移位。
[0066]理论上，发送换能器35的本征共振频率将因此位于工作频带之下，使得有用信号 的可能谐波在共振频率的区域之外，发送器21在共振频率的区域内的灵敏度更大。
[0067] 以这样一种方式，可能谐波变形的量将最小化。
[0068] 但是，作为特定应用的特点的尺寸约束使得几乎不可能使共振系统低于500Hz。
[0069] 因此，共振频率必须在工作频带之上。无论如何，这种频率都不应当太高，因为发 送换能器35的电压响应在共振频率之前每八倍频减小12dB。
[0070] 最后，源35和接收换能器29之间的接近性使得系统遭受串扰，或者更确切地说， 从源35通过钻头10的结构传播到接收换能器29的信号往往打扰或者甚至"隐藏"包含关 于地层的几何和声学属性的信息的有用信号。
[0071] 考虑以上所述，使用像传输线或"三明治"类型的发送换能器35是特别适当的，例 如在图2中所说明的。
[0072] 传输线发送换能器35包括具有对应金属电极23d的陶瓷层23c的堆叠23。
[0073] 为了根据本发明的特定应用，陶瓷层23c的堆叠23在第一端23a被约束到固定的 支撑件26并且在第二端23b被约束到适合用于减小发送换能器35的本征共振频率并部分 地修改岩石地层的机械阻抗以使其适应陶瓷堆叠23的机械阻抗从而最大化辐射功率的块 体24。
[0074] 以这样一种方式，第一端23a被阻塞并且整个移位朝着第二自由端23b可用。
[0075] 优选地，陶瓷堆叠23是PZT4D类型的单片式多层致动器。
[0076] 特别适于特定应用的一种非限制性实施例为陶瓷堆叠23提供了等于大约 10-20cm的长度，其中每个陶瓷盘23c被封在通过陶瓷上的化学沉积所获得的电极之间并 且具有大约几十微米的厚度。
[0077] 第二自由端上的块体24优选地由钢制成。
[0078] 根据优选实施例，这种块体24具有等于几厘米的厚度以及诸如采用在钻头10内 可用空间的直径，例如大约3cm。
[0079] 块体24优选地以适应地层的一层材料（例如聚氨酯）结束，具有等于几毫米的厚 度，从而进一步改进与地层的耦合。
[0080] 有利地，这类传输线发送换能器35使得有可能获得：
[0081] _大约几十微米的移位，这种移位足以确保感兴趣的频带内的足够辐射声学功率， 诸如以便穿透典型的孔隙地层至少IOm;
[0082]-稍高于感兴趣频带的共振频率（包括在几百Hz与几kHz之间）。
[0083] 在未示出的备选实施例中，发送换能器35是"tonpiIz"类型，S卩，包括被压缩在两 个末端块体之间的具有对应金属电极的陶瓷层的堆叠。
[0084] 末端块体被选择为使得确保朝向钻头10内部的一端具有零速度，使得所有移位 在朝向外部，或者更确切地说朝着地层，的一端可用。
[0085] 由于必须把电声换能器20放在钻头10中而导致的尺寸约束，发送换能器35的这 种备选实施例关于传输线实施例不太优选。
[0086] 实际上，为了正确的操作，每个块体有必要具有等于共振频率的四分之一波长的 厚度。考虑共振频率的值等于3kHz的示例值，钢块必须具有等于大约40cm的长度，因此使 得其相当难以容纳在钻头10内。
[0087] 为了最小化发送换能器35与接收换能器29之间的串扰，尤其适合使用"加速平 衡"类型的包含浸在油中的两个陶瓷半球25的水中检波器（例如在图3中所说明的）作为 接收换能器29。
[0088] 优选地，两个陶瓷半球25是PZT5A类型。
[0089] 加速平衡水中检波器29使得有可能把来自不同于与水中检波器29的轴A平行的 方向的声音信号，实际上就像通过钻头10的结构从发送换能器35传播到接收换能器29的 声学串扰，衰减大约30-40dB。
[0090] 电子处理装置28优选地在水中检波器29中集成提供，用于所接收信号的预先放 大，这适于在朝电子处理单元30发送之前适当地增加信号电平并且用于最小化水中检波 器29的输出阻抗。
[0091] 在描述的其余部分，将概述本发明的源和接收器对象的性能的量化估计。这种估 计显著地通过SNR(信噪比）来描述。
[0092]SNR的计算的第一元素部分是由换能器在地层上施加的力的水平，其可以合理地 达到1000 Nrm的值。所考虑的工作频率等于I. 5kHz。在一种纯弹性地层中，位于8m深度的 辐射声学压力的水平将是大约117dBSPL，即，比20yPa的标准值高117dB，该标准值代表空 气中的最小可听阈值（作为参考例，这个水平可以被认为类似于由链锯产生的噪音）。
[0093] 作为SNR计算的一部分的第二元素是发送通道的衰减以及在地层上反射之后的 接收。
[0094] 但是，本专利的应用领域中感兴趣的岩石（例如页岩）的大部分具有强烈衰减声 音的孔隙弹性行为，即，粘弹性。典型的衰减值可以是3dB/m@l. 5kHz。因此，在8m之后，所 辐射的声音压力的水平减小24dB。
[0095] 为了获得到达接收器的声音压力的水平，有必要减去以下：
[0096] -24dB，考虑从地层中的可能界面到接收器的8m传播，
[0097] -10dB，考虑在实际岩性中难以存在几乎全反射（S卩，推测由于褶皱而存在散射， 并且表面是部分朗伯（Lambertian)的）。
[0098] _6dB，考虑由于球面传播而导致的几何因素，从而获得_64dB的总体衰减。
[0099] 作为SNR计算的一部分的第三元素是接收器的灵敏度。
[0100] 在I. 5kHz的频率下，典型的水中检波器特征在于：
[0101] -大约-200(18￥代11^3的灵敏度，对应于-174(18￥代20 1^&;
[0102] -具有40dB的增益的预放大器。
[0103] 作为SNR计算的一部分的第四元素是在接收器处的噪声水平，这对于典型的水中 检波器等于_164dBV/VHzOlkHz。有用信号的貌似合理的最大频带扩展（见方法1)是大 约 200Hz。
[0104] 因此，添加到有用信号的噪声水平是201og1Q[10( 164+4°V2°V200] = -lOldBV。
[0105] 通过使用现在处理过的四个元素，有可能计算SNR:
[0106] SNR= (117-64-174+40)-(-101) = 20dB
[0107] 在这些条件下，信号仍然是揭示性的，有可能是通过执行合适的后期处理（例如 堆叠），从而进一步减小噪声的影响。
[0108] 由用于揭示未钻探的地质地层中孔隙压力的异常不连续性界面的系统100实现 的方法200如下。
[0109] 电子处理单元30的导频信号发生器31向发送器21的驱动装置34发送导频信号。
[0110] 发送器21在由土壤中的不连续性反射回接收器22的电声换能器20的轴A的方 向生成（阶段210)第一压力声波，其中，对于大地中的不连续性，是指关于岩性和/或关于 孔隙压力而言不同的两个地层51、52之间的通道界面50。
[0111] 在通常高达大约IOm的大揭示范围内，基于由接收器22接收的反射信号，电子处 理单元30估计（阶段220)所生成的压力声波的速度以及电声换能器20与沿该压力声波 的传输方向A存在的第一地层51和第二地层52之间第一不连续性界面50之间的距离。
[0112] 揭示深度与通常从IOOHz到几kHz的用于生成声波的频率范围有关，其中这种范 围通常包括波的色散行为在其中更大的频率范围。
[0113] 随后，发送器21在电声换能器20的轴A的方向生成（阶段230)第二压力声波。
[0114] 然后，电子处理单元30揭示（阶段240)在电声换能器20的端子处感应出的电阻 抗，以便随后跨所揭示的不连续性界面50估计（阶段250)特征化两个地层51、52的多个 参数，从而区分（阶段260)从前一阶段（阶段220)产生的异常是否是由于处于过压的地 层的存在。作为备选方案，所揭示的异常可以是由于例如岩性的改变。
[0115] 实际上，根据由地层中流体的存在对电声换能器20的电阻抗引起的影响，有可能 根据之前对其揭示出异常（阶段220)的地层中导频信号的频率得出压力声波的速度变化。
[0116] 第一压力声波的生成阶段（阶段210)优选地包括连续啁嗽的生成，S卩，线性扫描 频率（FMCW，频率调制连续波）或者，换句话说，其频率随时间线性增加的连续信号。
[0117] 这种信号的选择特别有利，因为它使得所接收信号的处理更简单，因此能够以类 比方式实现。以这样一种方式，确保在获取之前没有信号分辨率的减小。
[0118] 而且，对于相同的辐射能量，有可能在较小的驱动电压操作，因为这种信号需要较 低的发送功率峰值。
[0119] 最后，对于相同深度的不连续性界面50,确保接收器22处更好的信号/干扰比，因 为有用信号的频带更小并且噪声能量因此更小。
[0120] 基于在声音接收器22的端子处的信号的估计步骤（阶段220)包括在接收器22 的端子处的类比信号的第一调节阶段，示意性地在图5中示出，包括以下阶段：
[0121]-利用通过第一自动增益控制电路27a发送到发送器21的导频信号的幅度水平放 大并均衡在接收器22的端子处的信号（阶段221);
[0122] -通过减法电路27b从在接