RU206397U1 - Донный модуль сейсмической станции - Google Patents
Донный модуль сейсмической станции Download PDFInfo
- Publication number
- RU206397U1 RU206397U1 RU2021110739U RU2021110739U RU206397U1 RU 206397 U1 RU206397 U1 RU 206397U1 RU 2021110739 U RU2021110739 U RU 2021110739U RU 2021110739 U RU2021110739 U RU 2021110739U RU 206397 U1 RU206397 U1 RU 206397U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- geophones
- seismic
- module
- block
- spatial orientation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
- G01V1/162—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
- G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
- G01V1/189—Combinations of different types of receiving elements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/38—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
- G01V1/3808—Seismic data acquisition, e.g. survey design
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/38—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
- G01V1/3843—Deployment of seismic devices, e.g. of streamers
- G01V1/3852—Deployment of seismic devices, e.g. of streamers to the seabed
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Oceanography (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к морским автономным станциям для проведения сейсмической съемки в различных климатических условиях на акваториях с глубинами от 0 м до 500 м, и в прибрежной зоне, и на суше для получения бесшовного профиля.Предлагается донный модуль сейсмической станции, содержащий корпус, в котором размещены блок из трех взаимно перпендикулярных геофонов, гидрофон, источник питания, цифровой блок управления и регистрации для регистрации сейсмических сигналов в диапазоне 0,01-1600 Гц, отличающийся тем, что блок из трех взаимно перпендикулярных геофонов выполнен с использованием молекулярных немагнитных геофонов с полосой пропускания 1-300 Гц и чувствительностью 100 В/(м/с) и жестко связан с блоком управления и регистрации с размещенным в нем датчиком пространственной ориентации. В качестве датчика пространственной ориентации он содержит высокоточный измеритель углов.Модуль позволяет повысить достоверность регистрируемой устройством сейсмоинформации, расширяет спектр применения модели.
Description
Полезная модель относится к морским автономным станциям для проведения сейсмической съемки в различных климатических условиях на акваториях с глубинами от 0 метров до 500 метров и в прибрежной зоне, и на суше для получения бесшовного профиля.
Известны многочисленные донные сейсмические станции, состоящие из подводного модуля и бортового модуля. (RU 24890, 2002; RU 111691, 2020; RU 2572047, 2015; RU 2554283, 2915; RU 28778, 2003; RU 2294000, 2007; Современные донные станции для сейсморазведки и сейсмологического мониторинга / Зубко Ю.Н., Левченко Д.Г., Леденев В.В., Парамонов А.А // Научное приборостроение, 2003, том 13, №4, с. 70-82.)
Подводный модуль представляет собой, как правило, герметичный корпус, снабженный устройством постановки на дно, внутри которого размещена аппаратура регистрации гидроакустических сигналов с соответствующими фильтрами, формирователями, преобразователями, накопителями информации, схему синхронизации, источник питания и устройство определения ориентации подводного модуля (RU 2294000, 2007).
Основным недостатком известных станций является невозможность полной и адекватной передачи колебаний грунта на датчики измерения сигналов, что в сочетании с наличием границы грунт-металл вызывает дополнительные погрешности при прохождении акустических сигналов и в конечном итоге приводит к искажению результатов измерений.
Известна конструкция донного модуля для сейсморазведки и сейсмологического мониторинга, включающее герметичный корпус, внутри которого размещена геофизическая аппаратура, включающая измерительные датчики-геофоны и гидрофоны, блок управления и регистрации включающий модули приема, регистрации, преобразования и хранения зарегистрированных сигналов, выполненных под управлением процессора, блоки сопряжения с внешними устройствами, в том числе бортовым модулем при всплытии, спутниковый и гидроакустический каналы связи, блок ориентации, блок синхронизации, блок управления размыкателем и блок питания. На внешней поверхности корпуса установлены гидроакустическая и спутниковая антенны, средства для поиска донного модуля при всплытии, такелажные элементы и разъемы, устройство постановки на дно, выполненное в виде якоря-балласта (RU 2294000, 2007).
К числу недостатков данной конструкции следует отнести ограниченный диапазон применения в прибрежной зоне, на мелководье и сложность формирования бесшовного сейсмического разреза на границе суши и сопряженных участках шельфа.
Наиболее близким к заявляемому устройству является донная станция (RU 111691, 2011), содержащая правую ортогональную тройку геофонов, например, из геофонов GS-20DX, имеющих частотный диапазон входных сигналов от 10 до 250 Гц и чувствительность 27 В/м/сВ, в качестве гидрофона, предназначенного для приема звуковых и ультразвуковых волн, распространяемых в водной среде, может быть использовано любое известное в данной области техники оборудование, работающее, например, в частном диапазоне от 2 до 100 Гц и обладающие чувствительностью, не менее 25 мкВ/Па. Для определения положения станции в пространстве используют цифровой компас, например, компас-инклиномер HMR 3300 фирмы Honeywell, обеспечивающий диапазон измеряемых углов: по азимуту 360 градусов, по крену и дифференту +\-60 градусов от вертикали; точность измерения углов +1-2 градуса. Блок управления и регистрации может быть реализован на базе известных систем с микроконтроллерами, например, фирмы Analog Devise.
Основным недостатком известных станций является недостаточная чувствительность в связи с использованием, как правило, промышленных геофонов типа GS-20DS с полосой пропускания 10-250 Гц и не обладающих высокой чувствительностью.
Задачей, решаемой авторами заявленного технического решения, является повышение достоверности регистрации сейсмических колебаний на дне моря при исследовании характеристик сейсмического волнового поля верхней части разреза земной коры морского дна в шельфовых и транзитных зонах.
Технической задачей, решаемой авторами, является повышение точности и надежности регистрации слабых сейсмических сигналов за счет расширения диапазона частот, повышения чувствительности, а также повышение точности определения положения станции на дне моря за счет снижения магнитного поля станции.
Поставленная задача решается за счет того, что подводный модуль донной станции, состоящий из герметичного корпуса, включающего блок геофонов, гидрофон, источник питания, цифровой блок управления и регистрации, опорный генератор, датчик пространственной ориентации, отличается применением в блоке геофонов трех взаимно перпендикулярных молекулярных немагнитных геофонов, жестко соединенных через блок регистрации с датчиком пространственной ориентации, способных регистрировать сигналы от 1 Гц и выше.
Технический результат достигается использованием донного модуля, содержащего герметичный корпус с контейнером цилиндрической формы, снабженного защитными элементами, предохраняющими корпус от механических повреждений, электрический герморазъем, вакуум-порт и индикатор состояния, связанные с расположенной внутри контейнера платой соединителя, объединенной с помощью мультиплексных каналов связи с платой регистратора и интерфейсной платой в блок управления и регистрации, работающий под управлением микроконтроллеров. При этом плата соединителя соединена с платой цифрового компаса, платой опорного генератора и блоком питания, а плата регистратора содержит четыре одинаковых, раздельных канала соединений с блоком геофонов и гидрофоном с обеспечением возможности приема, обработки и записи во флеш-память сейсмических колебаний по четырем компонентам в направлениях X, Y, Z от блока геофонов и компоненте Н от гидрофона. При этом в качестве геофонов используются блок из трех взаимно перпендикулярных молекулярных немагнитных геофонов, с полосой пропускания 1-300 Гц и чувствительностью 100 В/(м/с), жестко соединенный с блоком управления и регистрации.
Оптимальный результат достигается, если в качестве геофонов он содержит молекулярные геофоны ГМ-07 компании ООО «Физтех Моргео».
Особенностью предлагаемого решения является то, что собственное магнитное поле модуля снижено до минимально возможного за счет применения немагнитных материалов в конструкции, немагнитных датчиков, электронных узлов с малым потреблением, что позволяет использовать в качестве датчика пространственной ориентации высокоточный измеритель углов.
В результате появляется возможность регистрировать сигналы от 1 Гц и выше без искажений, что упрощает обработку сейсмического сигнала.
Общий вид модуля представлен на фиг. 1, где используются следующие наименования: 1 - корпус; 2 - аккумуляторы блока питания; 3 - блок управления и регистрации; 4 - блок геофонов; 5 - винты; 6 - винты; 7 - контроллер блока питания; 8 - винты.
Донный модуль представляет собой малогабаритный компактный герметичный сборный корпус 1 цилиндрической формы с фиксируемой, выпуклой верхней крышкой и радиусным скруглением боковой поверхности в области смежной с плоским дном. В корпус установлены: аккумуляторы блока питания 2, блок управления и регистрации 3, а так же блок геофонов 4.
Блок геофонов 4 крепится к корпусу винтами 5. Блок управления и регистрации 3 с размещенным в нем датчиком пространственной ориентации крепится с помощью винтов 8 к блоку геофонов 4. Блок питания 2 с размещенным на нем контроллером 7 крепится к корпусу модуля винтами 6.
В процессе эксплуатации донный модуль может находиться как на дне акваторий, во время непосредственно работ на профиле, так и на любых плавсредствах, включая маломерные суда, понтоны. В помещении на плавсредстве, модули должны быть установлены в ячейки технологического стеллажа, обеспечивающие их надежное крепление во время шторма.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
С судна донный модуль с прикрепленными буем и якорем погружается на дно акватории. При приближении ко дну за счет смещенного центра тяжести модуля и стабилизирующего действия растяжек корпус станции ориентируется дном вниз и в таком положении ложится на дно. Таким образом, корпус 1 с плоским дном и полукруглой крышкой обеспечивает надежный контакт модуля с морским дном при любых его рельефах и составе.
В рабочем состоянии, а так же при длительном хранении модуля, полость внутри герметичного корпуса должна находиться под пониженным атмосферным давлением, около 0,1 атм. Тем самым повышается надежность герметизации корпуса и обеспечивается отсутствие влаги внутри контейнера. Это производится через так называемый вакуум-порт с помощью вакуум-насоса, который представляет собой отверстие малого диаметра закрытое в нерабочем состоянии заглушкой.
Прием компонент волнового поля осуществляется молекулярными немагнитными геофонами по трем ортогональным направлениям и гидрофоном. Геофоны собраны в блок 4, жестко прикрепленный винтами 5 к донной части корпуса модуля. Сейсмический сигнал от X, Y, Z каналов блока геофонов поступает на плату коммутации, одновременно с сигналом гидрофона, находящегося внутри корпуса, но имеющего через отверстия в корпусе связь с водной средой. С платы коммутации на геофоны 4 заведено питание. Сигнал на плате коммутации поступает на четыре раздельных управляемых аттенюатора-усилителя, которые позволяют оптимально настроить каналы для планируемых геофизических исследований. При этом более сильный сигнал геофонов может быть ослаблен, а более слабый сигнал с гидрофона может быть предварительно усилен. Сигналы с платы коммутации поступают на вход платы регистратора, расположенной в блоке управления и регистрации 3. Блок регистрации жестко соединен с блоком геофонов 4 с помощью винтов 8.
На плате регистратора сигнал каждого канала поступает на многофункциональный чип, состоящий из программируемого усилителя и АЦП. Усиленный в соответствии с предустановленными для каждого канала коэффициентами усиления сигнал передается на блок АЦП, где оцифровывается 24 разрядным АЦП и подается на другой чип, являющийся цифровым фильтром, в котором зашиты аппаратные алгоритмы ФНЧ имеющего, например, 5 полос 100, 200, 400, 800, 1600 Гц, которые соответственно жестко связаны с частотой дискретизации сигнала 250, 500, 1000, 2000, 4000 Гц.
С выхода ФНЧ каждого канала сигнал в последовательном коде, в виде битовой последовательности подается на микроконтроллер. Микроконтроллер преобразует битовые последовательности с каждого из каналов в байто-страничную структуру и записывает ее в блок энергонезависимой флеш-памяти. При этом, микроконтроллер платы регистратора осуществляет постоянную синхронизацию в едином времени от задающего генератора, имеющего частоту генерации 8,192 МГц, обеспечивающую частоту дискретизации сигнала.
Кроме преобразования и записи в блок памяти фиксируемой сейсмической информации с привязкой ее ко времени, все остальные операции, выполняемые донным модулем, производятся под управлением программно-аппаратного блока интерфейсной платы, снабженной отдельным мощным микроконтроллером. Контроллер интерфейсной платы через плату соединителя опрашивает датчики состояния донной станции. В частности, контроллер интерфейсной платы регулярно осуществляет опрос датчика пространственной ориентации, записывая его показания в собственную флэш-память. Электронные компоненты интерфейсной платы и соединителя либо отключены, либо работают на пониженной частоте, обеспечивая минимальное потребление энергии.
По окончании работы модуля на профиле интерфейсная плата обеспечивает взаимодействие модуля с внешними устройствами и бортовыми системами. К числу основных функции интерфейсной платы можно отнести:
считывание сейсмической информации из блока памяти платы регистратора и передача ее по скоростному каналу на внешний сервер;
считывание, хранение в своей внутренней памяти данных с датчика пространственной ориентации; а также передача этой информации на внешний сервер;
индикация состояний, в котором находится донный модуль, при этом инициирование индикации осуществляется с помощью специального датчика, расположенного в корпусе станции, с которого передается управляющих сигнал на интерфейсную плату, с последующим отображением на индикаторе информации состояния, соответствующей текущему состоянию модуля, в виде световой информации или любой иной, применимой в компактных устройствах данного вида;
контроль за степенью заряженности аккумуляторов блока питания 2, закрепленного в станции винтами 6, и управление работой станции и контроллером блока питания 7 в зависимости от степени разряда аккумуляторов.
По окончании этапа регистрации сейсмических сигналов на дне акватории, максимальный срок которого ограничен временем автономной работы блока питания и ресурсом флеш-памяти, донный модуль, используя прикрепленный к нему буй, поднимается на борт судна. Возможно прикрепление к одному бую гирлянды донных модулей, соединенных между собой тросами. После поднятия донного модуля на борт судна, он подсоединяется посредством герморазъема к бортовому оборудованию питания и связи, и осуществляется съем информации из памяти модуля для последующей обработки.
Таким образом, очевидно, что заявленная полезная модель, при установке ее на дно с разным профилем и разными грунтами позволяет точно фиксировать положение корпуса, а применение высокочувствительных широкополосных геофонов, собранных в блок, жестко прикрепленный ко дну корпуса, повышает достоверность регистрируемой устройством сейсмоинформации, расширяет спектр применения модели.
Claims (2)
1. Донный модуль сейсмической станция, содержащий корпус, в котором размещены блок из трех взаимно перпендикулярных геофонов, гидрофон, источник питания, цифровой блок управления и регистрации для регистрации сейсмических сигналов, отличающийся тем, что блок из трех взаимно перпендикулярных геофонов выполнен с использованием молекулярных немагнитных геофонов с полосой пропускания 1-300 Гц и чувствительностью 100 В/(м/с) и жестко связан с блоком управления и регистрации с размещенным в нем датчиком пространственной ориентации.
2. Донный модуль сейсмической станция по п. 1, отличающийся тем, что он содержит в качестве датчика пространственной ориентации высокоточный измеритель углов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110739U RU206397U1 (ru) | 2021-04-15 | 2021-04-15 | Донный модуль сейсмической станции |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110739U RU206397U1 (ru) | 2021-04-15 | 2021-04-15 | Донный модуль сейсмической станции |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU206397U1 true RU206397U1 (ru) | 2021-09-08 |
Family
ID=77663446
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021110739U RU206397U1 (ru) | 2021-04-15 | 2021-04-15 | Донный модуль сейсмической станции |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU206397U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU221503U1 (ru) * | 2023-10-09 | 2023-11-09 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Донная инженерная сейсмическая станция |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040156267A1 (en) * | 2002-09-23 | 2004-08-12 | Input/Output, Inc. | Permanent seafloor seismic recording system utilizing micro electro-mechanical systems seismic sensors and method of deploying same |
RU111691U1 (ru) * | 2011-07-28 | 2011-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Сейсмо-Шельф" | Донный модуль сейсмической станции |
RU2678503C1 (ru) * | 2017-12-27 | 2019-01-29 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)" | Молекулярно-электронный гидрофон |
RU2687297C1 (ru) * | 2017-12-27 | 2019-05-13 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" | Низкочастотная двухкомпонентная донная сейсмическая коса |
RU2724964C1 (ru) * | 2019-12-10 | 2020-06-29 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" | Цифровой регистрирующий модуль для подводных исследований |
RU199415U1 (ru) * | 2020-03-27 | 2020-08-31 | Публичное акционерное общество "ГЕОТЕК Сейсморазведка" | Бескабельное устройство регистрации сейсмических данных |
-
2021
- 2021-04-15 RU RU2021110739U patent/RU206397U1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040156267A1 (en) * | 2002-09-23 | 2004-08-12 | Input/Output, Inc. | Permanent seafloor seismic recording system utilizing micro electro-mechanical systems seismic sensors and method of deploying same |
RU111691U1 (ru) * | 2011-07-28 | 2011-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Сейсмо-Шельф" | Донный модуль сейсмической станции |
RU2678503C1 (ru) * | 2017-12-27 | 2019-01-29 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)" | Молекулярно-электронный гидрофон |
RU2687297C1 (ru) * | 2017-12-27 | 2019-05-13 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" | Низкочастотная двухкомпонентная донная сейсмическая коса |
RU2724964C1 (ru) * | 2019-12-10 | 2020-06-29 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" | Цифровой регистрирующий модуль для подводных исследований |
RU199415U1 (ru) * | 2020-03-27 | 2020-08-31 | Публичное акционерное общество "ГЕОТЕК Сейсморазведка" | Бескабельное устройство регистрации сейсмических данных |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU221503U1 (ru) * | 2023-10-09 | 2023-11-09 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Донная инженерная сейсмическая станция |
RU226541U1 (ru) * | 2024-02-14 | 2024-06-07 | Акционерное общество "Морская арктическая геологоразведочная экспедиция" | Донный модуль сейсмической станции |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6847326B2 (en) | GPS device for measuring wave height and current direction and speed and GPS system for measuring wave height and current direction and speed | |
CN110422281A (zh) | 海洋物联网智能浮标、水面或水下目标探测系统及其方法 | |
US20130028047A1 (en) | Bottom module for seismic survey | |
RU2617525C1 (ru) | Заякоренная профилирующая подводная обсерватория | |
RU2438149C2 (ru) | Автономная донная станция для сейсмических наблюдений | |
BRPI0719440A2 (pt) | Sistema acústico de escuta passico e de perfilagem de leito do mar, e, método para determinar exatamente a posição de uma fonte eletromagnética rebocada e um ou mais receptores eletromagnéticos para uso em uma prospecção por perfilagem de leito do mar. | |
US3944967A (en) | Updated diver navigation device | |
RU2294000C1 (ru) | Морская автономная донная станция для сейсморазведки и сейсмологического мониторинга | |
RU111691U1 (ru) | Донный модуль сейсмической станции | |
RU2554283C1 (ru) | Малогабаритный донный сейсмический модуль | |
RU2279696C1 (ru) | Способ морской поляризационной сейсморазведки | |
CN114152773A (zh) | 一种二维海面鬼波水体成像测量装置、方法及应用 | |
RU206397U1 (ru) | Донный модуль сейсмической станции | |
RU2276388C1 (ru) | Морская автономная донная сейсмическая станция | |
US20140185408A1 (en) | Bottom seismic system | |
RU2229146C1 (ru) | Автономная донная сейсмическая станция (адсс "ларге") | |
RU2572046C1 (ru) | Морская автономная донная станция для сейсморазведки и сейсмологического мониторинга | |
RU171967U1 (ru) | Автономный регистратор гидрофизических полей | |
RU2435180C1 (ru) | Подводная геофизическая станция | |
WO2019139482A1 (en) | A seismic sensor base station on a hub and method for deployment on the seafloor | |
RU2724964C1 (ru) | Цифровой регистрирующий модуль для подводных исследований | |
RU2546784C2 (ru) | Подводная обсерватория | |
RU157470U1 (ru) | Буй для сбора сейсмических данных | |
RU2549606C2 (ru) | Малогабаритный донный сейсмический модуль | |
RU226541U1 (ru) | Донный модуль сейсмической станции |