CN102472829A - 具有可折叠传感器臂组件的海洋电磁信号获取设备 - Google Patents

Abstract

一种海洋电磁获取设备包括具有与其相关联的至少一个传感器的传感器模块（22）。传感器臂组件（49）耦合到传感器模块。传感器臂组件具有至少一个传感器臂（22A）和沿至少一个传感器臂布置的至少一个传感器（22B）。致动器（50）耦合到传感器臂组件，用于在折叠位置与展开位置之间移动传感器臂组件。

Description

具有可折叠传感器臂组件的海洋电磁信号获取设备

技术领域

本发明总体上涉及海洋电磁地球物理勘测领域。更具体地，本发明涉及用于获取、记录和传输为勘测地球的地表下而产生的电磁信号的设备。

背景技术

电磁（EM）地球物理勘测技术是自然源或受控源。在自然源电磁勘测中，测量地球的地表下对地球的磁场的自然变化的响应。在受控源电磁勘测中，测量地球的地表下对外部施加的电磁场的响应。大地电磁（MT）是自然源电磁勘测的示例。在MT测量中，地球的磁场的自然变化在地球的地表下感应出电流。测量自然电磁场的正交的电场分量和磁场分量，并且将其用于确定被称为张量阻抗的、电场分量对磁场分量的特定比率。张量可以用于获得对地球的地表下的传导性的空间分布的了解。海洋电磁地球物理勘测通常包括在水垫（water bottom）上部署多个多分量获取设备。每个多分量获取设备可以包括用于接收在勘测水垫下方的地表下期间产生的电磁信号的一个或多个传感器以及用于记录在（一个或多个）传感器处接收的电磁信号的电子器件。

本领域已知的受控源电磁勘测包括向海床下方的地层中给予交流电流。在频率受控源电磁（f-CSEM）勘测中，交流电流具有一个或多个所选频率。例如，在Sinha, M.C. Patel, P.D., Unsworth, M.J., Owen, T.R.E.和MacCormack, M.G.R., 1990，An active source electromagnetic sounding system for marine use, Marine Geophysical Research, 12, 29-68中描述了f-CSEM勘测技术。描述电磁地表下勘测的物理学和解释的其它公布包括：Edwards, R.N., Law, L.K., Wolfgram, P.A., Nobes, D.C., Bone, M.N., Trigg, D.F.和 DeLaurier, J.M., 1985, First results of the MOSES experiment: Sea sediment conductivity and thickness determination, Bute Inlet, British Columbia, by magnetometric offshore electrical sounding: Geophysics 50, No. 1, 153-160; Edwards, R.N., 1997, On the resource evaluation of marine gas hydrate deposits using the sea-floor transient electric dipole-dipole method: Geophysics, 62, No. 1, 63-74; Chave, A.D., Constable, S.C. 和 Edwards, R.N., 1991, Electrical exploration methods for the seafloor: Investigation in geophysics No 3, Electromagnetic methods in applied geophysics, vol. 2, application, part B, 931-966; 以及 Cheesman, S.J., Edwards, R.N.和 Chave, A.D., 1987, On the theory of sea-floor conductivity mapping using transient electromagnetic systems: Geophysics, 52, No. 2, 204-217。

典型的f-CSEM海洋勘测可以被描述如下。记录船（vessel）包括连接到布置在海床附近的电极的线缆。船上的电力电源对电极充电，以使得所选一个或多个频率的、所选幅度的交流电流流过海床并且进入海床下方的地球地层。在距源电极的所选距离（“偏移”）处，接收器电极布置在海床上并且耦合到电压测量电路，该电压测量电路可以布置在该船上或不同的船上。然后对给予到接收器电极中的电压进行分析，以推断出地表下的地球地层的结构和电特性。

本领域已知的用于地表下地球地层的电磁勘测的另一技术是暂态受控源电磁勘测（t-CSEM）。在t-CSEM中，以与f-CSEM类似的方式，将电流给予到地球表面（或海床）处的地球中。电流可以是直流电流。在所选时间处，电流被关断、接通、或者使其极性改变，并且在地球的表面或水表面处，通常在所选时间间隔上关于时间测量所感应的电压和/或磁场。如将在以下更详细地解释的，备选的切换策略是可能的。通过所感应的电压和/或磁场的时间分布来推断出地表下的结构。例如，在Strack, K.-M., 1992, Exploration with deep transient electromagnetics, Elsevier, 373 pp. (1999再印)中描述了t-CSEM技术。

颁发给Conti等人的美国专利No.6,842,006 B1公开了用于获得地球的地表下的MT测量的海底电磁测量系统。该系统包括可以将电极附连到其的中心结构。臂经由铰链可绕枢轴旋转地附连到中心结构。铰链可以包括单针连接。铰链还可以包括允许垂直枢轴运动并在宽广区域上分布张力的宽广附连构件。电极和至少两个磁力计耦合到每个臂。磁力计形成正交磁场测量系统。臂被适配成围绕铰链枢轴转动，以使得在电磁系统置于所选位置中时，电极和磁力计放置在海床上。

发明内容

根据本发明的第一方面，一种海洋电磁获取设备包括：传感器模块，其具有与其相关联的至少一个传感器；传感器臂组件，其包括至少一个传感器臂，该传感器臂组件具有沿至少一个传感器臂布置的至少一个传感器；以及致动器，其耦合到传感器臂组件，用于在折叠位置与展开位置之间移动传感器臂组件。

在本发明的第一方面的某些实施例中，当传感器臂组件处于折叠位置时，至少一个传感器臂基本上平行于传感器模块。

在本发明的第一方面的某些实施例中，致动器由压力来开动。

在本发明的第一方面的某些实施例中，致动器由外部控制信号来开动。

在本发明的第一方面的某些实施例中，致动器包括可移动地布置在汽缸内的活塞。

在本发明的第一方面的某些实施例中，致动器还包括线性到旋转机构，该线性到旋转机构将至少一个传感器臂耦合到活塞并且被配置成响应于活塞两端的压力差而相对于传感器模块旋转所述至少一个传感器臂。

在本发明的第一方面的某些实施例中，传感器模块包括多个传感器，所述多个传感器中的每个都包括电极、磁场传感器、地震传感器、重力传感器和加速计以及地震检波器中的至少一个。

在本发明的第一方面的某些实施例中，与传感器模块相关联的至少一个传感器包括电极或磁场传感器，并且沿至少一个传感器臂布置的至少一个传感器包括电极或磁场传感器。

在本发明的第一方面的某些实施例中，传感器模块还包括用于数字化和传送由传感器模块中的至少一个传感器和沿至少一个传感器臂布置的至少一个传感器所检测的信号的电子电路。

在本发明的第一方面的某些实施例中，传感器臂组件包括多个臂和沿多个臂中的每个臂布置的至少一个传感器。

在本发明的第一方面的某些实施例中，当传感器臂组件处于折叠位置时，多个臂基本上平行于传感器模块的一侧。

在本发明的第一方面的某些实施例中，当传感器臂组件处于展开位置时，多个臂形成四面体形状。

在本发明的第一方面的某些实施例中，设备还包括线缆、沿线缆布置在间隔开位置处的多个传感器模块以及耦合到传感器模块的多个传感器臂组件。

在本发明的第一方面的某些实施例中，与每一个传感器模块相关联的至少一个传感器包括用于测量在沿线缆的方向上的电场的电极对。

在本发明的第一方面的某些实施例中，每一个传感器模块还包括多个间隔开的磁场传感器。

在本发明的第一方面的某些实施例中，与每一个传感器模块相关联的至少一个传感器包括电极或磁场传感器，并且沿每一个臂布置的至少一个传感器包括电极或磁场传感器。

在本发明的第一方面的某些实施例中，每一个传感器模块包括多个传感器，所述多个传感器中的每一个都包括电极、磁场传感器、地震传感器、重力传感器、加速计以及地震检波器中的至少一个。

本发明的其它方面和优点将从以下的描述和所附权利要求而变得显而易见。

附图说明

图1示出了根据本发明的各种方面的可以包括获取模块的海洋电磁获取系统。

图2示出了可以与图1所示的系统一起使用的获取模块的一个示例。

图3示出了获取模块的另一示例。

图4A-4C示出了传感器线缆的部署的不同示例。

图5示出了在地球的地表下的感应磁场。

图6是耦合到传感器模块的、包括处于折叠位置的传感器臂的远程获取单元的图。

图7是耦合到传感器模块的、包括处于展开位置的传感器臂的远程获取单元的图。

图8是包括具有处于折叠位置的多个传感器臂的传感器臂组件的远程获取单元的图。

图9是具有处于展开位置的多个传感器臂的传感器臂组件的图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述本发明。在该详细描述中，可以阐述许多具体的细节，以便提供对本发明的透彻理解。然而，当可以在没有这些具体细节中的一些或所有的情况下来实践本发明时，这对本领域技术人员来说是显而易见的。在其它实例中，可以不详细描述公知的特征和/或处理步骤，以免不必要地使本发明模糊。另外，相似的或相同的参考标记可以用于识别共同的或类似的元件。

图1示出了包括勘测船10的海洋电磁（EM）勘测系统，该勘测船10沿水体11（诸如湖或大海）的表面移动。勘测船10在其上包括通常以12示出并且为了方便而被称为“记录系统”的某些装备。记录系统12可以包括（为了图示的清楚，没有单独示出以下中的一个）导航装置、源致动和控制装备，以及用于记录和处理由获取系统中的各种传感器进行的测量的装置。船10可以拖动诸如气枪或这样的气枪的阵列之类的地震能量源14、包括垂直间隔开的电极16C、16D的垂直电偶极子“源”天线19以及可以包括水平间隔开的电极16A、16B的水平电偶极子“源”天线17。垂直电极16C、16D通常以流过从电极16C或16D去往勘测船10的线路之一的电流来激励。其它线路可以是电气不活动的并且仅用于将垂直偶极天线保持为其优选形状。为了方便，源天线17、19上的电极可以被称为“源电极”。为了在水垫13下方的地表下感应出电磁场，记录系统12可以包括可控电源（未单独示出），以激励源电极。

在本示例中，分别在每个天线17、19上的源电极16A、16B以及16C、16D可以间隔开大约50米，并且可以由电源（未示出）来激励，以使得大约1000安的电流流过电极。这是与在本领域已知的典型电磁勘测实践中使用100米长的发射器偶极子和使用500安的电流生成的源矩等同的源矩。在任一情况下，源矩可以是大约5×10⁴安-米。在任何特定实施方式中使用的源矩不旨在限制本发明的范围。记录系统12可以包括可以在所选时间致动地震源14的装备（源控制器）并且可以包括记录或接受针对来自地震传感器的处理的记录的装置，该地震传感器可以布置在电磁（EM）传感器线缆24或系统中的其他地方中。

EM传感器线缆24布置在水垫13上或其附近，以进行与水垫13下方的地球地层对应的测量。EM传感器线缆24可以与自然源或受控源EM勘测一起使用。EM传感器线缆24可以在其上包括多个纵向间隔开的远程获取单元（RAU）25。每个RAU 25可以包括传感器模块22。每个传感器模块22可以已将基本上垂直延伸的传感器臂22A插入其上侧中。优选地，垂直延伸的传感器臂22A在其中或其上包括某种类型的浮力装置或结构（未单独示出），以辅助相对于重力将传感器臂22A保持在基本上垂直定向。每个传感器模块22可以包括从其下侧延伸的长钉22C（如例如在Scholl, C. 和 Edwards, N., 2007, Marine downhole to seafloor dipole-dipole electromagnetic methods and the resolution of resistive targets, Geophysics, 72, WA39中所描述的），用于穿透存在于水垫13上的沉积物至其中的所选深度。在本示例中，横向延伸的感测臂22B可以从每个传感器模块22的一侧或两侧布置。例如电流电极的测量电极23可以与每个传感器模块22的纵向端部相邻地布置。测量电极23可以用于测量与对地球的地表下的感应电磁场的电场响应的某些分量有关的电压。

由与每个传感器模块22和EM传感器线缆24相关联的各种感测装置获取的信号可以被传输到记录节点26并存储在记录节点26中。这种传输可以通过在EM传感器线缆24中包括一个或多个电和/或光导体（未示出）以载送电力和/或数据信号来实现。记录节点26可以如所示出的那样被布置在水垫13上或者由系统设计者随意地布置在浮标（未示出）中。记录节点26可以包括任何形式的数据存储装置，例如百万兆大小的硬盘驱动器或固态存储器。如果如图1所示被布置在水垫13上，则记录节点26可以由船10从水垫13检索以询问存储装置（未示出），或者可以通过将数据传递线缆（未示出）连接到记录节点26上的适当的连接器或端口（未示出）来访问存储装置（未示出）以进行询问。关于节点26的数据存储和传递的方式可以根据公知的技术并且不旨在限制本发明的范围。

图2是包括在RAU（图1中的25）中的传感器模块22的一个示例的剖视图。传感器模块22可以包括在沿EM传感器线缆24的所选位置处附于EM传感器线缆24的密封抗压外壳28。外壳28可以通过在线缆内接合、通过在其上模制外壳28或者通过在线缆24和外壳28中的每个上使用防水抗压电和机械连接器（诸如在颁发给Scott的美国专利No.7,113,448中示出的连接器）而附于线缆24。外壳28的内部可以定义压力密封隔间，该压力密封隔间可以包括以下描述的部件中的一些或所有。模块22中的感测元件可以包括三轴磁力计M，其包括水平Mx、My和垂直Mz分量磁场传感器。三分量地震粒子运动传感器G也可以布置在外壳28中。地震粒子运动传感器G可以包括三个相互正交的运动传感器Gx、Gy、Gz，诸如地震检波器或加速计。地震传感器G检测由地震源（图1中的14）引起的地震波场的粒子运动分量。传感器模块22还可以包括与水（图1中的11）压力通信的水中地震检波器30，用于检测由地震源（图1中的14）引起的地震波场的压力分量。传感器模块22还可以在外壳28内包括重力传感器GR。传感器模块22可以包括电压测量电路39、40，以测量在测量电极对（图1中的23）两端施加的电压，该测量电极对沿线缆24布置在传感器模块22的相对侧上。在本示例中，电极对还可以包括沿垂直感测臂22A（以23B示出的电极）和长钉22C（以23A示出的电极）中的每个或在其端部处布置的电极。垂直感测臂22A可以耦合到外壳28。

由每一个上述感测装置生成的信号可以进入多路复用器32。多路复用器32的输出可以通过前置放大器34来传导。前置放大器可以耦合到模拟到数字转换器（ADC）36的输入，该模拟到数字转换器（ADC）36将来自前置放大器34的模拟电压转换成数字词，以由中央处理器38来存储和处理，该中央处理器38可以是任何基于微处理器的控制器和本领域已知的相关联的数据缓冲和/或存储装置。由数字词表示的数据可以针对沿线缆24到记录节点（图1中的26）的信号遥测而被格式化，以用于诸如由记录系统（图1中的12）进行的或在该记录系统中进行的稍后的检索和处理。传感器模块22还可以包括与多路复用器32信号通信的一个或多个高频磁力计MH和耦合到其输出的部件。

在图3中的平面图中示出了图2的示例传感器模块22。水平感测臂42（在图1中也被示出为22B）可以使用与外壳28中的对应连接器41配对的压力密封电连接器42A而耦合到外壳28。感测臂42可以备选地被永久地附连到传感器模块22并且也可折叠。连接器42A、41包括一个或多个绝缘电触头，以将功率和/或信号传送到水平传感器臂42中的各种感测元件。感测元件可以包括多个间隔开的单轴或多轴磁场传感器44、以及电流电极46。垂直感测臂22A可以类似地被配置成具有电极和多个磁场传感器。长钉（图2中的22C）可以类似地装配有这样的感测装置。如所示出的，当线缆24从勘测船（图1中的10）延伸到水（图1中的11）中时，各种传感器臂和长钉可以被配置为使得它们可以快速地被安装并锁定到外壳中。

如参照图2和3所解释的那样被配置的传感器模块22包括用于测量三个维度上的电场的感测装置和用于测量三个维度上的磁场的感测装置。磁场的时间导数可以通过数值方法从所测量的磁场导出。通过使用垂直于线缆所包围的区域的磁场的时间导数以及沿线缆的电场测量，有可能确定在连接两个传感器模块22的任何方向上（尤其是线缆24的横向的方向上）的电场分量。感应定律表明通过一定面积的磁通量的积分改变等于沿该面积的边界的积分电场，如以下等式（1）所示：

。

由于等式（1），所以有可能确定关于通过该面积的磁通量的改变的面积积分。相反地，如果已知关于通过该面积的磁通量的改变的面积积分，则将有可能确定沿该面积的边界的任何缺失部分的电场，只要它是闭合模式的仅一个缺失部分并且沿其它部分的电场是已知的即可。

另外，可以通过测量在相邻模块22中进行的磁场测量之间的或沿线缆24的接连更多间隔开的模块22之间的差来测量沿线缆24的方向（第三方向）的磁场梯度。通过测量磁场梯度的空间分量，可以有可能确定在磁场梯度测量的横向的方向上的电场的分量。安培定律表明磁场的空间梯度等于电介质位移场的时间导数加上自由电流密度，如以下等式（2）所示：

电流密度经由介质的电导率与电场线性相关，并且电介质位移场经由介电常数ε与电场线性相关。因此，等式（2）可以被重新用公式表示为：

如对于海水的情况那样，介电常数比电导率小11个数量级，因此左边上的第二项可以忽略。因此，通过使用如此处示出的线缆系统测量沿所选方向的磁场梯度，有可能确定电场的横向分量。

图4A和4B示出了测量沿非线性模式的三个方向上的电场响应和磁场响应的线缆系统的部署的示例。根据由线缆系统所进行的测量，可以使用电场响应和磁场响应测量来确定在垂直于所测量的电场响应的方向上的电场响应。线缆24可以包括在距记录节点26的其远端处的尾标48。线缆24可以如图4A所示以闭合模式或者如图4B所示以开放模式布置在水垫上或地球的表面上。可以从图4A和4B的系统省略用于确定电场的横向分量的水平感测臂42。当电极23以闭合或开放模式布置时，可以从以下推断出横向相对电极（沿该模式的位置）之间的电场的横向分量：（i）在这种相对位置处并且沿连接相对位置的模式的纵向间隔电极23之间进行的电场测量；以及（ii）这些位置处的磁场测量的时间导数。如之前所指出的，可以根据在沿线缆24的三个方向上进行的磁场响应测量，通过数值方法获得磁场测量的时间导数。

如果通过进行附加电场测量（例如，在位置C和B处）或者通过使用横向安装的感测臂测量磁场梯度来确定与线缆24的方向横向的电场的分量，则可能有可能在不具有如图4A（闭环）和图4B（开环）所示的“环”配置中的线缆的情况下实施勘测。注意，在图4A和4B中，“环”提供横向相对的线缆段。图4C示出了包括在其相对远端处未连接的（即，在相对位置A、D和相对位置C、B处未连接的）两个横向相对线缆24A、24B的“非环”线缆模式。每一个传感器线缆24A、24B可以如以上针对图4A和4B中的传感器线缆24所解释的那样连接到记录节点26和浮标48。一般地，非环线缆模式可以包括如图4C所示的那样布置的两个或更多个横向相对的线缆。沿每一个线缆24A、24B的电场响应的测量和附加的电场测量（例如，在线缆24A、24B的端部处（例如，在位置C、B处）的电极处）可以用于确定沿线缆24A、24B的任何两个相对位置之间的电场。

图1所示的系统包括水平和/或垂直电偶极子天线，用于在地球的地表下感应电场，其中，测量地球的电响应和磁响应。应理解，本发明同样适用于其中感应磁场的情况。参照图5，勘测船10可以在线缆21的端部处拖动环形天线21A、21B。记录系统12可以将电流传递通过水平环形天线21A以在地表下感应垂直磁场m_A，并且将电流传递通过垂直环形天线21B以在地表下感应水平磁场m_B。可以响应于这样的磁场而进行由系统（参见图2至4C）中的各种感测装置进行的测量。除了针对任何特定电磁勘测的电场之外以及作为所述电场的备选，可以感应磁场。

对本领域技术人员来说还显而易见的是，特别地，在使用水平感测臂42的情况下，和/或在间隔开的磁场传感器被用于根据磁场梯度确定电场的横向分量的情况下，传感器线缆（图1中的24）也可以以行来布置。

传感器线缆24也可以与大地电磁（MT）测量方法一起使用并且不限于受控源电磁测量方法。在根据本发明的方法的一个示例中，使用如图4A所示的线缆沿一个或多个所选方向进行多个暂态受控源电磁测量（t-CSEM）（包括一个或多个电场和磁场）。优选地，沿三个正交方向进行电场和磁场的这种测量。对于这样的多个测量，优选地，源天线（图1）处于基本固定的位置。电场测量和磁场测量被求和或堆叠（stack）。堆叠的结果是高质量的t-CSEM信号响应。然后，可以从在相当长时段上记录的信号减去所堆叠的t-CESM信号响应。结果将是由线缆上的所有各种感测元件测量的大地电磁（MT）响应。可以根据本领域已知的技术来处理MT响应。参见例如颁发给Byerly的美国专利No.6,950,747。

当如上所解释地确定MT响应并且根据本领域已知的一种或多种技术对所述MT响应进行处理时，则变得有可能执行t-CSEM和MT响应的联合反演（joint-inversion）。如果测量频域电磁响应，则也可以联合反演这样的响应。例如在颁发给Frenkel等人的美国专利No.5,870,690中描述了联合反演。为了联合反演目的，可以通过来自相同的感测装置集合所进行的CSEM测量和MT测量二者并通过相同电子电路进行处理而提供的特定优势在于，相当大地降低了在使用分开的系统测量MT和CSEM响应的情况下将需要的缩放或其它响应匹配的程度。

使用如此处所示的传感器线缆，还有可能执行电场映射，以便针对静态偏移对MT响应测量进行校正。参见例如Sternberg, B.K., Washburne, J.C. 和Pellerin, L., 1988, Correction for the static shift in magnetotellurics using transient electromagnetic soundings, Geophysics, Volume 53, Issue 11, pp. 1459-1468。在具有如此处解释的线缆之前，前述公布所公开的技术仅适用于基于陆地的勘测。然而，使用根据本发明的线缆和方法，有可能使用由布置在海床上的传感器线缆中的相同感测元件测量的t-CSEM响应来针对静力学校正MT响应。还参见Torres-Verdin, C , 1991, Continuous profiling of magnetotelluric fields, Ph.D. Thesis, University of California, 以及 Torres-Verdin, C. 和 Bostick Jr, F.X., 1992, Principles of spatial surface electric field filtering in magnetotellurics: Electromagnetic array profiling (EMAP), Geophysics, Volume 57, Issue 4, pp. 603-622。如前述公布中的一个或多个所解释的那样，MT响应可以在航行领域（log domain）中经受垂直偏移。这种偏移是由靠近水垫的地层的相对传导性或电阻性“片”而引起的。然而，t-CSEM响应基本上不受这种片的影响，并且可以用于针对这种片的影响而校准MT响应。

图6示出了远程获取单元（RAU）25’。RAU 25’与图1中的RAU 25之间的主要差别在于包括传感器臂22A和沿传感器臂22A布置的电极23B的传感器臂组件49通过致动器50耦合到传感器模块22。术语“传感器臂”被用于指代承载至少一个传感器的臂。致动器50被配置成选择性地折叠和展开传感器臂22A。在折叠位置，传感器臂22A与传感器模块22的外壳28的一侧平行。在传感器臂22A的该折叠位置，有可能将传感器线缆24放在绞盘上以用于存储目的。在展开位置，传感器臂22A以期望的定向定位以用于使用电极23B或传感器臂22A上的其它电极进行测量。在一个示例中，如图7所示，传感器臂22A可以基本上垂直于传感器模块22的外壳28，以便允许在进行交叉线测量时使用电极23B。以下将更详细地描述致动器50的操作。沿传感器臂22A布置的电极23B连同长钉22C上的电极23A一起可以用于在垂直于RAU 25’（或传感器线缆24）的方向上进行测量，即，交叉线测量，其中，传感器臂22A用于在电极23A、23B之间建立期望的距离。长钉22C通常足够短以使得其不会阻止将传感器线缆24放在绞盘上。备选地，长钉22C可以用类似于传感器臂22A的可折叠传感器臂来替代。为了进行测量的目的，与传感器臂22A类似的传感器臂可以安装在传感器模块22（或传感器模块22的外壳28）的任何侧（包括顶部和底部）上。以上已经特别参照图2描述了传感器模块22的细节。除了以上描述之外，电极23D可以位于传感器模块22内并且与电极23B成对，以便进行交叉线测量。在其它示例中，可以沿传感器臂22A布置不同类型的传感器或多个传感器。在一些示例中，传感器可以选自电极和磁场传感器。例如，图6和7示出了除了电极23B之外沿传感器臂22A布置的磁场传感器44A，磁场传感器44A可以被用于进行交叉线磁场测量。当沿传感器臂22A布置多个传感器时，传感器通常以足够的距离分开，以允许进行交叉线测量，同时最小化信噪比。传感器臂22A上的所有传感器可以连接到传感器臂22A内部的线缆或电线。传感器臂22A内部的线缆可以通过使用连接器（未示出）而连接到传感器模块22。

致动器50可以被操作用于将传感器臂22A从展开位置（图7所示）移动到折叠位置（图6所示）。在一个示例中，致动器50被配置成对传感器模块22的外部处的压力进行响应。致动器50可以被配置成在第一压力条件下将传感器臂22A移动到折叠位置（图6所示），并且在第二压力条件下将传感器臂22A移动到展开位置（图7所示）。第一压力条件可以对应于表面处（在图1中的水表面11之上）的并且在距水表面（图1中的11）所选距离内的压力条件，并且第二压力条件可以对应于水（图1中的11）中的且在距水垫（图1中的13）所选距离内的压力条件。在一个示例中，压力响应致动器50包括流体动力系统52，该流体动力系统52可以具有汽缸54以及可移动地布置在汽缸54中的活塞56。汽缸54可以包含可压缩流体57，例如，汽油（gas）。在第一压力条件下，可压缩流体57的压力大于传感器模块22的外部处的压力。在第二压力条件下，可压缩流体57的压力小于传感器模块22的外部处的压力。

跨越活塞56的差压在汽缸54内线性地移动活塞56。活塞56可以耦合到线性到旋转机构58，该线性到旋转机构58将活塞56的线性位移转换为旋转运动。线性到旋转机构58耦合到传感器臂22A，以使得线性到旋转机构58的旋转运动引起传感器臂22A相对于传感器模块22的外壳28的旋转。可以使用任何适当的线性到旋转机构58。该线性到旋转机构58可以是例如连接杆。在一个示例中，传感器臂22A的一个端部扣紧到轴62，并且连接杆58在一个端部处扣紧到轴62且在另一端部扣紧到活塞56。在表面（第一压力条件）处，可压缩流体57完全膨胀并且传感器臂22A平行于传感器模块22的外壳28（折叠位置）。在将传感器模块22部署在水中期间，水压线性地移位活塞56（第二压力条件），从而压缩可压缩流体57。活塞56的线性运动被转换为旋转运动，这导致如图7所示传感器臂22A的展开。在传感器模块22的恢复期间，可压缩流体57的压力一超过水压（第一压力条件），传感器臂22A就折叠回到平行位置，如图6所示的那样。

用于展开和折叠传感器臂22A的致动器50不限于以压力开动的致动器。用于展开和折叠传感器臂的其它机构可以由传感器模块22内部的电子器件来有效地控制。例如，基于控制信号，传感器臂22A可以由旋转线的电动机（未示出）或由以液压打开传感器臂22A的主动泵（未示出）来展开。在电动机的情况下，可以使用适当的线性到旋转机构将由所旋转的线引起的线性位移转换为传感器臂22A的旋转运动，或者可以使用适当的旋转到角位移机构将所旋转的线的旋转运动转换为传感器臂22A的旋转运动（角位移）。控制信号可以由传感器模块22中的电子器件基于达到特定压力状况来生成，或者传感器臂22A和相关联的致动器可以由浮标中的中央计算机发送的信号来控制。

在图6和7中，传感器臂组件49具有单个传感器臂22A。在备选实施例中，具有多个传感器臂的传感器臂组件可以耦合到传感器模块22。在图8所示的示例中，RAU 25”包括通过致动器74耦合到传感器模块22的传感器臂组件64。传感器臂组件64可以耦合到传感器模块22的任何侧（包括顶部和底部）。传感器臂组件64包括传感器臂66、68、70、72，其具有分别沿传感器臂66、68、70、72布置的一个或多个传感器66A、68A、70A、72A。沿传感器臂66、68、70、72布置的传感器66A、68A、70A、72A可以是例如电极、磁场传感器或者在进行EM场测量中有用的其它传感器。如以上针对图6和7中的传感器臂22A所描述的，传感器臂66、68、70、72上的所有传感器可以连接到传感器臂66、68、70、72中的每个臂内部的线缆。在展开位置，传感器臂组件64具有其中传感器臂66、68、70、72基本上彼此平行的叉形布置，传感器臂68可以基本上与传感器臂72对齐。致动器74可以被操作用于展开传感器臂组件64，如图9所示，以使得传感器臂66、68、70、72形成四面体形状73，并且传感器66A、68A、70A、72A放置在四面体形状73的边缘上以便进行测量。如例如由虚线箭头75所指示的那样，传感器66A、68A、70A、72A的任何组合可以用于进行测量。任何传感器66A、68A、70A、72A也可以与传感器模块（图8中的22）中的其它传感器成对或者以其他方式附连到传感器模块（图8中的22）以进行测量。为了简单，图9中没有示出传感器模块22，但是图8所示的折叠传感器臂组件64可以用展开的传感器臂组件64来代替，以使得当传感器臂组件64处于展开位置时传感器臂组件64与传感器模块22之间的关系可视化。

致动器74可以是以压力开动的致动器。如图9所示，以压力开动的致动器74可以包括汽缸76和活塞78，它们可以类似于图6和7中的致动器50的汽缸54和活塞56。轴67可以被扣紧到传感器臂66、68和70的端部中的一个。致动器74可以包括线性到旋转机构，以便将活塞78的线性位移变换为传感器臂66、68和70的角位移。在一个示例中，连接杆69被用作线性到旋转机构。连接杆69连接到轴67和活塞78。传感器臂72的各端部之一（即，不包括电极72A的端部）也耦合到活塞78。在传感器臂72与活塞78之间不需要线性到旋转接头。跨越活塞78的压力差引起活塞78在汽缸76内往复运动。活塞78的线性位移被转变为传感器臂66、68、70的旋转运动（或者角位移）和传感器臂72的线性运动（或者线性位移）。致动器74可以使用与以上关于图6和7中的传感器臂22A的致动描述的压力方案类似的压力方案来操作。在第一压力调节下，如上所述，致动器74可以进行动作以便折叠传感器臂组件64，如图8所示。在第二压力条件下，如上所述，致动器74可以进行动作以便展开传感器臂组件64，如图9所示。当传感器臂组件64处于折叠位置时，传感器臂66、68、70、72基本上平行于传感器模块22的一侧，这递送了在存储以及防止在耦合到传感器模块22时对传感器臂组件64的损坏方面的优点。

用于展开和折叠传感器臂组件64的传感器臂的致动器74不需要限制于以压力开动的致动器。如以上针对图6和7中的传感器臂22A所描述的，可以使用对来自传感器模块22内部的电子器件或浮标（未示出）中的中央计算机的控制信号进行响应的其它机构。这样的其它机构的示例包括但不限于电动机或液压泵。

尽管已经关于有限数目的实施例描述了本发明，但是得益于本公开内容本领域技术人员将会认识到，可以想到不背离如此处公开的本发明的范围的其它实施例。因此，本发明的范围应该仅由附权利要求来限制。

Claims (17)

1.一种海洋电磁获取设备，包括：

传感器模块，其具有与其相关联的至少一个传感器；

传感器臂组件，其耦合到所述传感器模块，所述传感器臂组件具有至少一个传感器臂和沿所述至少一个传感器臂布置的至少一个传感器；以及

致动器，其耦合到所述传感器臂组件，用于在折叠位置与展开位置之间移动所述传感器臂组件。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，当所述传感器臂组件处于所述折叠位置时，所述至少一个传感器臂基本上平行于所述传感器模块。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述致动器由压力来开动。

4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述致动器由外部控制信号来开动。

5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述致动器包括可移动地布置在汽缸内的活塞。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述致动器还包括线性到旋转机构，所述线性到旋转机构将所述至少一个传感器臂耦合到所述活塞并且被配置成响应于跨越所述活塞的压力差而相对于所述传感器模块旋转所述至少一个传感器臂。

7.根据权利要求2所述的设备，其中，所述传感器模块包括多个传感器，所述多个传感器中的每个包括电极、磁场传感器、地震传感器、重力传感器、加速计以及地震检波器中的至少一个。

8.根据权利要求2所述的设备，其中，与所述传感器模块相关联的至少一个传感器包括电极或磁场传感器，并且沿所述至少一个传感器臂布置的所述至少一个传感器包括电极或磁场传感器。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述传感器模块还包括用于数字化和传送由所述传感器模块中的所述至少一个传感器和沿所述至少一个传感器臂布置的所述至少一个传感器所检测的信号的电子电路。

10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述传感器臂组件包括多个臂和沿所述多个臂中的每个臂布置的至少一个传感器。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，当所述传感器臂组件处于所述折叠位置时，所述多个臂基本上平行于所述传感器模块的一侧。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，当所述传感器臂组件处于所述展开位置时，所述多个臂形成四面体形状。

13.根据权利要求2所述的设备，还包括：线缆、沿所述线缆布置在间隔开位置处的多个所述传感器模块以及耦合到所述传感器模块的多个传感器臂组件。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，与每一个传感器模块相关联的所述至少一个传感器包括用于测量在沿所述线缆的方向上的电场的电极对。

15.根据权利要求14所述的设备，其中，每一个传感器模块还包括多个间隔开的磁场传感器。

16.根据权利要求13所述的设备，其中，与每一个传感器模块相关联的所述至少一个传感器包括电极或磁场传感器，并且沿每一个臂布置的所述至少一个传感器包括电极或磁场传感器。

17.根据权利要求13所述的设备，其中，每一个传感器模块包括多个传感器，所述多个传感器中的每一个包括电极、磁场传感器、地震传感器、重力传感器、加速计以及地震检波器中的至少一个。

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