CN114829984A - 测量水听器信道阻抗 - Google Patents

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Abstract

本文中提供了测量水听器阻抗的系统、装置和方法。传感器可以将经由液体介质接收的声波转换成电信号。信号编码器(402)与传感器(300)联接以接收电信号。测试信号生成器(406)与传感器和信号编码器串联联接，并且可以生成测试信号。测试信号可以测量传感器的阻抗。开关部件(410)与传感器、信号编码器和测试信号生成器串联联接。开关部件可以在第一操作状态期间将测试信号路由到传感器的第一端子并且通过传感器的第二端子。开关部件可以在第二操作状态期间将测试信号路由到传感器的第二端子并且通过传感器的第一端子。

Description

测量水听器信道阻抗
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年12月9日提交的第16/707,410号美国专利申请的权益和优先权，该美国专利申请通过引用整体并入本文中。
背景技术
电阻抗可以测量由电路或部件引起的电流对电流的抵抗量。测量电阻抗可以用于估计电路或部件的性能。
发明内容
本公开的至少一个方面涉及一种用于测量水听器阻抗的系统。系统可以包括将经由液体介质接收的声波转换成电信号的传感器。传感器可以具有第一极性端子和第二极性端子，第二极性端子具有与第一极性端子相反的极性。系统可以包括信号编码器，信号编码器与传感器联接以接收由传感器转换的电信号。系统可以包括测试信号生成器，测试信号生成器与传感器和信号编码器串联联接以生成要发送通过传感器和信号编码器的测试信号。测试信号可以测量传感器的阻抗。系统可以包括与传感器、信号编码器和测试信号生成器串联联接的开关部件。开关部件可以具有第一操作状态和第二操作状态。响应于开关部件被设置为第一操作状态，开关部件可以将测试信号从测试信号生成器路由到传感器的第一极性端子、通过传感器的第二极性端子并且到达信号编码器。响应于开关部件被设置为第二操作状态，开关部件可以将测试信号从测试信号生成器路由到传感器的第二极性端子、通过传感器的第一极性端子并且到达信号编码器。
本公开的至少一个方面涉及一种测量水听器阻抗的方法。方法可以包括由测试信号生成器生成要发送通过传感器和信号编码器的测试信号以测量传感器的阻抗。传感器可以将声波转换成电信号。传感器可以具有第一极性端子和第二极性端子，第二极性端子具有与第一极性端子相反的极性。信号编码器可以与传感器串联联接以接收电信号。方法可以包括：响应于开关部件被设置为第一操作状态，由与传感器、信号编码器和测试信号生成器串联联接的开关部件将测试信号从测试信号生成器路由到传感器的第一极性端子、通过传感器的第二极性端子并且到达信号编码器。方法可以包括：响应于开关部件被设置为第二操作状态，由开关部件将测试信号从测试信号生成器路由到传感器的第二极性端子、通过传感器的第一极性端子并且到达信号编码器。
本公开的至少一个方面涉及一种用于测量水听器阻抗的装置。装置可以包括壳体。装置可以包括设置在壳体中的水听器信道。水听器信道可以包括将经由液体介质接收的声波转换成电信号的传感器。水听器信道可以包括与信号编码器联接的输入信道。输入信道可以与传感器并联联接以从传感器接收电信号。水听器信道可以包括输入滤波器网络，输入滤波器网络串联联接在传感器与信号编码器之间，以将从传感器接收的电信号传送到信号编码器。装置可以包括设置在壳体中的测试信号生成器。测试信号生成器可以与水听器信道串联联接在传感器与输入滤波器网络之间。测试信号生成器可以生成要发送通过水听器信道的测试信号。测试信号可以测量传感器的阻抗。装置可以包括设置在壳体中的开关部件。开关部件可以串联联接在水听器信道的传感器与信号编码器之间。开关部件可以具有第一操作状态和第二操作状态。开关部件可以响应于开关部件被设置为第一操作状态，将来自测试信号生成器的测试信号以第一路径路由通过水听器信道。开关部件可以响应于开关部件被设置为第二操作状态，将来自测试信号生成器的测试信号以第二路径路由通过水听器信道。
本公开的至少一个方面是提供用于测量水听器的电子电路的方法。方法可以包括提供设置在壳体中的电子电路。电子电路可以包括水听器信道。水听器信道可以包括将经由液体介质接收的声波转换成电信号的传感器。水听器信道可以包括与信号编码器联接的输入信道。输入信道可以与传感器并联联接以从传感器接收电信号。水听器信道可以包括输入滤波器网络，输入滤波器网络联接在传感器与信号编码器之间，以将从传感器接收的电信号传送到信号编码器。电子电路可以包括测试信号生成器，测试信号生成器与水听器信道串联联接在传感器与输入滤波器网络之间。测试信号生成器可以生成要发送通过水听器信道的测试信号。测试信号可以测量传感器的阻抗。电子电路可以包括串联联接在水听器信道的传感器与信号编码器之间的开关部件。开关部件可以具有第一操作状态和第二操作状态。开关部件可以响应于开关部件被设置为第一操作状态，将来自测试信号生成器的测试信号以第一路径路由通过水听器信道。开关部件可以响应于开关部件被设置为第二操作状态，将来自测试信号生成器的测试信号以第二路径路由通过水听器信道。
下面详细讨论这些和其它方面和实施方式。上述信息和以下详细描述包括各个方面和实施方式的说明性示例，并且提供用于理解所要求保护的方面和实施方式的性质和特征的概述或框架。附图提供了对各个方面和实施方式的说明和进一步理解，并且被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。
附图说明
附图不旨在按比例绘制。在各个附图中相同的附图标记和标号指示相同的元件。
为了清楚起见，不是每个部件都可以在每个附图中标记。在附图中：
图1描绘了深水中的地震操作的示例环境的等距视图；
图2描绘了用于获取地震数据的示例装置的等距视图；
图3描绘了用于将通过液体传播的声波转换成电信号的示例传感器的电路图；
图4描绘了用于测量水听器阻抗的示例系统的电路图；
图5描绘了用于在第一操作模式下测量水听器阻抗的示例系统的电路图；
图6描绘了用于在第二操作模式下测量水听器阻抗的示例系统的电路图；
图7描绘了在模拟条件下水听器信道的输入量值响应的曲线图；
图8描绘了在模拟条件下输入信号与水听器信道的泄漏电阻的关系图；
图9描绘了在模拟条件下输入信号频率与水听器信道的泄漏电阻的关系图；
图10描绘了在模拟条件下输入信号与水听器信道的阻抗的关系图；
图11描绘了在模拟条件下输入信号与水听器信道的阻抗的关系图；
图12描绘了测量水听器阻抗的示例方法的流程图；
图13描绘了提供用于测量水听器阻抗的装置的示例方法的流程图；以及
图14描绘了用于实现本文中描述的系统和方法的各种元件的计算系统的架构的框图。
具体实施方式
以下更详细地描述与测量水听器阻抗的系统、装置、电子电路和方法相关的各种构思和实施方式。以上介绍的和以下更详细讨论的各种构思可以以许多方式来实现。
在水下地震数据获取系统中，一系列地震数据获取单元(本文中也称为节点)可以从船舶部署到海床(其可以包括湖床)上。每个节点可以获取与诸如与碳氢化合物、矿物或其它元素的存在相关的岩性地层或流体层的地下特征相关的地震数据。在获取地震数据时，声信号可以从源(例如，气枪阵列)通过水柱发射，以通过水传播并且穿过海床并进入地下。声信号可以从各种地下特征反射或折射回地球表面。
沿表面布置的节点可以接收返回的声信号，并且从获取的信号产生地震读数，以检测表面下是否存在岩性地层。为了获取声信号，每个节点可以配备一个或多个诸如压电传感器的水听器。水听器的接收端可以与水接触或机械联接，并且可以具有与水的声阻抗相匹配的阻抗以接收传入的声波。每个水听器可以是水听器信道的一部分，水听器信道可以包括其它电路和部件(例如，输入滤波器)。水听器可以将由传入的声波引起的水压变化转换成电信号以传送到信道的其余部分。节点内的信号编码器可以与水听器信道并联联接，并且可以从水听器接收转换后的电信号，以将电信号转换为数字化数据序列。与信号编码器和水听器信道联接的附加处理硬件可以使用来自水听器信道的数据生成地震数据并且执行各种其它功能。
随着时间和使用，节点中水听器的性能可能下降，导致由节点产生的地震数据的读数劣化或不能产生任何有用的数据。例如，水听器内的布线可能已经断开，从而导致水听器的阻抗偏离预期的量。水听器的与水接触的陶瓷端盖可能最终会随着声信号的重复施加而破裂，导致不能将声信号转换为电信号。在一些情况下，由于水听器或水听器信道的其它部件的制造缺陷，水听器从一开始就可能具有弱的或差的性能。
找出节点的水听器的性能劣化或变弱的原因可能是困难的。一方面，许多水听器可能具有不容易辨别的物理缺陷，诸如水听器信道内的短路或开路。另一方面，一些水听器可能存在高耗散因子(例如，大于0.006)或大泄漏电阻(例如，当在将水听器安装在节点中之前施加27伏DC时，泄漏电阻大于0.1μA)。耗散因子大于0.006可以指示水听器劣化。即使在具有高耗散因子或泄漏电阻的水听器中，当使用特定频率(例如，0Hz至50Hz)的测试电流进行测量时，有害的操作特性也可能是明显的。
水听器的性能可以通过测量水听器的电阻抗来估计。水听器的电阻抗可以对应于流过水听器的电流所面对的抵抗量，并且可以以欧姆(Ω)来测量。一种用于测量水听器的阻抗的方法可以包括将测试信号生成器电路与水听器信道并联联接。测试信号生成器可以生成用于测量水听器的阻抗的测试信号。测试信号生成器可以发射测试信号以通过水听器的端子中的一个以及通过水听器信道的其余部分传播到信号编码器。信号编码器处的来自水听器信道的输出信号和输入测试信号可以用于测量阻抗。
由测试信号生成器的并联配置引起的一个问题可以包括将附加阻抗引入到水听器信道中。利用这种配置，信号编码器的输入信道可以用作测试信号生成器与水听器和水听器信道的并联组合之间的分压器。由测试信号生成器引入的阻抗的范围可以从大约250Ω至350Ω，而水听器和信道的并联组合可以近似于106Ω(1MΩ)。增加阻抗和并联配置可能导致使用测试信号测量水听器阻抗的较低灵敏度。例如，当泄漏电阻达到100kΩ以上时，可以使用频率为31.52Hz的测试信号容易地检测水听器的阻抗的变化。在该电阻值以下，可能不会发现水听器的阻抗的变化。
此外，对于并联输入配置，输入到信道的信号可以是测试信号输入以及由测试信号生成器输出阻抗和信道输入阻抗形成的分压器的结果。当信道输入阻抗为1MΩ并且测试信号生成器输出阻抗为1kΩ时，输入阻抗降低90％(从1MΩ降低到100kΩ)可能导致信道电压输入变化小于1％。这在水听器阻抗从规格内过渡到规格外的区域中提供了差的测量分辨率。测试电路与水听器信道的并联配置因此可能导致无法辨别水听器中的不同劣化水平。这样，可以在节点的生命周期中的稍后时间点推断水听器的性能是否正在劣化。
为了更精确地和准确地测量水听器阻抗，测试信号生成器可以使用开关部件与水听器信道串联联接在水听器与信道的其余部分之间。开关部件可以具有由开关控制单元设置的多种操作模式，以控制通过水听器信道的信号流。在正常操作模式下，开关部件可以将测试信号生成器与水听器信道断开连接。在断开连接的情况下，开关部件允许由传感器从声信号转换的电信号穿过水听器信道到达信号编码器以进行附加处理。
另外，开关部件可以将测试信号生成器与水听器信道串联连接以传送测试信号。在将测试信号生成器与水听器信道连接时，开关部件可以将由测试信号生成器生成的测试信号通过水听器信道在第一方向或第二方向上进行路由。在一种测试操作模式下，开关部件可以将来自测试信号生成器的测试信号首先通过传感器的一个端子(例如，正端子)经由水听器信道路由到信号编码器。在另一测试操作模式下，开关部件可以将来自测试信号生成器的测试信号首先通过传感器的相反端子(例如，负端子)经由水听器信道路由到信号编码器。
通过在测试操作模式下串联联接，测试信号生成器可以用作直接在水听器信道与水听器之间的分压器。以这种方式，可以使用测试信号的较低频率来测量水听器的阻抗，从而允许水听器的更精细的和更灵敏的测量。此外，利用这两种测试操作模式，可以对水听器信道执行水听器的阻抗的双极性测量。通过执行双极性测量，可以确定水听器是平衡的还是不平衡的。这样，与具有并联配置相比，可以在节点的生命周期中的更早的点确定水听器的性能是否正在劣化。
其中，图1描绘了用于深水中的地震操作的环境100的等距视图。环境100可以包括水105的主体，诸如海洋、大海、湖泊、海湾、港湾或河流等。环境100可以包括在水105下方的水下表面110。表面110可以对应于水105的主体的底部，诸如海底、海床或湖底等。在表面110之下，环境100可以包括与碳氢化合物、矿物或其它元素的存在相关的岩性地层或流体层。
环境100可以包括至少一个第一容器115。第一容器115可以是水运工具，诸如船、运输工具、油轮、商船、拖船、潜水艇等。第一容器115可以在水105的表面上(例如，如所描绘的)或在水105内。第一容器115可以包括至少一个起重机120，起重机120具有至少一根线缆125和至少一个附接在线缆125的端部处的转移机构130。转移机构130可以是容器、挡板、载体、滑道结构、篮子或者能够保持和运输物体的任何部件。环境100可以包括沿着水105下面的表面110布置的用于获取地震数据的一组装置140(本文中也称为地震传感器设备、地震数据获取单元或节点)。每个装置140最初可以由第一容器115运输。一旦第一容器115沿着水柱135定位在水105的表面上，则每个装置140可以被装载到转移机构130上。保持装置140的转移机构130经由起重机120和线缆125下降到水105下面的表面110上的位置。在到达表面110时，转移机构130可以将装置140卸载或放置在125表面110上的位置。
该组装置140可以被放置在表面110上的选定位置，诸如在X方向上的多个行Rn(示出了R1和R2)或在Y方向上的列Cn(示出了Cl-Cn)，其中，n等于整数。行Rn和列Cn可以限定栅格或阵列，其中每一行Rn(例如，R1-R2)包括在传感器阵列的宽度(X方向)上的接收器线，或者每一列Cn包括在传感器阵列的长度(Y方向)上的接收器线。行中的相邻的装置140之间的距离示出为距离LR，并且列中的相邻的装置140之间的距离示出为距离LC。虽然示出了大体正方形图案(例如，如所描绘的)，但是可以在表面110上形成其它图案。其它图案包括非线性接收器线或非正方形图案。图案可以由诸如表面110的形貌的其它因素预先确定或产生。距离LR和LC可以基本上相等，并且可以包括在大约60米至大约400米之间或更大的尺寸。相邻的装置140之间的距离可以是预定的或由表面110的形貌产生。
环境100可以包括至少一个第二容器145。第二容器145可以是水运工具，诸如船、运输工具、油轮、商船、拖船、潜水艇等。第二容器145可以在水105的表面上(例如，如所描绘的)或在水105内。第二容器145可以包括至少一个声源设备150(例如，气枪阵列)以执行地震勘测。第一容器115也可以包括声源设备150以执行地震勘测。随着装置140沿着水105下面的表面110放置，第二容器145上的声源设备150可以向装置140的阵列发射声信号。声信号可以传播到表面110，并且信号的一部分可以被折射或被反射并且可以到达装置140的阵列。第二容器145可以每单个接收器线(例如，行R1)进行多次传送，例如至少四次传送。通过获取声信号，由装置140产生的数据可以用于确定下面的表面110是否包含与碳氢化合物、矿物或其它元素的存在相关的岩性地层或流体层。
其中，图2描绘了用于获取地震数据的装置140(本文中也称为地震传感器设备、地震数据获取单元或节点)的等距视图。装置140可以具有至少一个壳体200。壳体200可以包含、保持或以其它方式包括装置140的一个或多个部件。壳体200可以在其中限定一个或多个空腔以保持或固定装置140的部件。当装置140放置在表面110上时，壳体200可以将包含的部件中的至少一些与水105分离。壳体200可以防止水105进入以免接触壳体200内包含的部件中的至少一些。壳体200可以具有任何形状，诸如圆柱(例如，如所描绘的)、具有多边形基底的棱柱、棱锥或球形等。
装置140的壳体200可以具有至少一个纵向侧205(本文中也称为侧)。纵向侧205可以对应于或包括壳体200的沿着装置140(例如，如所描绘的)的纵向轴或垂直轴的一部分。壳体200可以具有至少一个横向侧210(本文中也称为顶侧)。横向侧210可以对应于或包括壳体200的沿着装置140(例如，如所描绘的)的横向轴或水平轴的一部分。壳体200可以具有至少一个第二横向表面215(本文中也称为底侧)。第二横向表面215可以对应于或包括装置140的沿着装置140的横向轴或水平轴的与横向侧210相反的一部分。第一横向表面210或第二横向表面215可以垂直于或基本上垂直于(例如，60°至120°)纵向表面205。由纵向侧205限定的壳体200的高度的范围可以从5”至20”。由横向表面210和215中的至少一个限定的壳体200的宽度(或圆柱形状的直径)的范围可以在10”至30”之间。
装置140可以包括至少一个第一固定机构220(本文中也称为外夹板)。装置140可以包括至少一个第二固定机构225(本文中也称为内夹板)。当装置140被放置在水下时，第一固定机构220和第二固定机构225可以沿着表面110固定或保持装置140的壳体200。第一固定机构220和第二固定机构225可以放置或布置在第一横向表面210或第二横向表面215上(例如，如所描绘的)。第一固定机构220可以沿着横向表面210或215邻近或接近(例如，在2”至5”内)第二固定机构225定位。第一固定机构220可以形成第一周边，并且第二固定机构225可以形成第二周边。第一固定机构220的第一周边可以沿着横向表面210或215的外边缘。第二固定机构225的第二周边可以与横向表面210或215的边缘分开。
装置140可以包括至少一个连接器230。连接器230可以沿着纵向侧205(例如，如所描绘的)或者横向侧210或215之一放置或设置。连接器230可以允许至少一个外部设备与装置140内的部件电联接以用于有线通信。装置140可以包括至少一个联接机构235。联接机构235可以沿着纵向侧205(例如，如所描绘的)或者横向侧210或215之一放置或设置。联接机构235可以促进联接装置140或者促进装置140的部署或储存。例如，联接机构235可以包括环，线缆可以通过该环插入以促进在环境100中部署装置140。装置140可以包括至少一个收发器240。收发器240可以沿着纵向侧205(例如，如所描绘的)或者横向侧210或215之一放置或设置。收发器240可以发送和接收射频(RF)信号以允许与至少一个外部设备进行无线通信。经由收发器240的通信可以促进位置检测、定位或与地震操作相关的信息(诸如地震数据、状态信息或质量评估等)的传输。装置140可以包括RFID标签。RFID标签可以用于识别装置140。RFID标签可以用于识别水外的装置140。RFID可以包含静态识别信息。识别信息可以用于识别部署了哪个装置140。识别信息可以用于识别何时部署特定装置140。
装置140可以包括或限定至少一个水听器开口245(本文中也称为狭槽或开孔)。水听器开口245可以沿着纵向侧205(例如，如所描绘的)或者横向侧210或215之一放置、布置或定位。水听器开口245可以允许包含在壳体200中的部件中的至少一个与水105接触，以接收通过水105传播的声信号。水听器开口245可以允许壳体200的部件中的至少一个与水105机械地联接(例如，经由金属膜或陶瓷盖)，以接收通过水105传播的声信号。水听器开口245与壳体200内的部件一起可以促进位置检测、定位或与地震操作相关的信息(诸如地震数据、状态信息或质量评估等)的传输。装置140可以包括锌阳极250。锌阳极250可以保护装置140免受电解引起的腐蚀。锌阳极250可以被称为牺牲阳极。装置140可以包括压力释放端口255。
其中，图3描绘了传感器300的电路图(例如，总体上沿左侧描绘)。传感器300可以被容纳、设置或布置在装置140的壳体200内。传感器300的至少一部分可以经由装置140的水听器开口245与水105接触或机械联接(例如，经由膜或盖)。传感器300可以是压电传感器，并且可以包括至少一个压电部件305。压电部件305可以由表现出将机械应力转换成电荷的压电性的材料构成。用于压电部件305的材料可以包括，例如：天然存在的晶体(例如，石英、黄玉、电气石、块磷铝矿和罗谢尔盐)、合成晶体(例如，硅酸镧镓(La3Ga5SiO14)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)和正磷酸镓(GaPO4))、陶瓷材料(例如，钛酸钡(BaTiO3)、锆钛酸铅(PZT)、钛酸铅(PbTiO3)、铌酸钾(KNbO3)和钨酸钠(Na2WO3))、无铅压电陶瓷(例如，铌酸钾钠(NaKNbO3)、铁酸铋(BiFeO3)、钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铋(Bi4Ti3O12)和铌酸钠(NaBi(TiO3)2))、聚合物(例如，聚偏二氟乙烯(PVDF))和半导体(例如，具有纤锌矿结构的氧化锌(ZnO))等。
传感器300可以具有第一端子310和第二端子315(本文中也称为极性端子)。传感器300的每个端子310和315可以对应于压电部件305的相应端子。端子310和315可以具有彼此相反的极性。例如，当第一端子310具有正极性时，第二端子315可以具有负极性。传感器300可以生成发射交流电(AC)，并且端子310和315的极性同样地可以与交流电交替。正端子可以对应于传感器300的常规电流可以从其流出的端部。负端子可以对应于传感器300的常规电流可以流入到其中的相反端部。
经由压电部件305，传感器300可以将至少一个传入的声信号320转换成至少一个电信号325。当在压电部件305处被接收时，声信号320可以横穿或穿过液体或含水介质(例如，环境100中的水105的主体)。声信号320可以由声源设备150发射，并且可以被环境100中的表面110下面的岩性特征反射或折射。在折射或反射时，声信号320可以到达装置140。压电部件305的至少一部分可以定位或布置在装置140的水听器开口245内。压电部件305的该部分与水105接触或机械联接以接收声信号320(例如，通过水听器开口245)。压电部件305(或压电部件305与水105之间的机械联接)可以具有与液体介质(例如，水105)的声阻抗相匹配的声阻抗。通过阻抗的匹配，与通过液体介质传播的声信号320的接触可以在压电部件305上产生或引起机械应力。机械应力可以诱导压电部件305生成电信号325以传送到与传感器300联接的电子部件。
可以使用模型电路350(例如，大体沿右侧描绘)(本文中也称为等效电路)来表征或近似传感器300的操作特性。描绘的模型电路350的示例可以是诺顿等效电路，但其它等效电路(例如，戴维南等效电路)也可以用于表征或近似传感器300的操作特性。模型电路350可以包括至少一个交流电(AC)电压源355以及一个或多个阻抗部件(诸如至少一个电容器360和至少一个电阻器365)。模型电路350还可以包括至少一个电感器。AC电压源355、电容器360和电阻器365可以彼此并联联接或串联联接，或者以任何组合联接。例如，如所描绘的，AC电压源355可以与电容器360串联联接。AC电压源355和电容器360一起可以与电阻器365并联联接。
在模型电路350内，AC电压源355可以对应于或表示在压电部件305上产生机械应力时的生成电压。AC电压源355可以具有84μV/Pa(8.4V/bar)的灵敏度。AC电压源355可以具有89μV/Pa(8.9V/bar)的灵敏度。装置140可以将+/-2.5V范围内的输入信号数字化。因此，最大声压级输入的范围可以在28.1kPa(281mbar)至29.8kPa(298mbar)之间。如果施加大于这些的压力，则水听器可以生成大于信道输入可以精确地数字化的最大值的电压。电容器360可以对应于或表示压电部件305的固有电容，诸如静态电容和由来自声信号320的机械应力(例如，水压的变化)引起的电容。用于正常工作的压电部件305的电容器360的电容的范围可以在10nF(+/-15％)之间。电阻器365可以对应于或表示由机械应力的产生而生成的电信号325所面对的压电部件305的泄漏电阻。用于正常工作的压电部件305的电阻器365的电阻可以是大约270MΩ(+/-15％)。用于正常工作的压电部件305的电阻器365的电阻可以大于270MΩ。
其中，图4描绘了用于测量水听器阻抗的电子电路或系统400的电路图。系统400可以包括彼此联接的一个或多个电子部件。系统400的部件可以被容纳、被包含或以其它方式被包括在装置140内(诸如在壳体200内)。系统400的部件可以布置在以下部件上或使用以下部件来实现：一个或多个印刷电路板(PCB)、冲压电路板(SCB)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、多芯片模块、试验电路板、绕接板和船板等，或者其任何组合。系统400可以包括传感器300以及其它部件。传感器300可以与系统400中的一个或多个部件联接。传感器300可以将传入的声信号320转换成电信号325。与系统400的其它部件联接时，传感器300可以将响应于来自声信号320的机械应力的产生而生成的电信号325传送到其它部件。
系统400可以包括至少一个信号编码器402(本文中有时称为德尔塔-西格玛(delta-sigma)调制器)。信号编码器402可以与系统400的一个或多个部件联接。信号编码器402可以例如经由系统400的其它部件与传感器300并联联接。信号编码器402可以具有至少一个输入信道418。输入信道418可以对应于或可以限定信号编码器402与系统400的其余部分(包括传感器300)的联接。输入信道418可以限定极性彼此相反的第一端子和第二端子。输入信道418的每个端子可以具有与系统400的其它部件的一个或多个连接。输入信道418的第一端子可以对应于传感器300的具有相同极性的第一端子310并且与第一端子310联接。相反地，输入信道418的第二端子可以对应于传感器300的具有相同极性的第二端子315并且与第二端子315联接。当经由输入信道418和系统400的其它部件与传感器300并联联接时，信号编码器402可以从传感器300接收电信号325。电信号325可以通过系统400的其它部件并且被中继到信号编码器402。
信号编码器402可以包括至少一个模数转换器(ADC)单元420。ADC单元420可以包括将模拟域中的电信号转换成数字域中的电信号的电路。系统400中的数字域中的信号可以表示离散值的序列。例如，数字域中的信号可以表示二进制值，并且可以包括使用脉冲振幅调制生成的一系列脉冲，其中高电压表示二进制中的“1”，并且低电压表示二进制中的“0”。通过接收，ADC单元420可以将电信号325从模拟域转换到数字域。电信号325最初可以在模拟域中。为了进行转换，ADC单元420可以对来自传感器300的电信号325进行采样。对于4ms至0.5ms的采样间隔，ADC单元420的采样率的范围可以在250Hz至2kHz之间。例如，对于2ms的采样间隔，ADC单元420的采样率可以是500Hz。在采样时，ADC单元420可以对采样的电信号325执行量化，以生成数字域中的信号468(本文中有时也称为合成信号)。由ADC单元420生成的信号468可以是来自模拟域的传感器300的电信号325的数字域表示。信号编码器402可以经由至少一个输出信道430发送、传送或输出信号468用于附加处理。
在输入信道418与ADC单元420之间，信号编码器402可以包括一个或多个用于调制接收的电信号325的部件，诸如一组多路复用器422、至少一个阻抗部件424、一组放大器426和至少一个增益控制器428。该组多路复用器422(本文中有时称为复用器(mux))可以经由输入信道418与系统400的一个或多个其它部件联接。每个多路复用器422可以将信号编码器402与系统400的其它部件联接。每个多路复用器422可以(例如，使用控制信号)被设置为允许来自传感器300的电信号325传送到ADC单元420或将来自传感器300的电信号325传送到ADC单元420。每个多路复用器422可以(例如，使用控制信号)被设置为限制或阻断来自传感器300的电信号325传送到ADC单元420，并且允许来自另一部件的信号通过。阻抗部件424可以包括电阻器(例如，如所描绘的具有800Ω的电阻值)、电容器或电感器等，并且可以联接在该组多路复用器422之间以为电信号325提供参考阻抗。该组放大器426可以包括运算放大器(例如，如所描绘的)、晶体管放大器或差分放大器(例如，仪器放大器)等。在输入到ADC单元420之前，每个放大器426可以将来自传感器300的通过其它部件的电信号325放大。增益控制器428与放大器425中的每一个联接，并且可以调节、调整或设置由放大器426施加到电信号325的放大的量或因子。放大因子的范围可以在1至64之间。例如，放大因子可以是1、2、4、8、16、32或64。
系统400可以包括至少一个输入滤波器网络404(本文中有时通常称为滤波器电路或滤波器)。输入滤波器网络404可以与系统400的其它部件联接。输入滤波器网络404可以并联联接在传感器300与信号编码器402的输入信道418之间(例如，如所描绘的)。朝向传感器300，输入滤波器网络404可以具有与传感器300连接的一组端子，以将输入滤波器网络404与输入滤波器网络404联接。该组端子可以具有彼此相反的极性。输入滤波器网络404的第一端子可以对应于传感器300的具有相同极性的第一端子310并且与第一端子310联接。输入滤波器网络404的第二端子可以对应于传感器300的具有相同极性的第二端子315并且与第二端子315联接。相反地，朝向信号编码器402，输入滤波器网络404可以具有与信号编码器402的输入信道418连接的一组端子。该组端子可以具有彼此相反的极性。输入滤波器网络404的第一端子可以对应于输入信道418的具有相同极性的第一端子并且与该第一端子联接。输入滤波器网络404的第二端子可以对应于输入信道418的具有相同极性的第二端子并且与该第二端子联接。输入滤波器网络404与传感器300以及至少信号编码器402的输入信道418一起可以是系统400中的水听器信道的一部分。
与传感器300和信号编码器402并联联接时，输入滤波器网络404可以将从传感器300接收的电信号325传输或传送到信号编码器402。当电信号325从传感器300传输通过输入滤波器网络404到达信号编码器402时，输入滤波器网络404可以对电信号325施加滤波操作。滤波操作可以在模拟域中(例如，如所描绘的)或在数字域中。在施加滤波操作时，输入滤波器网络404可以将电信号325放大、衰减或保持在特定的频率分量。例如，滤波操作可以包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、通带滤波器或全通滤波器等，或者其任何组合。滤波操作可以根据任何数量的滤波族，诸如贝塞尔滤波器、巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、高斯滤波器或升余弦滤波器等。
为了获得具有期望操作特性的滤波操作，输入滤波器网络404可以具有一组彼此串联联接、并联联接或者以串联和并联的组合联接的阻抗部件。例如，如所描绘的，输入滤波器网络404中的该组阻抗部件可以包括与传感器300并联连接的电阻为10MΩ(+/-15％)的电阻器432。输入滤波器网络404还可以包括与传感器300和电阻器432串联联接的一组电容器434，每个电容器434具有33nF(+/-15％)的电容。输入滤波器网络404可以包括与传感器300并联连接的一组电阻器436，每个电阻器436具有6.81MΩ(+/-15％)的电阻。输入滤波器网络404可以包括与传感器300串联连接的一组电阻器438，每个电阻器438具有10kΩ(+/-15％)的电阻。输入滤波器网络404可以包括与传感器300并联联接的一组电容器440，每个电容器440具有10pF(+/-15％)的电容。通过以这种方式联接的阻抗部件，输入滤波器网络404可以用作具有3.15Hz的更低的截止频率和1.6MHz的更高的截止频率的带通滤波器。
系统400可以包括至少一个测试信号生成器406。输入信号生成器406与传感器300和信号编码器402的联接可以经由系统400的一个或多个其它部件来控制。测试信号生成器406可以与传感器300和信号编码器402串联联接。如所描绘的，例如，测试信号生成器406可以串联联接在传感器300与输入滤波器网络404之间。以这种方式联接，可以形成从传感器300通过测试信号生成器406然后到输入滤波器网络404并且然后到信号编码器402的电连接。测试信号生成器406也可以与传感器300和信号编码器402串联地断开联接，以允许电信号325从传感器300传输到信号编码器402而不经过测试信号生成器406。
测试信号生成器406可以具有与传感器300以及经由输入滤波器网络404与信号编码器402联接的多组端子。朝向信号编码器402，测试信号生成器406可以具有经由输入滤波器网络404与信号编码器402的输入信道418连接的一组端子。该组端子可以具有彼此相反的极性。测试信号生成器406的第一端子可以对应于输入信道418的具有相反极性的第一端子并且与该第一端子联接。测试信号生成器406的第二端子可以对应于输入信道418的具有相反极性的第二端子并且与该第二端子联接。朝向传感器300，测试信号生成器406可以具有与传感器300连接的一组端子452和454，以将测试信号生成器406与测试信号生成器406联接。该组端子452和454可以具有彼此相反的极性。可以修改、设置或控制测试信号生成器406的端子452和454与传感器300的端子310和315的联接。
测试信号生成器406可以生成一个或多个测试信号以发送并且通过系统400的各种部件中的一个或多个。被发送通过系统400的测试信号可以在模拟域中。测试信号可以具有由系统400中的另一部件限定或设置的一个或多个特性。测试信号的特性可以包括例如振幅、周期、频率、持续时间和信号波形等。当与传感器300和信号编码器402联接时，测试信号生成器406可以将测试信号发送通过传感器300、输入滤波器网络404和信号编码器402。当与传感器300和信号编码器402断开联接时，测试信号生成器406可以限制或省略测试信号通过传感器300、输入滤波器网络404和信号编码器402的传输。
为了生成和发送测试信号，测试信号生成器406可以包括至少一个数模转换器(DAC)单元442。DAC单元442可以包括用于将电信号从数字域转换到模拟域的电路。数字域中的信号可以经由测试信号生成器406的至少一个输入信道446从系统400中的一个或多个其它部件接收。数字域中的信号可以包括表示模拟域中的待形成信号的值(例如，二进制数、浮点值或整数)的时序数据。为了进行转换，DAC单元442可以包括(例如，通过施加零阶保持)使用数字域的接收信号来生成脉冲的序列。在生成脉冲时，DAC单元442可以以0.4883Hz至250Hz的采样率进行上采样。输出电平可以由模拟增益(以6dB步长计)和数字增益(以0.5dB步长计)两者控制。DAC单元442可以施加或执行内插操作(例如，使用重建滤波器)以输出模拟域的电信号作为测试信号。在施加内插操作时，DAC单元442将测试信号发送到系统400的其它部件，诸如传感器300、输入滤波器网络404和信号编码器402。
在DAC单元442与系统400的其它部件之间，测试信号生成器406可以包括至少一组输出调节器444，以控制电信号从DAC单元442到系统400的其余部分的输出。每个输出调节器444可以包括能够进行放大和切换的部件，诸如场效应晶体管(FET)(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或结型场效应晶体管(JFET))或双极结型晶体管(BJT)等。输出调节器444可以串联联接在测试信号生成器406的输出与DAC单元442之间。与DAC单元442联接时，输出调节器444可以放大要发送到系统400的其它部件的测试信号。另外，输出调节器444可以通过限制或允许将测试信号从DAC单元442传输通过输出调节器444来控制是否将测试信号传送到系统400的其余部分。
系统400可以包括阻抗库408(本文中也称为一组阻抗部件)。阻抗库408可以包括与传感器300以及与测试信号生成器406串联联接的一组阻抗部件448。该组阻抗部件448可以包括电阻器(例如，如所描绘的)、电容器和电感器等。例如，如所描绘的，该组阻抗部件448可以包括电阻器，并且可以具有422Ω(+/-10％)的电阻。串联联接在传感器300与测试信号生成器406之间时，该组阻抗部件448可以控制或调节由测试信号生成器406生成和发送的测试信号的电压。阻抗库408还可以包括与信号编码器402和测试信号生成器406串联联接的一组阻抗部件450。该组阻抗部件450可以包括电阻器(例如，如所描绘的)、电容器和电感器等。例如，如所描绘的，该组阻抗部件450可以包括电阻器，并且可以具有422Ω(+/-10％)的电阻。串联联接在测试信号生成器406与信号编码器402之间时，该组阻抗部件450可以控制或调节测试信号生成器406与信号编码器402之间的信号的电压。
系统400可以包括至少一个开关部件410(本文中有时称为开关网络)。开关部件410可以与传感器300、信号编码器402(经由输入滤波器网络404)和测试信号生成器406(经由阻抗库408)联接。开关部件410可以设置、修改或以其它方式控制测试信号生成器406与传感器300和信号编码器402的联接。可以根据来自系统400中的其它部件的一个或多个信号来命令开关部件410对联接的设置。在控制联接时，开关部件410可以将测试信号生成器406串联联接在传感器300与信号编码器402(例如，经由输入滤波器网络404)之间。开关部件410可以控制测试信号生成器406的端子452和454与传感器300的端子310和315的联接。当串联联接时，流过系统400的电信号可以从测试信号生成器406经过，然后到达传感器300，然后到达输入滤波器网络404，并且然后到达信号编码器402。电信号流过系统400的方向可以取决于测试信号生成器406的端子452和454与传感器300的端子310和315的联接。相反地，开关部件410可以将测试信号生成器406与传感器300、信号编码器402和输入滤波器网络404断开联接。当断开联接时，流过系统400的电信号(例如，电信号325)可以从传感器300经过，然后到达输入滤波器网络404，并且然后到达信号编码器402，而不经过测试信号生成器406。
为了在系统400的部件之间设置联接，开关部件410可以包括一组开关，诸如所描绘的四个开关456-462。每个开关456-462可以包括至少一个能够切换或调节电流的部件，诸如场效应晶体管(FET)(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或结型场效应晶体管(JFET))、双极结型晶体管(BJT)或机械可操作的触发器等。例如，如所描绘的，每个开关456-462可以是一对场效应晶体管，每个场效应晶体管具有源端子、漏端子和栅端子。通过配置该组开关456-462，开关部件410可以设置或控制测试信号生成器406与传感器300、输入滤波器网络404和信号编码器402的联接和断开联接。在每个开关456-462中，每个场效应晶体管的栅端子可以与系统400的另一部件联接以接收命令信号，从而将测试信号生成器406与传感器300和经由输入滤波器网络404的信号编码器402联接或断开联接。
该组开关456-462可以与传感器300的第一端子310和第二端子315中的一个联接。开关456和458(本文中有时统称为正端子开关)可以与传感器300的第二端子315、经由输入滤波器网络404的信号编码器402和测试信号生成器406联接。继续如所描绘的示例，在开关456中，一对中的两个场效应晶体管的源端子可以与传感器300的第二端子315联接。在开关456中，场效应晶体管中的一个(例如，图中的底部场效应晶体管)的漏端子可以经由输入滤波器网络404和开关458与信号编码器402联接。开关456的对中的另一个场效应晶体管(例如，图中的顶部场效应晶体管)的漏端子可以经由阻抗库408与测试信号生成器406联接。另外，在开关458中，一对中的两个场效应晶体管的漏端子可以经由输入滤波器网络404与信号编码器402的输入信道418的端子中的一个联接。在开关456中，场效应晶体管中的一个(例如，图中的底部场效应晶体管)的源端子可以经由开关456与传感器300的第二端子315联接。开关458的对中的另一个场效应晶体管(例如，图中的顶部场效应晶体管)的源端子可以经由阻抗库408与测试信号生成器406联接。
相反地，开关460和462(本文中有时统称为负端子开关)可以与传感器300的第一端子310、经由输入滤波器网络404的信号编码器402和测试信号生成器406联接。在如所描绘的示例中，在开关460中，一对中的两个场效应晶体管的源端子可以与传感器300的第一端子310联接。在开关460中，场效应晶体管中的一个(例如，图中的顶部场效应晶体管)的漏端子可以经由输入滤波器网络404和开关462与信号编码器402联接。开关460的对中的另一个场效应晶体管(例如，图中的底部场效应晶体管)的漏端子可以经由阻抗库408与测试信号生成器406联接。另外，在开关462中，一对中的两个场效应晶体管的漏端子可以经由输入滤波器网络404与信号编码器402的输入信道418的端子中的一个联接。在开关462中，场效应晶体管中的一个(例如，图中的顶部场效应晶体管)的源端子可以经由开关460与传感器300的第一端子310联接。开关462的对中的另一个场效应晶体管(例如，图中的底部场效应晶体管)的源端子可以经由阻抗库408与测试信号生成器406联接。
系统400可以包括至少一个第一开关控件412(本文中有时称为正极性端子开关控件)。第一开关控件412可以经由开关控件410控制测试信号生成器406与传感器300和信号编码器402的连接。为了控制测试信号生成器406的连接，第一开关控件412可以与开关456和458中的每一个联接，开关456和458可以与传感器300的第二端子315联接。例如，如所描绘的，第一开关控件412可以与开关456和458中的所有场效应晶体管的栅端子中的每一个联接，以控制通过源端子和漏端子的流。与开关456和458联接时，第一开关控件412可以向每个开关456和458施加、传送或以其它方式发送激活信号，以控制测试信号生成器406与传感器300和经由输入滤波器网络404的信号编码器402的联接或断开联接。激活信号可以由系统400中的与第一开关控件412联接的另一部件提供或引导。
系统400可以包括至少一个第二开关控件414(本文中有时称为负极性端子开关控件)。第二开关控件414可以经由开关控件410控制测试信号生成器406与传感器300和信号编码器402的连接。为了控制测试信号生成器406的连接，第二开关控件414可以与开关460和462中的每一个联接。例如，如所描绘的，第二开关控件414可以与开关460和462中的所有场效应晶体管的栅端子中的每一个联接，以控制通过源端子和漏端子的流。与开关460和462联接时，第二开关控件414可以向每个开关460和462施加、传送或以其它方式发送激活信号，以控制测试信号生成器406与传感器300和经由输入滤波器网络404的信号编码器402的联接或断开联接。激活信号可以由系统400中的与第二开关控件414联接的另一部件提供或引导。
系统400可以包括至少一个仪器部件416(本文中也称为阻抗测量器)。仪器部件416可以测量、计算或确定系统400中的至少传感器300以及其它部件的一个或多个操作特性。例如，仪器部件416可以确定包括传感器300、输入滤波器网络404和到信号编码器402的输入信道418的水听器信道的操作特性。操作特性可以包括诸如电阻(例如，如由电阻器365建模)、电容(例如，如由电容器360建模)以及传感器300的电感等的阻抗。阻抗可以由仪器部件416相对于施加到系统400的传感器300和其它部件的测试信号来测量。由仪器部件416确定的操作特性可以包括传感器300(或水听器信道)对通过传感器300施加的测试信号的频率响应(例如，以传送函数的形式)。
仪器部件416可以包括可以与系统400中的一个或多个其它部件联接的一个或多个部件(例如，如图14中描绘的处理器和存储器)。仪器部件416可以与信号编码器402的输出信道430联接以接收信号468。仪器部件416可以与测试信号生成器406的输入信道446联接。仪器部件416可以与第一开关控件412联接，以控制开关部件410将测试信号生成器406与传感器300和经由输入滤波器网络404的信号编码器402联接或断开联接。仪器部件416可以与第二开关控件414联接，以控制开关部件410将测试信号生成器406与传感器300和经由输入滤波器网络404的信号编码器402联接或断开联接。仪器部件416可以与开关控件412和414以及测试信号生成器406(例如，如所描绘的)分开。仪器部件416可以包括开关控件412和414以及测试信号生成器406。仪器部件416可以接收信号并且将信号馈送到数字域中的联接部件(例如，信号编码器402、测试信号生成器406以及开关控件412和414)。
仪器部件416可以设置或控制系统400的操作状态。操作状态可以限定或指定从传感器300到信号编码器402的通过系统400的电信号流。操作状态可以包括正常操作状态以及一个或多个测试操作状态。正常或默认操作状态可以指定测试信号生成器406与传感器300、输入滤波器网络404和信号编码器402断开连接。相反地，测试操作状态可以指定测试信号生成器406经由输入滤波器网络404串联联接在传感器300与信号编码器402之间，并且提供用于测量传感器300的操作特性的测试信号。在测试操作状态期间，仪器部件416可以传感器300(或水听器信道)的操作特性。
为了设置系统400的操作状态，仪器部件416可以生成一个或多个激活信号(本文中有时称为命令信号)并且将其提供到系统400的部件。操作状态的设置可以经由与装置140或系统400的仪器部件416联接的输入/输出(I/O)接口由用户输入(例如，装置140的管理员或操作者)来提供。仪器部件416可以确定或识别为系统400设置的操作状态。根据识别的操作状态，仪器部件416可以识别施加到系统400的部件的激活信号。在识别后，仪器部件416可以生成一个或多个激活信号并且将其发送到系统400的部件，诸如开关控件412和414以及测试信号生成器406。
在正常操作状态下，仪器部件416可以将一个或多个激活信号提供或施加到第一开关控件412和第二开关控件414。由仪器部件416施加激活信号可以响应于将操作状态识别为正常。施加到第一开关控件412的激活信号可以指定开关456和458允许电信号325从传感器300通过输入滤波器网络404流到信号编码器402。施加到第一开关控件412的激活信号可以指定开关456和458将测试信号生成器406与传感器300和经由输入滤波器网络404的信号编码器402断开联接。同样地，施加到第二开关控件414的激活信号可以指定开关460和462允许电信号325从传感器300通过输入滤波器网络404流到信号编码器402。施加到第二开关控件414的激活信号可以指定开关460和462将测试信号生成器406与传感器300和经由输入滤波器网络404的信号编码器402断开联接。以这种方式，在正常操作状态期间，仪器部件416可以允许系统400(包括传感器300、输入滤波器网络404和信号编码器402)起作用。仪器部件416可以禁止来自测试信号生成器406的任何信号通过传感器300和输入滤波器网络404传输或施加到信号编码器402。仪器部件416还可以制止或停止执行传感器300的操作特性的确定。
其中，图5描绘了用于在第一测试操作状态500下测量水听器阻抗的系统400的电路图。第一测试操作状态500可以促进在一个路径或方向上测量传感器300的操作特性。第一测试操作状态500可以指定测试信号生成器406的第一端子452与传感器300的第一端子310联接。第一测试操作状态500还可以指定测试信号生成器406的第二端子454与信号编码器402的输入信道418的端子中的一个联接。在将系统400的操作状态识别为第一测试操作状态500时，仪器部件416可以经由开关控件412和414将一个或多个激活信号施加到开关部件410以将测试信号生成器406的第一端子452与传感器300的第一端子310联接。
仪器部件416可以生成至少一个激活信号505(例如，描绘为“SWITCH_P”信号)并且经由第一开关控件412将其施加到开关部件410的开关456和458。例如，仪器部件416可以将激活信号505中继到第一开关控件412，以在第一测试操作状态500下操作第一开关控件412。第一开关控件412又可以将激活信号505中继到开关456和458中的场效应晶体管的栅端子中的每一个。激活信号505可以指定开关456将传感器300的第二端子315经由开关456与信号编码器402的输入信道418的端子中的一个联接。激活信号505还可以指定开关458将传感器300的第二端子315经由开关456与信号编码器402的输入信道418的同一端子联接。
在施加激活信号505的同时(例如，在纳秒或微秒内)，仪器部件416可以生成至少一个激活信号510(例如，描绘为“SWITCH_N”信号)并且经由第二开关控件414将其施加到开关部件410的开关460和462。例如，仪器部件416可以将激活信号510中继到第二开关控件414，以在第一测试操作状态050下操作第二开关控件414。第二开关控件414又可以将激活信号510中继到开关460和462中的场效应晶体管的栅端子中的每一个。激活信号510可以指定开关460将测试信号生成器406的第一端子452与传感器300的第一端子310联接。激活信号510还可以指定开关462将测试信号生成器406的第二端子454与信号编码器402的输入信道418的端子中的一个联接。输入信道418的经由开关460联接的端子可以不同于输入信道418的经由开关458联接的端子(例如，如所描绘的)。
通过施加激活信号505和510，开关部件410可以通过传感器300、开关部件410本身以及输入滤波器网络404等在测试信号生成器406与信号编码器402之间形成第一路径525和第二路径530。第一路径525可以限定以下部件之间的电连接：测试信号生成器406的第一端子452，通过开关部件410的开关460、传感器300的第一端子310、传感器300的第二端子315、开关部件410的开关456和458、输入滤波器网络404，并且然后到达信号编码器402处的输入信道418的端子中的一个。第二路径530可以限定以下部件之间的电连接：测试信号生成器406的第二端子454，通过开关部件410的开关462、输入滤波器网络404，并且然后到达信号编码器402处的输入信道418的相反端子。
结合施加激活信号505和510，仪器部件416可以生成至少一个控制信号515并且将其提供给测试信号生成器406。控制信号515可以指示测试信号生成器406的状态，诸如活动状态(本文中也称为接通状态)或非活动状态(本文中也称为断开状态)。在将系统400的操作状态识别为非正常操作状态时，仪器部件416可以生成控制信号515以将测试信号生成器406的状态指示为活动状态。否则，在将系统400的操作状态识别为非正常操作状态时，仪器部件416可以生成控制信号515以将测试信号生成器406的状态指示为非活动状态。附加地，仪器部件416可以将控制信号515生成为包括用于生成至少一个测试信号535以测量传感器300(或水听器信道)的操作特性的时序数据(或指令)。控制信号515的时序数据可以是数字信号。时序数据可以指定或限定由测试信号生成器406生成的测试信号535的特性，诸如振幅、周期、频率、持续时间和信号波形等。随着生成，仪器部件416可以将控制信号515提供到测试信号生成器406。
从仪器部件416接收后，测试信号生成器406可以解析控制信号515。在解析控制信号515时，测试信号生成器406可以识别指定状态。当指定状态被识别为非活动的时，测试信号生成器406可以限制或停止，或者可以不生成任何通过传感器300发送的测试信号535。另一方面，当指定状态被识别为活动的时，测试信号生成器406可以解析并且识别控制信号515的时序数据。测试信号生成器406可以根据控制信号515的时序数据生成测试信号535。测试信号535可以用于测量传感器300(或水听器信道)的诸如阻抗的操作特性。测试信号生成器406可以将测试信号535生成为具有由控制信号515指定的特性，诸如振幅、周期、频率、持续时间和信号波形等。测试信号535的振幅具有635V+/-1.25V的最大值。测试信号535的频率的范围可以在2048毫秒至4毫秒之间。测试信号535的信号波形可以包括锯齿波、正弦波、方波、三角波以及线性啁啾和几何啁啾等。
通过根据控制信号515的生成，测试信号生成器406可以经由第一路径525(或第二路径530)发送、传送或提供测试信号535。此外，通过施加激活信号505和510，开关部件410可以将来自测试信号生成器406的测试信号535路由通过传感器300的第一端子310，然后通过传感器300的第二端子315，并且然后到达信号编码器402的输入信道418的端子中的一个(例如，通过如所描绘的第一路径525)。在已经经过第一路径525的测试信号535到达时，信号编码器402可以将测试信号535从模拟域转换到数字域，并且可以生成合成信号540。合成信号540可以由信号编码器402使用用于生成信号468的相同功能来生成。合成信号540当被信号编码器402接收时可以是测试信号535的数字域表示，并且可以包括与数字域中的测试信号535相对应的时序数据。经由输出信道430，信号编码器402可以将合成信号540提供或中继到仪器部件416等。
通过施加激活信号505和510以及控制信号515，仪器部件416可以接收或识别经由信号编码器402的输出信道430输出的合成信号540。使用合成信号540，仪器部件416可以确定传感器300(或水听器信道)的操作特性。在确定操作特性时，仪器部件416可以将用于生成测试信号535的控制信号515的时序数据与合成信号540的时序数据进行比较。通过比较，仪器部件416可以计算传感器300的阻抗，诸如电阻(例如，如由电阻器365建模)、电容(例如，如由电容器360建模)和电感。
仪器部件416还可以将控制信号515和合成信号540两者的时序数据转换为频域表示。基于对频域表示进行比较，仪器部件416可以确定传感器300的频率响应。在计算传感器300的阻抗或频率响应时，仪器部件416可以将系统400的其它部件(诸如阻抗库408、开关部件410的开关456-462、输入滤波器网络404以及信号编码器402和测试信号生成器406的内部部件等)的预定阻抗(例如，从制造规范已知的)计算出来。系统400可以将DAC单元442配置为在452与454之间输出峰值间为5V的0.488Hz正弦波。开关460可以被配置为经由第一端子310将测试信号535连接到传感器300。开关456和458可以被配置为将从水听器的另一侧接收的信号通过第二端子315传送到第一路径525和信号编码器402的输入。开关462可以被配置为将端子452和454连接到信号编码器402的相反极性输入。数据样本可以由仪器部件416收集。
仪器部件416可以计算收集的数据的RMS振幅并且可以将RMS振幅分配给VADC。具有所使用的设置的DAC单元442预期的预期信号振幅被分配给VTS。可以通过交换开关对460/462和456/458的行为来重复以上步骤。如果在任一情况下针对ZH计算的值在可接受范围之外，则可以标记水听器。
使用计算的阻抗，仪器部件416可以确定传感器300是否正常工作。仪器部件416可以将传感器300的测量阻抗与阈值进行比较。阈值可以标定正常工作的水听器信道(包括传感器300)中的阻抗的预期值，并且范围可以在20-40MΩ之间。当差大于阈值时，仪器部件416可以确定传感器300未正常工作。另一方面，当差小于或等于阈值时，仪器部件416可以确定传感器300正常工作。仪器部件416可以经由装置140的壳体200的收发器240传输或传送测试状态(例如，第一测试操作状态500)、确定的阻抗以及对传感器300是否正常工作的确定。
其中，图6描绘了用于在第二测试操作状态600下测量水听器阻抗的系统400的电路图。第二测试操作状态600可以促进在一个路径或方向上测量传感器300的操作特性。第二测试操作状态600可以指定测试信号生成器406的第一端子452与传感器300的第二端子315联接。第二测试操作状态600还可以指定测试信号生成器406的第二端子454与信号编码器402的输入信道418的端子中的一个联接。在将系统400的操作状态识别为第二测试操作状态600时，仪器部件416可以经由开关控件412和414将一个或多个激活信号施加到开关部件410以将测试信号生成器406的第一端子452与传感器300的第二端子315联接。
仪器部件416可以生成至少一个激活信号605(例如，描绘为“SWITCH_P”信号)并且经由第一开关控件412将其施加到开关部件410的开关456和458。例如，仪器部件416可以将激活信号605中继到第一开关控件412，以在第二测试操作状态600下操作第一开关控件412。第一开关控件412又可以将激活信号605中继到开关456和458中的场效应晶体管的栅端子中的每一个。激活信号605可以指定开关456将传感器300的第二端子315经由开关456本身与测试信号生成器406的第一端子452联接。激活信号605还可以指定开关458将测试信号生成器406的第二端子454经由开关458本身与信号编码器402的输入信道418的端子中的一个联接。
在施加激活信号605的同时(例如，在纳秒或微秒内)，仪器部件416可以生成至少一个激活信号610(例如，描绘为“SWITCH_N”信号)并且经由第二开关控件414将其施加到开关部件410的开关460和462。例如，仪器部件416可以将激活信号610中继到第二开关控件414，以在第二测试操作状态600下操作第二开关控件414。第二开关控件414又可以将激活信号610中继到开关460和462中的场效应晶体管的栅端子中的每一个。激活信号610可以指定开关460将传感器300的第一端子310经由开关462与信号编码器402的输入信道418的端子中的一个联接。激活信号610还可以指定开关462将传感器300的第一端子310经由开关460和462与信号编码器402的输入信道418的同一端子联接。输入信道418的经由开关460联接的端子可以不同于输入信道418的经由开关458联接的端子(例如，如所描绘的)。
通过施加激活信号605和610，开关部件410可以通过传感器300、开关部件410本身以及输入滤波器网络404等在测试信号生成器406与信号编码器402之间形成第一路径625和第二路径630。第一路径625可以限定以下部件之间的电连接：测试信号生成器406的第一端子452，通过开关456、传感器300的第二端子315、传感器300的第一端子310、开关部件410的开关460和462、输入滤波器网络404，并且然后到达信号编码器402处的输入信道418的端子中的一个。第二路径630可以限定以下部件之间的电连接：测试信号生成器406的第二端子454，通过开关部件410的开关458、输入滤波器网络404，并且然后到达信号编码器402处的输入信道418的相反端子。
结合施加激活信号605和610，仪器部件416可以生成至少一个控制信号615并且将其提供给测试信号生成器406。控制信号615可以指示测试信号生成器406的状态，诸如活动状态(本文中也称为接通状态)或非活动状态(本文中也称为断开状态)。在将系统400的操作状态识别为非正常操作状态时，仪器部件416可以生成控制信号615以将测试信号生成器406的状态指示为活动状态。否则，在将系统400的操作状态识别为非正常操作状态时，仪器部件416可以生成控制信号615以将测试信号生成器406的状态指示为非活动状态。附加地，仪器部件416可以将控制信号615生成为包括用于生成至少一个测试信号635以测量传感器300(或水听器信道)的操作特性的时序数据(或指令)。控制信号615的时序数据可以是数字信号。时序数据可以指定或限定由测试信号生成器406生成的测试信号635的特性，诸如振幅、周期、频率、持续时间和信号波形等。随着生成，仪器部件416可以将控制信号615提供到测试信号生成器406。
从仪器部件416接收后，测试信号生成器406可以解析控制信号615。在解析控制信号615时，测试信号生成器406可以识别指定状态。当指定状态被识别为非活动的时，测试信号生成器406可以限制或停止，或者可以不生成任何通过传感器300发送的测试信号635。另一方面，当指定状态被识别为活动的时，测试信号生成器406可以解析并且识别控制信号615的时序数据。测试信号生成器406可以根据控制信号615的时序数据生成测试信号635。测试信号635可以用于测量传感器300(或水听器信道)的诸如阻抗的操作特性。测试信号生成器406可以将测试信号635生成为具有由控制信号615指定的特性，诸如振幅、周期、频率、持续时间和信号波形等。测试信号635的振幅可以具有635V+/-1.25V的最大值。测试信号635的频率的范围可以在2048毫秒至4毫秒之间。测试信号635的信号波形可以包括锯齿波、正弦波、方波、三角波以及线性啁啾和几何啁啾等。
通过根据控制信号615的生成，测试信号生成器406可以经由第一路径625(或第二路径630)发送、传送或提供测试信号635。此外，通过施加激活信号605和610，开关部件410可以将来自测试信号生成器406的测试信号635路由通过传感器300的第二端子315，然后通过传感器300的第一端子310，并且然后到达信号编码器402的输入信道418的端子中的一个(例如，通过如所描绘的第一路径625)。在已经经过第一路径625的测试信号635到达时，信号编码器402可以将测试信号635从模拟域转换到数字域，并且可以生成合成信号640。合成信号640可以由信号编码器402使用用于生成信号468的相同功能来生成。合成信号640当被信号编码器402接收时可以是测试信号635的数字域表示，并且可以包括与数字域中的测试信号635相对应的时序数据。经由输出信道430，信号编码器402可以将合成信号640提供或中继到仪器部件416等。
通过施加激活信号605和610以及控制信号615，仪器部件416可以接收或识别经由信号编码器402的输出信道430输出的合成信号640。使用合成信号640，仪器部件416可以确定传感器300(或水听器信道)的操作特性。在确定操作特性时，仪器部件416可以将用于生成测试信号635的控制信号615的时序数据与合成信号640的时序数据进行比较。通过比较，仪器部件416可以计算传感器300的阻抗，诸如电阻(例如，如由电阻器365建模)、电容(例如，如由电容器360建模)和电感。
仪器部件416还可以将控制信号615和合成信号640两者的时序数据转换为频域表示。基于对频域表示进行比较，仪器部件416可以确定传感器300的频率响应。在计算传感器300的阻抗或频率响应时，仪器部件416可以将系统400的其它部件(诸如阻抗库408、开关部件410的开关456-462、输入滤波器网络404以及信号编码器402和测试信号生成器406的内部部件等)的预定阻抗(例如，从制造规范已知的)计算出来。
使用计算的阻抗，仪器部件416可以确定传感器300是否正常工作。仪器部件416可以将传感器300的测量阻抗与阈值进行比较。阈值可以标定正常工作的水听器信道(包括传感器300)中的阻抗的预期值，并且范围可以在20-40MΩ之间。当差大于阈值时，仪器部件416可以确定传感器300未正常工作。另一方面，当差小于或等于阈值时，仪器部件416可以确定传感器300正常工作。仪器部件416可以经由装置140的壳体200的收发器240传输或传送测试状态(例如，第二测试操作状态600)、确定的阻抗以及对传感器300是否正常工作的确定。
通过将系统400设置为第一测试操作状态500和第二测试操作状态600，仪器部件416可以在确定传感器300(或水听器信道)的阻抗时执行双极性测试。第一测试操作状态500可以在第二测试操作状态600之后或之前执行。同样地，对第一测试操作状态500下传感器300的阻抗的确定可以在对第二测试操作状态600下传感器300的阻抗的确定之后或之前执行。因为测试信号生成器406可以经由输入滤波器网络404与传感器300、信号编码器402串联联接，所以系统400可以在两个方向(例如，路径525和625)上测试和测量水听器信道的阻抗。这种配置可以允许测量的传感器300的泄漏电阻的更高的灵敏度(范围为从0Ω至20MΩ)以及测试信号535和635中的更低的频率范围(范围为从0.1Hz至50Hz)以测量阻抗。
通过执行两种测试操作状态500和600，仪器部件416可以将在第一测试操作状态500下测试的传感器300的阻抗与在第二测试操作状态600下的传感器300的阻抗进行比较。通过比较，仪器部件416可以计算或确定所确定的阻抗之间的差。另外，仪器部件416可以通过将差与阈值进行比较来确定传感器300(或水听器信道)是否不平衡。阈值可以描述正常工作的水听器(包括传感器300)，并且范围可以在10-30MΩ之间。当差大于阈值时，仪器部件416可以确定传感器300是不平衡的。另一方面，当差小于或等于阈值时，仪器部件416可以确定传感器300是平衡的。仪器部件416可以经由装置140的壳体200的收发器240传输或传送确定的阻抗差和对传感器300是否平衡的确定。
图7描绘了在模拟条件下两个示例水听器信道(水听器“A”和水听器“B”)的输入量值响应的曲线图700。曲线图700的模拟条件可以包括10nF电容器和1TΩ并联电阻器。如所描绘的，两个水听器的振幅响应可以是相似的，但是水听器“A”可能具有在水听器“B”中不明显的1.2dB插入损耗。
图8描绘了在模拟条件下输入信号与水听器信道的泄漏电阻的关系图800。在正常工作的水听器中，信号编码器的输入处的信号电平可以与开路输入相同。模拟条件可以包括用于测试水听器信道的阻抗的另一种方法，其中与图4至图6中的串联连接相反，测试信号生成器可以并联连接。在传感器并联联接时，信号编码器输入可以在很大程度上用作测试信号生成器输出阻抗(约为300Ω)与水听器和信道输入的并联组合(通常为MΩ)之间的分压器。测试信号生成器的输出阻抗可以是大约5Ω。在使用31.25Hz的测试信号的这种方法中，仅当泄漏达到100kΩ时，才可以容易地检测到信号电平的变化。
图9描绘了在模拟条件下输入信号频率与水听器信道的泄漏电阻的关系图900。模拟条件可以包括使用具有与水听器信道串联联接的测试信号生成器的系统400。在这种方法中，现在可以识别具有高阻抗或低阻抗的有缺陷的信道。所描绘的线的中心分组可以指示由于满足预期行为的正常工作的水听器的变化而引起的传播。上面的线可能表示由于具有1MΩ的泄漏电阻的低阻抗而导致的有缺陷的水听器。下面的线可能表示由于没有附接水听器的高阻抗而导致的有缺陷的水听器。
图10描绘了在模拟条件下输入信号与水听器信道的阻抗的关系图1000。描绘的模拟结果可以用于确定正常工作的水听器的最大阻抗。模拟条件可以包括使用系统400，其中测试信号具有0.488Hz的频率，其中水听器电容具有三个不同的值：8.5nF、10nF和11.5nF。对于每个电容值都经历了从10GΩ至1MΩ、0和∞的泄漏电阻值。三阶方程可以用于表征行为：
Figure BDA0003702023040000251
其中：
A3＝1317561.35864472
A2＝-8143282.26893616
A1＝20941671.7630004
A0＝-18697085.9892959
该图可以表示有效水听器阻抗、与泄漏电阻并联的电容器XC与信号编码输入处的电压的关系。水听器阻抗的所得范围是从0MΩ至大约38MΩ。根据模拟，正常工作的水听器的最大阻抗可以是40MΩ。水听器在0.488Hz的阻抗(XC)在10nF+/-15％的电容范围内为28.3MΩ至38.3MΩ。开路水听器输入导致大约0.146(-16.72dB)的VADC/VTS比，其将被转换为166MΩ的阻抗。
图11描绘了在模拟条件下输入信号与水听器信道的阻抗的关系图1100。描绘的模拟结果可以用于确定正常工作的水听器的最小阻抗。模拟条件可以包括使用系统400，其中测试信号具有频率，其中水听器电容和泄漏电阻具有不同的值：10nF和1TΩ、10nF和1GΩ、10nF和270MΩ以及10nF和20MΩ。如图所示，水听器灵敏度的容限为+/-1dB。20MΩ泄漏可能导致17.05MΩ(-11.963dB&0.252249V/V)的阻抗，这与针对该信号电平返回18.4MΩ的结果的模拟相反。根据模拟，正常工作的水听器的最小阻抗可以是18.4MΩ。在正常获取中，电话上20MΩ的泄漏电阻可能在3Hz时导致1dB损耗。水听器可以具有+/-1dB的灵敏度容限。20MΩ的泄漏电阻可能导致1dB的灵敏度损耗。与20MΩ泄漏电阻并联的20nF水听器的阻抗是17MΩ。测得的17MΩ的水听器阻抗可以是通过-失败限值。
基于模拟，当“SWITCH_N”或“SWITCH_P”被激活用于测试时，正常工作的水听器的阻抗限值的范围可以在20MΩ与40MΩ之间。仅当传感器的一个端子上的FET被激活时，从该端子到地的连接才可能导致不期望的阻抗。为了检测这种不平衡的接地故障，可以如本文中详细描述的在两个极性下测试传感器。
其中，图12描绘了测量水听器阻抗的方法1200的流程图。可以使用本文中结合图1至图6以及图14描述的部件中的任何一个来执行或实现方法1200。方法1200可以包括生成测试信号535或635(1205)。电子电路或系统400的测试信号生成器406可以生成测试信号535或635以测量传感器300的阻抗，诸如电阻、电容或电感等。测试信号535或635可以具有经由来自仪器部件416的控制信号515或615限定或设置的一个或多个特性。测试信号535或635的特性可以包括例如振幅、周期、频率、持续时间和信号波形等。一旦生成，测试信号生成器406可以传送或发送测试信号535或635。
方法1200可以包括设置操作状态(1210)。操作状态可以限定或指定从传感器300到信号编码器402的通过系统400的电信号流。操作状态可以包括正常操作状态、第一测试操作状态500和第二测试操作状态600。操作状态可以经由仪器部件416来设置以测量传感器300的阻抗。
方法1200可以包括确定操作状态(1215)。仪器部件416可以识别或确定为系统400设置的操作状态。仪器部件416可以将操作状态确定为正常操作状态。在正常操作状态下，仪器部件416可以经由开关控件412和414将激活信号施加到开关部件410，以将测试信号生成器406与传感器300和信号编码器402断开联接。来自传感器300的电信号325可以流过输入滤波器网络404到达信号编码器402，而不经过测试信号生成器406。
方法1200可以包括当操作模式被确定为第一测试操作状态500时，通过水听器信道中的路径525路由测试信号535(1220)。在第一测试操作状态500下，仪器部件416可以经由开关控件412和414将激活信号505和510施加到开关部件410。通过施加激活信号505和510，开关部件410可以将来自测试信号生成器406的测试信号535路由通过传感器300的第一端子310、传感器300的第二端子315，并且然后经由输入滤波器网络404到达信号编码器402。测试信号生成器406还可以根据来自仪器部件416的控制信号515的规范来生成测试信号535。
方法1200可以包括当操作模式被确定为第二测试操作状态600时，通过水听器信道中的路径625路由测试信号635(1225)。在第二测试操作状态600下，仪器部件416可以经由开关控件412和414将激活信号605和610施加到开关部件410。通过施加激活信号605和610，开关部件410可以将来自测试信号生成器406的测试信号635路由通过传感器300的第二端子315，然后通过传感器300的第一端子310，并且然后经由输入滤波器网络到达信号编码器402。测试信号生成器406还可以根据来自仪器部件416的控制信号615的规范来生成测试信号635。
方法1200可以包括确定水听器的阻抗(1230)。仪器部件416可以识别由信号编码器402输出的合成信号540或640。仪器部件416可以将合成信号540或640中的时序数据与用于生成测试信号535或635的控制信号515或615的时序数据进行比较。基于比较，仪器部件416可以计算或确定传感器300(或水听器信道)的阻抗。仪器部件416还可以使用对第一测试操作状态500和第二测试操作状态600下的阻抗的确定来确定传感器300是否正常工作以及传感器300是否平衡。
其中，图13描绘了提供用于测量水听器阻抗的装置的方法1300的流程图。方法1300可以包括提供电子电路或系统400以测量水听器阻抗(1350)。电子电路或系统400可以设置在装置140的壳体200中以在深水105中执行地震操作。系统400可以包括传感器300。传感器300可以将经由水105传播的声信号320转换成电信号325。系统400可以包括与传感器300并联联接的输入滤波器网络404。当电信号325通过输入滤波器网络404时，输入滤波器网络404可以对电信号325执行滤波操作。系统400可以包括与输入滤波器网络404并联联接以从传感器300接收电信号325的信号编码器402。信号编码器402可以将电信号325转换成与电信号325的数字表示相对应的合成信号468。
要提供的系统400可以包括可以经由输入滤波器网络404与传感器300和信号编码器402串联联接的测试信号生成器406。测试信号生成器406可以生成要经由传感器300(和水听器信道)发送的测试信号535或635。系统400可以包括经由输入滤波器网络404串联联接在传感器300与信号编码器402之间的开关部件410。基于操作状态，开关部件410可以控制测试信号生成器406与传感器300的联接，并且通过系统400路由电信号。当处于正常操作状态时，开关部件410可以经由输入滤波器网络404将电信号325从传感器300路由到信号编码器402。
当处于第一测试操作状态500时，开关部件410可以将来自测试信号生成器406的测试信号535路由通过传感器300的第一端子310，然后到达传感器300的第二端子315，并且然后经由输入滤波器网络404到达信号编码器402。当处于第二测试操作状态600时，开关部件410可以将来自测试信号生成器406的测试信号635路由通过传感器300的第二端子315，然后通过传感器300的第一端子310，并且然后到达信号编码器402。要提供的系统400可以包括仪器部件416。仪器部件416可以经由开关控件412和416来控制开关部件410的操作。仪器部件416还可以基于分别在第一测试操作状态500和第二测试操作状态600期间经由信号编码器402接收的合成信号540或640来确定水听器信道的阻抗。
图14描绘了用于实现图4至图6、图12以及图13中描绘的系统的各种元件(例如，信号编码器402、输入滤波器网络404、测试信号生成器406、开关控件412和414以及仪器部件416)和方法的计算系统的架构的框图。计算系统1400包括总线1405或用于传送信息的其它通信部件以及联接到总线1405用于处理信息的处理器1410或处理电路。计算系统1400还可以包括联接到总线用于处理信息的一个或多个处理器1410或处理电路。计算系统1400还包括诸如随机存取存储器(RAM)或其它动态储存设备的联接到总线1405用于存储信息的主存储器1415以及由处理器1410执行的指令。主存储器1415还可以用于在处理器1410执行指令期间存储地震数据、面元划分函数数据、图像、报告、调谐参数、可执行代码、临时变量或其它中间信息。计算系统1400可以进一步包括只读存储器(ROM)1420或联接到总线1405用于存储处理器1410的静态信息和指令的其它静态储存设备。诸如固态设备、磁盘或光盘的储存设备1425联接到总线1405，用于持久地存储信息和指令。
计算系统1400可以经由总线1405联接到显示器1435或显示设备(诸如液晶显示器或有源矩阵显示器)，用于向用户显示信息。诸如包括字母数字键和其它键的键盘的输入设备1430可以联接到总线1405，用于向处理器1410传送信息和命令选择。输入设备1430可以包括触摸屏显示器1435。输入设备1430还可以包括光标控件(诸如鼠标、跟踪球或光标方向键)，用于将方向信息和命令选择传送到处理器1410以及用于控制显示器1435上的光标移动。
本文中描述的过程、系统和方法可以由计算系统1400响应于处理器1410执行包含在主存储器1415中的指令的布置来实现。这样的指令可以从诸如储存设备1425的另一计算机可读介质读入主存储器1415。包含在主存储器1415中的指令的布置的执行使得计算系统1400执行本文中描述的说明性过程。多处理布置中的一个或多个处理器也可以用于执行主存储器1415中包含的指令。在一些实施例中，可以使用硬连线电路来代替软件指令或与软件指令组合以实现说明性实施方式。因此，实施例不限于硬件电路和软件的任何特定组合。
尽管已经在图14中描述了示例计算系统，但是本说明书中描述的主题和功能操作的实施例可以在其它类型的数字电子电路中实现，或者在计算机软件、固件或硬件(包括本说明书中公开的结构及其结构等同物)中实现，或者在它们中的一个或多个的组合中实现。
本说明书中描述的主题和操作的实施例可以在数字电子电路中实现，或者在计算机软件、固件或硬件(包括本说明书中公开的结构及其结构等同物)中实现，或者在它们中的一个或多个的组合中实现。本说明书中描述的主题可以被实现为在一个或多个计算机存储介质上编码的用于由数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作的一个或多个计算机程序(例如，计算机程序指令的一个或多个电路)。可替代地或另外地，可以在人工生成的传播信号(例如，机器生成的电信号、光信号或电磁信号)上对程序指令进行编码，该人工生成的传播信号被生成以对信息进行编码，以便传输到适当的接收器装置以供数据处理装置执行。计算机存储介质可以是计算机可读储存设备、计算机可读存储基板、随机或串行存取存储器阵列或设备或者它们中的一个或多个的组合，或者被包括在计算机可读储存设备、计算机可读存储基板、随机或串行存取存储器阵列或设备或者它们中的一个或多个的组合中。此外，虽然计算机存储介质不是传播信号，但是计算机存储介质可以是编码在人工生成的传播信号中的计算机程序指令的源或目的地。计算机存储介质还可以是一个或多个单独的部件或介质(例如，多个CD、磁盘或其它储存设备)，或者被包括在该一个或多个单独的部件或介质中。
本说明书中描述的操作可以由数据处理装置对存储在一个或多个计算机可读储存设备上的或从其它源接收的数据执行。术语“数据处理装置”或“计算设备”涵盖用于处理数据的各种装置、设备和机器，例如包括可编程处理器、计算机、芯片上系统，或多个可编程处理器、计算机、芯片上系统，或前述的组合。装置可以包括专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。除了硬件之外，装置还可以包括针对所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境、虚拟机或它们中的一个或多个的组合的代码。装置和执行环境可以实现各种不同的计算模型基础结构，诸如web服务、分布式计算和网格计算基础结构。
计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以以任何形式的编程语言(包括编译语言或解释语言、声明性语言或过程性语言)来编写，并且它可以以任何形式(包括作为独立程序或作为电路、部件、子例程、对象或适合在计算环境中使用的其它单元)来部署。计算机程序可以但不是必须对应于文件系统中的文件。程序可以存储在保存其它程序或数据(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)的文件的一部分中，存储在专用于所讨论的程序的单个文件中，或者存储在多个协同文件(例如，存储一个或多个电路、子程序或代码部分的文件)中。计算机程序可以被部署为在一个计算机上或者在位于一个站点或分布在多个站点并通过通信网络互连的多个计算机上执行。
适于执行计算机程序的处理器包括例如微处理器和数字计算机的任何一个或多个处理器。处理器可以从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的元件是用于根据指令执行动作的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。计算机可以包括用于存储数据的一个或多个大容量储存设备(例如磁盘、磁光盘或光盘)，或者可操作地联接以从该一个或多个大容量储存设备接收数据或向其传送数据，或者以上两者。计算机不必具有这样的设备。此外，计算机可以嵌入在另一设备中，仅举几个例子，例如个人数字助理(PDA)、全球定位系统(GPS)接收器或便携式储存设备(例如，通用串行总线(USB)快闪驱动器)。适于存储计算机程序指令和数据的设备包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，例如包括：半导体存储器设备，例如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如内部硬盘或可移除磁盘；磁光盘；以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或并入专用逻辑电路中。
为了提供与用户的交互，本说明书中描述的主题的实施方式可以在具有用于向用户显示信息的显示设备(例如，CRT(阴极射线管)监控器或LCD(液晶显示器)监控器)以及用户可以通过其将输入提供到计算机的键盘和定点设备(例如，鼠标或跟踪球)的计算机上实现。其它类型的设备也可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感觉反馈，例如，视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且可以以任何形式接收来自用户的输入，包括声音、语音或触觉输入。
本文中描述的实施方式可以以多种方式中的任何一种来实现，包括例如使用硬件、软件或其组合。当以软件实现时，软件代码可以在任何合适的处理器或处理器集合上执行，无论处理器是在单个计算机中提供还是分布在多个计算机当中。
此外，计算机可以具有一个或多个输入设备和输出设备。这些设备尤其可以用于呈现用户界面。可以用于提供用户界面的输出设备的示例包括用于输出的可视呈现的打印机或显示屏，以及用于输出的可听呈现的扬声器或其它声音生成设备。可以用于用户界面的输入设备的示例包括键盘以及诸如鼠标、触摸板和数字化图形输入板的定点设备。作为另一示例，计算机可以通过语音识别或以其它可听格式接收输入信息。
这样的计算机可以以任何适当形式通过一个或多个网络互连，包括局域网或广域网，诸如企业网以及智能网(IN)或因特网。这样的网络可以基于任何合适的技术，并且可以根据任何合适的协议来操作，并且可以包括无线网络、有线网络或光纤网络。
用于实现本文中描述的功能的至少一部分的计算机可以包括存储器、一个或多个处理单元(本文中也简称为“处理器”)、一个或多个通信接口、一个或多个显示单元以及一个或多个用户输入设备。存储器可以包括任何计算机可读介质，并且可以存储用于实现本文中描述的各种功能的计算机指令(本文中也称为“处理器可执行指令”)。处理单元可以用于执行指令。通信接口可以联接到有线网络或无线网络、总线或其它通信器件，并且因此可以允许计算机向其它设备传输通信或从其它设备接收通信。例如，可以提供显示单元以允许用户查看与指令的执行有关的各种信息。例如，可以提供用户输入设备以允许用户在指令执行期间进行手动调整、进行选择、输入数据或各种其它信息或者以各种方式中的任何一种与处理器交互。
本文中概述的各种方法或过程可以被编码为可在采用各种操作系统或平台中的任何一种的一个或多个处理器上执行的软件。附加地，这样的软件可以使用多种合适的编程语言或编程或脚本工具中的任何一种来编写，并且还可以被编译为在框架或虚拟机上执行的可执行机器语言代码或中间代码。
在这方面，各种发明构思可以实施为计算机可读存储介质(或多个计算机可读存储介质)(例如，计算机存储器、一个或多个软盘、光碟、光盘、磁带、闪存、现场可编程门阵列或其它半导体器件中的电路配置，或者其它非易失性介质或有形计算机存储介质)，该计算机可读存储介质编码有一个或多个程序，该一个或多个程序当在一个或多个计算机或其它处理器上执行时，执行实现以上讨论的解决方案的各种实施例的方法。一个或多个计算机可读介质可以是可传送的，使得其上存储的一个或多个程序可以被加载到一个或多个不同的计算机或其它处理器上，以实现如以上所讨论的本解决方案的各个方面。
术语“程序”或“软件”在本文中用于指代可以用于对计算机或其它处理器编程以实现如以上所讨论的实施例的各个方面的任何类型的计算机代码或计算机可执行指令集。在被执行时执行本解决方案的方法的一个或多个计算机程序不需要驻留在单个计算机或处理器上，而是可以以模块化方式分布在多个不同的计算机或处理器之间以实现本解决方案的各个方面。
计算机可执行指令可以由一个或多个计算机或其它设备以多种形式(诸如程序模块)执行。程序模块可以包括例程、程序、对象、部件、数据结构或者执行特定任务或实现特定抽象数据类型的其它部件。程序模块的功能可以在各种实施例中按需组合或分布。
此外，数据结构可以以任何适当的形式存储在计算机可读介质中。为了简化说明，数据结构可以被示为具有通过数据结构中的位置相关的字段。这样的关系同样地可以通过为字段分配具有在计算机可读介质中的传达字段之间的关系的位置的存储来实现。然而，任何合适的机制可以用于建立数据结构的字段中的信息之间的关系，包括通过使用指针、标签或建立数据元素之间的关系的其它机制。
对本文中的系统和方法的实施方式或元件或动作的以单数形式提及的任何引用可以包括包含多个这些元件的实施方式，并且对本文中的任何实施方式或元件或动作的以复数形式的任何引用可以包括仅包含单个元件的实施方式。单数或复数形式的引用不旨在将当前公开的系统或方法、其部件、动作或元件限制为单个配置或多个配置。对基于任何信息、动作或元件的任何动作或元件的引用可以包括其中动作或元件至少部分地基于任何信息、动作或元件的实施方式。
本文中公开的任何实施方式可以与任何其它实施方式组合，并且对“实施方式”、“一些实施方式”、“替代实施方式”、“各种实施方式”或“一个实施方式”等的引用不一定是相互排斥的，并且旨在指示结合实施方式描述的特定特征、结构或特性可以被包括在至少一个实施方式中。如本文中使用的这些术语不一定都指相同的实施方式。任何实施方式可以以与本文中公开的方面和实施方式一致的任何方式与任何其它实施方式(包含地或排他地)组合。
对“或”的引用可以被解释为包含性的，使得使用“或”描述的任何术语可以指示所描述的术语中的单个、多于一个和全部中的任何一个。对术语的联合列表中的至少一个的引用可以被解释为包含性的或，以指示所描述的术语中的单个、多于一个和全部中的任何一个。例如，对“‘A’和‘B’中的至少一个”的引用可以包括仅‘A’、仅‘B’以及‘A’和‘B’两者。与“包括”或其它开放式术语结合使用的这样的引用可以包括附加项。
本文中描述的系统和方法可以以其它具体形式实施而不脱离其特征。上述实施方式是说明性的而不是对描述的系统和方法的限制。
在附图、详细描述或任何权利要求中的技术特征后面附有附图标记的情况下，已经包括了附图标记以增加附图、详细描述和权利要求的可理解性。相应地，附图标记存在或不存在对任何权利要求元件的范围都没有任何限制作用。
本文中描述的系统和方法可以以其它具体形式实施而不脱离其特征。上述实施方式是说明性的而不是对描述的系统和方法的限制。因此，本文中描述的系统和方法的范围由所附权利要求而不是上述描述来指示，并且落入权利要求的等同物的含义和范围内的变化包含在其中。

Claims (20)

1.一种用于测量水听器阻抗的系统，包括：
传感器，用于将经由液体介质接收的声波转换成电信号，所述传感器具有第一极性端子和第二极性端子，所述第二极性端子具有与所述第一极性端子相反的极性；
信号编码器，与所述传感器联接以接收由所述传感器转换的所述电信号；
测试信号生成器，与所述传感器和所述信号编码器串联联接以生成要发送通过所述传感器和所述信号编码器的测试信号，所述测试信号用于测量所述传感器的阻抗；以及
开关部件，与所述传感器、所述信号编码器和所述测试信号生成器串联联接，所述开关部件具有第一操作状态和第二操作状态，所述开关部件用于：
响应于所述开关部件被设置为所述第一操作状态，将所述测试信号从所述测试信号生成器路由到所述传感器的所述第一极性端子、通过所述传感器的所述第二极性端子并且到达所述信号编码器，并且
响应于所述开关部件被设置为所述第二操作状态，将所述测试信号从所述测试信号生成器路由到所述传感器的所述第二极性端子、通过所述传感器的所述第一极性端子并且到达所述信号编码器。
2.根据权利要求1所述的系统，包括：
具有第三操作状态的所述开关部件，所述开关部件用于响应于所述开关部件被设置为所述第三操作状态而禁止所述测试信号从所述测试信号生成器传送到所述传感器和所述信号编码器。
3.根据权利要求1所述的系统，包括：
具有活动状态和非活动状态的所述测试信号生成器，所述测试信号生成器用于：
响应于所述测试信号生成器被设置为所述活动状态，生成要发送通过所述传感器和所述信号编码器的所述测试信号；并且
响应于所述测试信号生成器被设置为所述非活动状态，限制所述测试信号发送通过所述传感器和所述信号编码器。
4.根据权利要求1所述的系统，包括：
所述开关部件，包括多个开关，所述多个开关中的每个开关包括：
第一端子，与所述传感器的所述第一极性端子和所述第二极性端子中的一个联接以接收所述电信号；
第二端子，与所述信号编码器联接以将所述电信号或所述测试信号传送到所述信号编码器；以及
第三端子，与开关控件联接以接收激活信号，所述激活信号识别所述第一操作模式和所述第二操作模式中的一种。
5.根据权利要求1所述的系统，包括：
开关控件，与所述开关部件联接，所述开关控件用于将激活信号发送到所述开关部件，所述激活信号识别所述第一操作模式和所述第二操作模式中的一种，所述激活信号的接收用于使所述开关部件在由所述激活信号识别的所述第一操作模式和所述第二操作模式中的一种下操作。
6.根据权利要求1所述的系统，包括：
所述测试信号生成器，用于生成多个测试信号，所述多个测试信号中的每个测试信号具有设定频率以在所述设定频率测量所述传感器的所述阻抗，所述设定频率的范围为从0.1Hz至10Hz。
7.根据权利要求1所述的系统，包括：
所述测试信号生成器，用于生成要发送通过所述传感器和所述信号编码器的所述测试信号，所述测试信号用于测量所述传感器的泄漏电阻，利用所述测试信号测量的所述泄漏电阻的范围为从0Ω至20MΩ。
8.根据权利要求1所述的系统，包括：
仪器部件，与所述信号编码器和所述测试信号生成器联接，所述仪器部件用于：
识别在所述第一操作模式期间由所述信号编码器响应于所述测试信号而输出的第一合成信号；
识别在所述第二操作模式期间由所述信号编码器响应于所述测试信号而输出的第二合成信号；并且
使用所述测试信号、所述第一合成信号和所述第二合成信号以及所述传感器与所述信号编码器之间的部件的预定阻抗来确定所述传感器的所述阻抗。
9.根据权利要求1所述的系统，包括：
仪器部件，与所述信号编码器和所述测试信号生成器联接，所述仪器部件用于：
使用所述测试信号和在所述第一操作模式期间由所述信号编码器响应于所述测试信号而输出的第一合成信号来确定所述传感器的第一阻抗；
使用所述测试信号和在所述第二操作模式期间由所述信号编码器响应于所述测试信号而输出的第二合成信号来确定所述传感器的第二阻抗；并且
确定所述传感器的所述第一阻抗与所述第二阻抗之间的阻抗差。
10.根据权利要求1所述的系统，包括：
输入滤波器网络，串联联接在所述开关部件与所述信号编码器之间，所述输入滤波器网络与所述测试信号生成器联接，所述输入滤波器网络用于对来自所述传感器的所述信号进行滤波。
11.根据权利要求1所述的系统，包括：
所述传感器，包括压电换能器，所述压电换能器用于将与所述声波相对应的所述液体介质中的压力变化变换成所述电信号。
12.根据权利要求1所述的系统，包括：
所述测试信号生成器，包括：
数模转换器DAC，用于将时序序列转换为所述测试信号以测量所述传感器的所述阻抗；以及
多个场效应晶体管FET，与所述DAC联接以将所述DAC串联联接在所述传感器与所述信号编码器之间。
13.一种测量水听器阻抗的方法，包括：
由测试信号生成器生成要发送通过传感器和信号编码器的测试信号以测量所述传感器的阻抗，所述传感器用于将声波转换成电信号，所述传感器具有第一极性端子和第二极性端子，所述第二极性端子具有与所述第一极性端子相反的极性，所述信号编码器与所述传感器串联联接以接收所述电信号；
响应于所述开关部件被设置为第一操作状态，由与所述传感器、所述信号编码器和所述测试信号生成器串联联接的开关部件将所述测试信号从所述测试信号生成器路由到所述传感器的所述第一极性端子、通过所述传感器的所述第二极性端子并且到达所述信号编码器；并且
响应于所述开关部件被设置为第二操作状态，由所述开关部件将所述测试信号从所述测试信号生成器路由到所述传感器的所述第二极性端子、通过所述传感器的所述第一极性端子并且到达所述信号编码器。
14.根据权利要求13所述的方法，包括：
响应于所述测试信号生成器被设置为活动状态，由所述测试信号生成器生成要发送通过所述传感器和所述信号编码器的所述测试信号；并且
响应于所述测试信号生成器被设置为非活动状态，由所述测试信号生成器限制所述测试信号发送通过所述传感器和所述信号编码器。
15.根据权利要求13所述的方法，包括：
由与所述测试信号生成器和所述信号编码器联接的仪器部件识别在所述第一操作模式期间由所述信号编码器响应于所述测试信号而输出的第一合成信号；
由所述仪器部件识别在所述第二操作模式期间由所述信号编码器响应于所述测试信号而输出的第二合成信号；并且
由所述仪器部件使用所述测试信号、所述第一合成信号和所述第二合成信号以及所述传感器与所述信号编码器之间的部件的预定阻抗来确定所述传感器的所述阻抗。
16.根据权利要求13所述的方法，包括：
由所述测试信号生成器生成多个测试信号，所述多个测试信号中的每个测试信号具有设定频率以在所述设定频率测量所述传感器的所述阻抗，所述设定频率的范围为从0.1Hz至10Hz。
17.根据权利要求13所述的方法，包括：
由与所述开关部件联接的开关控件设置到所述开关部件的激活信号，所述激活信号识别所述第一操作模式和所述第二操作模式中的一种，所述激活信号的接收用于使所述开关部件在由所述激活信号识别的所述第一操作模式和所述第二操作模式中的一种下操作。
18.一种用于测量地震数据的装置，包括：
壳体；
水听器信道，设置在所述壳体内，所述水听器信道包括：
传感器，用于将经由液体介质接收的声波转换成电信号；
到信号编码器的输入信道，所述输入信道与所述传感器并联联接以从所述传感器接收所述电信号；和
输入滤波器网络，并联联接在所述传感器与所述信号编码器之间，以将从所述传感器接收的所述电信号传送到所述信号编码器；以及
测试信号生成器，设置在所述壳体内，所述测试信号生成器与所述水听器信道串联联接在所述传感器与所述输入滤波器网络之间，所述测试信号生成器用于生成要发送通过所述水听器信道的测试信号，所述测试信号用于测量所述传感器的阻抗；
开关部件，设置在所述壳体内，所述开关部件串联联接在所述水听器信道的所述传感器与所述信号编码器之间，所述开关部件具有第一操作状态和第二操作状态，所述开关部件用于：
响应于所述开关部件被设置为所述第一操作状态，将来自所述测试信号生成器的所述测试信号以第一路径路由通过所述水听器信道，并且
响应于所述开关部件被设置为所述第二操作状态，将来自所述测试信号生成器的所述测试信号以第二路径路由通过所述水听器信道。
19.根据权利要求18所述的装置，包括：
仪器部件，设置在所述壳体中，所述仪器部件与所述信号编码器和所述测试信号生成器联接，所述仪器部件用于：
识别在所述第一操作模式期间由所述信号编码器响应于所述测试信号而输出的第一合成信号；
识别在所述第二操作模式期间由所述信号编码器响应于所述测试信号而输出的第二合成信号；并且
使用所述测试信号、所述第一合成信号和所述第二合成信号以及所述水听器信道的预定阻抗来确定所述传感器的所述阻抗。
20.根据权利要求18所述的装置，包括：
所述测试信号生成器，用于生成多个测试信号，所述多个测试信号中的每个测试信号具有设定频率以在所述设定频率测量所述传感器的所述阻抗，所述设定频率的范围为从0.1Hz至10Hz。
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