CN106842288A - 一种海底地震电磁数据采集装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种海底地震电磁数据采集装置和方法。该装置包括：激发船、拖曳式震源、和拖曳式电流源；布设在海底的铠装光缆；铠装光缆中等间隔设置测量四分量地震信号的四分量光纤检波器和测量三分量电磁场信号的三分量光纤电磁场传感器；四分量光纤检波器和三分量光纤电磁场传感器通过铠装光缆毗邻连接有三分量光纤陀螺仪，三分量光纤陀螺仪测量与其毗邻连接的四分量光纤检波器或三分量光纤电磁场传感器的三分量姿态数据；铠装光缆一端设置激光信号发生器和接收沿缆分布的四分量光纤检波器、三分量光纤电磁传感器和三分量光纤陀螺仪测量得到的信号数据的激光调制解调仪器。利用本申请实施例提供的技术方案可以提高地震电磁数据准确性和可靠性。

Description

一种海底地震电磁数据采集装置和方法

技术领域

本发明涉及海底地震电磁勘探技术领域，尤其涉及一种海底地震电磁数据采集装置和方法。

背景技术

海洋蕴含着丰富的资源，70％的地球表面被海洋覆盖，石油、天然气以及稀有金属等各种矿产资源在海底具有极为丰富的储量，这些资源有待查明及开发利用。在海洋勘探技术领域中，地震电磁数据(地震数据和电磁数据)对海底矿产、油气资源等勘探与综合评价具有重要的意义。

现有的海底地震数据采集方式主要可以包括两种：第一种是把单分量、二分量、三分量或四分量海底地震数据采集缆沉入海底，采集缆由放缆船先投放铺设到海底，然后由气枪震源船拖曳着水下可控气枪震源在距海面以下一定的深度上前行并向海水中激发地震信号，然后事先投放铺设到海底的采集缆采集海底地震数据；第二种是独立的三分量或四分量海底地震数据采集站沉底，气枪震源船拖曳着水下可控气枪震源在距海面以下一定的深度的水中拖移时激发地震信号，然后沉底的地震数据采集站采集三分量或四分量海底地震数据。

现有的海底电磁数据采集方式主要可以包括两种：第一种是海洋电磁数据采集缆沉底，海洋电磁(电流)激发源在水中拖移激发，然后沉底的电磁数据采集缆采集海底电磁数据。第二种是独立的三分量或四分量海洋电磁数据采集站沉底，独立的海洋电磁(电流)激发源在水中拖移激发，然后沉底的电磁数据采集站采集三分量或四分量海底电磁数据。

上述现有技术中的海底地震数据和电磁数据采集方式中，需要电作为信息的载体，利用导线来传输信息，因此，易受到外部电磁场的干扰，同时传输信息的导线也会干扰电磁传感器，降低了采集得到的地震电磁数据准确性和可靠性。

发明内容

本申请的目的是提供一种海底地震电磁数据采集装置和方法，可以采集海底四分量地震数据和海底六分量电磁场数据，且有效提高海底地震电磁数据准确性和可靠性，为实现对海底矿产、油气资源等勘探与综合评价提供数据支持。

本申请提供的海底地震电磁数据采集装置和方法是这样实现的：

一种海底地震电磁数据采集装置，包括地震和电磁源激发船、拖曳式震源、和拖曳式电流源；

布设在海底的采集海底地震电磁数据的铠装光缆；

所述铠装光缆中等间隔依次设置有预设数量的测量四分量地震信号的四分量光纤检波器和预设数量的测量三分量电磁场信号的三分量光纤电磁场传感器；所述四分量光纤检波器和所述三分量光纤电磁场传感器分别通过所述铠装光缆毗邻连接有三分量光纤陀螺仪，所述三分量光纤陀螺仪测量与所述三分量光纤陀螺仪毗邻连接的四分量光纤检波器或三分量光纤电磁场传感器的三分量姿态数据；

其中，所述三分量电磁场信号包括三分量电场信号和三分量磁场信号，所述三分量光纤电磁场传感器包括毗邻连接的三分量光纤电场传感器和三分量光纤磁场传感器；

所述铠装光缆的一端设置有激光信号发生器和接收沿所述铠装光缆分布的所述四分量光纤检波器、所述三分量光纤磁场传感器、所述三分量光纤电场传感器和所述三分量光纤陀螺仪测量得到的信号和数据的激光调制解调仪器。

在一个优选的实施例中，所述四分量光纤检波器包括一个光纤水听器和一个三分量光纤检波器。

在一个优选的实施例中，所述三分量光纤电场传感器为采用电致光吸收效应的光纤电场传感器或采用压电弹光效应的光纤电场传感器。

在一个优选的实施例中，所述三分量光纤磁场传感器为采用法拉第效应的光纤磁场传感器或采用磁致伸缩效应的光纤磁场传感器。

在一个优选的实施例中，所述三分量姿态数据包括倾角、方位角和倾向。

在一个优选的实施例中，所述等间隔设置的范围为1.5米至15米。

在一个优选的实施例中，所述光纤水听器为干涉型光纤水听器。

在一个优选的实施例中，所述三分量光纤检波器为三分量光纤加速度传感器或三分量光纤矢量水听器。

在一个优选的实施例中，所述装置还包括：

设置在所述四分量光纤检波器和相应的毗邻连接的三分量光纤陀螺仪外的护套，所述护套内灌注有胶质填充材料。

在一个优选的实施例中，所述装置还包括：

设置在所述三分量光纤电磁传感器和相应的毗邻连接的三分量光纤陀螺仪外的护套，所述护套内灌注有胶质填充材料。

一种海底地震电磁数据采集装置，包括地震震源激发船、拖曳式震源；

布设在海底的采集海底地震数据的铠装光缆；

所述铠装光缆中等间隔设置有预设数量的测量四分量地震信号的四分量光纤检波器，所述四分量光纤检波器通过所述铠装光缆毗邻连接有三分量光纤陀螺仪，所述三分量光纤陀螺仪测量与所述三分量光纤陀螺仪毗邻连接的四分量光纤检波器的三分量姿态数据；

所述铠装光缆的一端设置有激光信号发生器和接收沿所述铠装光缆分布的所述四分量光纤检波器和所述三分量光纤陀螺仪测量得到的信号和数据的激光调制解调仪器。

一种海底地震电磁数据采集装置，包括电磁源激发船、拖曳式电流源；

布设在海底的采集海底电磁数据的铠装光缆；

所述铠装光缆中等间隔设置有预设数量的测量三分量电磁场信号的三分量光纤电磁场传感器；所述三分量光纤电磁场传感器通过所述铠装光缆毗邻连接有三分量光纤陀螺仪，所述三分量光纤陀螺仪测量与所述三分量光纤陀螺仪毗邻连接的三分量光纤电磁场传感器的三分量姿态数据；

其中，所述三分量电磁场信号包括三分量电场信号和三分量磁场信号，所述三分量光纤电磁场传感器包括毗邻连接的三分量光纤电场传感器和三分量光纤磁场传感器；

所述铠装光缆的一端设置有激光信号发生器和接收沿所述铠装光缆分布的所述三分量光纤磁场传感器、所述三分量光纤电场传感器和所述三分量光纤陀螺仪测量得到的信号和数据的激光调制解调仪器。

一种海底地震电磁数据采集方法，通过上述的海底地震电磁数据采集装置采集海底地震电磁数据，该方法包括：

将铠装光缆根据预设的测网由放缆船铺设到海底；

地震和电磁源激发船在海平面以下预设深度拖曳预设数量的震源和电流源移动激发地震信号和电流源信号；

四分量光纤检波器测量四分量地震信号，三分量光纤电磁场传感器测量三分量电磁场信号，三分量光纤陀螺仪测量与所述三分量光纤陀螺仪毗邻连接的四分量光纤检波器或三分量光纤电磁场传感器的三分量姿态数据；

其中，所述三分量电磁场信号包括三分量电场信号和三分量磁场信号，所述三分量光纤电磁场传感器包括毗邻连接的三分量光纤电场传感器和三分量光纤磁场传感器；

激光信号发生器发射预设激光脉冲信号，激光调制解调仪器通过所述铠装光缆接收沿所述铠装光缆分布的所述四分量光纤检波器、所述三分量光纤磁场传感器、所述三分量光纤电场传感器和所述三分量光纤陀螺仪测量得到的信号和数据；

对所述激光调制解调仪器接收得到的信号和数据进行转换定位处理得到海底四分量地震数据和海底六分量电磁场数据。

一种海底地震电磁数据采集方法，通过上述的海底地震电磁数据采集装置采集海底地震电磁数据，该方法包括：

将铠装光缆根据预设的测网由放缆船铺设到海底；

地震震源激发船在海平面以下预设深度拖曳预设数量的震源移动激发地震信号；

四分量光纤检波器测量四分量地震信号，三分量光纤陀螺仪测量与所述三分量光纤陀螺仪毗邻连接的四分量光纤检波器的三分量姿态数据；

激光信号发生器发射预设激光脉冲信号，激光调制解调仪器通过所述铠装光缆接收沿所述铠装光缆分布的所述四分量光纤检波器和所述三分量光纤陀螺仪测量得到的信号和数据；

对所述激光调制解调仪器接收得到的信号和数据进行转换定位处理得到海底四分量地震数据。

一种海底地震电磁数据采集方法，通过上述的海底地震电磁数据采集装置采集海底地震电磁数据，该方法包括：

将铠装光缆根据预设的测网由放缆船铺设到海底；

电磁源激发船在海平面以下预设深度拖曳电流源移动激发电流源信号；

三分量光纤电磁场传感器测量三分量电磁场信号，三分量光纤陀螺仪测量与所述三分量光纤陀螺仪毗邻连接的三分量光纤电磁场传感器的三分量姿态数据；

其中，所述三分量电磁场信号包括三分量电场信号和三分量磁场信号，所述三分量光纤电磁场传感器包括毗邻连接的三分量光纤电场传感器和三分量光纤磁场传感器；

激光信号发生器发射预设激光脉冲信号，激光调制解调仪器通过所述铠装光缆接收沿所述铠装光缆分布的所述三分量光纤磁场传感器、所述三分量光纤电场传感器和所述三分量光纤陀螺仪测量得到的信号和数据；

对所述激光调制解调仪器接收得到的信号和数据进行转换定位处理得到海底六分量电磁场数据。

本申请采用四分量光纤检波器和三分量光纤电磁场传感器同步或异步采集海底地震和电磁场信号，采集地震电磁数据的铠装光缆里无需任何电子器件，可以大幅度的降低海底地震电磁数据采集装置的生产制造成本，而且便于在海上生产中的使用和维护，在很大程度上简化了海底地震电磁数据采集装置的设计和制造。同时，由于采用光纤作为信息载体，可以实现远距离大范围的测量和监测，每条铠装光缆上可以有更密集和数量更多的地震和电磁场信号的采集装置，可以更高效率的采集高密度海底四分量地震数据和海底六分量电磁场数据。与现有技术相比，利用本申请实施例提供的采集装置可以有效提高海底地震电磁数据准确性和可靠性，进而可以提高海底地震电磁数据探测到的地下地质体目标的准确性和可靠性，为实现对海底矿产、油气资源等勘探与综合评价提供数据支持。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的一种海底地震电磁数据采集装置的一种实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的海底地震电磁数据采集方法的一种实施例的流程图；

图3是本申请提供的海底地震电磁数据采集方法的另一种实施例的流程图；

图4是本申请提供的海底地震电磁数据采集方法的另一种实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

下面以几个具体的例子详细说明本申请实施例的具体实现。

以下介绍本申请一种海底地震电磁数据采集装置的一种实施例。结合附图1，图1是本申请提供的一种海底地震电磁数据采集装置的一种实施例的结构示意图，所述装置可以包括：

地震和电磁源激发船1、拖曳式震源2、和拖曳式电流源3；

布设在海底的采集海底地震电磁数据的铠装光缆4；

所述铠装光缆4中等间隔依次设置有预设数量的测量四分量地震信号的四分量光纤检波器5和预设数量的测量三分量电磁场信号的三分量光纤电磁场传感器6；所述四分量光纤检波器5和所述三分量光纤电磁场传感器6分别通过所述铠装光缆4毗邻连接有三分量光纤陀螺仪7，所述三分量光纤陀螺仪7测量与所述三分量光纤陀螺仪7毗邻连接的四分量光纤检波器5或三分量光纤电磁场传感器6的三分量姿态数据；

其中，所述三分量电磁场信号包括三分量电场信号和三分量磁场信号，所述三分量光纤电磁场传感器6包括毗邻连接的三分量光纤电场传感器61和三分量光纤磁场传感器62；

所述铠装光缆4的一端设置有激光信号发生器8和接收沿所述铠装光缆分布的所述四分量光纤检波器5、所述三分量光纤磁场传感器61、所述三分量光纤电场传感器62和所述三分量光纤陀螺仪7测量得到的信号和数据的激光调制解调仪器9。

具体的，所述激光信号发生器8发出预设激光脉冲信号，基于所述预设激光脉冲信号和铠装光缆4，激光调制解调仪器9可以接收到沿所述铠装光缆分布的所述四分量光纤检波器5、所述三分量光纤磁场传感器61、所述三分量光纤电场传感器62和所述三分量光纤陀螺仪7测量得到的信号和数据。这里采用光而不是电来作为信息的载体，利用的是光纤而不是导线来传输信息，所以，不易受到外部电磁场的干扰，具有更高的测量准确性和可靠性，可以有效保证地震电磁数据的准确性。

具体的，所述预设激光脉冲信号可以预先根据实际采集情况设置。

具体的，本申请所述毗邻连接可以包括相互连接的两个装置之间的距离小于预设阈值。具体的所述预设阈值可以结合实际应用设置，例如设置为0.05m，但本申请所述预设阈值并不以此为限。

具体的，本申请所述拖曳式震源可以为拖曳式可控震源，例如拖曳式气枪震源，但本申请实施例所述拖曳式震源并不以上述为限。

具体的，本申请所述拖曳式电流源可以为拖曳式可控电流源，例如拖曳式偶极电流源，但本申请实施例所述拖曳式可控电流源并不以上述为限。

具体的，所述四分量光纤检波器可以包括一个光纤水听器和一个三分量光纤检波器。

具体的，所述三分量光纤电场传感器可以为采用电致光吸收效应的光纤电场传感器或采用压电弹光效应的光纤电场传感器。

具体的，所述三分量光纤磁场传感器可以为采用法拉第效应的光纤磁场传感器或采用磁致伸缩效应的光纤磁场传感器。

具体的，本申请通过高灵敏度的光学相干检测，将拖曳式震源或拖曳式电流源发出的地震信号或电流源信号引起的水声振动或电磁场变化转换成光信号，通过光纤传至激光调制解调仪器。由于光线灵敏度高，频响特性好，动态范围大，抗电磁干扰与信号串扰能力强，实现信号传感与传输一体化，可以大大提高海底地震电磁数据采集装置的可靠性。同时，由于采用光纤作为信息载体，可以实现远距离大范围的测量和监测。

具体的，所述三分量姿态数据包括倾角、方位角和倾向。后续可以利用所述倾角、方位角和倾向对测量得到的四分量地震信号、三分量电场信号和三分量磁场信号进行相应的旋转定位，以保证地震电磁数据的准确性。

具体的，所述等间隔设置的范围为1.5米至15米。此外，需要说明的是，本申请实施例所述等间隔设置的范围并不仅限于上述的1.5米至15米，在实际应用中，还可以结合实际勘探采集的情况设置相应的范围。

具体的，所述光纤水听器可以为干涉型光纤水听器。具体的，所述干涉型光纤水听器是基于光学干涉仪的原理构造的(如Michelson干涉仪、Mach-Zehnder干涉仪、Fabry-Perot干涉仪、Sagnac干涉仪等)。对于Michelson干涉仪，其工作原理是由激光器发出的激光经光纤耦合器分为两路：一路构成光纤干涉仪的传感臂，接受声波的调制，另一路则构成参考臂，提供参考相位。两束波经后端反射膜反射后返回光纤耦合器，发生干涉，干涉的光信号经光电探测器转换为电信号，经过信号处理就可以拾取声波的信息。

具体的，所述三分量光纤检波器可以为三分量光纤加速度传感器或三分量光纤矢量水听器。具体的，所述三分量光纤加速度传感器由6个弹性顺变柱体共同支撑1个质量块构成三分量结构，三组迈克耳逊全保偏光纤干涉仪共用一个光源组成。弹性顺变柱体通常是指检波器敏感元件中的关键部件，该检波器数字信号处理系统以TI公司的高性能数字信号处理芯片为核心，辅以必要的电路，实现了对加速度信号的高精度检测和误差信号的补偿。所述三分量光纤矢量水听器通常是指基于多光束干涉的双耦合器环形腔光纤传感器，使用高频光频调制的PGC调制解调。其外形为圆柱薄壳型光纤加速度传感器，利用偏重心结构的支撑骨架实现对光纤矢量水听器拖曳阵的姿态控制。

具体的，参见图1，所述装置还包括：

设置在所述四分量光纤检波器和相应的毗邻连接的三分量光纤陀螺仪外的护套10，所述护套10内灌注有胶质。

具体的，所述装置还包括：

设置在所述三分量光纤电磁传感器和相应的毗邻连接的三分量光纤陀螺仪外的护套10，所述护套10内灌注有胶质填充材料。

具体的，本申请实施例中所述护套可以为耐摩擦的护套，所述胶质填充材料可以为高分子化合物或有机硅树脂复合材料，但本申请实施例所述胶质填充材料并不以此为限。

由上述内容可见，通过本申请实施例提供的海底地震电磁数据采集装置采用四分量光纤检波器和三分量光纤电磁场传感器同步或异步采集海底地震和电磁场信号，采集地震电磁数据的铠装光缆里无需任何电子器件，可以大幅度的降低海底地震电磁数据采集装置的生产制造成本，而且便于在海上生产中的使用和维护，在很大程度上简化了海底地震电磁数据采集装置的设计和制造。同时，由于采用光纤作为信息载体，可以实现远距离大范围的测量和监测，每条铠装光缆上可以有更密集和数量更多的地震和电磁场信号的采集装置，可以更高效率的采集高密度海底四分量地震数据和海底六分量电磁场数据。与现有技术相比，利用本申请实施例提供的采集装置可以有效提高海底地震电磁数据准确性和可靠性，进而可以提高海底地震电磁数据探测到的地下地质体目标的准确性和可靠性，为实现对海底矿产、油气资源等勘探与综合评价提供数据支持。

以下介绍本申请通过上述的海底地震电磁数据采集装置采集海底地震电磁数据时对应的一种海底地震电磁数据采集方法的一种实施例。图2是本申请提供的海底地震电磁数据采集方法的一种实施例的流程图，本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。具体的如图2所示，所述方法可以包括：

S210：将铠装光缆根据预设的测网铺设到海底。

在实际应用中可以利用放缆船将铠装光缆根据预设的测网铺设到海底。

S220：地震和电磁源激发船在海平面以下预设深度拖曳预设数量的震源和电流源移动激发地震信号和电流源信号。

具体的，所述地震和电磁源激发船与所述放缆船可以为同一艘船，也可以是不同的船。

S230：四分量光纤检波器测量四分量地震信号。

S240：三分量光纤电磁场传感器测量三分量电磁场信号，其中，所述三分量电磁场信号包括三分量电场信号和三分量磁场信号，所述三分量光纤电磁场传感器包括毗邻连接的三分量光纤电场传感器和三分量光纤磁场传感器。

S250：三分量光纤陀螺仪测量与所述三分量光纤陀螺仪毗邻连接的四分量光纤检波器或三分量光纤电磁场传感器的三分量姿态数据。

S260：激光信号发生器发射预设激光脉冲信号，激光调制解调仪器通过所述铠装光缆接收沿所述铠装光缆分布的所述四分量光纤检波器、所述三分量光纤磁场传感器、所述三分量光纤电场传感器和所述三分量光纤陀螺仪测量得到的信号和数据。

具体的，这里激光信号发生器发射预设激光脉冲信号之后，通过所述预设激光脉冲信号的激发，所述铠装光缆可以将所述四分量光纤检波器、所述三分量光纤磁场传感器、所述三分量光纤电场传感器和所述三分量光纤陀螺仪测量得到的信号和数据传输至激光调制解调仪器。

S270：对所述激光调制解调仪器接收得到的信号和数据进行转换定位处理得到海底四分量地震数据和海底六分量电磁场数据。

具体的，所述六分量电磁场数据包括三分量电场数据和三分量磁场数据。具体的，可以通过三分量光纤陀螺仪测量得到的相应的四分量光纤检波器、三分量光纤磁场传感器、三分量光纤电场传感器的三分量姿态数据分别对四分量光纤检波器、三分量光纤磁场传感器、三分量光纤电场传感器测量得到的四分量地震信号、三分量磁场信号和三分量电场信号进行相应的旋转定位之后，再转换为相应的海底四分量地震数据和海底六分量电磁场数据。

由以上本申请一种海底地震电磁数据采集方法的实施例可见，本申请采用四分量光纤检波器和三分量光纤电磁场传感器同步或异步采集海底地震和电磁场信号，采集地震电磁数据的铠装光缆里无需任何电子器件，可以大幅度的降低海底地震电磁数据采集装置的生产制造成本，而且便于在海上生产中的使用和维护，在很大程度上简化了海底地震电磁数据采集装置的设计和制造。同时，由于采用光纤作为信息载体，可以实现远距离大范围的测量和监测，每条铠装光缆上可以有更密集和数量更多的地震和电磁场信号的采集装置，可以更高效率的采集高密度海底四分量地震数据和海底六分量电磁场数据。与现有技术相比，利用本申请实施例提供的技术方案可以有效提高海底地震电磁数据准确性和可靠性，进而可以提高海底地震电磁数据探测到的地下地质体目标的准确性和可靠性，为实现对海底矿产、油气资源等勘探与综合评价提供数据支持。

以下介绍本申请通过上述的海底地震电磁数据采集装置采集海底地震电磁数据时对应的一种海底地震电磁数据采集方法的另一种实施例。图3是本申请提供的海底地震电磁数据采集方法的另一种实施例的流程图，本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。具体的如图3所示，所述方法可以包括：

S310：将铠装光缆根据预设的测网铺设到海底。

S320：地震震源激发船在海平面以下预设深度拖曳预设数量的震源移动激发地震信号。

S330：四分量光纤检波器测量四分量地震信号。

S340：三分量光纤陀螺仪测量与所述三分量光纤陀螺仪毗邻连接的四分量光纤检波器的三分量姿态数据。

S350：激光信号发生器发射预设激光脉冲信号，激光调制解调仪器通过所述铠装光缆接收沿所述铠装光缆分布的所述四分量光纤检波器和所述三分量光纤陀螺仪测量得到的信号和数据。

S360：对所述激光调制解调仪器接收得到的信号和数据进行转换定位处理得到海底四分量地震数据。

由以上本申请一种海底地震电磁数据采集方法的实施例可见，本申请采用四分量光纤检波器采集海底地震信号，铠装光缆里无需任何电子器件，可以大幅度的降低海底地震电磁数据采集装置的生产制造成本，而且便于在海上生产中的使用和维护，在很大程度上简化了海底地震电磁数据采集装置的设计和制造。同时，由于采用光纤作为信息载体，可以实现远距离大范围的测量和监测，每条铠装光缆上可以有更密集和数量更多的地震信号的采集装置，可以更高效率的采集高密度海底四分量地震数据。与现有技术相比，利用本申请实施例提供的技术方案可以有效提高海底地震数据准确性和可靠性，进而可以提高海底地震数据探测到的地下地质体目标的准确性和可靠性，为实现对海底矿产、油气资源等勘探与综合评价提供数据支持。

以下介绍本申请通过上述的海底地震电磁数据采集装置采集海底地震电磁数据时对应的一种海底地震电磁数据采集方法的另一种实施例。图4是本申请提供的海底地震电磁数据采集方法的另一种实施例的流程图，本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。具体的如图4所示，所述方法可以包括：

S410：将铠装光缆根据预设的测网铺设到海底。

S420：电磁源激发船在海平面以下预设深度拖曳电流源移动激发电流源信号。

S430：三分量光纤电磁场传感器测量三分量电磁场信号，其中，所述三分量电磁场信号包括三分量电场信号和三分量磁场信号，所述三分量光纤电磁场传感器包括毗邻连接的三分量光纤电场传感器和三分量光纤磁场传感器。

S440：三分量光纤陀螺仪测量与所述三分量光纤陀螺仪毗邻连接的三分量光纤电磁场传感器的三分量姿态数据。

S450：激光信号发生器发射预设激光脉冲信号，激光调制解调仪器通过所述铠装光缆接收沿所述铠装光缆分布的所述三分量光纤磁场传感器、所述三分量光纤电场传感器和所述三分量光纤陀螺仪测量得到的信号和数据。

S460：对所述激光调制解调仪器接收得到的信号和数据进行转换定位处理得到海底六分量电磁场数据。

由以上本申请一种海底地震电磁数据采集方法的实施例可见，本申请采用三分量光纤电磁场传感器采集海底电磁场信号，铠装光缆里无需任何电子器件，可以大幅度的降低海底电磁数据采集装置的生产制造成本，而且便于在海上生产中的使用和维护，在很大程度上简化了海底地震电磁数据采集装置的设计和制造。同时，由于采用光纤作为信息载体，可以实现远距离大范围的测量和监测，每条铠装光缆上可以有更密集和数量更多的电磁场信号的采集装置，可以更高效率的采集高密度海底六分量电磁场数据。与现有技术相比，利用本申请实施例提供的采集装置可以有效提高海底电磁数据准确性和可靠性，进而可以提高海底电磁数据探测到的地下地质体目标的准确性和可靠性，为实现对海底矿产、油气资源等勘探与综合评价提供数据支持。

以下介绍本申请一种海底地震电磁数据采集装置的另一种实施例。包括：

地震震源激发船、拖曳式震源；

布设在海底的采集海底地震数据的铠装光缆；

所述铠装光缆中等间隔设置有预设数量的测量四分量地震信号的四分量光纤检波器，所述四分量光纤检波器通过所述铠装光缆毗邻连接有三分量光纤陀螺仪，所述三分量光纤陀螺仪测量与所述三分量光纤陀螺仪毗邻连接的四分量光纤检波器的三分量姿态数据；

所述铠装光缆的一端设置有激光信号发生器和接收沿所述铠装光缆分布的所述四分量光纤检波器和所述三分量光纤陀螺仪测量得到的信号和数据的激光调制解调仪器。

由上述内容可见，通过本申请实施例提供的海底地震电磁数据采集装置采用四分量光纤检波器采集海底地震信号，铠装光缆里无需任何电子器件，可以大幅度的降低海底地震电磁数据采集装置的生产制造成本，而且便于在海上生产中的使用和维护，在很大程度上简化了海底地震电磁数据采集装置的设计和制造。同时，由于采用光纤作为信息载体，可以实现远距离大范围的测量和监测，每条铠装光缆上可以有更密集和数量更多的地震信号的采集装置，可以更高效率的采集高密度海底四分量地震数据。与现有技术相比，利用本申请实施例提供的采集装置可以有效提高海底地震数据准确性和可靠性，进而可以提高海底地震数据探测到的地下地质体目标的准确性和可靠性，为实现对海底矿产、油气资源等勘探与综合评价提供数据支持。

以下介绍本申请一种海底地震电磁数据采集装置的另一种实施例。包括：

电磁源激发船、拖曳式电流源；

布设在海底的采集海底电磁数据的铠装光缆；

所述铠装光缆中等间隔设置有预设数量的测量三分量电磁场信号的三分量光纤电磁场传感器；所述三分量光纤电磁场传感器通过所述铠装光缆毗邻连接有三分量光纤陀螺仪，所述三分量光纤陀螺仪测量与所述三分量光纤陀螺仪毗邻连接的三分量光纤电磁场传感器的三分量姿态数据；

其中，所述三分量电磁场信号包括三分量电场信号和三分量磁场信号，所述三分量光纤电磁场传感器包括毗邻连接的三分量光纤电场传感器和三分量光纤磁场传感器；

所述铠装光缆的一端设置有激光信号发生器和接收沿所述铠装光缆分布的所述三分量光纤磁场传感器、所述三分量光纤电场传感器和所述三分量光纤陀螺仪测量得到的信号和数据的激光调制解调仪器。

由上述内容可见，通过本申请实施例提供的海底地震电磁数据采集装置采用三分量光纤电磁场传感器采集海底电磁场信号，采集海底地震电磁数据的铠装光缆里无需任何电子器件，可以大幅度的降低海底电磁数据采集装置的生产制造成本，而且便于在海上生产中的使用和维护，在很大程度上简化了海底地震电磁数据采集装置的设计和制造。同时，由于采用光纤作为信息载体，可以实现远距离大范围的测量和监测，每条铠装光缆上可以有更密集和数量更多的电磁场信号的采集装置，可以更高效率的采集高密度海底六分量电磁场数据。与现有技术相比，利用本申请实施例提供的采集装置可以有效提高海底电磁数据准确性和可靠性，进而可以提高海底电磁数据探测到的地下地质体目标的准确性和可靠性，为实现对海底矿产、油气资源等勘探与综合评价提供数据支持。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (15)

1.一种海底地震电磁数据采集装置，包括地震和电磁源激发船、拖曳式震源、和拖曳式电流源，其特征在于，所述装置包括：

布设在海底的采集海底地震电磁数据的铠装光缆；

所述铠装光缆中等间隔依次设置有预设数量的测量四分量地震信号的四分量光纤检波器和预设数量的测量三分量电磁场信号的三分量光纤电磁场传感器；所述四分量光纤检波器和所述三分量光纤电磁场传感器分别通过所述铠装光缆毗邻连接有三分量光纤陀螺仪，所述三分量光纤陀螺仪测量与所述三分量光纤陀螺仪毗邻连接的四分量光纤检波器或三分量光纤电磁场传感器的三分量姿态数据；

其中，所述三分量电磁场信号包括三分量电场信号和三分量磁场信号，所述三分量光纤电磁场传感器包括毗邻连接的三分量光纤电场传感器和三分量光纤磁场传感器；

所述铠装光缆的一端设置有激光信号发生器和接收沿所述铠装光缆分布的所述四分量光纤检波器、所述三分量光纤磁场传感器、所述三分量光纤电场传感器和所述三分量光纤陀螺仪测量得到的信号和数据的激光调制解调仪器。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述四分量光纤检波器包括一个光纤水听器和一个三分量光纤检波器。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述三分量光纤电场传感器为采用电致光吸收效应的光纤电场传感器或采用压电弹光效应的光纤电场传感器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述三分量光纤磁场传感器为采用法拉第效应的光纤磁场传感器或采用磁致伸缩效应的光纤磁场传感器。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述三分量姿态数据包括倾角、方位角和倾向。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述等间隔设置的范围为1.5米至15米。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光纤水听器为干涉型光纤水听器。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述三分量光纤检波器为三分量光纤加速度传感器或三分量光纤矢量水听器。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

设置在所述四分量光纤检波器和相应的毗邻连接的三分量光纤陀螺仪外的护套，所述护套内灌注有胶质填充材料。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

设置在所述三分量光纤电磁传感器和相应的毗邻连接的三分量光纤陀螺仪外的护套，所述护套内灌注有胶质填充材料。

11.一种海底地震电磁数据采集装置，包括地震震源激发船、拖曳式震源，其特征在于，所述装置包括：

布设在海底的采集海底地震数据的铠装光缆；

所述铠装光缆中等间隔设置有预设数量的测量四分量地震信号的四分量光纤检波器，所述四分量光纤检波器通过所述铠装光缆毗邻连接有三分量光纤陀螺仪，所述三分量光纤陀螺仪测量与所述三分量光纤陀螺仪毗邻连接的四分量光纤检波器的三分量姿态数据；

所述铠装光缆的一端设置有激光信号发生器和接收沿所述铠装光缆分布的所述四分量光纤检波器和所述三分量光纤陀螺仪测量得到的信号和数据的激光调制解调仪器。

12.一种海底地震电磁数据采集装置，包括电磁源激发船、拖曳式电流源，其特征在于，所述装置包括：

布设在海底的采集海底电磁数据的铠装光缆；

所述铠装光缆中等间隔设置有预设数量的测量三分量电磁场信号的三分量光纤电磁场传感器；所述三分量光纤电磁场传感器通过所述铠装光缆毗邻连接有三分量光纤陀螺仪，所述三分量光纤陀螺仪测量与所述三分量光纤陀螺仪毗邻连接的三分量光纤电磁场传感器的三分量姿态数据；

其中，所述三分量电磁场信号包括三分量电场信号和三分量磁场信号，所述三分量光纤电磁场传感器包括毗邻连接的三分量光纤电场传感器和三分量光纤磁场传感器；

所述铠装光缆的一端设置有激光信号发生器和接收沿所述铠装光缆分布的所述三分量光纤磁场传感器、所述三分量光纤电场传感器和所述三分量光纤陀螺仪测量得到的信号和数据的激光调制解调仪器。

13.一种海底地震电磁数据采集方法，其特征在于，通过权利要求1至10任意一项所述的海底地震电磁数据采集装置采集海底地震电磁数据，该方法包括：

将铠装光缆根据预设的测网铺设到海底；

地震和电磁源激发船在海平面以下预设深度拖曳预设数量的震源和电流源移动激发地震信号和电流源信号；

四分量光纤检波器测量四分量地震信号，三分量光纤电磁场传感器测量三分量电磁场信号，三分量光纤陀螺仪测量与所述三分量光纤陀螺仪毗邻连接的四分量光纤检波器或三分量光纤电磁场传感器的三分量姿态数据；

其中，所述三分量电磁场信号包括三分量电场信号和三分量磁场信号，所述三分量光纤电磁场传感器包括毗邻连接的三分量光纤电场传感器和三分量光纤磁场传感器；

激光信号发生器发射预设激光脉冲信号，激光调制解调仪器通过所述铠装光缆接收沿所述铠装光缆分布的所述四分量光纤检波器、所述三分量光纤磁场传感器、所述三分量光纤电场传感器和所述三分量光纤陀螺仪测量得到的信号和数据；

对所述激光调制解调仪器接收得到的信号和数据进行转换定位处理得到海底四分量地震数据和海底六分量电磁场数据。

14.一种海底地震电磁数据采集方法，其特征在于，通过权利要求1至10任意一项所述的海底地震电磁数据采集装置采集海底地震电磁数据，该方法包括：

将铠装光缆根据预设的测网铺设到海底；

地震震源激发船在海平面以下预设深度拖曳预设数量的震源移动激发地震信号；

四分量光纤检波器测量四分量地震信号，三分量光纤陀螺仪测量与所述三分量光纤陀螺仪毗邻连接的四分量光纤检波器的三分量姿态数据；

激光信号发生器发射预设激光脉冲信号，激光调制解调仪器通过所述铠装光缆接收沿所述铠装光缆分布的所述四分量光纤检波器和所述三分量光纤陀螺仪测量得到的信号和数据；

对所述激光调制解调仪器接收得到的信号和数据进行转换定位处理得到海底四分量地震数据。

15.一种海底地震电磁数据采集方法，其特征在于，通过权利要求1至10任意一项所述的海底地震电磁数据采集装置采集海底地震电磁数据，该方法包括：

将铠装光缆根据预设的测网铺设到海底；

电磁源激发船在海平面以下预设深度拖曳电流源移动激发电流源信号；

三分量光纤电磁场传感器测量三分量电磁场信号，三分量光纤陀螺仪测量与所述三分量光纤陀螺仪毗邻连接的三分量光纤电磁场传感器的三分量姿态数据；

其中，所述三分量电磁场信号包括三分量电场信号和三分量磁场信号，所述三分量光纤电磁场传感器包括毗邻连接的三分量光纤电场传感器和三分量光纤磁场传感器；

激光信号发生器发射预设激光脉冲信号，激光调制解调仪器通过所述铠装光缆接收沿所述铠装光缆分布的所述三分量光纤磁场传感器、所述三分量光纤电场传感器和所述三分量光纤陀螺仪测量得到的信号和数据；

对所述激光调制解调仪器接收得到的信号和数据进行转换定位处理得到海底六分量电磁场数据。