhas.

[006] No entanto, verificou-se que tais fontes têm um uso somente limitado. Embora tais fontes possam gerar sinais através de várias bandas de frequência, comumente referidas como "varreduras de frequência". A energia limitada que tais fontes conhecidas na técnica são capazes de gerar tem seu uso limitado em operações marinhas.

[007] É bem sabido que como as ondas sonoras percorrem através da água e através de estruturas geológicas de subsuperfície, ondas sonoras de frequência mais alta são tipicamente atenuadas mais rapidamente do que as ondas sonoras de frequência mais baixa e, consequentemente, as ondas sonoras de frequência mis baixa podem ser transmitidas através de distâncias mais longas através da água e de estruturas geológicas do que as ondas sonoras de frequência mais alta. Existe há muito tempo uma necessidade no setor sísmico da indústria de óleo e gás de fontes de energia sísmicas marinhas do tipo de vibrador de baixa frequência mais potentes.

[008] Também é importante que o conteúdo especial da energia sísmica gerada por um vibrador seja bem conhecido ou caracterizado a fim de ser capaz de interpretar apropriadamente a energia sísmica refletida a partir da subsuperfície. Os métodos de controle usados para operar vibradores terrestres de alta potência não são necessariamente adaptáveis para uso no controle de vibradores marinhos. Também existe uma necessidade para um método de controle para um vibrador marinho para assegurar o conteúdo espectral de energia bem caracterizado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] A figura 1 é um diagrama ilustrando uma modalidade de um sistema de levantamentos geofísicos.

[0010] A figura 2 ilustra uma vista isométrica de um exemplo de um vibrador marinho de acordo com uma modalidade.

[0011] A figura 3 ilustra o vibrador marinho da figura 2 em seção transversal parcial de acordo com uma modalidade.

[0012] A figura 4 ilustra um acionador eletrodinâmico do vibrador marinho da figura 2 de acordo com uma modalidade.

[0013] A figura 5 ilustra o acionador eletrodinâmico da figura em combinação com elementos de mola de acordo com uma modalidade.

[0014] A figura 6 ilustra os acionadores eletrodinâmicos da figura 4 em combinação com os elementos de mola de acordo com outra modalidade.

[0015] A figura 7 ilustra um exemplo de um espectro de amplitude com duas ressonâncias e duas fontes de acordo com uma modalidade.

[0016] A figura 8 ilustra uma seção transversal de um vibrador marinho do tipo de pistão exemplar que inclui dois atuadores para operar um sistema de controle de acordo com uma modalidade.

[0017] A figura 9 ilustra uma modalidade exemplar do vibrador marinho do tipo de pistão da figura 8.

[0018] A figura 10 ilustra uma seção transversal de um exemplo de um vibrador do tipo flextensional que tem dois atuadores para operar um sistema de controle de acordo com uma modalidade.

[0019] As figuras 11A- 11B ilustram o vibrador do tipo flextensional da figura 10 de acordo com uma modalidade.

[0020] A figura 12 ilustra uma vista em seção transversal de um exemplo de um vibrador marinho com exemplos de locais de sensor de acordo com uma modalidade.

[0021] A figura 13 ilustra um vibrador marinho exemplar que inclui um invólucro flextensional com quatro sensores medindo o movimento no plano do invólucro de acordo com uma modalidade.

[0022] A figura 14 ilustra um exemplo de um sistema de controle para acionar um atuador de acordo com uma modalidade.

[0023] A figura 15 ilustra um exemplo de um sistema de controle para um atuador que opera em um domínio de frequência de acordo com uma modalidade.

[0024] A figura 16 ilustra um exemplo de um sistema de controle em que dois acionadores são operados por dois sistemas de controle de aprendizado iterativos (ILC) de acordo com uma modalidade.

[0025] A figura 17 ilustra um exemplo de um sistema de controle de canal configurado para manipular o acoplamento transversal mecânico entre atuadores de acordo com uma modalidade.

[0026] A figura 18 ilustra um gráfico de resposta de transdutor em frequências de acionamento diferentes de acordo com uma modalidade.

[0027] A figura 19 ilustra um gráfico de resposta de transdutor em deslocamentos de fase diferents de acordo com uma modalidade.

[0028] A figura 20 é um diagrama ilustrando uma modalidade de um sistema de levantamentos geofísicos.

[0029] A figura 21 é um fluxograma de um método para controlar um vibrador marinho através de múltiplos atuadores usando ILC de acordo com uma modalidade.

[0030] A figura 22 é um fluxograma de um método para calibrar um vibrador marinho usando ILC na presença de pistolas de ar ou outras fontes impulsivas de acordo com uma modalidade.

[0031] A figura 23 é um fluxograma de um método para calibrar um vibrador marinho usando ILC baseado em uma função de transferência entre medições de campo próximas e de campo distantes de acordo com uma modalidade.

[0032] A figura 24 é um fluxograma de um método para operar um vibrador marinho em conjunto com fontes de sinais impulsivas usando ILC de acordo com uma modalidade.

[0033] Este relatório inclui referências a "a modalidade" ou "uma modalidade". O aparecimento das frases "na modalidade" ou "em uma modalidade" não se refere necessariamente à mesma modalidade. Os aspectos, estruturas ou características particulares podem ser combinados em qualquer modo apropriado de acordo com esta descrição.

[0034] Vários dispositivos, unidades, circuitos ou outros componentes podem ser descritos ou reivindicados como "configurados para," "utilizáveis para," ou "operáveis para" operar uma tarefa ou tarefas. Em tais contextos, "configurados para," "utilizáveis para," e "operáveis para" são, cada, usados para conotar estrutura indicando que os dispositivos/unidades/circuitos/componentes incluem estrutura que realiza a tarefa ou tarefas durante operação. Como tal, o dispositivo/unidade/circuito/componente pode ser dito ser configurado para, utilizável para, ou utilizável para realizar a tarefa mesmo quando o dispositivo/unidade/circuito/componente especificado de dispositivo/unidade/circuito/componente não é operacional atualmente (por exemplo, não está sobre ou em operação). Os dispositivos/unidades/circuitos/componentes usados com a linguagem "configurados para," "utilizáveis para," ou "operáveis para" podem incluir hardware eletrônico - por exemplo, circuitos, instruções de programa de armazenamento de memória executáveis para implementar a operação, etc. - dispositivos mecânicos, ou outros tipos de estrutura. Recitar que um dispositivo/unidade/circuito/componente é "configurado para," "utilizável para," ou "operável para" realizar uma ou mais tarefas não é expressamente pretendido para invocar 35 U.S.C. § 112(f), para esse dispositivo/unidade/circuito/componente.

[0035] Em algumas modalidades, vários itens de informação referentes a levantamento sísmico podem ser incorporados em um produto de dados geofísicos. Um "produto de dados geofísicos" pode ser armazenado em um meio não transitório legível por computador e pode incorporar dados geofísicos (tais como dados de flâmula brutos, dados de flâmula processados, mapas bi- ou tridimensionais baseados em dados de flâmula, etc.). Alguns exemplos não limitantes de meios legíveis por computador incluem unidades de disco rígido, CDs, DVDs, impressos, etc. Em algumas modalidades, dados analógicos brutos de flâmulas podem ser armazenados como um produto de dados geofísicos. Em outras instâncias, os dados podem ser primeiro digitalizados e/ou condicionados antes de serem armazenados como o produto de dados geofísicos. Ainda em outras instâncias, os dados podem ser totalmente processados em um mapa bi- ou tridimensional das várias estruturas geofísicas antes de serem armazenados no produto de dados geofísicos. O produto de dados geofísicos pode ser produzido ao largo da costa (por exemplo, por equipamento em um navio) ou em terra (por exemplo, em uma instalação em terra) tanto nos US ou em outro país. Se o produto de dados geofísicos é produzido ao largo da costa ou em outro país, ele pode ser importado em terra para uma instalação nos US. Uma vez em terra nos US, análise geofísica pode ser realizada sobre o produto de dados geofísicos.

DESCRIÇÃO DETALHADA TERMOS

[0036] Vibrador marinho - Um vibrador marinho geralmente pode ser descrito como um transdutor eletromecânico utilizável para gerar energia acústica, por exemplo, energia sísmica, dentro da água. Algumas modalidades de vibradores marinhos podem conter um ou mais de (dentre outras coisas) um invólucro de vibrador, atuadores, um sistema mecânico conectando os atuadores com o invólucro de vibrador, e um ou mais sensores locais associados com um ou mais sensores locais associados com o vibrador. Algumas modalidades podem utilizar uma placa de pistão para transmitir vibrações dentro da água.

[0037] Atuador - Um atuador geralmente pode ser descrito como um dispositivo utilizável para converter um sinal de entrada elétrico em uma força mecânica e/ou deslocamento, troca de velocidade, etc. Os atuadores podem, em algumas modalidades, ser implementados como bobinas de voz, piezelétricos, magnetoestritivos, impulsivos (por exemplo, explosivos, etc.), e/ou hidráulicos, dentre outros. Por exemplo, em algumas modalidades, um assim chamado "projetor de disco flexural" ou um "dobrador" pode ser usado como uma fonte vibratória, onde um dobrador pode incluir um disco de material elástico, por exemplo, alumínio, e uma cerâmica piezelétrica (por exemplo, PZT) fixados ao mesmo.

[0038] Sensor acústico - Um sensor acústico geralmente pode ser descrito como um sensor operável para medir a velocidade de partícula de pressão, o acionador, o deslocamento. Por exemplo, o deslocamento do invólucro pode ser medido com métodos capacitivos de baixo custo e/ou tensão/esforço que podem estar correlacionados com a pressão de campo distante gerado pelo vibrador.

[0039] O sensor local no vibrador ou simplesmente sensor local - Estes termos geralmente referem-se a sensores acústicos montados no interior, sobre ou perto, isto é, próximo do vibrador. Por exemplo, um sensor local pode estar localizado a uma distância que é pequena em relação ao tamanho do vibrador.

[0040] Sensor acústico remoto - Um sensor acústico remoto pode ser geralmente descrito como um sensor operável para medir o sinal acústico emitido a partir do vibrador a uma distância que é grande comparada com o tamanho do transdutor (ou vibrador marinho), também conhecido como um sinal de campo distante. Um sensor acústico remoto pode, em algumas modalidades, ser colocado no campo acústico distante do vibrador.

[0041] Nota-se que os termos '"remoto" e "local" podem ter significados específicos (ou limiares) para aplicações diferentes. Por exemplo, em algumas modalidades, local pode se referir a posições em ou dentro de um diâmetro do transdutor (ou vibrador marinho). No entanto, em algumas outras modalidades, local pode se referir a posições em ou dentro de vários diâmetros (por exemplo, 3, 4, ou 5) do transdutor (ou vibrador marinho). Inversamente, remoto pode se referir a posições que não são locais, por exemplo, posições fora desta faixa, por exemplo, mais do que um diâmetro do transdutor, ou em algumas outras modalidades, mais do que 3, 4, ou 5 diâmetros, e assim em diante, como desejado. Notar que em várias outras modalidades, o limiar entre posições locais e posições remotas pode ter outros valores, por exemplo, 2, 6, 10 diâmetros, e assim em diante, como desejado. Em outras palavras, uma aplicação particular pode estabelecer um valor limiar para a demarcação local/remota como apropriado. Para os fins desta descrição, deve ser entendido que o termo "sobre" é definido de modo que um sensor que está "sobre" um aparelho pode em algumas modalidades estar no interior desse aparelho.

[0042] Algoritmo de Controle de Aprendizado Iterativo ("ILC") - Um algoritmo de ILC geralmente pode ser descrito como um algoritmo de controle de aprendizado utilizável para controlar transmissões repetidas de sinais acústicos fazendo ajustes após cada iteração ou séries de iterações. Os sinais são medidos durante a transmissão e comparados com os sinais de referência. O erro observado pode ser usado para calcular os sinais de correção a serem usados para a próxima transmissão. A correção pode ser baseada em um modelo do transdutor.

[0043] Banda de áudio - Banda de áudio pode ser geralmente pode ser descrita como a banda de frequência sísmica para a qual um vibrador marinho é projetado para transmitir a maior parte de sua energia. O limite superior da banda de áudio pode depender da aplicação sísmica e pode estar abaixo de 300Hz em algumas modalidades.

[0044] Banda de controle - A banda de controle geralmente pode ser descrita como a faixa de frequência através da qual o algoritmo de ILC está operando. A banda de controle pode ser tipicamente uma ordem de magnitude mais ampla do que a banda de áudio.

[0045] Sinais sísmicos - Um sinal sísmico geralmente pode ser descrito como um sinal com uma certa duração transmitido por um vibrador marinho em ocasiões repetidas. O sinal pode ser um pulso ou parte de um sinal contínuo. Um ou mais sinais sísmicos pode ser usado durante a transmissão.

[0046] Iteração - Uma iteração refere-se a uma passagem única através de um processo repetitivo. Em algumas modalidades, uma iteração típica pode incluir os processos de transmissão de um sinal acústico, por exemplo, sísmico; registro do sinal transmitido; computação de um sinal de correção a ser usado para a iteração seguinte; e atualização de um modelo.

DESCRIÇÃO

[0047] De acordo com a seguinte descrição, as modalidades da presente descrição são apresentadas.

[0048] A figura 1 é um diagrama ilustrando uma modalidade de um sistema de aquisição de dados sísmicos marinhos exemplares como é tipicamente usado para adquirir dados sísmicos, isto é, para um levantamento marinho. Na modalidade exemplar, o navio sísmico 14 move-se ao longo da superfície do corpo de água 12 tal como um lago ou oceano. O levantamento sísmico marinho é pretendido para detectar e registrar sinais sísmicos relacionados à estrutura e composição de várias formações de subsuperfície 21 e 23 abaixo do fundo da água 20. O navio sísmico 14 inclui atuação de fonte, registro de dados e equipamento de navegação mostrados geralmente em 16, referido para conveniência como um "sistema de registro". O navio sísmico 14, ou um navio diferente (não mostrado), pode rebocar uma ou mais fontes de energia sísmica 18, ou séries de tais fontes em água 12. A(s) fonte(s) de energia sísmica(s) no presente exemplo pode(m) ser vibradores marinhos de uma estrutura e ter um sistema de controle como será mix explicado abaixo. O navio sísmico 14 ou um navio diferente reboca pelo menos uma flâmula sísmica 10 próxima à superfície da água 12. A flâmula 10 é acoplada ao navio sísmico 14 pelo cabo condutor 26. Uma pluralidade de séries de sensores 24 está disposta em locais espaçados ao longo da flâmula 10. As séries de sensores 24 podem ser formadas montando um sensor sísmico no interior um do outro de uma pluralidade de espaçadores de sensores ao longo da flâmula em um arranjo particular. O sensor remoto 27 também pode ser usado, como descrito abaixo, além de ou em lugar de séries de sensores 24, para a calibração de fontes de energia sísmicas 18.

[0049] Durante operação, certo equipamento (não mostrado separadamente) no sistema de registro 16 faz as fontes de energia sísmicas 18 atuarem em tempos selecionados, quando atuadas, as fontes de energia sísmicas 18 produzem energia sísmica 18 que emana geralmente para fora das fontes de energia sísmicas 18. A energia sísmica 19 percorre para baixo através da água 12, e passa, pelo menos em parte, através do fundo da água 20 para as formações 21 e 23 abaixo. A energia sísmica 19 é pelo menos parcialmente refletida de um ou mais limites de impedância acústicos 22 abaixo do fundo da água 20 e percorre para cima, onde pode ser detectada pelos sensores em cada série de sensores 24. A estrutura das formações 21 e 23, dentre outras propriedades da subsuperfície da terra, pode ser inferida pelo tempo de percurso da energia sísmica 19 e por características da energia detectada tais como amplitude e fase.

[0050] A figura 2 mostra uma implementação exemplar da fonte de energia sísmica 18, que inclui uma fonte de vibrador 120 montada no quadro 116. A braçadeira 114 é conectada ao topo do quadro 116 e inclui aberturas 124 que podem ser usadas para implantar a fonte de energia sísmica 18 no corpo de água (por exemplo, como mostrado na figura 1). O invólucro 102 pode ser usado para transmitir as vibrações da fonte de energia sísmica 1 8 para a água circundante.

ANÁLISE DA OPERAÇÃO DO VIBRADOR MARINHO

[0051] A impedância total que será experimentada por um vibrador marinho em algumas modalidades pode ser expressa como segue:

onde Zr é a impedância total, Rr é a impedância de radiação e Xr é a impedância reativa.

[0052] Em uma análise de transferência de energia de um vibrador marinho, o sistema pode ser aproximado como um pistão defletido. Na expressão de impedância total que será experimentada, a impedância de radiação Rr de um pistão defletido é:

onde p0 = densidade da água, w = frequência radial, k = número de onda, um pistão, c = velocidade do som, À = comprimento de onda, e.J1 = função de Bessel de primeira ordem.

[0053] Usando a expansão da série de Taylor nas equações acima rende:

[0054] Nota-se que para frequências baixas, quando x=2ka é muito menor do que 1, a parte real e imaginária da expressão de impedância total pode ser aproximada com o primeiro termo da expansão de Taylor. As expressões para frequências baixas quando o comprimento de onda é muito maior do que se torna o raio do pistão:

[0055] Segue que para frequências baixas R tipicamente será um número pequeno comparado a X, que sugere uma geração de sinal de eficácia muito baixa. No entanto, introduzindo uma ressonância na extremidade mais baixa do espectro de frequência, energia acústica de baixa frequência pode ser gerada mais eficazmente. Em ressonância, a parte imaginária (reativa) de impedância é cancelada, e a fonte acústica é capaz de transmitir eficazmente a energia acústica para a água. USO DE MÚLTIPLOS ATUADORES EM UM VIBRADOR MARINHO

[0056] Em uma modalidade, um vibrador marinho pode ser configurado para gerar ou de outro modo usar pelo menos duas frequências ressonantes dentro da faixa de frequência sísmica de interesse, tipicamente uma faixa entre 1 Hz e 200 Hz.

[0057] A figura 3 mostra uma modalidade de vibrador marinho 130 em seção transversal parcial, que inclui estrutura principal 14, feixes de extremidade com mancais de deslizamento 132, e acionador 133, que podem ser acionadores eletrodinâmicos. Como mostrado, os acionadores 133 e bobinas 136 e 137 podem ser usadas para atuar o vibrador marinho 130. Embora a modalidade particular descrita no presente documento mostre somente um acionador dual, uma modalidade em que mais do que dois acionadores são utilizados em paralelo (ou mostre somente um acionador dual, uma modalidade em que mais do que dois acionadores são utilizados em paralelo (ou menos são utilizados em paralelo (ou menos do que dois acionadores) está dentro do escopo desta descrição. A modalidade inclui ainda um invólucro flextensional 131 em uma implementação particular, o invólucro flextensional também age como uma mola para a primeira ressonância. Em uma modalidade em que o acionador 133 compreende um acionador eletrodinâmico, um acionador compreende ainda circuito magnético que gera um campo magnético para a bobina elétrica quando corrente elétrica é aplicada à bobina, uma força será gerada onde F=IlB, onde I é a corrente, l é o comprimento do condutor na bobina e B é o fluxo magnético na lacuna de ar no circuito magnético. Ao variar a magnitude da corrente elétrica, e consequentemente a magnitude da fonte atuando na bobina, o comprimento do curso do acionador irá variar. Tipicamente, imãs permanentes são utilizados no circuito magnético para gerar o fluxo magnético. Ao usar este tipo de acionador é possível obter cursos longos de várias polegadas, que podem ser úteis para serem capazes de gerar saída acústica significativa na faixa de frequência de 1 - 10 Hz.

[0058] Na figura 3, uma mola interna 135 é mostrada com massas anexadas à mesma. Como ainda discutido abaixo, a mola interna 135, com massas anexadas à mesma, pode ser incluída para obter uma segunda frequência de ressonância de sistema dentro da faixa de frequência sísmica de interesse. Embora um sistema de vibrador que inclui somente o invólucro flextensional agindo como uma mola pode exibir tipicamente uma segunda frequência de ressonância, para sistemas tendo um tamanho apropriado para uso em exploração geofísica, a segunda frequência de ressonância pode ser muito mais alta do que as frequências dentro da faixa de frequência sísmica de interesse.

[0059] As figuras 4-6 mostram vistas de corte adicional da modalidade mostrada na figura 3. Em particular, a figura 4 ilustra um acionador eletrodinâmico dentro do vibrador marinho. A figura 5 ilustra um acionador eletrodinâmico em combinação com elementos de mola de acordo com uma modalidade. A figura 6 ilustra um acionador eletrodinâmico em combinação com os elementos de mola de acordo com outra modalidade. Como um dos peritos habilitados com o benefício desta descrição apreciará, várias imperfeições nas juntas, mancais, invólucros, eletrônicos, materiais magnéticos, etc. podem causar efeitos não lineares nos vibradores marinhos. Os sistemas de controle e métodos de acordo com esta descrição podem ser usados para atenuar tais efeitos em alguns casos.

[0060] A figura 7 mostra um gráfico da resposta de frequência de um vibrador marinho de acordo com uma modalidade. Como mostrado, a figura 7 inclui a resposta de frequência tanto na potência de RMS como na pressão em dB relativa a 1 uPa. A primeira frequência de ressonância 110 resulta substancialmente da interação do invólucro flextensional agindo como uma mola. A segunda frequência de ressonância 112 resulta substancialmente da interação da mola interna com suas massas adicionadas.

[0061] As figuras 8 e 9 ilustram um vibrador marinho do tipo de pistão que pode ser usado de acordo com esta descrição. Na modalidade ilustrada, o vibrador marinho inclui um alojamento de contenção 140. Placas de pistão 142 podem ser acopladas flexivelmente ao alojamento de contenção 140, por exemplo, por meio de vedações de borracha 144. As placas de pistão 142 podem, cada, ter elementos de mola 146 anexados às mesmas. Os elementos de mola 146 podem ser dispostos entre as placas de pistão 142 e uma fixação 148. Um ou mais acionadores 150 (por exemplo, acionadores eletromagnéticos) pode ser acoplado às placas de pistão 142 e à fixação 148 para fazer com que as placas de pistão 142 movam-se para trás e para frente. Este movimento das placas de pistão 142 leva vantagem da flexibilidade das vedações de borracha 144. Como pode ser entendido por um habilitado na técnica com o benefício desta descrição, as vedações de borracha 144 não precisam ser feitas de borracha, mas, em vez disso, podem ser feitas de qualquer material que permita um acoplamento flexível das placas de pistão 142 ao alojamento de contenção 140. A figura 9 mostra uma vista em perspectiva da modalidade da figura 8.

[0062] As figuras 10 e 11A-11B ilustram um vibrador marinho do tipo flextensional que pode ser usado de acordo com esta descrição. Como mostrado, o invólucro flextensional 152 tipicamente flexiona durante operação quando um acionador 154 atua. Este modo pode ser realizado através das articulações 156 e mancais lineares 158 que são anexados à fixação 160. Este tipo de vibrador marinho pode ser comparado ao vibrador do tipo de pistão das figuras 8 e 9, onde as placas de pistão 142 tipicamente não dobram ou flexionam em operação, mas em vez disso podem se mover para trás e para frente agindo contra a água circundante. A figura 11A mostra uma vista em perspectiva e a figura 11B mostra uma vista de corte da modalidade da figura 10.

[0063] Ao construir algumas implementações específicas de acordo com esta descrição, análises de elemento finitas podem ser utilizadas como sabido dos peritos na técnica. Em qualquer uma de tais análises, os seguintes princípios de operação podem ser relevantes. Se um invólucro flextensional é aproximado como um pistão, então para frequências baixas, a carga de massa, ou a massa fluida equivalente agindo sobre o invólucro é:

onde M é a carga de massa onde M, po é a densidade da água, e α é o raio equivalente para um pistão que corresponde ao tamanho do invólucro flextensional.

[0064] O invólucro flextensional tem um Kinvólucro constante na direção das bobinas elétricas em movimento. A primeira ressonância, fressonância, para o vibrador será substancialmente determinada pela seguinte relação de mola da massa

[0065] Para obter transmissão de energia eficaz com a faixa de frequência sísmica de interesse, é importante obter uma segunda frequência de ressonância dentro da faixa de frequência sísmica de interesse. Na ausência de mola de massa interna, a segunda frequência de ressonância pode ocorrer quando o invólucro flextensional tem seu segundo modo de Eigen. Esta frequência de ressonância, no entanto, é normalmente muito maior do que a primeira frequência de ressonância, e, consequentemente, pode estar fora da faixa de frequência sísmica de interesse. Como é evidente a partir da equação acima, a frequência ressonante será reduzida se a carga de massa sobre o invólucro flextensional for aumentada. Esta carga de massa pode ser aumentada adicionando massa ao invólucro flextensional, no entanto, a fim de adicionar massa suficiente para obter uma segunda frequência de ressonância dentro da faixa de frequência sísmica de interesse, a quantidade de massa que pode precisar ser adicionada ao invólucro pode tornar tal sistema impraticável para uso em operações sísmicas marinhas.

[0066] De acordo com a presente descrição, uma segunda mola, a mola interna (por exemplo, a mola interna 135 da figura 3), pode ser incluída no interior do invólucro flextensional com massas adicionadas sobre o lado da mola interna. A mola extra, a mola interna terão um fator de transformação Tinterno entre os eixos longos e curtos de sua elipse, de modo que o desvio das duas porções laterais terá uma amplitude mais alta do que o desvio da extremidade anexada ao invólucro flextensional e bobina do acionador.

[0067] O efeito de tal massa adicionada é equivalente a adicionar massa na extremidade do acionador onde ela é anexada ao invólucro.

[0068] O uso da mola interna, com a massa adicionada, pode impedir a segunda ressonância do sistema de ser regulado de modo que a segunda ressonância está dentro da faixa de frequência sísmica de interesse, deste modo melhorando a eficácia do vibrador na banda sísmica.

onde Kinterno = constante de mola da mola interna.

[0069] Do mesmo modo, a segunda ressonância pode ser tornada muito dominante selecionando uma mola rígida com uma massa correspondente, tornando assim a segunda ressonância mais dominante do que a primeira.

[0070] Tendo explicado um exemplo apropriado de um vibrador sísmico marinho, um sistema de controle de acordo com esta descrição será agora explicado. "Sistema de controle" como usado na presente descrição é pretendido significar um sistema que usa medições de sensores acoplados à estrutura do vibrador ou estão de outro modo associados com a estrutura do vibrador, a saída dos quais é usada para ajustar um filtro ou operador de convolução de modo que a saída verdadeira do vibrador tem um conteúdo espectral, e que frequências harmônicas na saída do vibrador são suprimidas apropriadamente.

[0071] Voltando agora à figura 12, uma vista em seção transversal é mostrada do vibrador exemplar que foi descrito acima com referência às figuras 4 a 6. Os sensores 201 e 202 na figura 12 pode ser colocado sobre ou acoplado aos feixes de extremidade. Dois outros sensores 205 e 206 podem ser acoplados a uma extremidade dos acionadores 207 e 208 na figura 12. Em um exemplo, outro par de sensores 203 e 204 pode ser colocado no centro do invólucro em cada lado do vibrador. Em uma modalidade, os sensores 201, 202, 205 e 206 podem ser qualquer tipo de sensor de movimento de partícula, por exemplo, geofones ou acelerômetros. Em uma modalidade, os sensores 203 e 204 podem ser qualquer tipo de sensor de movimento de partícula ou um hidrofone disposto próximo à parede do invólucro. Os sensores 203 e 204 são tipicamente usados para um loop de realimentação de controle (explicado abaixo) uma vez que eles terão uma semelhança próxima com o sinal de campo distante do vibrador marinho. Em outros exemplos, mais ou menos do que seis sensores podem ser usados para medir a resposta do vibrador em outras posições selecionadas.

[0072] Sensores que medem o movimento perpendicular à superfície do invólucro, mostrados na figura 12 como sensores 203 e 204, podem medir o desvio local em uma área próxima ao sensor. Na figura 13 uma configuração é mostrada onde um acelerômetro 455 mede o movimento do invólucro perpendicular ao invólucro, e quatro acelerômetros 451 -454 medem o movimento do invólucro no plano do invólucro. O desvio médio do invólucro é acoplado ao movimento do invólucro no plano do invólucro, próximo aos feixes de extremidade. Uma vantagem possível desta configuração é que a saída dos sensores provê informação mais proximamente acoplada ao deslocamento de volume instantâneo do transdutor, comparado com um sensor que mede o desvio local em um ponto no invólucro. Os sensores de feixes de extremidade 201 e 202 na figura 12 podem ser usados para o mesmo fim, mas o arranjo da figura 13 pode ser vantajoso medindo um sinal mais próximo da água e evitando problemas de desempenho nos feixes de extremidade.

[0073] Além disso, pelo menos um sensor remoto (por exemplo, sensor remoto 27 na figura 1) pode ser usado para medir a saída de campo distante do transdutor. Em uma modalidade as séries de sensores 24 na figura 1 também podem ser usadas para este fim. O fim principal do sistema de controle é gerar um sinal acústico pré-definido no campo distante. Portanto, a função de transferência a partir da localização do transdutor para a localização do campo distante aproximado (série de sensores 24 ou sensor remoto 27 na figura 1) é medida. O inverso desta função de transferência é computado, e a saída acústica no local do vibrador é ajustada de modo que o sinal na localização de campo distante iguale o sinal de saída desejado tão proximamente quanto possível.

[0074] Sob operação normal do vibrador pode ser difícil medir sinais no campo distante, uma vez que as amplitudes podem ser tipicamente baixas, o ruído ambiente pode ter um efeito negativo sobre as medições e ILC. Consequentemente, em algumas modalidades, pode ser vantajoso usar um ou mais sensores locais para controle de ILC durante operação normal para tentar produzir uma forma de onda de saída desejada no campo distante (por exemplo, uma forma de onda tão próxima quanto possível de um sinal teórico ou de referência desejado). Baseado no conhecimento de como o sinal é afetado na medida em que ele percorre a partir do vibrador para o campo distante, um sinal de campo próximo desejado pode ser determinado que corresponde ao sinal de campo distante desejado. Isto pode deixar o ILC prosseguir sem medir atualmente o sinal no campo distante repetidamente (por exemplo, pode ser medido uma vez ou algumas vezes inicialmente).

[0075] Consequentemente, pode ser vantajoso determinar a função de transferência de sinal de campo próximo para campo distante e vice versa. Isto pode ser feito usando, por exemplo, uma onda de seno com alterações de frequência ou escalonada, e sinais de medição tanto no campo próximo como no campo distante ao mesmo tempo. Esta etapa tipicamente não precisa envolver ILC. O objetivo desta etapa é ser capaz de calcular um sinal de referência desejado para a saída acústica localmente, a fim de obter o sinal desejado no campo distante. Isto pode evitar mis medições de campo distante durante o processo de ILC atual. A função de transferência e função de transferência inversa que foi determinada pode então ser usada em combinação com ILC, usando somente o sensor informação de sensores locais. De acordo com uma modalidade, o objetivo do ILC é controlar a saída de modo que iguale um sinal de referência modificado que leva em conta a propagação de sinal para dentro do campo distante de modo que a saída desejada é obtida no campo distante.

[0076] A saída dos sensores mostrados na figura 12 e na figura 13 pode ser usada como entrada para um sistema de controle de aprendizado iterativo (ILC) para trocar o sinal usado para acionar o vibrador (por exemplo, a fonte de energia sísmica 18 na figura 1) de modo que: (i) o vibrador terá uma saída de energia tendo características espectrais desejadas; (ii) as características espectrais de saída são repetíveis; e (iii) as harmônicas na saída do vibrador são substancialmente suprimidas.

[0077] Voltando agora à figura 14, uma modalidade de um sistema de ILC é mostrada. O gerador de sinais 301 pode prover uma forma inicial dos sinais sísmicos serem gerados pelo vibrador, por exemplo, uma varredura linear na faixa de 10 a 100 Hz. O gerador de sinal 301 pode formar parte do sistema de registro 16 da figura 1. Os componentes funcionais do sistema de ILC também podem ser realizados em um computador para fins gerais formando parte de sistema de registro em outro computador. A saída do gerador de sinal 301 pode ser acoplada ao amplificador de soma 302 que também recebe como entrada um sinal de correção gerado pelo ILC (explicado abaixo). A saída do amplificador de soma 302, que pode ser referido como um "sinal de acionador corrigido" pode ser acoplado a um amplificador de energia, que aciona o vibrador. O vibrador pode ter acoplado a ele dois ou mais sensores (ver figuras 12 e 13) como explicado acima. Coletivamente, o amplificador de energia, o vibrador e os sensores são mostrados na caixa 303. Para os fins desta figura, deve ser entendido que a "Fonte" refere-se tanto ao vibrador por si mesmo bem como aos sensores. Uma saída de sensor é mostrada na figura 14 para simplicidade da ilustração; no entanto, o mesmo princípio e componentes podem se aplicar a cada um dos sensores. A saída de um dos sensores é mostrada no sinal de saída de sensor 304, e representa o sinal de entrada envolvido com a função de transferência do vibrador no ponto de medição. O sinal de saída do sensor 304 pode ser usado no circuito 306 para subtrair ou comparar (por exemplo, determinar uma diferença) com o sinal de referência 305, que pode ser um sinal de saída de vibrador desejado. No circuito 307, a diferença entre sinal de saída de sensor 304 e sinal de referência 305 é combinada para gerar um sinal de correção de erro. O sinal de correção de erro é conduzido para o amplificador de soma 302 como explicado acima.

[0078] A operação do ILC pode ser explicada como a seguir: o controle de aprendizado iterativo (ILC) é um método de controle de rastreamento para sistemas que trabalham em uma forma repetitiva. Alguns exemplos de sistemas que operam em uma forma repetitiva incluem manipuladores de braço de robô, processos de batelada de produtos químicos, equipamentos de teste de confiabilidade, e neste caso vibradores marinhos. Em cada uma destas tarefas, o sistema tipicamente realiza a mesma ação através e novamente através com alta precisão.

[0079] Ao usar informação de repetições anteriores, uma ação de controle apropriada pode encontrar iterativamente. O princípio de modelo interno rende condições sob as quais rastreamento essencialmente perfeito pode ser obtido.

[0080] Um modelo invertido L da função de transferência de sistema pode ser feito do sistema de vibrador. O mesmo sinal de acionador inicial, referido como u, pode ser repetido um número de vezes selecionado. Após cada iteração do sistema de ILC, sinal de acionador de entrada u para o sistema de ILC pode ser atualizado. O sistema de ILC usa um sinal de referência, designado r, para comparar com a entrada y a partir do sistema de vibrador. A diferença entre a saída do sistema de vibrador y e o sinal de referência r, indicada por e, pode então ser filtrada pelo modelo invertido (usando, por exemplo, um filtro causal e um não causal) e adicionado à entrada do sistema de ILC (por exemplo, no amplificador de soma 302). O sistema de ILC é iterado e se a função de transferência de sistema de ILC não muda mais rápido do que a atualização para o sinal de acionador de entrada o erro e diminuirá com respeito ao tempo.

[0081] O resultado desejado de operar o sistema de ILC é que o erro tenda para zero através do tempo, isto é, ek(t) ^ 0 quando k ^- ». Para cada iteração do sistema de ILC (k = k+1), uk+1(t)=uk(t)+L*ek(t). O processo iterativo do ILC pode ser descrito pelas seguintes expressões: ek+1(t)=r-G*uk+1(t)=r-G*(uk(t)+L*Ek(t))=t-G*uk(t)-GL*ek(t) = (1-GL)ek(t) ek(t)^0 se (1-G(im)L(im)<1 para todo m. onde * indica o operador de convolução, i representa a raiz quadrada de (- 1), e ® representa a frequência angular. G e L representam, respectivamente, a função de transferência de sistema e a função de transferência de sistema invertida. G(i®) e L(®) tipicamente podem não ser conhecidos para todas as frequências. Portanto, um filtro de passa banda (pode ser aplicado para filtrar as frequências desconhecidas (isto é, as frequências não medidas pelos sensores mostrados nas figuras 12 e 13). Isto pode ser realizado como a seguir:

[0082] Fixar uk-1=Q1*(uk+Q2L*ek).. Então é possível obter operação de ILC estável se Qi(i®)(1-Q2G(i®)L(i®))<1 é satisfeito para todo ®

[0083] Para um ILC convergido, uk+1=uk que dá u = Q1*(u+Q2L*e) da qual pode ser obtido (1-Q1)*u=Q1Q2L*e. Para calcular o erro estacionário e, o seguinte pode ser usado: e=r-G*u=r-GQ1Q2L/(1-Q1) e que dá e=(1-Q1)/(1-Q1+Q1Q2GL)r

[0084] O erro de espaço de estado e é zero para qualquer ® quando Qi(ia)=1.

[0085] O descrito acima usa a presunção de que o sinal de acionador torna-se invariante no tempo após um número selecionado de iterações, isto é, uk+1=uk. Para obter uma adaptação variando lentamente e cessação final da troca de uk+1 o fator de ganho Q2 pode ser usado. Se o sistema de vibrador é não linear e se a troca para cada iteração é grande, ele pode trocar a função de transferência muito rapidamente e o sistema de controle não pode convergir como sugerido acima. Não convergência também pode ocorrer se o sistema de vibrador troca a função de transferência mais rápido do que o tempo para cada iteração. Durante o teste do sistema de ILC acima, verificou-se que fatores de ganho de Q1=1, Q2=0,3 proveem um bom resultado. Para manipular os harmônicos, o sistema de controle terá tipicamente uma largura de banda de 1.000 Hz mesmo se os sinais sísmicos gerados pelo sistema de vibrador é tipicamente 100 Hz ou mis baixo. Pode ser vantajoso medir a função de transferência de sistema para 1.000 Hz para ser capaz de atenuar harmônicas até 1.000 Hz. Se for desejado atenuar harmônicas até 2.000 Hz, a largura de banda do sistema de controle pode ser ajustada em conformidade. A largura de banda pode incluir, dentre outros parâmetros, a faixa de frequência dos sensores mostrados na figura 12 e na figura 13, a faixa de frequência do sinal de referência 305 na figura 14, e a faixa de frequência do sinal de acionador corrigido.

[0086] O procedimento acima pode, em alguns casos, ser implementado no domínio de frequência. Observou-se que certas frequências podem estar ausentes na saída de um ou mais dos sensores mostrados na figura 12 e figura 13, particularmente em frequências acima da segunda ressonância (segunda frequência de ressonância 112 na figura 7). Os valores zero em certas frequências podem tornar o sistema de ILC instável porque a função de erro no domínio de frequência inclui a divisão (que pode ser divisão por zero nas frequências de amplitude zero). Ao adicionar a saída do segundo sensor, a presença de frequências de amplitude zero na saída de sensor combinada pode ser substancialmente eliminada, tornando a implementação do sistema acima no domínio de frequência.

[0087] Uma implementação exemplar do procedimento acima no domínio de frequência é mostrada esquematicamente na figura 15, em que o sinal de acionador 400 desejado no domínio de frequência pode ser transformado no domínio de tempo tal como por transformação Fourier rápida inversa em IFFT 402, para prover um sinal de unidade disco analógico para operar o vibrador, em sinal de vibrador analógico 404. A saída dos sensores (por exemplo, os mostrados na figura12 e na figura 13) pode ser transformada no domínio de frequência tal como por transformação Fourier rápida em FFT 406 para prover uma representação da saída 408 do vibrador atual em resposta ao sinal de acionador de entrada. O sinal de referência 410 pode ser combinado com a saída de sensor FI no circuito 412 para gerar um sinal de erro. Um termo de correção é então determinado no circuito 414 a partir do sinal de erro. O termo correção pode ser somado ao circuito 416 com o sinal de acionador para gerar na saída 418 o sinal de acionador subsequente.

[0088] Expressado matematicamente (onde letras maiúsculas representam o domínio de frequência):

onde L(i®) é uma matriz inversa aproximada à matriz G(i®).

[0089] Os critérios de estabilidade podem ser avaliados similarmente como explicado acima com referência ao sistema de ILC de domínio de tempo

[0090] Uma vantagem particular ao usar mais do que um sensor como entrada para o ILC é a baixa probabilidade de ter amplitude zero em qualquer frequência de sinal na faixa de frequência sísmica de interesse mais harmônicas do mesmo. O eliminar substancialmente as frequências de amplitude zero, a implementação de ILC no domínio de frequência é melhorada reduzindo as instâncias de divisão por zero.

[0091] O uso de mais do que um sensor em combinação com atuadores controláveis individualmente pode prover a capacidade de controlar o desvio de entrada de transdutor em mais do que um local no invólucro. A figura 17 mostra um exemplo de um sistema de controle para um vibrador com dois atuadores (por exemplo, um para cada lado do vibrador) acionados por dois amplificadores, detectando desvio de invólucro de saída com dois sensores (por exemplo, um de cada lado) usados para controle de realimentação. Como pode ser visto, a funcionalidade da figura 17 é geralmente similar à da figura 14. A diferença principal é que dois sinais de saída podem ser medidos, e dois sinais de atuadores podem ser corrigidos, baseado no conhecimento sobre o acoplamento entre cada combinação de sinal de entrada de acionador e cada sinal de sensor. Comparado à figura 14, números de referência correspondentes são usados: geradores de sinal 521-1 e 521-2 correspondem ao gerador de sinal 301; amplificadores de soma 522-1 e 522-2 correspondem ao amplificador de soma 302; caixa 523 corresponde à caixa 303; sinais de saída de sensor 524-1 e 524-2 correspondem ao sinal de saída de 304; circuitos 526-1 e 526-2 correspondem ao circuito 306; sinais de referência 525-1 e 525-2 correspondem ao sinal de referência 305; e circuito 527 corresponde ao circuito 307.

[0092] Os dois sinais de controle podem ser coletados no vetor u =

e os dois sinais de sensor no vetor

[0093] A matriz L é uma matriz 2x2 aproximando um inverso da matriz G. Para Qi=1 e um ganho dependente de frequência Q2O®), a equação de atualização torna-se

[0094] O acoplamento mecânico entre os dois lados pode ser significativo em algumas modalidades. Um ajuste do sinal de entrada para um atuador pode trocar o sinal de saída em ambos os lados, particularmente em frequências mais altas. Na maioria dos casos é possível determinar dois sinais de entrada que irão gerar o sinal de saída desejado em ambos os lados. Em geral, no domínio de frequência a função de transferência de sistema a partir das entradas de sensor m para as saídas de sensor n será dada por uma matriz de m x n em cada frequência, para duas entradas e duas saídas, em cada frequência. Por exemplo, para duas entradas e duas saídas a matriz será uma matriz de 2x2

para cada frequência. Embora possa ser possível ter um sistema com m < n, pode ser vantajoso ter m > n a fim de permitir controle suficiente.

[0095] Esta matriz de função de transferência consiste de números complexos representando a resposta de fase e de amplitude para cada combinação de entrada e saída. Neste exemplo, os elementos diagonais L11, L22 nesta matriz irão representar, respectivamente, a função de transferência a partir do atuador do lado esquerdo para o sensor do lado esquerdo, e a função de transferência a partir da entrada do atuador do lado direito para o sensor do lado direito. Os outros dois elementos L12 e L21 são o acoplamento transversal entre a entrada do atuador do lado esquerdo, e o sensor do lado direito e vice versa. Para cada componente de frequência, os dois sinais de entrada podem ser determinados se um componente de frequência, os dois sinais de entrada podem ser determinados se a matriz de função de transferência G(i®) não pode ser invertida. A matriz G 2x2 neste exemplo pode ser invertida se a determinante não é igual a 0. Este, por exemplo, será tipicamente o caso quando o acoplamento direto é muito mais forte do que o acoplamento transversal ou vice versa. A mesma abordagem pode ser estendida para todas as frequências controladas, e as outras configurações com mais do que dois sensores e dois atuadores. O número de entradas de atuador disponíveis irá determinar o número máximo de locais de sensores de saída que pode ser controlado independentemente. Se o acoplamento transversal mecânico é baixo, dois controladores de ILC independentes podem ser usados como mostrado na figura 16. Isto significa que a matriz L é diagonal, isto é, tem a forma de

[0096] Em ambos os casos, o Q2O®) é uma função de ganho escalar na faixa de 0 a 1 aumentando a robustez dos algoritmos. Uma boa escolha encontrada em algumas modalidades é Q2=0,3.

[0097] Um sistema de vibrador marinho operado usando dois ou mais sensores como entrada para um sistema de ILC pode prover controle mais estável através do conteúdo espectral e melhor rejeição de harmônicas do que os sistemas que usam somente um sensor único para controlar o ILC.

[0098] Na figura 16, dois controladores de ILC independentes similares ao controlador da figura 14 são mostrados. O gerador de sinal 501 pode prover uma forma inicial dos sinais sísmicos serem gerados pelos vibradores, por exemplo, uma varredura linear na faixa de 10 a 100 Hz. A saída do gerador de sinal 501 pode ser acoplada aos amplificadores de soma 502-1 e 502-2 que podem ser referidos como "sinais de acionador corrigidos" e pode ser acoplada a um amplificador de energia, que aciona o vibrador. O vibrador pode ter acoplado ao mesmo dois ou mais sensores (ver figuras 12 e 13) como explicados acima. Coletivamente, os dois conjuntos de amplificadores de energia, vibradores, e sensores são mostrados nas caixas 503-1 e 503-2. Para os fins desta figura, deve ser entendido que a "Fonte 1" e "Fonte 2" referem-se a ambos os vibradores por si mesmos bem como os sensores. A saída dos sensores é mostrada nos sinais de saída de sensor 504-1 e 504-2, que representam o sinal de entrada envolvido com a função de transferência dos vibradores no ponto de medição. Os sinais de saída de sensor 504-1 e 504-2 podem ser usados nos circuitos 506-1 e 506-2 para subtrair ou comparar (por exemplo, determinar uma diferença) no sinal de referência 505, que pode ser um sinal de saída de vibrador desejado. Nos circuitos 507-1 e 507-2, as diferenças entre sinais de saída de sensor 504-1 e 504-2 com respeito ao sinal de referência 505 são combinadas para gerar sinais de correção de erro. Os sinais de correção de erro são conduzidos aos amplificadores de soma 502-1 e 502-2 como explicado acima.

[0099] Como discutido acima, o controle de ILC em algumas modalidades usa um modelo de transdutor a fim de computar as correções a serem aplicadas iterativamente aos sinais de atuador de entrada. Em uma modalidade, os valores iniciais para este modelo podem ser gerados realizando uma medição de função de transferência inicial antes de iniciar o controle de ILC. A função de transferência depende tipicamente da amplitude de acionamento e do tipo de sinais usados para esta medição. Sinais de baixa frequência baixa, de alta amplitude podem ser usados para manter as peças do transdutor movendo-se enquanto medindo a resposta de baixa amplitude em frequências mais altas. A abordagem pode reduzir o efeito de aderência e assegurar que os dados medidos representam uma função de transferência média apropriada para todos os desvios esperados durante operação normal. O sinal de baixa frequência, de alta amplitude podem ter uma frequência mais baixa e uma alta amplitude do que o sinal de excitação que está sendo medido para o fim de gerar o modelo inicial. De acordo com uma modalidade, o sinal de baixa frequência, o de alta amplitude podem estar na porção de frequência mais baixa da banda de áudio (ou abaixo da banda de áudio) e que têm uma amplitude na mesma faixa como amplitudes operacionais típicas.

[00100] Os sinais de correção necessários durante operação normal estão, em frequências mais altas acima da banda de áudio, tipicamente em baixa amplitude em relação aos sinais de energia altos usados para criar os sinais sísmicos desejados na banda de áudio. O erro de fase no modelo de transdutor usado para ILC pode ser menos do que ±90 graus para todas as frequências usadas na banda de controle. Em algumas modalidades, não todas as frequências precisam ser usadas - por exemplo, certas frequências podem ser ignoradas, e ILC pode ser realizado em outras frequências. Para todas as frequências usadas para ILC, no entanto, o erro de fase no modelo de transdutor pode ser menos do que ± 90 graus. Verificou-se que as medições de fase e de amplitude em frequências mais altas (por exemplo, acima da banda de áudio sísmica) dependem do sinal transmitido na banda sísmica.

[00101] O atrito estático é definido como o atrito entre dois ou mais objetos sólidos que não estão se movendo em relação um ao outro. O atrito dinâmico ocorre quando dois objetos estão se movendo um em relação ao outro e se esfregam juntos. O atrito estático é frequentemente maior do que o atrito dinâmico. Os atuadores de acordo com esta descrição podem realizar um movimento recíproco quando uma única frequência é aplicada ao atuador. Isto significa que a velocidade do atuador pode ser igual a zero duas vezes durante um período de frequência aplicada. Cada vez que isto ocorre, alguma aderência pode ocorrer, que pode afetar a medição da função de transferência. Ao aplicar um sinal de baixa frequência, alta amplitude com a alta frequência pode reduzir o número de paralisações.

[00102] Uma modalidade de adicionar tal sinal de baixa frequência, de alta amplitude pode ser visto na figura 18. Vários traçados em gráfico de deslocamento de acionador vs tempo são mostrados através de uma duração de 10 ms. O sinal de alta frequência 551 mostra o deslocamento do acionador excitado com um sinal de 400 Hz com 0,2 de amplitude. Pode ser visto que se somente este sinal de 400 Hz for aplicado ao acionador, ele irá alcançar 8 paralisações 555. quando um sinal de baixa frequência de 100 Hz 552 com 1,0 de amplitude é adicionado ao sinal de alta frequência sinal 551, aos sinais combinados 553 e 554 que podem resultar conterão um número pequeno de paralisações 555 (por exemplo, 4-6) comparado a quando somente o sinal de alta frequência é usado. As curvas mostradas nos sinais combinados 553 e 554 contêm as mesmas duas frequências, com a mesma amplitude. A fase de 400 Hz foi trocada 90 graus entre os sinais combinados 553 e 554. Pode ser visto que a fase entre os dois sinais pode afetar o número de paralisações 555 que irão ocorrer.

[00103] Para ilustrar os efeitos de deslocamento de fase, a figura 19 mostra um gráfico de dois sinais de acionamento 601 e 602 ambos contendo um sinal de 100 Hz sinal e um sinal de 300 Hz com a mesma amplitude. A fase de sinal de 300Hz difere em 90 graus. Como pode ser visto, a amplitude de pico difere significativamente. Para um vibrador não linear, a fase entre componentes de frequência diferentes no sinal pode ser importante. Se o transdutor satura ou alcança um limite mecânico em alguma amplitude de acionamento alta como mostrado no pico 603, a função de transferência medida pode diferir a partir da condição de acionamento dada pelo sinal de acionamento 602, que tem amplitude de pico mais baixa.

[00104] O atrito é tipicamente não uniforme através do ciclo de desvio do transdutor. Pode ser vantajoso para o modelo refletir o comportamento do transdutor na medida em que suas peças se movem em todas as posições usadas durante um desvio. Um sinal de alta amplitude, baixa frequência pode ser usado para assegurar que as medições da função de transferência função de transferência de alta frequência são registradas usando todos os desvios usados pelos atuadores durante operação normal.

[00105] O desempenho mecânico nas articulações pode ter uma influência não linear e afetar a função de transferência. Em altas frequências, amplitudes tipicamente de sinal pequeno serão necessárias para a correção aplicada durante operação de ILC. Aplicar os sinais de amplitude similares durante as medições de função de transferência iniciais pode levar a erros significativos. Se o desempenho mecânico for igual a ou maior do que a amplitude de excitação usada durante medição de função de transferência, os sinais de saída de sensor estarão próximos de zero, tornando a medição de função de transferência não confiável.

[00106] Uma não linearidade no vibrador marinho pode gerar harmônicas e/ou frequências de intermodulação. Os conteúdos da frequência de sinais usados para a medição de função de transferência podem ser escolhidos, no entanto, de modo que as harmônicas e intermodulações não coincidam com a frequência a ser medida.

[00107] Um ou mais sinais de baixa frequência, de alta amplitude (e.g., com amplitudes tão próximas quanto praticamente possível à amplitude usada durante transmissão normal) pode ser usado para manter as peças movendo-se através de todo o ciclo de desvio enquanto medindo a resposta de baixa amplitude em frequências mais altas. Esta abordagem pode reduzir o efeito de aderência e assegurar que os dados medidos representam uma função de transferência média apropriada para todos os desvios esperados durante operação normal.

[00108] O sinal de entrada u_tot(t) usado para medição de função de transferência pode ser escolhido como

onde p(t) = _p seno(2πf_p t) é um sinal de alta amplitude, baixa frequência, e onde u_0(t) = a seno (2π f t+phi) é um sinal de excitação usado para encontrar a função de transferência na frequência f. Para tornar claro que não há nenhuma interação entre as harmônicas de sinal p(t) e de sinal u_0 pode ser vantajoso assegurar que não há nenhum número inteiro N de modo que N*f_p=f. Isto pode ser feito trocando a frequência f_p levemente, por exemplo, encontrando um N de modo que (N+0,5)f_p=f, minimizando o desvio entre o f_p resultante e algum f_p de frequência alvo, alvo.

[00109] Os sinais de baixa frequência podem ser aplicados a todos os atuadores simultaneamente, enquanto que o sinal de alta frequência pode ser aplicado somente a um atuador em um momento quando as funções de transferência são medidas.

[00110] De acordo com some modalidades, o controle preciso de saída de campo distante de um vibrador marinho é importante para sua utilidade nos dados sísmicos adquiridos. Para frequências mais baixas, o vibrador será geralmente pequeno comparado com o comprimento de onda. Foi mostrado acima nas equações 1 a 10 que o vibrador marinho irá operar com carregamento reativo a partir da água. A impedância causada pela água circundando o vibrador marinho é geralmente dependente da frequência.

[00111] Dentro do campo próximo de um vibrador (por exemplo, onde os efeitos das superfícies geralmente trabalhando parcialmente podem ser importantes), uma medição em uma distância radial (próxima) não pode se referir diretamente a medições de distâncias maiores na mesma direção pela lei de propagação esférica.

[00112] O espectro de pressão registrado com um hidrofone de campo próximo, portanto, não pode ser o mesmo como um espectro registrado com um hidrofone de campo distante.

[00113] Voltando agora à figura 20, um diagrama esquemático dos caminhos dos sinais do vibrador é mostrado. O vibrador marinho 701 é rebocado por um navio em um corpo de água. O vibrador marinho 701 inclui sensor(es) local(is) 708, e sensor(es) remoto(s) 703 que é/são colocado(s) em um local mais distante. A energia indo para cima mostrada no caminho 705 que atinge a superfície do mar 700 pode ser refletida para baixo ao longo do caminho 706 para o(s) sensor(es) remoto(s) 703. O vibrador marinho 701, portanto, pode ser vantajosamente operado a uma profundidade correspondendo a aproximadamente um quarto do comprimento de onda uma frequência central de saída do vibrador marinho, a fim de obter interferência construtiva e maximizar a saída de energia na direção vertical para baixo. A fase do sinal refletido em relação ao sinal direto dependerá da frequência e do ângulo de observação "a" na figura 20. Em frequências mais altas, a diferença no comprimento do caminho entre o caminho direto 702 e o caminho refletido (isto é, os caminhos 705 e 706) pode ser significativa comparada com o comprimento de onda. Um espectro medido no(s) sensor(es) remoto(s) 703 pode conter uma ondulação na frequência causada pela interação entre a energia recebida diretamente do vibrador marinho 701, versus energia refletida através da superfície do mar.

[00114] A amplitude acústica e o espectro de fase podem, portanto, depender de onde são medidos. A saída acústica a partir do vibrador pode, portanto, ser medida uma distância grande comparada com o tamanho do vibrador marinho no(s) sensor(es) remoto(s) 703. Ao mesmo tempo, a saída é registrada com sensor(es) local(ais) 708 sobre, em ou perto do vibrador. A função de transferência G_ld( f) de sensor(es) local(ais) 708 para sensor(es) remoto(s) 703 é computada. A função de transferência inversa L_dl(f) pode ser computada como 1/G_ld(f).

[00115] Um sinal de saída predeterminado Y_distante a ser gerado no campo distante na direção "a" é multiplicado com função de transferência inversa L_dl(f) a fim de obter o(s) sinal(ais) de saída desejado(s) Y_d_loc para sensor(es) lpcal(ais) 708. O algoritmo de ILC pode então ajustar iterativamente os sinais de entrada de atuador de vibrador marinho até Y_loc de saída do(s) sensor(es) local(ais) ser igual a Y_d_loc.

[00116] Outra vantagem de algumas modalidades desta descrição é a capacidade de ILC manipular as fontes impulsivas (por exemplo, pistolas de ar) em íntima proximidade com as fontes de vibrador marinho e sensores.

[00117] Nas áreas onde o vibrador marinho está operando próximo às pistolas de ar e/ou outras fontes impulsivas, o sistema de ILC vantajosamente manipula estes outros pulsos. O vibrador marinho tipicamente transmitirá repetidamente pulsos relativamente longos com (por exemplo) duração de 30-100 s. Vários tipos de formas de onda podem ser usados, por exemplo, uma varredura de frequência através da banda de frequência do vibrador marinho (uma alteração de frequência). A mesma forma de onda do vibrador de baixa frequência tipicamente pode ser repetida mais ou menos continuamente.

[00118] As pistolas de ar, em contraste, tipicamente transmitem pulsos ou disparos discretos, por exemplo, a cada 10 s. A ativação precisa de disparos da pistola de ar pode ser tipicamente determinada baseada na posição da embarcação (determinada tipicamente através de GPS). Por exemplo, os disparos da pistola de ar são feitos tipicamente nas posições distribuídas igualmente espacialmente. A transmissão do vibrador marinho pode, portanto, vantajosamente, ser dessincronizada a partir do disparo da pistola de ar, de modo que os pulsos da pistola de ar tipicamente não aparecem no mesmo local no tempo, com respeito ao sinal transmitido a partir do vibrador marinho.

[00119] O sistema de ILC do vibrador marinho na presença de fontes impulsivas tais como pistolas de ar pode usar o fato de que o mesmo sinal (ou conjunto de sinais) é geralmente repetido e novamente repetido.

[00120] Como descrito acima, o sistema de controle pode medir a saída atual dentro da água e então calcular um ajuste para o próximo sinal de entrada para os acionadores do atuador, de modo que o próximo sinal de saída pode estar mais perto da saída desejada, como comparado com a saída atual medida. A fim do sistema de controle iterativo trabalhar bem, a saída do vibrador deve, assim, ser medida precisamente.

[00121] Certas peças (no domínio de tempo) do sinal de saída medido do vibrador marinho podem conter energia interferente de pulsos de pistola de ar. Estas peças podem ser identificadas de vários modos. Os sinais de ativação da pistola de ar e retardos de propagação conhecidos podem ser usados em algumas modalidades. Também é possível detectar estes sinais olhando para o sinal de erro no sistema de controle. O sinal de erro será tipicamente grande para os segmentos de tempo quando os sensores de saída pegam sinais indesejados de pulsos de pistola de ar. Isto significa que quando um aumento súbito é observado no sinal de erro em um intervalo de tempo específico, pode ser uma indicação provável de sinais de interferência de pistolas de ar exemplares ou alguma outra fonte impulsiva, em vez de um problema súbito com o controle do vibrador.

[00122] O sistema de controle iterativo pode, em algumas modalidades, ser definido para aplicar correções mais lentamente, e ignorar peças do sinal onde interferência está presente. Por exemplo, ele não precisa corrigir todas as peças da forma de onda em uma iteração. Assim é possível definir o sistema de ILC trabalhar somente sobre os segmentos de tempo onde nenhuma energia interferente está presente nos sinais de sensor.

[00123] O ILC pode assim ser capaz de controlar todas as peças do sinal de saída, uma vez que ele pode medir precisamente todas as peças do sinal, mas não precisa fazer isto em cada iteração, isto é, para cada transmissão única da forma de onda. Consequentemente, pode ser vantajoso assegurar que pulsos de pistola de ar interferentes do não ocorram repetidamente no mesmo local (posição no tempo), com referência ao início de transmissão do vibrador marinho. Isto é, os pulsos da pistola de ar e as transmissões do vibrador marinho podem ser dessincronizados.

[00124] O sistema de vibrador marinho pode, portanto, ser dessincronizado a partir do sistema de transmissão da pistola de ar. Isto pode ser feito de vários modos. Uma modalidade começa enviando o sinal de vibrador após um retardo aleatório (por exemplo, 0 a 10 s) após as pistolas de ar estarem transmitindo.

[00125] Outra modalidade define os comprimentos de pulsos do vibrador de modo que eles não sejam um múltiplo igual de tempo entre os pulsos da pistola de ar. Se, por exemplo, os pulsos da pistola de ar são transmitidos a cada 10 s, e o vibrador envia um segundo pulso de 33 s repetidamente, os pulsos da pistola de ar não podem ocorrer na mesma posição no momento em cada registro da saída do sinal de saída do vibrador marinho. Isto pode ser suficiente para assegurar que o algoritmo de ILC possa medir todas as peças do sinal de saída algumas vezes.

[00126] Para detectar a presença de pulsos da pistola de ar (ou outros distúrbios intermitentes grandes) e minimizar o efeito prejudicial sobre o algoritmo de ILC, o seguinte método pode ser usado em uma modalidade.

[00127] Primeiro, calcular o sinal de erro e(t) = r(t) - y(t) como a diferença entre o sinal desejado r(t) e o sinal medido y(t) através do intervalo de medição [0; T]. Se vários sensores são usados e, r e v podem ser um vetor valorizado. O sinal de detecção aberrante d(t) é calculado como uma convolução entre uma função de janela w(t) apropriada e o valor absoluto do sinal de erro e(t), e normalizado com a energia de erro total. Por exemplo, ele pode ser expresso como a seguir:

[00128] Se e é uma quantidade valorizada de vetor, a energia de erro momentânea pode ser usada:

[00129] Uma escolha possível da função de janela é uma função de vagão retangular, dando:

[00130] onde um valor apropriado de Δ está relacionado ao comprimento esperado de distúrbio (por exemplo, 100 ms), e T é a duração total do sinal transmitido (por exemplo, 10 s). Esta "fortificação" trocará o sinal de erro e(t) para uma versão fortificada er(t) como a seguir:

[00131] No presente, dlimiar é um parâmetro determinando que o nível de distúrbio será considerado anormal. O sinal de erro fortificado er(t) está então substituindo o sinal de erro e(t) no logaritmo de ILC.

[00132] Se a atualização do sinal de controle é feita no domínio de frequência ele assim pode tomar a forma:

onde Er(i®) é o FFT do sinal de domínio de tempo fortificado er(t).

[00133] Voltando agora às figuras 21-24, vários fluxos de processo de acordo com modalidades desta descrição são mostrados.

[00134] A figura 21 é um fluxograma de um método para controlar um vibrador marinho através de múltiplos atuadores usando ILC de acordo com uma modalidade. O fluxo começa na etapa 900.

[00135] Na etapa 900, a saída acústica é medida por pelo menos dois sensores de um vibrador marinho. Por exemplo, os sensores podem estar nas respectivas posições em ou sobre o vibrador marinho. A saída acústica medida pelos sensores pode ser gerada pelo vibrador marinho. O fluxo prossegue para a etapa 902.

[00136] Na etapa 902, os sinais de atuação para o vibrador marinho são trocados iterativamente baseados na saída acústica medida e em um sinal de referência especificado. Por exemplo, o sinal de referência especificado pode ser uma saída desejada para o vibrador marinho. O fluxo termina (ou em algumas modalidades repete) na etapa 902.

[00137] A figura 22 é um fluxograma de um método para usar sinais de baixa frequência para reduzir os efeitos do atrito estático. O fluxo começa na etapa 910.

[00138] Na etapa 910, os primeiros sinais de entrada são providos a um vibrador marinho. Os primeiros sinais de entrada podem incluir um sinal de excitação e um sinal de alta amplitude, de baixa frequência operável para diminuir os efeitos do sinal de atrito operável para diminuir os efeitos de atrito no vibrador marinho. O fluxo prossegue para a etapa 912.

[00139] Na etapa 912, a saída acústica do vibrador marinho é medida. Por exemplo, esta medição pode ser realizada através de um ou mais sensores em ou sobre o vibrador marinho, e/ou um ou mais sensores em uma região de campo distante do vibrador marinho. O fluxo prossegue para a etapa 914.

[00140] Na etapa 914, os valores iniciais para uma função de transferência do vibrador marinho são gerados baseados na saída acústica medida da etapa 912. O fluxo termina na etapa 914.

[00141] A figura 23 é um fluxograma de um método para calibrar um vibrador marinho usando ILC baseado em uma função de transferência entre as medições de campo próximo e de campo distante. O fluxo começa na etapa 920.

[00142] Na etapa 920, a saída acústica de um vibrador marinho é medida. A medição pode ser realizada através de pelo menos um sensor local para o vibrador marinho e pelo menos um sensor remoto a partir do vibrador marinho. Por exemplo, o sensor local pode estar localizado em, sobrem ou perto do vibrador marinho. O sensor remoto pode estar localizado em uma região de campo distante do vibrador marinho. O fluxo prossegue para a etapa 922.

[00143] Na etapa 922, um sinal de atuação do vibrador marinho é ajustado baseado nas medições da etapa 920 bem como um sinal de referência. O sinal de referência pode ser, por exemplo, uma saída desejada do vibrador marinho. O fluxo prossegue para a etapa 924.

[00144] Na etapa 924, as etapas de medir e ajustar (por exemplo, as etapas (por exemplo, as etapas 920 e 922) são repetidas até uma condição de limiar ser alcançada. Por exemplo, a repetição pode ajustar o sinal de atuação para produzir um sinal de saída de campo distante desejado para dentro de uma tolerância especificada. O fluxo termina na etapa 924.

[00145] A figura 24 é um fluxograma de um método para operar um vibrador marinho em conjunto com fontes de sinal impulsivas (por exemplo, uma ou mais pistolas de ar) usando ILC. Em geral, este método pode ser aplicado a qualquer distúrbio intermitente grande. Como mostrado, o método da figura 24 é um método iterativo. O fluxo começa na etapa 930.

[00146] Na etapa 930, pelo menos um sensor mede a saída acústica de um vibrador marinho e pulsos de sinal de pelo menos um distúrbio intermitente grande. O fluxo prossegue para a etapa 932.

[00147] Na etapa 932, para uma primeira uma ou mais iterações, o sinal de atuação é deixado inalterado em resposta a uma indicação de que a resistência de sinal medida dos pulsos de sinal a partir de pelo menos um distúrbio intermitente grande excede um limiar especificado. Por exemplo, a indicação de que a resistência de sinal medida dos pulsos de sinal, a partir de pelo menos um distúrbio intermitente grande pode indicar que uma pistola de ar está atualmente disparando. O fluxo prossegue para a etapa 934.

[00148] Na etapa 934, para uma segunda uma ou mais iterações, o sinal de atuação é trocado baseado em uma diferença entre um sinal de saída de campo distante desejado e as medições. O sinal de atuação pode ser trocado em resposta à indicação não excedendo o limiar especificado. Como mostrado, a troca pode ajustar o sinal de atuação para produzir o sinal de saída de campo distante desejado para dentro de uma tolerância especificada. O fluxo termina na etapa 934.

[00149] Embora esta descrição tenha sido descrita com respeito a um número limitado de modalidades, os peritos na técnica, tendo o benefício desta descrição, apreciarão que outras modalidades podem ser desenvolvidas que não saem do escopo das reivindicações como divulgado no presente documento.

[00150] Embora modalidades específicas tenham sido descritas acima, estas modalidades não são pretendidas para limitar o escopo da presente descrição, mesmo onde somente uma modalidade única é descrita com respeito a um aspecto particular. Exemplos de aspectos providos na descrição são pretendidos para ser ilustrativos em vez de restritivos a menos que de outro modo declarado. A descrição acima é pretendida para cobrir tais alternativas, modificações e equivalentes como pode ser evidente a um perito na técnica que tenha o benefício desta descrição.

[00151] O escopo da presente descrição inclui qualquer aspecto ou combinação de aspectos divulgados no presente documento (quer explicitamente ou implicitamente), ou qualquer generalização do mesmo, quer ou não ele atenue quaisquer ou todos os problemas abordados no presente documento. Várias vantagens da presente descrição foram descritas no presente documento, mas as modalidades podem prover algumas, todas ou nenhuma de tais vantagens, ou podem prover outras vantagens.

Claims (16)

1. Sistema, caracterizado pelo fato que compreende: um vibrador marinho (130), incluindo: pelo menos dois atuadores (133) e pelo menos dois sensores (503-1, 503-2); em que o vibrador marinho (130) é configurado para gerar saída acústica nas respectivas posições em ou sobre o vibrador marinho (130) através de movimento mecânico acionado por meio dos pelo menos dois atuadores (133), em que os pelo menos dois atuadores (133) são independentemente controláveis para produzir simultaneamente pelo menos duas frequências ressonantes na saída acústica do vibrador marinho (130), e em que os pelo menos dois sensores (503-1, 503-2) são configurados para medir a saída acústica; uma unidade de controle (507-1, 507-2) configurada para: trocar iterativa e independentemente os sinais acústicos por pelo menos dois atuadores (133) baseado na saída acústica medida e em um sinal de referência especificado.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que para trocar iterativa e independentemente os sinais de atuação, a unidade de controle (507-1, 507-2) é ainda configurada para: determinar pelo menos dois sinais de atuação corrigidos baseado na saída acústica medida; atuar o vibrador marinho (130) com os pelo menos dois sinais de atuação corrigidos, em que a atuação troca a saída acústica; e repetir a determinação dos pelo menos dois sinais de atuação corrigidos e a atuação do vibrador marítimo.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato que para a determinação dos pelo menos dois sinais de atuação corrigidos, a unidade de controle (507-1, 507-2) é ainda configurada para: determinar os pelo menos dois sinais de atuação corrigidos usando uma função de transferência de sistema a partir da saída acústica medida para os sinais de atuação para os pelo menos dois atuadores (133).

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato que a função de transferência de sistema inclui uma respectiva matriz m x n para cada uma de uma pluralidade de sequências, e em que cada matriz m x n da função de transferência de sistema inclui números complexos representando uma resposta de fase e de amplitude para cada combinação de sinal de atuação saída acústica medida.

5. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato que o vibrador marinho (130) inclui em resposta à operação dos pelo menos atuadores, e em que pelo um dos pelo menos dois sensores (503-1, 503-2) mede o movimento do invólucro (131) em uma direção perpendicular a um vetor normal de invólucro na respectiva posição do pelo menos um sensor.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato que os pelo menos dois pares de sensores, em que cada par de sensores é configurado para medir o movimento do invólucro (131) em um respectivo par de posições substancialmente simétricas sobre o invólucro (131).

7. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato que a saída acústica é medida sobre pelo menos um atuador dos pelo menos dois atuadores (133); e um elemento vibratório exterior do vibrador marinho (130), caracterizado em que o elemento vibratório exterior é acoplado ao pelo menos um atuador.

8. Método, caracterizado pelo fato que compreende: medir (900), em pelo menos dois sensores (503-1, 503-2) de um vibrador marinho (130), a saída acústica nas respectivas posições sobre o vibrador marinho (130), em que a saída acústica é gerada por meio de movimento mecânico acionado por meio dos pelo menos dois atuadores (133) do vibrador marinho (130), e em que os pelo menos dois atuadores (133) são independentemente controláveis para produzir simultaneamente pelo menos duas frequências ressonantes na saída acústica do vibrador marinho (130); e trocar iterativa e independentemente (902) os sinais de atuação por pelo menos dois atuadores (133) do vibrador marinho (130) baseado na saída acústica medida e em um sinal de referência especificado.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato que trocar iterativa e independentemente (902) os sinais de atuação inclui: determinar os pelo menos dois sinais de atuação corrigidos baseado na saída acústica medida; atuar o vibrador marinho (130) com pelo menos dois sinais de atuação corrigidos, em que a atuação troca a saída acústica; e repetir a determinação e a atuação.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato que a determinação inclui: calcular um erro da saída acústica baseado em uma diferença entre a saída acústica medida e o sinal de referência especificado; e determinar os pelo menos dois sinais de atuação corrigidos baseado no erro; em que trocar iterativamente diminui o erro para dentro de uma tolerância especificada.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato que a determinação inclui: determinar os pelo menos dois sinais de atuação corrigidos usando uma função de transferência de sistema a partir da saída acústica medida para os sinais de atuação para os dois pelo menos dois atuadores (133).

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato que a função de transferência de sistema inclui uma respectiva matriz m x n para cada uma de uma pluralidade de frequências.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato que cada matriz m x n da função de transferência de sistema inclui números complexos representando uma resposta de fase e de amplitude para cada combinação de sinais de atuador e movimento vibratório medido.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 13, caracterizado pelo fato que o vibrador marinho (130) inclui ainda um invólucro (131) configurado para vibrar em resposta à operação dos pelo menos dois atuadores (133), e em que pelo menos um sensor dos pelo menos dois sensores (503-1, 503-2) mede o movimento perpendicular do invólucro (131) a um vetor normal de invólucro (131) na respectiva posição do pelo menos um sensor.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato que os pelo menos dois sensores (503-1, 5032) incluem pelo menos dois pares de sensores, em que cada par de sensores é configurado para medir o movimento do invólucro (131) em um respectivo par de posições substancialmente simétricas sobre o invólucro (131).

16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 15, caracterizado pelo fato que a saída acústica é medida sobre: pelo menos um atuador dos pelo menos dois atuadores (133) do vibrador marinho (130); e um elemento vibratório exterior do vibrador marinho (130), em que o elemento vibratório exterior é acoplado ao pelo menos um atuador.

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