CN105257894B - 用于海洋震源的气动控制 - Google Patents

Abstract

本发明揭示用于海洋震源的气动控制，提供经配置以在水下产生声波的源和梭子。所述梭子(822、922)包含闭合火室(804、904)并且有助于保存压缩气体的点火活塞(822A、922A)，以及连接到所述点火活塞(822A、922A)的过渡区(822D、922D)。所述火室(804、904)和所述过渡区(822D、922D)界定最大限制区域(880、980)，所述压缩气体通过所述最大限制区域朝向所述至少一个排气口(810、910)释放，在所述可移动梭子(822、922)朝向打开位置移动时所述最大限制区域(880、890)基本上是平滑的，并且选择所述过渡区(822D、922D)的轮廓以减少所述声波的高频含量。

Description

用于海洋震源的气动控制

技术领域

本文中揭示的标的物的实施例通常涉及方法和系统，且更确切地说，涉及用于控制震源的输出的机构和技术。

背景技术

反射地震学是一种用于确定地球中的一部分地下层的特性的地球物理学勘测的方法，该信息尤其有助于石油和天然气工业。海洋反射地震学是基于发送能量波到地球中的受控震源的使用。通过测量反射回到多个接收器所需的时间，有可能估计引起此类反射的特征的深度和/或组成。这些特征可以与地下的碳氢化合物沉积物相关联。

对于海洋应用，源基本上是脉冲的(例如，突然使压缩空气膨胀)。最常用的一种源是在短时间内产生大量声能的气枪。此源由船只在水面处或在某一深度处牵引。从气枪产生的声波在所有方向上传播。所发出声波的公认有用频率范围在6Hz至300Hz之间。然而，脉冲源的频率含量不是完全可控制的并且取决于特定勘测的需要选择不同源。

因此，至少基于现有源的以上限制，需要开发将消除或最小化其对环境的影响，此外更可靠且具有延长的使用寿命的新源。因此，所希望的是提供克服前述问题和缺点的系统和方法。

发明内容

根据一个实施例，存在经配置以产生声波的震源。所述震源包含外壳，其具有经配置以保存压缩气体的火室；可移动梭子，其位于外壳内部且经配置以沿着外壳的纵轴在闭合位置与打开位置之间移动；以及至少一个排气口，其经配置以在可移动梭子朝向打开位置移动时将压缩气体释放到环境中。可移动梭子包含闭合火室且有助于保存压缩气体的点火活塞、连接到点火活塞的过渡区以及连接到点火活塞或过渡区的颈状元件。火室和过渡区界定最大限制区域，压缩气体通过所述最大限制区域朝向至少一个排气口释放，在可移动梭子朝向打开位置移动时所述最大限制区域基本上是平滑的，并且选择过渡区的轮廓以减少声波的高频含量。

根据另一实施例，存在经配置以产生声波的震源。所述震源包含外壳，其具有火室；可移动梭子，其位于外壳内部并且经配置以沿着外壳的纵轴在闭合位置与打开位置之间移动；至少一个排气口，其经配置以在可移动梭子朝向打开位置移动时将压缩气体释放到环境中；并且可移动梭子具有界定最大限制区域的过渡区，压缩气体通过所述最大限制区域朝向至少一个排气口释放。在可移动梭子朝向打开位置移动时最大限制区域基本上是平滑的。

根据再另一实施例，存在用于经配置以产生声波的震源的可移动梭子。可移动梭子包含点火活塞；连接到点火活塞的过渡区；以及颈状元件。震源的火室和过渡区界定最大限制区域，压缩气体通过所述最大限制区域从火室朝向至少一个排气口释放，选择过渡区的轮廓以控制震源的声学特征的至少一个参数。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图说明了一个或多个实施例，并且连同描述一起阐释这些实施例。在附图中：

图1至3是在多个位置中的震源的示意图；

图4是另一震源的示意图；

图5A-C是图1的源以及其多个最大限制区域的示意图；

图6A-B是图4的源以及其多个最大限制区域的示意图；

图7说明压缩空气的排出路径对梭子位置的最大限制区域；

图8A-C说明根据实施例的具有基本上恒定的最大限制区域的源；

图9A-C说明根据另一个实施例的具有基本上恒定的最大限制区域的源；

图10A-C说明声压对时间、随时间推移近场中的声波幅度以及用于传统源和根据一个实施例的源的关于频率的功率谱密度；

图11A-F说明用于可移动梭子的过渡区的多个轮廓；

图12说明具有直径不同的颈状元件的梭子；以及

图13是用于使用在前述图中论述的源中的一者的方法的流程图。

具体实施方式

示例性实施例的以下描述参考附图。不同附图中的相同参考标号标识相同或类似的元件。以下详细描述并不限制本发明。实际上，本发明的范围是由所附权利要求书界定的。为简单起见，关于术语和气枪的结构论述以下实施例。然而，接下来将论述的实施例不限于气枪，而是可以应用于经配置以产生具有受控频率范围的波的其它结构。

整个说明书中提到“一个实施例”或“一实施例”意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特点包含在所揭示的标的物的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”在说明书各处的出现并不一定需要指代相同实施例。另外，在一个或多个实施例中，特定特征、结构或特点可以以任何合适方式组合。

根据实施例，存在用于经配置以产生声波的震源的可移动梭子。可移动梭子包含至少三个元件：点火活塞(本身可能由若干部分组成)、连接到点火活塞的过渡区(一个或若干个)以及颈状元件。对于此实施例，震源的火室和过渡区界定最大限制区域，压缩气体通过所述最大限制区域从火室朝向至少一个排气口释放，并且在可移动梭子朝向打开位置移动时所述最大限制区域基本上是平滑的。出于本发明的目的，术语“平滑的”被定义成指(例如)在这种情况下函数(最大限制区域的面积对时间)沿着每一过渡区的长度具有连续的一阶导数。

气枪100的实例在图1中示出并且包含分成气动室(下文还称为“火室”)104和液压室106的外壳102。火室104经配置以含有可以通过与周围水114连通的排气口110和112释放到水中的压缩气体容量。应注意，为简单起见图中仅示出两个端口。所属领域的技术人员将认识到，可以使用更多或更少端口。

排气口110和112是在外壳102中制造的孔，气体容量(也称为“点火容量”)通过所述孔从火室104释放到周围水114中以形成气泡。图2和3中的箭头120表示从火室104释放的气体容量。

气泡产生声波(下文也称为声学信号)。为了在火室104内部含有气体容量，可移动梭子122位于外壳102内部并且在一端处具有闭合火室104的点火活塞122A。在另一端处，可移动梭子122具有回程活塞122B。颈状元件122C从点火活塞122A延伸到将两者连接在一起的回程活塞122B，如图1中通过箭头D说明。点火活塞122A、颈状部分122C和回程活塞122B形成可移动梭子122。可移动梭子122经配置以沿着其平移轴X在两个相对位置之间移动，即，(i)如图1中所说明的闭合位置，其中压缩气体容量包含在火室104内，以及(ii)如图3中所说明的打开位置，其中压缩气体容量通过排气口110和112从火室104释放到周围水114中以产生气泡。

图2示出处于中间位置的可移动梭子122，其中点火活塞122A面对着排气口110和112。应注意，图1-3中说明的气枪100具有点火活塞122A，所述点火活塞在闭合位置闭合图1中的火室104并且在打开位置以最少量减小图3中的液压室106的体积。

当气枪由水包围时，液压室106含有水的容量。当可移动梭子122朝向打开位置移动时，水的容量也通过排气口110和112排出，如通过箭头124指示。如在法国专利13305989中所揭示，水容量可以用作梭子上的制动装置。

梭子122在闭合位置与打开位置之间移动的阶段通常被称为气枪的“打开阶段”或“点火阶段”。在此阶段期间，在揭开排气口110和112之前，梭子122可以获得高加速度。在完成点火阶段后，即，压缩气体容量已释放到水中后，梭子122返回到其闭合位置以密封火室104。在图1-3中示出的实施例中，螺线管(未示出)用于致动梭子122。

在图4中所说明的另一实施例中，气枪200具有位于气动返回室107内的回程活塞122B，其方式为使得在点火活塞122A在火室104内部移动时回程活塞122B无法离开气动返回室。应注意，在此实施例中，液压室106位于火室104与气动返回室107之间，在梭子的颈状部分122C周围。

在任一配置中(图1中示出的一个配置或图4中示出的一个配置)，存在两个或三个不同功能区，根据这些发明人所述功能区负责由传统生源经历的大多数限制。这些不同功能区在图5A-C中说明用于图1的气枪并且在图6A-B中说明用于图4的气枪。每一功能区由现在论述的区域界定。

图5A和6A示出称为发射区150的第一区，并且此区从点火活塞122A延伸到外壳102的内部(传统地内衬提供于外壳102内部)。发射区具有环形形状，在点火活塞122A(例如)从闭合位置移动到排气口110的边缘110A时保持所述环形形状。应注意，气枪可以具有一个或多个端口，但为简单起见，在本文中气枪被示为具有两个相对的端口。对于图1中示出的气枪，在点火活塞从火室104的一端104A移动到排气口110的边缘110A时发射区150的面积逐步地(即，不连续地)增加。此不连续性在图7中根据区702示出。图7绘制最大限制区域的面积对梭子的位置。当初始地致动时，点火活塞122A远离火室104移动，从而产生特征为发射冲程152的发射区150。发射冲程152的长度在装置之间变化。此外，可以沿着发射冲程存在两个或两个以上阶跃，这使发射区以非连续方式变化。

在点火活塞122A移动以产生发射区150时，来自火室104的加压空气开始排出，由此起始气泡。应注意，压缩空气通过发射区150排出，所述发射区在此阶段为沿着压缩空气的排出路径的最大限制区域。因此，发射区在此阶段负责大多数的气泡特点。

在点火活塞122A已到达排气口110的边缘110A后，其产生也称为排气区的第二功能区160。排气区160在图5B中说明用于图1气枪并且在图6B中说明用于图4的气枪。排气区160的特征在于：点火活塞122A朝向排气口110的另一边缘110B移动通过排气口110的边缘110A。此时，更多压缩空气从火室104排出，由此增加气泡的大小。此排气区现在是沿着压缩空气的排出路径的最大限制区域，并且因此其负责大多数的气泡特点。从发射区到排气区的过渡在绘制最大限制区域对梭子的位置时引入另一不连续性或阶跃，如图7中所说明在区702与704之间的过渡处。

对于图1的源，图5C中说明第三区(也称为“颈状区”)。颈状区170具有环形形状并且由火室104的颈状部分122C的外表面和内表面(或内衬)界定。颈状区170现在是沿着压缩空气的排出路径的最大限制区域，并且因此其负责大多数的气泡特点。从排气区到颈状区(即，在区704与706之间)的过渡在图7中示出的最大限制区域绘制中进一步引入阶跃。

对于常规源，发射区、排气区和颈状区具有不同面积，这意味着当从一个区前进到下一个区时针对压缩空气的排出路径的最大限制区域发生阶跃过渡。图7通过绘制表示传统源的最大限制区域(mm²)对梭子位置(mm)的线700说明阶跃过渡。沿着轴X说明发射区702、排气区704和颈状区706并且过渡点703和705在图中清楚地可见。本发明人已发现这些过渡点(所述过渡点是急剧的)和其它过渡点会不利地影响气泡的特点，即，产生所关注范围之外的频率、将气泡的能量扩散到不需要的频率上、更改压力对时间以及压力对梭子位置曲线的形状等。

因此，根据实施例，源经设计使得其最大限制区域以平滑方式从一个区变化到另一个区，由此避免急剧过渡，如通过图7中的曲线710说明。换句话说，根据实施例，上文关于图5A-6B描述的三个功能区合并成在大部分梭子路径期间具有基本上平滑区域的一个或两个功能区。应注意，梭子的路径在本文中与气体释放周期(即，压缩空气从火室释放的持续时间)相关联。因此，最大限制区域经设计以减少由源产生的声波的高频含量。根据实施例，最大限制区域仅由(i)火室和(ii)过渡区和/或颈状元件界定。过渡区的形状经选择使得最大限制区域是平滑的并且减少声波的高频含量。在一个应用中，过渡区经设计使得出口的区域不会变为最大限制区域。即使出口的区域仅由点火活塞产生，对于此应用也是这样。在另一应用中，过渡区和/或颈状部分的形状经选择(或设计)以控制源的声学特征。因此，表征声学特征的峰值、周期、频率和其它参数可以通过选择梭子轮廓来控制。这些参数在所属领域中已知并且所属领域的技术人员将了解，峰值可以是在形成气泡时的最大压力增加、周期可以是两个连续峰值之间的时间，并且频率可以是时间短的倒数。然而，这些定义并不意图为限制性的并且所属领域的技术人员将认识到，在所属领域中可以使用这些参数的替代定义。稍后关于图10A-C论述梭子的形状对这些参数中的一些参数的影响。应注意，通过选择适当的梭子轮廓(其包含过渡区轮廓)，声学特征的这些参数中的一者或多者可以受到控制。轮廓或形状的选择可以通过多种方式实现。例如，可以使用计算给定源的声学特征的参数并且修改过渡区和/或颈状元件的轮廓/形状的现有软件包，直到实现声学特征的所需参数为止。在另一应用中，构建具有给定过渡区轮廓的梭子并且测量声学特征的参数。如果所述参数中的一者或多者不在所需范围内，那么修改(例如，机械加工)过渡区和/或颈状元件以获得另一轮廓/形状并且再次测量参数。可以重复此过程直到选定参数达到所需范围为止。因此，源(例如，出口)的过渡区和/或颈状元件和/或其它组件的适当轮廓的选择过程可以在计算机中实施(如果基于模型计算)。然而，应注意，为了控制源的声学特征的一个或多个参数(例如，高频含量)，至少过渡区和/或颈状元件的轮廓/形状必须如上所述进行选择。因此，在此背景下术语“选定的”的含义应理解为意味着在选择梭子时考虑声学特征的至少一个参数。与此相反，在此背景下，根据术语“选定的”将不包含在设计用于给定源的梭子时通常考虑的机械考量。

例如，通过使梭子成形为具有专用轮廓来实现具有一个或两个功能区的源。以此方式，当梭子从闭合位置移动到打开位置时最大限制区域基本上是平滑的。通过确保在梭子的操作期间最大限制区域基本上是平滑的，在产生用于形成气泡的压力方面存在较少过渡和更少突然变化。图7中的线710根据梭子的位置对应于最大限制区域的区域。应注意，在对应于打开火室的曲线的部分710A期间，存在最大限制区域从0(当梭子处于闭合位置中并且压缩空气未从火室排出时)到给定值A(当梭子已从闭合位置略微移动并且压缩空气开始从火室释放时)的增加。然而，在曲线710的下一部分710B期间，当梭子继续移动到打开位置时最大限制区域基本上是平滑的。部分710B可以具有基本上恒定的值A或者其面积可以如同样在图中示出那样连续地增加。通过选择稍后将论述的梭子来实现最大限制区域中的此平滑变化。在一个实施例中，部分710A对应于梭子整个冲程的三分之一以下，其中部分710B占梭子整个冲程的三分之二。部分710A与部分710B的比率(关于梭子冲程)可以改变，例如，所述比率可以小于1/2。

现将关于图8A-C论述实现上述优点中的一者或多者并且具有基本上平滑的最大限制区域的一个源。源800具有外壳802，所述外壳包含火室804和液压室806。可移动梭子822位于外壳内部。可移动梭子822具有在一端处的点火活塞822A以及在另一端处的回程活塞822B。不同于现有源，颈状元件822C不直接连接到点火活塞822A。过渡区822D进行从颈状元件822C到点火活塞822A的过渡。

过渡区822D经成形使得在点火活塞822A远离火室804的末端804A移动(如通过图8B中的箭头890指示)之后，当可移动梭子继续朝向图8C中所说明的打开位置移动时最大限制区域880保持基本上平滑的。换句话说，当此区域由末端804A和过渡区822D(如图8B中示出)界定时或者当环形区域由末端804A和颈状元件822C(如图8C中示出)界定时，最大限制区域880基本上是平滑的。图8B和8C中的箭头830指示压缩空气从火室804的排出路径。应注意，在图8B和8C中可移动梭子的位置对应于图7中示出的最大限制区域的区710B对梭子位置曲线图710。当最大限制区域在短时间段内从0增加到值A时，图7中的区710A对应于点火活塞的初始打开。值A可以取决于其既定用途调节用于每一源。应注意，过渡区822D具有沿着纵轴X的可变直径。在一个实施例中，可变直径从颈状元件朝向点火活塞连续地增加。在一个应用中，可变直径沿着纵轴X以不同速率增加。在一个实施例中，从过渡区822D到颈状元件822C的过渡是连续的(平滑的)，因此即使最大限制区域增加其值，所述增加也是平滑而不具有如曲线图700中的阶跃。当过渡区轮廓的一阶导数是连续的时，可以考虑平滑过渡。应注意，此定义应理解为包含可以存在于图7中所说明的曲线图710中的一些较小和/或离散非平滑区。在一个实施例中，点火活塞822A的厚度t小于过渡区822D的厚度T，如图8C中所说明。在另一实施例中，厚度T至少是厚度t的两倍。通过使厚度T相对于厚度t相对较大，可以进行从点火活塞到基本上平滑的颈状元件的过渡。

在已设计和制造(即，已选择)可移动梭子以产生基本上恒定的更多限制区域880后，具有此梭子的源将不需要气动控制或用于控制其气泡的形状和特点的可变形状排气口810。就此而言，应注意，专利US 7,321,527(本文中为'527专利，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中)以减少声学信号的高频范围为目标提供一种气枪，所述气枪的输出声学信号通过调整其气动结构特征中的一些来控制。高频信号通常为认为是不需要的信号(即，噪音)，因为高频信号超出通常用于海洋地震勘探中的频率范围。另外，高频信号产生可能扰乱海洋野生动物的水下噪音污染。为了满足此需要，在'527专利中提出配置气动室和/或气动排气口以在梭子的打开阶段期间调节在水中释放的气体速率，以便以非线性速率形成气动排气区域。然而，此已知解决方案的缺点是声学信号的调制范围相对受到限制。进一步要求气枪的气动结构特征的精确调节，特别地因为参与声学信号形成的气动力是不容易控制的。

因此，本文中所提出的解决方案更有利，因为其涉及计算对应于点火活塞冲程的最大限制区域，这与如在'527专利中确定气动力相比更准确且更可预测。此外，本文所描述的此可移动梭子可以用于现有源中，而不需要重做源或将新组件添加到所述源。

在图9A-C中说明另一实施例。源900具有附接到点火活塞922A而不是颈状元件922C上的过渡区922D。换句话说，点火活塞夹在过渡区922D与颈状元件922C之间。点火活塞922A在图9A中在闭合位置处示出，即，闭合火室904；在图9B中示为远离火室904移动，如通过箭头990指示；并且在图9C中在打开位置处示出。当点火活塞处于闭合位置时，过渡区922D位于火室904内部。回程活塞922B位于气动室907内部。应注意，最大限制区域980类似于图8A-C中所说明的实施例，在大多数的点火活塞冲程期间基本上是平滑的或以平滑方式增加(例如，如果绘制面积对时间，那么此曲线的一阶导数基本上是连续的)。

在一个实施例中，过渡区922D可拆卸地附接到点火活塞922A。然而，在另一实施例中，以整体方式制造两个元件，使得过渡区无法从点火活塞分离。在一个应用中两个元件由相同材料制成，而在另一个应用中两个元件由不同材料制成，例如，点火活塞由更坚固的材料制成，因为其必须将压缩空气保存在火室内部。

在图8A-9C的实施例中，应注意，去除传统发射区。与其中最大限制区域在发射区、排气口区和颈状区之间逐步变化的先前气枪相反，可移动梭子的专用轮廓允许梭子与外壳的内衬(如果存在一个)之间的最大限制区域如上文所定义基本上是平滑的。

本文中论述的一个或多个实施例的另一特点涉及当可移动梭子处于闭合位置时，点火活塞直接位于排气口的边缘810A或910A上。以此方式，不存在更多发射区(或去除发射冲程852)。具有发射区的缺点是对应气体释放区域较小且恒定。消除此部分和相关联阶跃对产生的声学信号具有正面影响，因为梭子移位和速度不再受到与发射区相关联的约束的控制，因此声学信号的开始是可调谐的并且不再被动地被界定。图10A中说明一个或多个实施例的此优点，图10A示出近场声压水平对具有发射区的传统源的时间的曲线图1010并且还示出本文中论述的不具有发射区的源中的一者的曲线图1020。通过选择梭子的适当轮廓，气泡的多个参数可以受到控制。例如，如图10B中所说明，近场中气泡的声波幅度可以相对于传统声波幅度1030减小，如通过曲线1040所说明。在图10B中，示出通过改变梭子的轮廓(如通过曲线1060所说明)来更改传统源的传统功率谱密度，即，幅度的傅里叶变换(查看曲线1050)，以减少高频含量。

本文中所论述的源的一个结果是它们的效率的增加，即，在产生之前不发生压降。具有由于发射部分引起的初始渗漏的传统源中的此压降导致能量丢失，这会不利地影响气泡。然而，本文中论述的源还可以与存在的发射部分一起使用。

所属领域的技术人员将认识到，可以选择其它可移动梭子形状来实现上文所论述优点中的一者或多者。例如，图11A-C示出用于过渡区1122D的外表面P的多个轮廓。更具体来说，图11A示出凸出过渡区(即，配合过渡区的外部的多边形的角不大于180°)，而图11B示出凹入过渡区。图11C示出与图11A中示出的轮廓相比具有较大曲率半径R的凸出过渡区。

换句话说，如果使用图11A中示出的参考系XY，那么在第一四分之一圆周中，过渡区1122D的表面1122E的一阶导数(或斜率)为负且其绝对量缓慢增加，同时尽管在图11B中的表面1122E的第一四分之一圆周中，一阶导数同样为负，但是其绝对量快速增加且随后减速。

类似于图11A-C，图11D-F中的过渡区1122D是凸出的且在颈状元件1122C与点火活塞1122A之间进行平滑过渡。图11D示出具有正一阶导数的表面1122E，图11E示出具有正、急剧一阶导数，随后具有正、适中(或缓慢)一阶导数且随后再次具有急剧一阶导数的相同表面。图11F示出具有基本上恒定的一阶导数的表面1122D。

在图12中所说明的一个实施例中，梭子1222具有颈状元件1222C，所述颈状元件具有两个区，即，接近具有恒定直径的回程活塞1222B的第一区1222C-1以及接近具有可变直径的过渡区1222D或点火活塞1222A的第二区1222C-2。第二区1222C-2的直径经配置以匹配过渡区1222D的直径。应注意，传统颈状元件具有沿着其纵轴的恒定直径，如在图12中通过虚线所说明。所属领域的技术人员将注意到，对于颈状元件的第二区1222C-2，多个轮廓是可能的，使得在更多空气从火室中释放时最大限制区域变得甚至更平滑。

以上实施例中所说明的一个或多个梭子轮廓的一个优点是更好地控制气流(例如，空气流)，并且因此更好地控制声学特征。控制声学特征意指(i)增加或减小气泡的声波峰值，并且因此增加效率、(ii)控制声频带宽的能力和/或(iii)控制声频带宽以避免不需要的高频信号的可能性，所述高频信号对于地震采集以及假定更好地保护哺乳动物是不必要的。为了实现这些优点中的一者或多者，仅梭子的轮廓需要进行调谐以界定最大限制区域。

如'527专利中通过梭子的轮廓而不是线性轮廓或出口区域控制空气流还允许在梭子完全打开时限制主体长度、重量以及成本，限制在打开且保持能量以最大化峰值时不需要的火室压降。空气流控制还可以改进梭子的闭合能力并且减少在闭合期间梭子的振荡，因为最大限制区域的变化更平滑并且因此与在先前气枪中相比“气门效果”没那么重要。

本发明人还注意到，由于在发射周期期间梭子振荡较不重要，因此与先前气枪相比所有梭子的移动部分的磨损减少并且枪传感器输出可能较少地受这些振荡的损害。

现在在图13中说明在上述实施例中的任一者中揭示的用于操作源的方法。在步骤1300中，根据以上实施例中的任一者的源被置于水中，并且在步骤1302中，激活所述源以产生地震波。与前述源相比，由于激活震源产生的气泡具有更好的特点，因为源的最大限制区域如上文所述基本上恒定或以平滑方式变化。

所揭示的实施例提供一种用于在海中产生具有改进的频谱的声波的源和方法。应理解，此描述并非意图限制本发明。相反，示例性实施例意图涵盖替代方案、修改和等效物，所述内容包含在所附权利要求书界定的本发明的精神和范围内。另外，在示例性实施例的详细描述中，阐述了许多特定细节以便提供对所主张的发明的全面理解。然而，所属领域的技术人员应理解，可以在不具有此类具体细节的情况下实践各个实施例。

虽然本发明的实施例的特征和元件是在特定组合的实施例中描述的，但是可以在不具有所述实施例的其它特征和元件的情况下单独使用每个特征或元件，或者在具有或不具有本文所揭示的其它特征和元件的情况下可以以各种组合使用每个特征或元件。

此书面描述使用了所揭示的标的物的实例以使得所属领域的技术人员能够实践本发明，包含制作和使用任何装置或者系统并且执行任何并入方法。标的物的可获专利的范围由权利要求书界定，并且可以包含所属领域的技术人员构想出的其它实例。此类其它实例意图涵盖在权利要求书的范围内。

Claims (19)

1.一种震源(800、900)，其经配置以产生声波，所述震源包括：

外壳(802、902)，其具有经配置以保存压缩气体的火室(804、904)；

可移动梭子(822、922)，其位于所述外壳(802、902)内部并且经配置以沿着所述外壳(802、902)的纵轴在闭合位置与打开位置之间移动；以及

至少一个排气口(810、910)，其经配置以在所述可移动梭子(822、922)朝向所述打开位置移动时将所述压缩气体释放到环境中，

其中所述可移动梭子(822、922)包含：

点火活塞(822A、922A)，其闭合所述火室(804、904)并且有助于保存所述压缩气体，以及

过渡区(822D、922D)，其连接到所述点火活塞(822A、922A)，其中当所述可移动梭子处于所述闭合位置时所述过渡区(822D、922D)位于所述火室内部，

其中所述火室(804、904)和所述过渡区(822D、922D)界定最大限制区域(880、980)，所述压缩气体通过所述最大限制区域朝向所述至少一个排气口(810、910)释放以产生声波，在所述可移动梭子(822、922)朝向所述打开位置移动时所述最大限制区域(880、890)是平滑的，并且选择所述过渡区(822D、922D)的轮廓以控制震源的声学特征的至少一个参数，以减少所述声波的高频含量，

其中所述过渡区经选择以具有凸出形状。

2.根据权利要求1所述的震源，其中所述过渡区(822D、922D)的厚度大于所述点火活塞(822A、922A)的厚度。

3.根据权利要求2所述的震源，其中所述过渡区(822D、922D)的所述厚度至少是所述点火活塞(822A、922A)的所述厚度的两倍。

4.根据权利要求1所述的震源，其进一步包括：

颈状元件(822C、922C)，其连接到所述点火活塞(922A)或所述过渡区(822D)，所述颈状元件紧靠所述过渡区具有可变直径。

5.根据权利要求4所述的震源，其中所述过渡区(822D)夹在所述颈状元件(822C)与所述点火活塞(822A)之间。

6.根据权利要求1所述的震源，其中当所述可移动梭子处于所述闭合位置时所述点火活塞(922A)位于所述火室内部。

7.根据权利要求4所述的震源，其中所述过渡区与所述火室的末端(804A)之间的环形区域等于所述颈状元件与所述火室的所述末端之间的环形区域。

8.根据权利要求1所述的震源，其中当处于所述闭合位置时所述点火活塞直接面对着所述至少一个排气口(810)。

9.根据权利要求1所述的震源，其中所述可移动梭子进一步包括：

颈状元件(822C)，其连接到所述过渡区(822D)；以及

回程活塞(822B)，其连接到所述颈状元件(822C)的末端，

其中所述回程活塞位于所述火室内部。

10.根据权利要求1所述的震源，其进一步包括：

液压室(806)，当所述可移动梭子在所述打开位置与所述闭合位置之间时，所述液压室与所述至少一个排气口和所述火室流体连通。

11.根据权利要求1所述的震源，其进一步包括：

颈状元件(922C)，其连接到所述点火活塞(922A)，其中所述过渡区(922D)和所述颈状元件(922C)将所述点火活塞(922A)夹在中间。

12.根据权利要求1所述的震源，其中所述可移动梭子进一步包括：

颈状元件(922C)，其连接到所述点火活塞(922A)；以及

回程活塞(922B)，其连接到所述颈状元件(922C)的末端，

其中所述回程活塞位于气动室内部。

13.一种震源(800、900)，其经配置以产生声波，所述震源包括：

外壳(802、902)，其具有火室(804、904)；

可移动梭子(822、922)，其位于所述外壳(802、902)内部并且经配置以沿着所述外壳(802、902)的纵轴在闭合位置与打开位置之间移动；

至少一个排气口(810、910)，其经配置以在所述可移动梭子(822、922)朝向所述打开位置移动时将压缩气体释放到环境中；以及

所述可移动梭子(822、922)具有界定最大限制区域(880、980)的过渡区(822D、922D)，所述压缩气体通过所述最大限制区域朝向所述至少一个排气口(810、910)释放以产生声波，其中当所述可移动梭子处于所述闭合位置时所述过渡区(822D、922D)位于所述火室内部，

其中在所述可移动梭子(822、922)朝向所述打开位置移动时，所述最大限制区域(880、890)是平滑的，其中选择所述过渡区(822D、922D)的轮廓以控制震源的声学特征的至少一个参数，以减少所述声波的高频含量，

其中所述过渡区经选择以具有凸出形状。

14.根据权利要求13所述的震源，其中所述可移动梭子(822、922)进一步包括：

点火活塞(822A、922A)，其闭合所述火室(804、904)并且有助于保存所述压缩气体，

所述过渡区(822D、922D)连接到所述点火活塞(822A、922A)，以及

颈状元件(822C、922C)，其经配置以进入所述火室(804、904)。

15.根据权利要求14所述的震源，其中所述过渡区(822D)夹在所述颈状元件(822C)与所述点火活塞(822A)之间。

16.根据权利要求14所述的震源，其中当所述可移动梭子处于所述闭合位置时所述点火活塞(922A)位于所述火室内部。

17.根据权利要求13所述的震源，其中所述过渡区具有沿着所述纵轴具有可变直径的第一区以及沿着所述纵轴具有恒定直径的第二区。

18.根据权利要求17所述的震源，其中所述可变直径沿着所述纵轴以不同速率增加。

19.一种用于经配置以产生声波的震源(800、900)的可移动梭子(822、922)，所述可移动梭子包括：

点火活塞(822A、922A)；以及

过渡区(822D、922D)，其连接到所述点火活塞(822A、922A)；

其中所述震源的火室(804、904)和所述过渡区(822D、922D)界定最大限制区域(880、980)，压缩气体通过所述最大限制区域从所述火室朝向至少一个排气口(810、910)释放到环境中以产生声波，选择所述过渡区(822D、922D)的轮廓以控制所述震源的声学特征的至少一个参数，以减少所述声波的高频含量，

其中所述过渡区经选择以具有凸出形状。

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