BR112019018221A2

BR112019018221A2 - Sistema de sensor sísmico com relógio oscilador de sistemas microeletromecânicos ("mems")

Info

Publication number: BR112019018221A2
Application number: BR112019018221-7A
Authority: BR
Inventors: Husom Vidar; Vidar Husom
Original assignee: Schlumberger Technology B.V.
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2020-06-23
Also published as: EP3589580A4; EP3589580A1; CN110446679A; AU2018226830A1; CA3055089A1; US11402526B2; US20200064503A1; WO2018160923A1; EA201992064A1; MX2019010500A; AU2018226830B2

Abstract

As modalidades incluídas neste documento são direcionadas a um sistema de propagação sísmico que pode usar um oscilador MEMS como uma referência de temporização. O sistema pode incluir uma pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais. O sistema também pode incluir uma pluralidade de dispositivos de relógio oscilador MEMS, em que cada um da pluralidade de dispositivos de relógio oscilador MEMS está associado a uma respectiva da pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais, sendo a pluralidade de dispositivos de relógio oscilador MEMS configurada para inserir a sincronização de tempo no sistema sísmico. Cada dispositivo de relógio oscilador MEMS pode incluir um ressonador MEMS em comunicação com um circuito integrado.

Description

SISTEMA DE SENSOR SÍSMICO COM RELÓGIO OSCILADOR DE SISTEMAS MICROELETROMECÂNICOS ("MEMS") REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório US n° de série 62/466.473, depositado em 3 de março de 2017, cujo conteúdo total é incorporado neste documento por referência em sua totalidade.

CAMPO TÉCNICO

[0002] O presente pedido refere-se a sistemas e hardware de pesquisa sísmica e mais particularmente a sistemas de relógio utilizados no mesmo e àqueles que utilizam o oscilador de MEMS (Microelectromechanical Systems, Sistemas Microeletromecânicos) como uma referência de temporização.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0003] Esta seção fornece informações fundamentais para facilitar uma melhor compreensão dos vários aspectos da divulgação. Deve ser entendido que as declarações nesta seção deste documento devem ser lidas com esta luz e não como admissões da técnica anterior. O seguinte contexto destina-se a ajudar o entendimento daquele versado na técnica sobre as combinações reivindicadas de características e não significa, de forma alguma, ser um resumo completo do assunto reivindicado ou para limitar indevidamente quaisquer reivindicações presentes ou futuras relacionadas ao presente pedido.

[0004] Levantamentos sísmicos são usados para determinar várias características de uma formação de terra, tal como a presença ou a falta dela em vários minerais. Levantamentos sísmicos podem ser usados para determinar se os depósitos de hidrocarbonetos estão presentes em uma formação de terra. Um levantamento sísmico pode ser realizado usando uma fonte sísmica para produzir um impulso que se desloca para uma formação de terra, reverberando e refletindo a formação da terra. As reverberações e/ou reflexões são então detectadas e registradas por um sensor sísmico e sistema de gravação. Os dados que daí derivam podem ser analisados e utilizados para determinar as características da formação. É possível exibi-los em uma forma visual ou mantê-lo em formato de dados digitais.

[0005] Um tipo de levantamento sísmico ocorre em terra e é chamado de levantamento sísmico terrestre. Em levantamentos sísmicos terrestres, um impulso é introduzido na formação e os sensores sísmicos são colocados em contato com a formação (na e/ou dentro da formação). Os sensores podem ser hidrofones, geofones ou outros tipos gerais de sensores capazes de detectar as reverberações e/ou reflexos do impulso. É possível usar uma grande variedade de sensores interconectados que, por sua vez, conectam-se a dispositivos de gravação. Alguns dos problemas encontrados em um levantamento de terra são relâmpagos, danos aos animais (por exemplo, dano aos cabos gerados por ratos) e outras degradações causadas pelos elementos. Os sensores espalhados podem ser conectados por meio de comunicação sem fio, comunicação por cabo ou uma combinação delas. Os sensores também podem estar no que é chamado de configuração "cega", em que um sensor ou grupo de sensores é conectado a um dispositivo de gravação que é independente de uma unidade de gravação central e é variado em vários momentos de várias maneiras.

[0006] Outro tipo de levantamento é um levantamento sísmico marinho e, dentro dele, um levantamento sísmico marinho com uso de um reboque. Em um levantamento sísmico marinho com reboque, um barco reboca uma série de serpentinas sísmicas. Serpentinas sísmicas são cabos que se integraram a ela e/ou a sensores sísmicos. No mesmo campo de um levantamento terrestre, um levantamento sísmico marinho introduz um impulso para a formação da terra. O impulso pode ser criado por pistolas de ar ou vibradores marinhos. Os impulsos podem se deslocar através da água e para a formação, onde reverberam e/ou refletem. As reverberações e/ou reflexões se deslocam através da água e são detectadas pelos sensores sísmicos nas serpentinas e podem ser gravadas. Os dados que daí derivam podem ser analisados e utilizados para determinar as características da formação. É possível exibi-los em uma forma visual ou mantê-lo em formato de dados digitais. Também é possível usar sensores sísmicos localizados no fundo do mar.

[0007] A exploração sísmica, cujos princípios gerais são bem conhecidos, não serão repetidos detalhadamente neste documento por motivos de clareza e foco. Um impulso é introduzido na formação do solo e reflete e refrata e é afetado pelas várias características da formação. Os sensores são usados para detectar então as reverberações e reflexões desse impulso e os dados são derivados dele. Os dados podem ser analisados para que obtenham informações sobre a formação subjacente.

[0008] Por conseguinte, o presente pedido refere-se a várias maneiras de melhorar sistemas sísmicos conhecidos para proporcionar um melhor desempenho e custo de propriedade.

SUMÁRIO DA DIVULGAÇÃO

[0009] O seguinte breve resumo destina-se a ajudar a compreensão daquele versado na técnica sobre as combinações reivindicadas de características e não significa, de forma alguma, ser um resumo completo do assunto reivindicado ou para limitar indevidamente quaisquer reivindicações presentes ou futuras relacionadas ao presente pedido.

[0010] Em uma implementação, um sistema de propagação sísmica que pode usar um oscilador de MEMS como uma referência de temporização é fornecido. O sistema pode incluir uma pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais. O sistema também pode incluir uma pluralidade de dispositivos de relógio oscilador de MEMS, em que cada um da pluralidade de dispositivos de relógio oscilador de MEMS está associado a uma respectiva da pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais, introduzindo assim sincronização de tempo ao sistema sísmico e aos dados coletados. Cada dispositivo de relógio oscilador de MEMS pode incluir um ressonador de MEMS em comunicação com um circuito integrado.

[0011] Em algumas implementações, o sistema de propagação sísmica pode incluir uma propagação de nós marinhos. O sistema de propagação sísmica pode incluir uma propagação nodal terrestre. O sistema de propagação sísmica pode incluir unidades de pluralidade de nós acoplados a um respectivo oscilador de MEMS. O circuito integrado pode incluir uma bomba de carga e um circuito de sustentação em comunicação com o ressonador de MEMS. O circuito integrado pode ainda incluir uma malha de captura de fase em comunicação com o circuito de sustentação.

[0012] Em outra implementação, um sensor nodal sísmico é fornecido. O sensor pode incluir um elemento sensor e um dispositivo de relógio oscilador de

MEMS em comunicação com o elemento sensor. O dispositivo de relógio oscilador de MEMS pode incluir um ressonador de MEMS em comunicação com um circuito integrado. O dispositivo de relógio oscilador de MEMS pode ser configurado para introduzir a sincronização de tempo ao sensor nodal sísmico.

[0013] Em algumas implementações, o elemento sensor pode ser um dispositivo de elemento sensor de três eixos. O sensor sísmico pode ser conectado a um ou mais sensores sísmicos adicionais por meio de sinais sem fio. O sensor nodal sísmico pode incluir uma pluralidade de sensores que são cabeados e associados ao dispositivo de relógio oscilador de MEMS. O sensor nodal sísmico pode ser um grupo de sensores nodais cegos. O circuito integrado pode incluir uma memória. O circuito integrado pode incluir uma bomba de carga e um circuito de sustentação em comunicação com o ressonador de MEMS. O circuito integrado pode ainda incluir uma malha de captura de fase em comunicação com o circuito de sustentação.

[0014] Em outra implementação, é fornecido um método para utilização de um oscilador de MEMS como uma referência de temporização. O método pode incluir o fornecimento de uma pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais. O método pode ainda incluir a geração de uma referência de tempo para cada uma da pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais utilizando uma pluralidade de dispositivos de relógio oscilador de MEMS. Cada um da pluralidade de dispositivos de relógio oscilador de MEMS pode estar associada a uma respectiva da pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais, introduzindo assim a sincronização de tempo ao sistema sísmico. Cada dispositivo de relógio oscilador de MEMS pode incluir um ressonador de MEMS em comunicação com um circuito integrado.

[0015] Em qualquer uma das implementações acima, o sensor nodal sísmico pode compreender um dispositivo de relógio primário que fornece temporização para o sensor nodal sísmico. O dispositivo de relógio primário pode ser de menor precisão em relação ao dispositivo de relógio oscilador de MEMS. O dispositivo de relógio oscilador de MEMS está em comunicação com o dispositivo de relógio primário e pode ser usado para fornecer de modo intermitente a sincronização de tempo ao sensor nodal sísmico. Assim, um relógio primário de menor potência e menor custo pode ser sincronizado de modo intermitente usando o dispositivo de relógio oscilador de MEMS.

[0016] Em algumas implementações, o sistema de propagação sísmica pode incluir uma propagação de nós marinhos. O sistema de propagação sísmica pode incluir uma propagação nodal terrestre. O sistema de propagação sísmica pode incluir unidades de pluralidade de nós acoplados a um respectivo oscilador de MEMS. O circuito integrado pode incluir uma bomba de carga e um circuito de sustentação em comunicação com o ressonador de MEMS. O circuito integrado pode ainda incluir uma malha de captura de fase em comunicação com o circuito de sustentação.

[0017] Este sumário é fornecido para apresentar uma seleção de conceitos que são descritos adicionalmente abaixo na descrição detalhada. Este sumário não se destina a identificar características chave ou essenciais do assunto reivindicado, nem se destina a ser utilizado como um auxílio para se limitar o escopo do assunto reivindicado.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0018] Modalidades da presente divulgação são descritas com referência às seguintes figuras. A descrição breve das figuras a seguir detalha um número de combinações de características incorporadas da presente divulgação e não pretende de forma alguma limitar indevidamente quaisquer reivindicações relacionadas presentes ou futuras.

[0019] A FIG. 1 mostra um sistema de detecção sísmica;

[0020] A FIG. 2 mostra uma vista geral de um aparelho de acordo com uma modalidade para uso em levantamento sísmico;

[0021] A FIG. 3 mostra uma seção transversal do mesmo aparelho;

[0022] A FIG. 4 mostra uma vista detalhada de uma extremidade da seção transversal da FIG. 3;

[0023] A FIG. 5 mostra uma vista em corte transversal de uma outra modalidade de um aparelho para uso em levantamento sísmico;

[0024] A FIG. 6 mostra o aparelho da FIG. 5 em uma vista tridimensional expandida;

[0025] A FIG. 7 mostra um esquema de um dispositivo oscilador de MEMS de acordo com os ensinamentos da presente divulgação; e

[0026] A FIG. 8 mostra um método consistente com uma modalidade da presente divulgação.

[0027] Símbolos de referência semelhantes nas várias figuras podem indicar elementos semelhantes.

DESCRIÇÃO DETALHADA SENSOR SÍSMICO

[0028] Levantamento sísmico ou sismologia de reflexão, é usado para mapear o subsolo da Terra. Uma fonte sísmica controlada fornece uma onda sísmica de baixa frequência que se desloca através da subsuperfície da Terra. Nas interfaces entre camadas de rochas diferentes, a onda sísmica é parcialmente refletida. As ondas refletidas retornam à superfície onde são detectadas por um ou mais sensores sísmicos. A vibração do solo detectada na superfície da terra pode ter uma faixa dinâmica muito ampla, com distâncias de deslocamento de partículas variando de centímetros a angstroms. Os dados registrados pelos sensores são analisados para revelar a estrutura e a composição do subsolo.

[0029] Alguns sensores sísmicos (também conhecidos como sismômetros ou geofones) normalmente compreendem uma bobina de fio elétrica imersa em um campo magnético forte. Esses sensores eletromagnéticos podem ser construídos como tipos de ímã móvel ou de bobina móvel, sendo este último exclusivamente favorecido para exploração sísmica. Na versão de bobina móvel, o imã é fixado ao invólucro, que é então firmemente plantado na terra, de modo que o invólucro e o imã se movem em uníssono com os deslocamentos do solo. A bobina elétrica móvel é imersa na lacuna do campo magnético de um imã fixo e a bobina é fracamente acoplada ao invólucro do geofone por molas flexíveis, de modo que a bobina só pode percorrer um único eixo. À medida que a bobina se move ao longo desse eixo, em relação ao imã fixo, ela cortará progressivamente as linhas de fluxo magnético e gerará uma voltagem e uma corrente nos terminais elétricos da bobina, proporcionalmente à velocidade de deslocamento do solo. No tipo de bobina móvel, a bobina forma a massa de prova ou reação.

[0030] O arranjo da bobina e da mola terá uma frequência de ressonância dependente da massa da bobina e da complacência das molas. Em frequências bem abaixo da ressonância, a bobina e o ímã se movem em uníssono para que a sensibilidade seja baixa e a saída de voltagem ou corrente seja pequena. À medida que a frequência das vibrações aumenta em um sentido ascendente e para além da frequência de ressonância do geofone, a sensibilidade e a saída aumentam, atingindo um pico e se nivelando, respectivamente. Normalmente, a frequência de ressonância dos geofones fica na faixa de 10 a 30Hz, a preferência dada à extremidade inferior. A ressonância de baixa frequência requer alta complacência da mola. Isso requer subsequentemente molas flexíveis que, por sua vez, exigem um projeto e construção precisos do sensor para atingir a sensibilidade, robustez, linearidade e imunidade necessárias à distorção fora do eixo, necessárias para a aquisição sísmica. No projeto, a compensação entre força de campo, tamanho/peso do ímã, geometria da bobina e complacência da mola são críticos para o projeto e construção de um geofone com sensibilidade suficiente, saída de voltagem- corrente, linearidade e robustez para medir simultaneamente as vibrações de superfície grandes e pequenas descritas acima.

[0031] Um outro tipo de sensor sísmico em uso para levantamentos sísmicos usa capacitância para gerar o sinal elétrico. Estes são tipicamente construídos como sistemas microeletromecânicos (MEMS) usando silício microusinado com chapeamento de metal aplicado a componentes frontais em ambos os lados de uma massa de prova com mola e placa pequena. Esses sensores de MEMS podem ter a vantagem de tamanho e peso pequenos em comparação a um geofone de bobina móvel. O movimento da massa de prova de MEMS em relação às placas fixas externas cria uma capacitância variável que pode ser detectada como um sinal de vibração proporcional à aceleração do deslocamento do sensor. As molas são formadas por regiões de silício de corte fino, permitindo um pequeno deslocamento linear e frequências ressonantes acima de 1 kHz. A pequena área capacitiva de superfície, a alta frequência de ressonância e o limite restrito de deslocamento linear significam que a sensibilidade será bastante baixa em comparação a um geofone de bobina móvel. Para combater isso, eletrônica especializada é usada para manter o geofone MEMS em estado de feedback de força. Isto requer circuitos eletrônicos adicionais e requer espaço e energia e parcialmente anula as vantagens de tamanho e peso de MEMS em comparação ao geofone passivo de bobina móvel.

[0032] O termo massa de prova também pode ser conhecido como massa de reação ou massa sísmica e é geralmente conhecido na técnica como referindo- se a uma massa em um sensor sísmico que se move como consequência do movimento da terra durante uma pesquisa de aquisição sísmica.

[0033] Em uma modalidade, o aparelho de sensor sísmico compreende: um corpo; uma massa de prova; pelo menos um sensor disposto para detectar o movimento da massa de prova em relação ao corpo; circuitos elétricos conectados a pelo menos um sensor, o circuito elétrico sendo configurado para receber e processar uma saída do sensor; e uma fonte de energia disposta para fornecer energia elétrica ao circuito eletrônico, em que a fonte de energia é uma parte integrante da massa de prova.

[0034] Os dispositivos conhecidos utilizados para levantamentos sísmicos são tipicamente grandes, caros e têm um peso relativamente alto. Como tais aparelhos precisam ser transportados para o local a ser pesquisado, seu tamanho e peso aumentam o tempo e o esforço necessários para realizar um levantamento. O geofone ou sensor de MEMS de tais aparelhos permite que o deslocamento das partículas terrestres, causado pela propagação das ondas sísmicas, seja convertido em um sinal de voltagem proporcional e subsequentemente registrado em função do tempo. O deslocamento das partículas do solo faz com que o geofone ou corpo do MEMS, que está fixo ao solo, se mova em uníssono com a amplitude da onda sísmica de propagação nessa posição no espaço. A inércia da bobina do geofone ou da massa de prova de silício do MEMS faz com que ela permaneça relativamente estática, de modo que o corpo então se move em relação à bobina ou à massa de prova. Este movimento relativo do corpo e da bobina ou da massa de prova é convertido em uma forma de onda de voltagem proporcional, permitindo que a onda sísmica seja registrada. Para permitir a operação efetiva do dispositivo, a sensibilidade deve ser adequada para responder a um pequeno movimento de solo com baixa distorção. Isso requer uma bobina forte, pesada, magnética e enrolada em sensores de geofone ou componentes microusinados de precisão alternadamente dispendiosos e componentes eletrônicos consumidores de energia nos sensores de MEMS.

[0035] Ao fornecer um aparelho para uso em levantamentos sísmicos onde a massa de prova compreende uma fonte de energia, assim organizada para maximizar a sensibilidade, linearidade e robustez, o aparelho é capaz de economizar tamanho e peso em comparação a dispositivos conhecidos onde o sensor e a fonte de energia são entidades separadas. Isso, por sua vez, torna o levantamento sísmico mais eficiente.

[0036] A fonte de energia pode incluir uma bateria. O sensor pode compreender um ou mais elementos piezelétricos dispostos para detectar o movimento da massa de prova.

[0037] Um outro tipo de sensor sísmico pode compreender um sensor piezoelétrico. Assim, o sensor sísmico da presente invenção pode compreender pelo menos um sensor piezoelétrico. Opcionalmente, o sensor pode compreender uma massa de reação que compreende uma fonte de energia, tal como uma bateria. Um exemplo de tal sensor sísmico é descrito abaixo.

[0038] Em uma modalidade, é fornecido um aparelho sensor sísmico compreendendo: um corpo; uma massa de prova localizada de maneira móvel em uma cavidade do corpo; e dois sensores, cada sensor compreendendo um elemento piezoelétrico plano; em que os elementos piezoelétricos estão dispostos em lados opostos da massa de prova para detectar o movimento da massa de prova em relação ao corpo e em que o corpo está disposto para restringir o referido movimento da massa de prova ao movimento alternado em uma primeira direção entre os elementos piezoelétricos.

[0039] Neste aspecto, o aparelho pode também compreender circuitos eletrônicos conectados aos sensores, o circuito eletrônico sendo configurado para receber e processar uma saída dos sensores; e uma fonte de energia disposta para fornecer energia elétrica ao circuito eletrônico, em que a fonte de energia é uma parte integrante da massa de prova. A fonte de energia pode incluir uma bateria.

[0040] Os dispositivos conhecidos usados para levantamentos sísmicos normalmente usam sensores complexos, como uma bobina móvel dentro de um campo magnético. As modalidades incluídas neste documento reconhecem que aparelhos mais simples e mais econômicos podem ser construídos usando elementos piezoelétricos. Enquanto os transdutores de pressão piezoelétricos são amplamente utilizados em levantamentos marítimos offshore, o uso de elementos piezoelétricos para sensores em terra é considerado inapropriado na técnica, uma vez que a precisão dos elementos piezoelétricos é considerada insuficiente. No entanto, os ganhos de custo, tamanho e peso proporcionados por ter a massa de prova compreendendo a fonte de energia permitem que um maior número desses aparelhos seja implementado. O maior número de aparelhos, em comparação com a prática histórica e atual, permite que a precisão do sistema como um todo seja mantida e melhorada, apesar de qualquer redução da precisão de um único aparelho.

[0041] Várias características serão agora descritas, que podem ser usadas em combinação com qualquer um dos aspectos descritos acima.

[0042] Os um ou mais elementos piezoelétricos podem compreender cerâmica rígida. A cerâmica rígida pode compreender titanato de zirconato de chumbo (PZT). O sensor pode compreender um substrato no qual o elemento piezoelétrico é suportado. O substrato pode compreender cobre de berílio. Os um ou mais elementos piezelétricos podem ser pré-tensionados. Por outras palavras, o elemento piezoelétrico pode ser disposto no aparelho de modo que, mesmo na ausência de movimento da massa de prova, o elemento piezoelétrico é côncavo. O circuito eletrônico pode estar disposto, pelo menos, para amplificar e/ou tirar uma amostra digital da saída do sensor, de modo a processar a saída do sensor.

[0043] A massa de prova pode ser acoplada de modo móvel ao corpo e o aparelho pode ser disposto para restringir o movimento da massa de prova em relação ao corpo ao movimento alternado em uma primeira direção. O pelo menos um sensor pode ser disposto para detectar o referido movimento alternado da massa de prova na primeira direção, de modo a detectar o movimento da massa de prova em relação ao corpo.

[0044] Esta restrição do movimento da massa de prova pode ser uma restrição ao movimento em direção e para longe dos elementos piezoelétricos. Por conseguinte, a reciprocidade da massa de prova entre os elementos piezoelétricos pode ser geralmente perpendicular ao plano dos elementos piezoelétricos. Os elementos piezoelétricos podem ser dispostos de modo que seus planos sejam geralmente paralelos.

[0045] Pela restrição do movimento da massa de prova em relação ao corpo para o movimento alternado em uma primeira direção, o aparelho é capaz de detectar seletivamente a direção do componente de deslocamento de partículas. Por exemplo, três desses sensores piezelétricos podem ser dispostos com eixo de detecção em direções ortogonais que combinam as coordenadas cartesianas X, Y e Z. Nessa configuração, cada sensor individual é insensível ou cego ao movimento que não está alinhado com seu determinado eixo de detecção. Este arranjo permite que três sensores sejam usados para capturar o componente de vetor espacial completo que compreende o campo de onda elástica de propagação.

[0046] A massa de prova pode estar localizada em uma cavidade do corpo. A massa de prova pode compreender um membro alongado tendo um eixo longo, o corpo pode compreender uma luva alongada tendo um eixo longo e o eixo longo do membro alongado pode estar localizado coaxialmente com o eixo longo da luva alongada.

[0047] A primeira direção pode ser alinhada com os eixos longos coaxiais do membro alongado e da luva alongada. Pelo menos uma parte de uma seção transversal da luva alongada, perpendicular ao seu eixo maior, pode se conformar a pelo menos uma parte de uma seção transversal do elemento alongado perpendicular ao seu eixo longo, para restringir o movimento da massa de prova em relação ao corpo para movimento alternado na primeira direção.

[0048] Para permitir a vedação eficiente da massa de prova, da qual a fonte de energia é parte integrante, dentro do corpo, a massa de prova pode compreender um membro alongado, que se move dentro de uma luva. O membro alongado, por exemplo, pode ser formado por uma bateria cilíndrica com ou sem peças de extremidade ou um invólucro. A luva pode ser disposta com um diâmetro em conformidade com a bateria e, opcionalmente, quaisquer peças de extremidade ou invólucro. Portanto, com o mínimo de material adicional, a massa de prova pode ser restringida em movimento (permitindo uma operação efetiva) enquanto a fonte de energia (bateria) é integral à mesma.

[0049] A luva pode compreender um conjunto de tampa em cada extremidade, disposto para reter o elemento alongado dentro da luva. Pelo menos um dos conjuntos de tampa pode compreender pelo menos um sensor.

[0050] A bateria ou terminal ou tampa de extremidade ou membro de espaçamento, pode ser fixado/a, aderido/a ou mecanicamente fixado/a ao sensor, por exemplo, ao substrato ou cerâmica do sensor, por adesivo, solda, por meio de parafuso ou qualquer outra fixação mecânica adequada, de modo que a massa de prova possa alternadamente forçar, empurrar ou puxar o piezoelétrico e o substrato nas direções dianteira e reversa, para provocar sinais de voltagem ou corrente elétrica de polaridade positiva e negativa.

[0051] Os conjuntos de tampa podem compreender superfícies côncavas em contato com o membro alongado. As superfícies côncavas podem, em conjunto, ser dispostas para exercer uma força de aperto sobre o elemento alongado, de modo a restringir o movimento do elemento alongado em relação ao corpo, a um movimento alternado na primeira direção. O membro alongado pode compreender elementos ajustáveis dispostos para permitir que um comprimento do membro alongado ao longo do eixo longo seja alterado. Os conjuntos de tampa podem ser dispostos de modo a permitir que uma distância entre as superfícies côncavas dos conjuntos de tampa seja alterada.

[0052] A luva pode ser tapada para manter o elemento alongado que forma a massa de prova dentro da luva. Além disso, os conjuntos de tampa podem ser dispostos para prender o membro alongado, de modo que ele não possa se mover lateralmente dentro da luva (isto é, na direção das paredes laterais da luva em uma direção perpendicular ao eixo longo do membro alongado). Isso garante que o movimento do membro alongado seja restringido. Além disso, o membro alongado, a luva e/ou os conjuntos de tampa podem ser dispostos para serem ajustáveis para assegurar que as superfícies entrem em contato ou sejam fixadas mecanicamente ao membro alongado.

[0053] Cada conjunto de tampa pode compreender um membro achatado disposto para contactar o membro alongado em uma primeira superfície do membro achatado e um membro de retenção disposto para exercer uma força de aperto em um perímetro de uma segunda superfície do membro achatado, a segunda superfície voltada para a primeira superfície. Em modalidades, o membro de retenção pode ser parte integrante do conjunto da tampa.

[0054] A concavidade da primeira superfície pode ser causada pela flexão do membro achatado resultante da força de aperto e uma força oposta do contato do membro alongado com a primeira superfície.

[0055] Em modalidades, o aparelho pode ser construído de modo que um membro achatado seja forçado em direção ao membro alongado através de uma força de aperto em seu perímetro. Isso pode causar uma flexão do membro achatado, causando a concavidade da superfície do membro achatado. Isso serve para manter efetivamente o membro alongado no lugar, enquanto permite o movimento do membro alongado.

[0056] Pelo menos um dos membros achatados pode compreender pelo menos um sensor. Pelo menos um dos membros achatados pode compreender pelo menos um elemento piezoelétrico. A concavidade do membro achatado pode fazer com que o elemento piezoelétrico seja pré-tensionado.

[0057] Pelo menos 75% da massa de prova em peso e/ou em volume podem ser fornecidos pela fonte de energia. O corpo pode ser construído a partir de material selecionado para ter uma densidade que é comparável àquela do solo em que se destina a ser usado.

[0058] Aparelho de qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o corpo tem uma protuberância para engatar a massa de prova de modo a limitar o movimento da massa de prova. Isto pode impedir que a massa de prova empurre o elemento piezoelétrico até ao ponto em que danifique o elemento piezoelétrico, por exemplo, no caso de o aparelho cair.

[0059] De acordo com um outro exemplo de modalidade, é fornecido o aparelho para uso em um levantamento sísmico, o aparelho compreendendo: um corpo; uma massa de prova; pelo menos um sensor disposto para detectar o movimento da massa de prova em relação ao corpo; circuitos elétricos conectados a pelo menos um sensor, o circuito elétrico sendo configurado para receber e processar uma saída do sensor; e uma fonte de energia disposta para fornecer energia elétrica ao circuito eletrônico, em que a fonte de energia é uma parte integrante da massa de prova.

[0060] A FIG. 1 mostra uma representação simplificada de um sistema de levantamento sísmico 50 que inspeciona a subsuperfície da terra 51. A subsuperfície 51 pode, para os propósitos desta ilustração, ser considerada como tendo uma composição relativamente uniforme, com exceção da camada 52. Esta camada pode, por exemplo, ser um tipo diferente de rocha para o resto da subsuperfície 51 e, portanto, ser diferente, por exemplo, na densidade e/ou velocidade elástica em relação ao resto da subsuperfície 51.

[0061] Uma fonte sísmica 54 está localizada na superfície 56 da terra. A fonte sísmica 54 cria ondas sísmicas controladas para propagação através da subsuperfície 51. Exemplos conhecidos de fontes sísmicas incluem, mas não estão limitados a; explosivos, caminhões vibroseis e sistemas de queda de peso acelerada, também conhecidos como caminhões basculantes. Por exemplo, um caminhão basculante pode atingir a superfície 56 da terra com um peso ou "martelo" criando um choque que se propaga através da subsuperfície 51 como ondas sísmicas. Essas ondas sísmicas são representadas pelas setas 58, 60 e 62 e se propagam em sentido descendente através da subsuperfície a partir da fonte sísmica 54.

[0062] As ondas sísmicas são então refletidas, pelo menos parcialmente, a partir da superfície da camada 52. Isto é causado pela densidade e/ou diferencial de velocidade elástica entre a camada 52 e o resto da subsuperfície 51. As ondas sísmicas refletidas 58', 60' e 62' propagam-se então em sentido ascendente a partir da camada 52 para a superfície 56. Na superfície 56, as ondas sísmicas refletidas 58', 60' e 62' são detectadas pelos sensores sísmicos 64, 66 e 68.

[0063] A fonte sísmica 54 também pode excitar ondas de interface de superfície de alta amplitude 57 que se deslocam ao longo da superfície 56 com velocidade lenta e são detectadas simultaneamente com as reflexões de retorno mais profundas 58', 60' e 62' que são muito menores em amplitude devido a efeitos cumulativos de perda de energia durante a propagação, tais como: propagação geométrica da frente de onda, perda de transmissão da interface, coeficiente de reflexão fraco e absorção do trajeto de deslocamento. O efeito cumulativo dessas perdas pode chegar a 75dB e, em casos acima de 100dB, na diferença de amplitude entre as várias formas de onda registradas pelos sensores 64, 66 e 68.

[0064] Com base nesta detecção de ondas, os sensores podem armazenar e/ou transmitir dados indicativos da onda sísmica detectada. Estes dados podem então ser analisados para determinar informações sobre a composição da subsuperfície 51 - por exemplo, a localização da camada 52.

[0065] O mencionado acima descreve um sistema de levantamento sísmico conhecido, que coloca o propósito dos sensores sísmicos em contexto. Será apreciado que o acima exposto é apenas um exemplo, e composições subsuperficiais mais complexas (isto é, para além da camada única 52) estarão provavelmente presentes na subsuperfície. Consequentemente, o padrão de reflexão das ondas pode ser substancialmente mais complexo do que aquele ilustrado. Por exemplo, uma parte de uma onda sísmica de propagação descendente pode não ser refletida pela interface e, assim, se deslocar através da camada 52. Esta onda será subsequentemente refletida em uma superfície inferior da camada 52, o que significa que múltiplas reflexões podem ser recebidas por qualquer sensor sísmico.

[0066] O princípio descrito acima não está limitado à detecção sísmica de superfície, podendo ser aplicado ao levantamento sísmico marinho. Neste caso, a subsuperfície 51 é coberta por uma camada de água. Os sensores sísmicos 64, 66 e 68 podem ser fornecidos no fundo do mar ou alternativamente na ou dentro da água. Fontes sísmicas alternativas 54 podem ser fornecidas para levantamentos sísmicos marinhos, tais como pistolas de ar e fontes de som de plasma.

[0067] Um aparelho 100 para utilização em um sistema de detecção sísmica 50 (tal como descrito acima) será agora descrito com referência às FIGS. 2-4. A FIG. 2 mostra uma superfície externa do aparelho 100. A FIG. 3 mostra o mesmo aparelho 100 visto em seção transversal ao longo da linha C-C mostrada na FIG.

2. A FIG. 4 mostra uma vista aproximada de uma extremidade da seção transversal do aparelho 100.

[0068] A FIG. 2 mostra o aparelho 100 na visão geral. O aparelho 100 compreende um corpo 10, que neste exemplo compreende uma luva 1 com conjuntos de tampa de extremidade 6 localizados nas extremidades da luva 1. Uma massa de prova e pelo menos um sensor disposto para detectar o movimento da massa de prova em relação ao corpo (não mostrado, descrito abaixo) são fornecidos dentro do corpo. O aparelho 100 compreende circuitos elétricos 17 (mostrados tanto na parte superior como na lateral do corpo). Este circuito eletrônico é conectado ao sensor e está preparado para processar a saída de pelo menos um sensor, por exemplo, amplificando, amostrando digitalmente, transmitindo e/ou armazenando a saída do sensor. Será apreciado que o circuito eletrônico 17 pode, alternativamente, estar localizado dentro do corpo ou em uma unidade conectada ao corpo através de cabos (não mostrados).

[0069] A FIG. 3 mostra o aparelho 100 da Figura 2 em seção transversal ao longo da linha C-C. A luva 1 é mostrada, com os conjuntos de tampa de extremidade 6 localizados em cada extremidade. O circuito eletrônico 17, montado no corpo, também é mostrado. Dentro da luva 1 está a massa de prova 14. Nesta modalidade, será assumido que tanto a luva 1 como a massa de prova 14 são cilindros alongados (a luva 1 sendo um cilindro oco), com um eixo longo da massa alongada 14 localizado coaxialmente com o longo eixo da luva alongada 1. A direção destes eixos longos é marcada pela linha 3 e será referida daqui em diante como a primeira direção 3.

[0070] Em algumas modalidades, a massa de prova 14 é, portanto, acoplada de modo móvel e localizada dentro do corpo 10 do aparelho. O aparelho, por mecanismos que serão descritos em maior detalhe abaixo, pode restringir o movimento da massa de prova 14 em relação ao corpo 10 para o movimento alternado na primeira direção 3, mostrada pela seta de extremidade dupla 19. Isto é, a massa de prova 14 pode ser capaz de se mover, pelo menos até certo ponto, para frente e para trás na primeira direção 3, mas pode ser restringida em se mover em uma direção perpendicular à primeira direção 3.

[0071] Em algumas modalidades, a massa de prova 14 compreende uma fonte de energia, por exemplo, uma ou mais baterias 2, que fornecem energia elétrica ao aparelho e, particularmente, ao circuito eletrônico 17 através de cabos

13. Além disso, em uma modalidade, a massa de prova 14 compreende elementos ajustáveis 4 e 9, representados por peças de extremidade de massa de prova 4 e parafusos de ajuste 9. Os elementos ajustáveis 4 e 9 permitem que o comprimento da massa de prova 14 ao longo do seu eixo longo seja alterado. O comprimento total da massa de prova é representado pela seta 16. Os elementos ajustáveis 4 e 9 podem ser utilizados para compensar, assim, quaisquer diferenças ou não padronizações entre diferentes baterias 2.

[0072] Será observado que a maior parte da massa de prova 14 é formada pela bateria 2. Em outras palavras, a bateria 2 é parte integrante da massa de prova

14. Isto pode ser tomado para indicar que uma parte substancial da massa, volume e/ou estrutura da massa de prova 14 é fornecida pela bateria. Por exemplo, pelo menos 75% da massa de prova em peso e/ou em volume podem ser fornecidos pela bateria 2.

[0073] Em algumas modalidades, os conjuntos de tampa de extremidade 6 podem estar localizados em cada extremidade da luva 1 e fecham a luva para reter a massa de prova 14 no interior do corpo do aparelho 100. Os conjuntos de tampa de extremidade 6 também compreendem pelo menos um sensor disposto para detectar o movimento da massa de prova em relação à luva 1 na primeira direção

3. Estes conjuntos de tampa de extremidade 6 serão descritos em maior detalhe na FIG. 4; no entanto, na FIG. 3 é mostrado um corpo de conjunto de tampa de extremidade 18, preso à luva através de um ou mais parafusos 11 e um membro de retenção 5 retendo um membro achatado 12.

[0074] A FIG. 4 mostra um conjunto de tampa de extremidade 6 em maior detalhe. Será apreciado que, pelo menos nas presentes modalidades, os dois conjuntos de tampa de extremidade são semelhantes e, portanto, a descrição de um é aplicável a ambos.

[0075] Como descrito acima, o conjunto de tampa de extremidade 6 fecha a extremidade da luva 1 para reter a massa de prova 14 dentro do corpo do aparelho. A massa de prova 14 compreende uma bateria 2 e elementos ajustáveis 4 e 9. O conjunto de tampa de extremidade 6 compreende um corpo de tampa de extremidade 18, um membro de retenção 5 e um membro achatado 12.

[0076] O corpo da tampa de extremidade 18 pode ser fixado na extremidade da luva 1. Isto pode ser feito através da retenção dos parafusos 11, como mostrado. Alternativamente, o corpo da tampa de extremidade 18 pode estar, por exemplo, afixado à luva utilizando adesivo, soldadura por calor, soldadura acústica, sobremoldagem de plástico, encaixe por pressão ou pode ser enroscado para ser enroscado na luva.

[0077] Em algumas modalidades, o corpo da tampa de extremidade 18 pode ser encostado por um membro de retenção 5 dentro da luva. O membro de retenção pode ser um elemento separado, como mostrado. Contudo, em outras modalidades, o corpo da tampa de extremidade 18 e o membro de retenção 5 podem ser uma peça única. Nesta modalidades, a luva 1 é cilíndrica e, como tal, o membro de retenção 5 pode ter a forma de um anel, em conformidade com a superfície interna da luva cilíndrica 1. O membro de retenção 5 exerce uma força de retenção, representada pelas setas 20, sobre o perímetro da superfície superior 22 do membro achatado 12. Nesta modalidade, será apreciado que o membro achatado 12 é um disco.

[0078] Em algumas modalidades, o contato da superfície inferior 23 do membro achatado 12 é a massa de prova 14. Nesta modalidade, é o parafuso de ajuste 9 dos elementos ajustáveis que contacta a superfície 23. O membro achatado 12 exerce, assim, uma força de aperto 21, igual à força de retenção 20, sobre a massa de prova 14. A massa de prova 14 pode entrar em contato com a superfície 23 do membro achatado no centro ou próximo do centro do membro achatado 12 - por outras palavras, o ponto de contato está mais próximo do centro do membro achatado 12 do que do perímetro.

[0079] Em algumas modalidades, o membro achatado 12 pode ser flexível na primeira direção 3, em virtude de ser relativamente fino na primeira direção em comparação às direções perpendiculares à primeira direção 3. Por conseguinte, a massa de prova 14 pode ser permitida a realizar um movimento alternado na primeira direção 3 enquanto é fixada pelo membro achatado 12.

[0080] Em algumas modalidades, o membro achatado 12 pode compreender um ou mais sensores que medem a deflexão do membro achatado

12. Por exemplo, o membro achatado pode compreender um ou mais elementos piezelétricos que detectam o movimento da massa de prova 14 em relação à luva

1. Como é conhecido na técnica, um elemento piezelétrico, ao ser desviado, gera uma saída de voltagem ou carga proporcional à deflexão ou tensão. Esta voltagem ou saída de carga pode ser detectada, por exemplo, por circuitos eletrônicos 17, para gerar um sinal indicativo do movimento da massa de prova 14.

[0081] Em algumas modalidades, os um ou mais elementos piezoelétricos podem compreender cerâmica rígida, tal como titanato de zirconato de chumbo (PZT). Um ou mais elementos piezoelétricos podem ser combinados com material de suporte ou substrato (por exemplo colado ou imprensado por), que fornece ao membro achatado 12 suficiente complacência elástica e força para prender a massa de prova 14 sem fraturamento e que tem uma rigidez de flexão, que é maior que a do elemento piezoelétrico de cerâmica rígida. O material de suporte pode ser eletricamente condutivo. O membro achatado 12 pode assim compreender um sensor piezoelétrico em forma de disco.

[0082] A FIG. 4 mostra a superfície 23 do membro achatado 12 que entra em contato com a massa de prova 14 sendo côncava em direção à massa de prova. Isso pode ser intencional (isto é, o membro achatado 12 é construído com uma forma adequada), porém isso também pode ser causado pelas forças no membro achatado 12. Por outras palavras, a concavidade da superfície 23 pode ser causada por flexão do membro achatado 12 resultante da força de aperto 20 e de uma força oposta do contato da massa de prova 14 com a superfície do membro achatado 12 (que, como referido acima, é fornecido substancialmente no centro do membro achatado 12). Para permitir esta tensão de pré-carga, o aparelho pode ser configurado de modo que os membros de retenção 5 dos conjuntos de tampa de extremidade 6 forcem os respectivos membros achatados 12 para dentro, em uma extensão suficiente para que sua curvatura seja inevitável (devido à não compressibilidade da massa de prova 14). Uma força de tensionamento de pré- carga apropriada e, portanto, a curvatura, pode ser obtida pela variação do comprimento da massa de prova 14 na primeira direção 3 usando o parafuso de ajuste 9.

[0083] Isso tem certos efeitos. Primeiramente, qualquer elemento sensor piezoelétrico pode ser pré-tensionado. Isto dá uma resposta mais previsível pelo elemento piezoelétrico a qualquer flexão do membro achatado 12 melhorando assim a precisão da detecção. Além disso, uma superfície côncava pode fornecer uma força radial em um sentido interno da massa de prova 14. Isto pode servir para centrar a massa de prova dentro da luva 1, assegurando assim o contato mínimo (e assim a fricção) entre a massa de prova 14 e a luva 1. Além disso, se um elemento piezoelétrico é pré-tensionado, então o movimento da massa de prova para longe do elemento piezoelétrico é detectado à medida que o elemento se move na direção de uma posição mais "em repouso". Na ausência de pré-tensionamento, este movimento de afastamento do elemento piezoelétrico pode não ser detectado.

[0084] Consequentemente, o conjunto de tampa de extremidade 6, em virtude do membro achatado 12 retido pelo membro de retenção 5 e em contato com a massa de prova 14, serve para dois propósitos: primeiro para prender a massa de prova 14, acoplando-a ao corpo de sensor (luva 1 e conjuntos de tampa de extremidade 6) e para restringir o movimento da massa de prova em relação ao corpo para movimento alternado na primeira direção 3; e em segundo lugar, para detectar qualquer movimento da massa de prova em relação ao corpo naquela primeira direção 3.

[0085] Foi verificado que uma razão altura/diâmetro para a massa de prova 14 de entre 2:1 e 5:1 é vantajosa para aparelhos para uso em levantamentos sísmicos para a indústria de petróleo e gás. Quando o corpo está em conformidade com a forma e tamanho da massa de prova, tais proporções permitem um peso apropriado para a massa de prova, proporcionando simultaneamente um deslocamento relativamente fácil dos aparelhos no solo.

[0086] Em uso, muitos dos aparelhos 100 são colocados sobre ou na superfície da terra. Cada um desses aparelhos pode, por exemplo, ser anexado a um espigão que é empurrado para a terra. Alternativamente, todo o aparelho pode ser enterrado ou colocado em profundidade em um furo de poço. Cada aparelho 100 pode ser colocado na primeira direção vertical. A chegada de uma onda sísmica de compressão faz com que o corpo dos aparelhos 100 se mova com um forte componente vertical. A inércia da massa de prova 14 faz com que ela resista a mover-se com o deslocamento do corpo e, consequentemente, a massa de prova 14 move-se em relação ao corpo. Este movimento faz com que os membros achatados 12 sejam desviados. Pode ser observado que o movimento da massa de prova em relação ao corpo na primeira direção faz com que o membro achatado aumente ou diminua o grau de deflexão em relação ao grau de deflexão do membro achatado quando ele está "em repouso", ou seja, quando a massa de prova não está se movendo em relação ao corpo. Em virtude dos sensores piezoelétricos dentro dos membros achatados 12, esta deflexão é detectada e pode ser amostrada, transmitida e/ou armazenada pelo circuito 17. Os dados amostrados podem então ser analisados para determinar a composição da subsuperfície 51. Consequentemente, o aparelho acima descrito é capaz de detectar ondas sísmicas,

enquanto mantém um corpo compacto e leve.

[0087] As FIG. 5 e 6 mostram uma outra modalidade de um aparelho para uso em levantamentos sísmicos. Este aparelho partilha muitas características em comum com o aparelho descrito acima, características semelhantes serão fornecidas com os mesmos números de referência. Será apreciado que as características desta modalidade adicional podem ser combinadas com as da modalidade descritas acima.

[0088] Como tal, o aparelho compreende uma luva 1 com conjuntos de tampa de extremidade 6 em cada extremidade. Uma massa de prova 2 está localizada dentro da luva e é acoplada à luva através de membros achatados 12, que são retidos pelos corpos de tampa de extremidade 18. A luva tem uma protuberância 26, na forma de um ressalto, que pode limitar o movimento da massa de prova para proteger o elemento piezoelétrico no caso de o aparelho cair.

[0089] Cada tampa de extremidade compreende uma cavidade 24 na qual o membro achatado 12 pode ser deslocado. Cada cavidade compreende ainda um limitador de deslocamento 25. A finalidade do limitador de deslocamento 25 é limitar a quantidade pela qual o membro achatado pode ser distorcido limitando o deslocamento da massa de prova 2 dentro do aparelho. Isto pode impedir que o membro achatado 12 seja danificado. No funcionamento normal do dispositivo, isto é, quando se detecta sinais sísmicos, o deslocamento da massa de prova 2 será insuficiente para que o membro achatado 12 entre em contato com o limitador de deslocamento 25 e, portanto, o limitador de deslocamento 25 não tem efeitos adversos no funcionamento do aparelho. No entanto, se o aparelho cair ou for sujeito a uma grande aceleração, o membro achatado 12 pode ser distorcido pelo deslocamento da massa de prova 2 em uma quantidade suficiente para que o membro achatado entre em contato com o limitador de deslocamento 25. O limitador de deslocamento 25 evita ou reduz qualquer outro deslocamento, impedindo assim que o membro achatado 12 seja danificado por distorção excessiva. Como tal, a posição do limitador de deslocamento 25 pode ser disposta de modo que a distorção do membro achatado 12 seja limitada a uma quantidade predeterminada com base, por exemplo, na construção do membro achatado 12.

[0090] Em algumas modalidades, o limitador de deslocamento 25 pode ser rígido, ou pode ser um membro flexível capaz de absorver uma quantidade limitada de impacto e, assim, reduzir a probabilidade de danos no membro achatado 12.

[0091] No acima exposto, a força de aperto exercida pelos membros achatados 12 sobre a massa de prova 14 foi descrita como restringindo o movimento da massa de prova 14, em relação ao corpo, para um movimento alternado na primeira direção 3. Alternativamente ou adicionalmente, pelo menos uma parte de uma seção transversal da luva 1 perpendicular ao seu eixo longo pode estar em conformidade com pelo menos uma parte de uma seção transversal da massa de prova 14 perpendicular ao seu eixo longo. O efeito disso é restringir o movimento da massa de prova em relação ao corpo ao movimento alternado na primeira direção. Por exemplo, as peças de extremidade da massa de prova 4 podem ter um diâmetro externo que está em conformidade com o diâmetro interno da luva 1. Assim, pouco movimento da massa de prova 14 é possível perpendicular à primeira direção 3. A luva 1 para comprovar a conformidade da massa de prova 14 é de tolerância suficientemente próxima para evitar oscilação ou movimento de rotação em torno do centro de gravidade do conjunto da massa de prova 14. As superfícies de encosto da massa de prova 14 e/ou luva 1 podem ser revestidas com material de baixa fricção para permitir o movimento da massa de prova 14 em relação à luva.

[0092] Em algumas modalidades, a massa de prova 14 e a luva 1 podem não ser cilíndricas como descrito acima e podem ter qualquer forma. Isso pode, em parte, depender do tamanho e da forma da bateria 2. Por exemplo, uma bateria cuboide pode ser usada com uma luva de formato correspondente 1.

[0093] No exposto acima, a massa de prova 14 foi fornecida com elementos ajustáveis 4 e 9 para permitir que o comprimento da massa de prova 14 fosse alterado. Isso pode ser necessário, pois o comprimento da, por exemplo, bateria 2 pode não ser suficientemente padronizado. Em outras modalidades, tal ajuste de comprimento pode ser conseguido utilizando espaçadores fabricados de dimensões apropriadas, tendo peças de extremidade 4 de tamanhos diferentes, partes moldadas por injeção ou espaçadores de comprimento excedente que são maquinados ou fresados para corrigir a dimensão durante a fabricação. Em modalidades adicionais, é possível que os conjuntos de tampa de extremidade 6 possam compreender elementos ajustáveis adequados, para permitir que a distância entre as superfícies côncavas frontais 23 dos elementos achatados 12 (em cada extremidade) seja alterada. Isto pode ser ativado pelo fornecimento de elementos de ajuste na tampa, por exemplo, pela disposição dos parafusos 11, permitindo que uma lacuna entre a luva e a tampa seja ajustada. De igual modo, o comprimento do elemento de retenção 5 na primeira direção pode ser ajustado pela utilização um de uma pluralidade de membros de retenção de comprimento diferente 5 ou pela maquinagem do elemento de retenção 5 a um comprimento desejado durante a fabricação. Em geral, os membros de ajuste de comprimento adequados podem ser componentes de ou anexados à massa de prova e/ou ao substrato piezoelétrico.

[0094] Ainda em outras modalidades, o ajuste pode ser proporcionado pela alteração do comprimento da luva durante os processos de fabricação ou tendo um comprimento diferente da luva, a partir do qual pode ser selecionado um comprimento desejado. De igual modo, os terminais da bateria podem ser fabricados com a forma e o comprimento adequados para o pré-tensionamento do membro achatado 12.

[0095] Em algumas modalidades, para endereçar baterias que não são suficientemente padronizadas através de múltiplos aparelhos, uma proporção relativamente pequena do peso total da massa de prova pode ser proporcionada por um peso morto.

[0096] O parafuso de ajuste 9 da massa de prova 14 assegura que o contato entre o membro achatado 12 e a massa de prova está sobre uma pequena área. Em algumas modalidades, este parafuso pode não estar presente e uma projeção adequada pode servir o mesmo objetivo, isto é, contactar o membro achatado sobre uma área que é pequena em relação à área total da superfície 23 do membro achatado 12.

[0097] Em algumas modalidades, um sensor piezoelétrico não pode ser utilizado e um sistema transdutor magnético ou sistema transdutor capacitivo ou sistema transdutor eletrostático ou sistema transdutor foto óptico ou outro pode ser usado para detectar o movimento da massa de prova 14.

[0098] Embora o acima descrito tenha sido descrito em termos de um cilindro alongado, são previstas outras configurações em que a bateria 2 é parte integrante da massa de prova 14. Por exemplo, uma ou mais baterias podem ser mantidas com seus longos eixos paralelos ao plano de um sensor, tal como uma folha piezoelétrica alongada e estriada. Alternativamente, o membro achatado 12 pode ser mantido intercalado entre duas baterias de massa de reação, com uma acima e outra abaixo do sensor piezoelétrico. Isso ainda forneceria a economia de peso prevista acima.

[0099] Em algumas modalidades, o transdutor compreende um número par de membros achatados 12, dispostos uniformemente em extremidades opostas da massa de prova 14. Cada membro achatado 12 pode ainda suportar um ou mais elementos piezelétricos ligados à superfície ou superfícies do membro achatado 12 para formar sensores piezoelétricos. Os sensores podem ser dispostos e conectados de modo que o movimento relativo da luva 1 e da massa de reação 14, flexione os membros achatados emparelhados 12 em direções opostas. Nesta disposição, o movimento relativo da massa de prova 14 fará com que um membro achatado 12 fique mais convexo enquanto o membro achatado oposto se torna menos convexo. Em uma modalidade em que o elemento piezoeléctrico está ligado à face externa 22 de cada elemento achatado 12, o movimento único da massa de prova 14 causará uma voltagem ou corrente positiva em um sensor e uma saída de voltagem negativa no outro sensor e vice-versa, quando o movimento da massa de prova 14 está na direção oposta. Quando os pares de sensores são conectados em série, com a observação da polaridade da emissão elétrica, a amplitude da tensão será duas vezes maior em comparação a um único sensor - ou seja, a emissão dos sensores piezoelétricos aumenta o sinal. Da mesma forma, quando os pares estão conectados corretamente em paralelo, a emissão de corrente será duas vezes maior. Isso permite a construção de um transdutor com maior sensibilidade para quase o mesmo custo e tamanho.

[0100] Esta configuração, que pode ser considerada uma configuração de empurrar/puxar diferencial, também proporciona um nível de ruído mais baixo, reduzido aproximadamente pela raiz quadrada do número de elementos piezoelétricos diferenciais. Essa melhoria ocorre através da soma elétrica dos sinais dos sensores e do cancelamento parcial de qualquer ruído, por exemplo, o ruído auto termiônico aleatório independente gerado por cada transdutor individual. Esta configuração e a entrada diferencial dos componentes eletrônicos analógicos também fornecem atenuação adicional de fontes externas de ruído em modo comum, como interferências induzidas por ondas de rádio ou linhas de energia indutivamente induzidas.

[0101] Além disso, esta configuração também fornece uma redução na distorção harmônica, de outra forma causada por cada sensor individual, exibindo um grau de características de transformações não lineares. Por exemplo, porque o membro achatado 12 pode ter uma complacência por mola que não obedece perfeitamente à lei de Hooke, a resposta do membro achatado 12 ao movimento da massa de prova pode ser não linear. Para um único sensor isto seria observado na forma de componentes de distorção harmônica de ordem regular na saída do sensor, o que difere dependendo da direção em que o membro achatado 12 é flexionado. Quando a emissão de um sensor é combinada com o segundo sensor do par na extremidade oposta da massa de prova 14 com a flexão no sentido oposto em relação à orientação do material piezelétrico, os componentes de distorção também serão de polaridade oposta e as harmônicas de ordem par são subsequentemente suprimidas quando a emissão é somada pela entrada diferencial dos componentes eletrônicos.

[0102] Embora a massa de prova 14 e o corpo tenham sido descritos como sendo fixados, será reconhecido que isto pode indicar tanto a fixação física - por exemplo através da força de aperto proporcionada pelo membro achatado 12 - como também uma fixação magnética ou elétrica. Por outras palavras, em modalidades, a massa de prova 14 pode ser suspensa dentro do corpo do aparelho através de um campo magnético ou elétrico, sem estar em contacto físico com qualquer parte do corpo.

[0103] Como discutido acima, os osciladores do sistema microeletromecânico (MEMS) são dispositivos de temporização que geram frequências de referência altamente estáveis, que podem medir o tempo. Essas frequências de referência podem ser usadas para sequenciar sistemas eletrônicos, gerenciar a transferência de dados, definir frequências de rádio e medir o tempo decorrido. Os geradores de relógio de MEMS são dispositivos de temporização de

MEMS com múltiplas saídas para sistemas que precisam de mais de uma única frequência de referência.

[0104] Por convenção, o termo oscilador geralmente denota circuitos integrados (CIs) que fornecem frequências de emissão únicas. Os osciladores de MEMS incluem ressonadores de MEMS, amplificadores de sustentação e componentes eletrônicos adicionais para configurar ou ajustar suas frequências de saída. Esses circuitos geralmente incluem malha de captura de fase (phase locked loops, PLLs) que produzem frequências de emissão selecionáveis ou programáveis a partir das frequências de referência de MEMS a montante. Os osciladores de MEMS são comumente disponíveis como CIs de 4 pinos ou 6 pinos que estão em conformidade com as pegadas de solda da placa de circuito impresso (PCB) anteriormente padronizadas para os osciladores de cristal de quartzo.

[0105] Em levantamentos sísmicos, múltiplos sensores podem ser usados no que é chamado de propagação sísmica. Isso pode ocorrer na forma de um levantamento de terra de sensores conectados por cabos. Outra propagação sísmica pode ser um espalhamento nodal (por exemplo, zona marinha ou terrestre ou zona de transição), onde nós individuais estão propagados por uma área e cada nó atua como um sensor. Outra disseminação sísmica pode ser uma propagação sísmica marinha rebocada, onde várias serpentinas sísmicas com muitos sensores sísmicos são rebocadas por um barco.

[0106] Como parte de um levantamento sísmico envolvendo muitos sensores e especialmente em propagações nodais completas ou propagações nodais parciais, é importante que cada nó de sensor individual ou grupo de sensores, tenha um relógio/temporizador confiável associado a ele. Isto pode ser conseguido de várias maneiras, mas ter relógios locais é uma delas. Esses relógios podem ser sincronizados de várias maneiras, como com um sinal de GPS ou outro sinal sem fio ou através de comunicações cabeadas com um relógio mestre.

[0107] A sincronização do relógio é uma tarefa mais simples com sistemas terrestres com cabos ou cabos marítimos. No entanto, complicações de confiabilidade e custos são encontradas com a temporização do relógio em propagações nodais, parciais ou totais.

[0108] Um aspecto da viabilidade dos sistemas de levantamento sísmico está relacionado à qualidade e custo de propriedade. Se a temporização adequada for alcançada, mas a um custo que não seja comercialmente viável, o sistema é uma falha. Portanto, um desempenho adequado e bom a um custo razoável de propriedade é importante. O avanço na tecnologia juntamente com redução de custos é muito desejável.

[0109] Modalidades da presente divulgação são dirigidas para um oscilador de MEMS para servir como um dispositivo de temporização em um sensor sísmico. Adicionalmente e/ou alternativamente, as modalidades incluem um dispositivo de propagação sísmica e um método que incorpora um sistema oscilador de MEMS para proporcionar uma temporização melhorada com um melhor custo de propriedade e fabricação.

[0110] A tecnologia de oscilador existente pode envolver custo excessivo para os Relógios Atômicos em Escala de Chip (“CSAC”) (tipicamente em torno de 1000 dólares americanos) e consumo de energia para Osciladores de Cristal Compensados Por Forno (“OCXO”) (normalmente em torno de 1W). Ambas as tecnologias também são bastante sensíveis a choques mecânicos.

[0111] Sob algumas condições, uma referência de temporização baseada em GPS não funcionará ou pode ser muito cara ou não confiável. Essas condições ocorrem, por exemplo, durante uma tempestade ou quando os sensores são cobertos por grandes quantidades de neve molhada ou quando a área onde eles são plantados é inundada. Os nós também podem ser implantados em águas rasas.

[0112] As modalidades incluídas neste documento podem usar os osciladores de MEMS para temporização e, como tal, estes osciladores de MEMS podem reduzir significativamente o consumo de energia em nós sísmicos. O consumo de energia decidirá quanto da capacidade da bateria é necessária, bem como o tamanho do nó. O tamanho do nó, especialmente para os fundos do mar profundos, será um fator muito importante no que diz respeito ao custo do nó. Além disso, quando se trata de carregar e descarregar dados, o tamanho do nó da infraestrutura é muito importante para o custo. A vantagem de custo de um oscilador de MEMS sobre soluções anteriores pode estar na magnitude de 2 a 100 vezes mais barata.

[0113] Com referência agora a FIG. 7, é proporcionada uma modalidade representando um exemplo do oscilador de MEMS 700 de acordo com a presente divulgação. O oscilador de MEMS 700 pode incluir o ressonador de MEMS 702, que pode ser configurado para vibrar em alta frequência e circuito integrado 704. O CI 704 pode ser configurado para sintetizar uma frequência de emissão muito estável e precisa com base no ressonador de MEMS 702 como referência combinada com dados de detecção e correção de temperatura tipicamente obtidos durante a calibração. O CI 704 pode incluir vários tipos de circuitos, alguns dos quais podem incluir, mas não estão limitados a, bomba de carga 706, circuito de sustentação 708, malha de captura de fase (PLL) de baixa energia 710, memória 712, divisores/drivers 714 e circuitos de I/O 716.

[0114] Em algumas modalidades, a bomba de carga 706 pode funcionar como um circuito de excitação, em outras palavras, pode fazer com que o ressonador de MEMS 702 vibre. Em resposta, o circuito de sustentação 708 pode ser configurado para sustentar esta oscilação de modo que o ressonador de MEMS 702 seja capaz de manter seu comportamento oscilatório.

[0115] Os osciladores de MEMS são disponibilizados comercialmente por SiTimeTM. Deve ser notado que o oscilador 700 pode ser utilizado em conjunção com qualquer uma das modalidades incluídas neste documento, tais como as mostradas nas Figuras 1-6.

[0116] Por conseguinte, utilizando um oscilador deste tipo em um nó sísmico em vez de CSAC e OCXO (ou mesmo um TCXO de desempenho muito elevado), o consumo de energia pode ser significativamente reduzido. Ao reduzir o consumo de energia do oscilador, a quantidade de baterias e o tamanho total do nó podem ser drasticamente reduzidos. Isso dá um custo de nó muito menor. Quando comparado ao CSAC, o custo do próprio oscilador será o maior contribuinte para reduzir o custo do nó. Desta forma, um oscilador de MEMS será pelo menos duas ordens de magnitude mais barato que o CSAC.

[0117] O pequeno tamanho de um oscilador de MEMS também é uma grande vantagem quando se tenta criar um nó pequeno e barato. Normalmente, um oscilador de MEMS usa um pacote muito pequeno, semelhante ao que é usado para os componentes eletrônicos menores, enquanto o CSAC mais comumente usado é 40 x 35 x 12 mm.

[0118] Os primeiros osciladores de MEMS introduzidos não tiveram vantagens significativas sobre os osciladores baseados em cristal quando se trata de consumo de energia e custo. Isso mudou e os osciladores com apenas alguns microamperes de consumo de corrente agora estão disponíveis em frequências abaixo de 1 MHz e osciladores de MEMS de potência média com estabilidade muito alta estão agora disponíveis para frequências mais altas. Outra vantagem na utilização dos osciladores de MEMS é uma confiabilidade muito melhor.

[0119] Os osciladores de MEMS de potência média muito estáveis têm um consumo de energia que é um pouco alto para um nó de baixa potência (similar a um receptor GPS quando usado como referência de temporização em um nó terrestre). Em algumas modalidades, a fim de reduzir o consumo total de energia, o oscilador de MEMS pode ser combinado com um oscilador de baixa potência de baixa qualidade onde a frequência pode ser controlada pela aplicação de uma voltagem a um pino de controle (VCXO) ou pelo uso de uma interface digital. Acordando o oscilador de potência média por apenas alguns segundos e contando o número de pulsos de relógio para os dois osciladores, o oscilador de baixa potência pode ser disciplinado usando o oscilador de potência mais precisa como referência. A utilização de um OCXO da mesma forma não seria possível, uma vez que requer dezenas de minutos para atingir a estabilidade declarada, enquanto um oscilador de MEMS normalmente atingirá a estabilidade declarada dentro de 100 ms.

[0120] A maioria dos nós sísmicos atuais usa correção linear do tempo de amostragem. O tempo pode ser injetado no nó (ou registrado externamente) quando o relógio interno é iniciado, o tempo de recuperação é armazenado (ou registrado externamente) e a interpolação pode ser aplicada aos dados sísmicos para corrigir o desvio de tempo que é considerado linear. O oscilador do nó também pode ser disciplinado usando uma referência externa de alta precisão antes da implementação para limitar o desvio linear. Em um sistema com mais de um oscilador no conceito proposto, o oscilador mais preciso pode ser disciplinado antes da implantação, onde então, durante a aquisição, este oscilador pode ser usado para disciplinar o oscilador, que é usado como referência direta de tempo para digitalizar os sinais sísmicos.

[0121] Quando se trata de desempenho de temporização para um nó sísmico, não é a precisão geral que é mais importante, mas o desvio não linear, uma vez que o desvio linear é facilmente compensado. Para obter o melhor desempenho para um nó sísmico, a calibração do oscilador pode ser focada na faixa de temperatura onde o nó será operado. Um nó do fundo do mar em águas profundas normalmente não capta temperaturas acima de 30°C (quando a bordo do barco) e depois segue para o fundo do mar, onde a temperatura é de cerca de 4 graus. Para um nó de baixa potência, a temperatura não será influenciada pela dissipação dos componentes eletrônicos. Se o oscilador estiver usando um polinômio de alta ordem para correção de temperatura, todo o esforço pode ser usado para tornar o oscilador o mais estável possível dentro de 0 a 30 graus, enquanto o desempenho fora dessa janela de temperatura não seria importante. Desta forma, o desempenho pode ser melhorado ainda mais. Como tal, os osciladores podem ser otimizados para diferentes ambientes de operação, como fundo do mar, zona de transição, ártico, deserto ou terrenos de uso geral.

[0122] Para um nó terrestre, o oscilador de MEMS pode ser uma solução de backup usada quando a recepção do GPS é bloqueada. Em tal configuração, também seria possível usar o GPS para disciplinar o oscilador de MEMS quando a recepção do GPS estiver funcionando para melhorar a precisão do oscilador de MEMS.

[0123] Em uma implementação, um sistema de propagação sísmica que pode usar um oscilador de MEMS como uma referência de temporização é fornecido. O oscilador de MEMS pode ter qualquer projeto adequado, incluindo, mas não limitado a, aquele fornecido na FIG. 7. O sistema pode incluir uma pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais. O sistema também pode incluir uma pluralidade de dispositivos de relógio oscilador de MEMS, em que cada um da pluralidade de dispositivos de relógio oscilador de MEMS está associado a uma respectiva da pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais. Os dispositivos podem ser configurados para entrada de sincronização de tempo ao sistema sísmico. Cada dispositivo de relógio oscilador de MEMS pode incluir um ressonador de MEMS em comunicação com um circuito integrado.

[0124] Em algumas implementações, o sistema de propagação sísmica pode incluir uma propagação de nós marinhos e/ou uma propagação de nós terrestres. O sistema de propagação sísmica pode incluir unidades de pluralidade de nós acoplados a um respectivo oscilador de MEMS. O circuito integrado pode incluir uma bomba de carga e um circuito de sustentação em comunicação com o ressonador de MEMS. O circuito integrado pode ainda incluir uma malha de captura de fase em comunicação com o circuito de sustentação.

[0125] Em outra implementação, um sensor nodal sísmico é fornecido. O sensor pode incluir um geofone e um dispositivo de relógio oscilador de MEMS em comunicação com o geofone. O dispositivo de relógio oscilador de MEMS pode incluir um ressonador de MEMS em comunicação com um circuito integrado. O dispositivo de relógio oscilador de MEMS pode ser configurado para introduzir a sincronização de tempo ao sensor nodal sísmico.

[0126] Em algumas implementações, o geofone pode ser um dispositivo de geofone de três eixos. O sensor sísmico pode ser conectado a um ou mais sensores sísmicos adicionais por meio de sinais sem fio. O sensor nodal sísmico pode incluir uma pluralidade de sensores que são cabeados e associados ao dispositivo de relógio oscilador de MEMS. O sensor nodal sísmico pode ser um grupo de sensores nodais cegos. O circuito integrado pode incluir uma memória. O circuito integrado pode incluir uma bomba de carga e um circuito de sustentação em comunicação com o ressonador de MEMS. O circuito integrado pode ainda incluir uma malha de captura de fase em comunicação com o circuito de sustentação.

[0127] Em outra implementação e como mostrado na FIG. 8, é fornecido um método para utilização de um oscilador de MEMS como uma referência de temporização. O método pode incluir o fornecimento 802 de uma pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais. O método pode ainda incluir a geração 804 de uma referência de tempo para cada uma da pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais utilizando uma pluralidade de dispositivos de relógio oscilador de MEMS. Cada um da pluralidade de dispositivos de relógio oscilador de MEMS pode estar associada a uma respectiva da pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais, introduzindo assim a sincronização de tempo ao sistema sísmico. Cada dispositivo de relógio oscilador de MEMS pode incluir um ressonador de MEMS em comunicação com um circuito integrado.

[0128] Em algumas implementações, o sistema de propagação sísmica pode incluir uma propagação de nós marinhos. O sistema de propagação sísmica pode incluir uma propagação nodal terrestre. O sistema de propagação sísmica pode incluir unidades de pluralidade de nós acoplados a um respectivo oscilador de MEMS. O circuito integrado pode incluir uma bomba de carga e um circuito de sustentação em comunicação com o ressonador de MEMS. O circuito integrado pode ainda incluir uma malha de captura de fase em comunicação com o circuito de sustentação.

[0129] Como usado em qualquer modalidade descrita neste documento, o termo "circuito" pode compreender, por exemplo, isoladamente ou em qualquer combinação, os circuitos com fio, circuito programável, circuitos da máquina de estado e/ou firmware que armazenam instruções executadas por um circuito programável. Deve ser compreendido desde o início que qualquer operação e/ou componentes operativos descritos em qualquer modalidade neste documento podem ser implementados em software, firmware, circuitos com fio e/ou qualquer combinação deles.

[0130] Será compreendido que qualquer característica descrita em relação a qualquer modalidade pode ser utilizada sozinha ou em combinação com outras características descritas e pode ainda ser utilizada em combinação com uma ou mais características de qualquer outra das modalidades ou qualquer combinação de qualquer outra das modalidades. Além disso, os equivalentes e modificações não descritos acima também podem ser empregues sem sair do escopo da invenção, que é definido nas reivindicações anexas. Por exemplo, o aparelho pode ser concebido para ser descartável ou pode ser reutilizável. O aparelho descrito é adequado para utilização em atividades de aquisição sísmica terrestre e marinha. As características das reivindicações podem ser combinadas em combinações diferentes das especificadas nas reivindicações.

[0131] Os diagramas em bloco nas figuras ilustram a arquitetura, a funcionalidade e a operação de possíveis implementações de sistemas, métodos e produtos de programa de computador de acordo com várias modalidades da presente divulgação. A este respeito, cada bloco no fluxograma ou nos diagramas em bloco pode representar um módulo, segmento ou parte de código, que compreende uma ou mais instruções executáveis para a implementação de funções lógicas especificadas. Deve também ser notado que, em algumas implementações alternativas, as funções observadas no bloco podem ocorrer fora da ordem observada nas figuras. Por exemplo, dois blocos mostrados em sucessão podem, inclusive, ser executados substancialmente de maneira simultânea ou os blocos podem, por vezes, ser executados na ordem inversa, dependendo da funcionalidade envolvida. Também será observado que cada bloco dos diagramas de bloco e/ou da ilustração do fluxograma e combinações de blocos nos diagramas de bloco e/ou da ilustração de fluxograma podem ser implementados por sistemas baseados em hardware de finalidade especial que executam as funções ou os atos especificados ou combinações de hardware de finalidade especial e instruções de computador.

[0132] O descrito anteriormente descreve recursos de várias modalidades de forma que aqueles versados na técnica possam entender melhor os aspectos da divulgação. Aqueles versados na técnica devem apreciar que eles podem facilmente usar a divulgação como uma base para projetar ou modificar outros processos e estruturas para realizar os mesmos fins e/ou atingir as mesmas vantagens das modalidades apresentadas neste documento. Aqueles versados na técnica também devem perceber que tais construções equivalentes não se afastam do espírito e do escopo da divulgação, e que podem fazer várias mudanças, substituições e alterações neste documento sem se afastarem do espírito e do escopo da divulgação. O escopo da invenção deve ser determinado apenas pela linguagem das reivindicações a seguir. O termo "compreendendo" dentro das reivindicações destina-se a dizer "incluindo pelo menos", de modo que a listagem de elementos recitada em uma reivindicação seja um grupo aberto. Os termos "uma", "um" e outros termos singulares destinam-se a incluir suas formas plurais, a menos que especificamente excluídos.

[0133] A terminologia usada neste documento tem a finalidade de descrever as modalidades particulares e não é limitante da divulgação. Será ainda compreendido que os termos “compreende” e/ou “compreendendo,” quando usado nesta especificação, especifica a presença de recursos, inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes indicados, mas não impossibilita a presença ou adição de um ou mais outros recursos, inteiros, etapas, operações, elementos, componentes e/ou grupos destes.

[0134] As estruturas, os materiais, os atos e os equivalentes correspondentes dos meios ou etapa mais elementos da função nas reivindicações abaixo são pretendidos incluir toda a estrutura, material, ou ato para executar a função em combinação com outros elementos reivindicados como reivindicados especificamente. A descrição da divulgação atual foi apresentada para finalidades da ilustração e da descrição, mas não é pretendida ser exaustiva ou limitada à divulgação na forma divulgada. Muitas modificações e variações serão aparentes àqueles versados na técnica sem que se afastem do escopo e sentido da divulgação. A modalidade foi escolhida e descrita a fim explicar melhor os princípios da divulgação e da aplicação na prática, de modo a permitir outros versados na técnica de compreender a divulgação para várias modalidades com várias modificações como são servidos ao uso particular contemplado.

[0135] Apesar de alguns exemplos de modalidades terem sido descritos em detalhes acima, aqueles versados na técnica compreenderão facilmente que são possíveis muitas modificações nos exemplos de modalidades sem se afastar materialmente da serpentina sísmica marinha descrita neste documento. Nesse sentido, todas essas modificações se destinam a estar incluídas no escopo desta divulgação, conforme definido nas seguintes reivindicações. Nas reivindicações, as cláusulas de meios-mais-função se destinam a cobrir as estruturas descritas neste documento como executantes da função mencionada e não apenas equivalentes estruturais, mas também estruturas equivalentes. Assim, embora um prego e um parafuso possam não ser equivalentes estruturais pelo fato de que um prego emprega uma superfície cilíndrica para fixar as peças de madeira, enquanto um parafuso emprega uma superfície helicoidal, no contexto de fixação de peças de madeira, um prego e um parafuso podem ser estruturas equivalentes. É a intenção expressa do requerente não invocar a 35 U.S.C §112, parágrafo 6 para quaisquer limitações de qualquer uma das reivindicações neste documento, exceto para aquelas em que a reivindicação use expressamente as palavras "meios para" juntamente com uma função associada.

[0136] Tendo assim descrito a divulgação do presente pedido de patente em detalhe e por referência a suas modalidades, será evidente que as modificações e variações são possíveis sem se afastarem do âmbito da divulgação são definidas nas reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de propagação sísmica caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais; e uma pluralidade de dispositivos de relógio oscilador de MEMS, em que cada um da pluralidade dos dispositivos de relógio oscilador de MEMS está associado a uma respectiva da pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais, com a pluralidade de dispositivos de relógio oscilador MEMS sendo configurada para inserir a sincronização de tempo no sistema de propagação, em que cada dispositivo de relógio oscilador MEMS inclui um ressonador de MEMS em comunicação com um circuito integrado.

2. Sistema de propagação sísmica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de propagação sísmica inclui uma propagação de nó marinho.

3. Sistema de propagação sísmica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de propagação sísmica inclui uma propagação de nó terrestre.

4. Sistema de propagação sísmica, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema de propagação sísmica inclui unidades de pluralidade de nós acoplados a um oscilador MEMS respectivo.

5. Sistema de propagação sísmica, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o circuito integrado inclui uma bomba de carga e um circuito de sustentação em comunicação com o ressonador MEMS.

6. Sistema de propagação sísmica, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o circuito integrado inclui ainda uma malha de captura de fase em comunicação com o circuito de sustentação.

7. Sensor nodal sísmico caracterizado pelo fato de que compreende: um elemento sensor; e um dispositivo de relógio oscilador MEMS em comunicação com o elemento sensor, em que o dispositivo de relógio oscilador MEMS inclui um ressonador MEMS em comunicação com um circuito integrado e em que o dispositivo de relógio oscilador MEMS é configurado para inserir a sincronização de tempo no sensor nodal sísmico.

8. Sensor nodal sísmico, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o elemento sensor é um dispositivo de elemento sensor de três eixos.

9. Sensor nodal sísmico, de acordo com a reivindicação 7 ou reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o sensor sísmico é conectado a um ou mais sensores sísmicos adicionais por meio de sinais sem fio.

10. Sensor nodal sísmico, de acordo com a reivindicação 7 ou reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o sensor nodal sísmico compreende uma pluralidade de sensores que são cabeados e associados ao dispositivo de relógio oscilador MEMS.

11. Sensor nodal sísmico, de acordo com a reivindicação 7 ou reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o sensor nodal sísmico é um grupo de sensores nodais cegos.

12. Sensor nodal sísmico, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um dispositivo de relógio primário que fornece temporização ao sensor nodal sísmico, sendo o dispositivo de relógio primário de menor precisão que o dispositivo de relógio oscilador MEMS, em que o dispositivo de relógio oscilador MEMS está em comunicação com o dispositivo de relógio primário para fornecer sincronização de tempo, intermitentemente, ao sensor nodal sísmico.

13. Sensor nodal sísmico, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 12, caracterizado pelo fato de que o circuito integrado inclui uma memória.

14. Sensor nodal sísmico, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 13, caracterizado pelo fato de que o circuito integrado inclui uma bomba de carga e um circuito de sustentação em comunicação com o ressonador MEMS.

15. Sensor nodal sísmico, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o circuito integrado inclui ainda uma malha de captura de fase em comunicação com o circuito de sustentação.

16. Sensor nodal sísmico, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 15, caracterizado pelo fato de que o elemento sensor compreende um elemento de detecção piezoelétrico.

17. Sensor nodal sísmico, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 16, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma fonte de energia para fornecer energia ao sensor nodal sísmico, em que a fonte de energia constitui pelo menos parte de uma massa de reação associada ao elemento de detecção.

18. Método para uso de um oscilador MEMS como referência de temporização, caracterizado pelo fato de que compreende: fornecimento de uma pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais; e geração de uma referência de tempo para cada uma da pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais usando uma pluralidade de dispositivos de relógio oscilador MEMS, em que cada um da pluralidade de dispositivos de relógio oscilador MEMS está associado a uma respectiva da pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais, inserindo, desse modo, a sincronização de tempo, na pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais, em que cada dispositivo de relógio oscilador MEMS inclui um ressonador MEMS em comunicação com um circuito integrado.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais constitui uma propagação de nó marinho.

20. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de unidades de sensores sísmicos nodais constitui uma propagação nodal terrestre.

21. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que as unidades da pluralidades de nós são acopladas a um oscilador MEMS respectivo.

22. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 18 a 21, caracterizado pelo fato de que o circuito integrado inclui uma bomba de carga e um circuito de sustentação em comunicação com o ressonador MEMS.

23. Método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o circuito integrado inclui ainda uma malha de captura de fase em comunicação com o circuito de sustentação.