用于地震波传感器的耦合装置制造方法
【专利摘要】一种用于地震波传感器的耦合装置。本发明涉及一种用于传感器单元SU的耦合装置TRM，所述传感器单元SU包含位于外壳SH内的至少一个传感器，所述耦合装置TRM包括：至少一个支撑部分SP2，所述支撑部分配置用于将所述传感器单元保持在稳定的位置，所述耦合装置搁置在地面上或者埋进土地中；以及布置在平面中的至少一个杆，所述平面基本上垂直于所述支撑部分SP2的外围表面并且连接到所述支撑部分SP2上，所述耦合装置TRM进一步包括用于将所述传感器单元SU连接到所述耦合装置TRM上的紧固构件FSM。当搁置在地面上时，所述支撑部分SP2将所述传感器单元SU保持在稳定的位置，同时所述杆向所述外壳SH提供额外的刚度。
【专利说明】用于地震波传感器的耦合装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及地球物理学领域并且涉及一些应用，其中传感器单元用于勘测给定地理区域的地下属性。
[0002]更具体地说，本发明涉及用于这种传感器单元的耦合装置，该耦合装置能够将传感器单元定位在所述地理区域的表面上。
[0003]尽管本发明可以用于涉及通过传感器单元的网络而获得地震数据的各种应用中，但本发明对石油勘探行业尤其重要。
【背景技术】
[0004]在已知的现有技术中，通过连接到中央处理服务器的电子传感器单元的网络收集地震数据。
[0005]每个传感器单兀都包含位于外壳内的至少一个传感器，所述外壳具有用于机械地与地面耦合的底部表面。为此，传感器单元通常配备有具有长钉形状的耦合装置，该耦合装置将埋进土地中。法国专利申请案FR 291 8462描述了这种长钉。
[0006]这种解决方案并不完全令人满意。在土地太硬以致长钉无法埋进土地的应用中，这种解决方案已证明是不实际的，就像在城市建筑物上一样。在这种情况下，传感器单元必须简单放在地面上并且将因此变得非常不稳定，最终结果是所述传感器单元进行的测量很可能不准确。
[0007]由于类似的原因，当在严寒条件下使用时，该已知的解决方案也是不实际的。已经为此类条件设计了特别改装的长钉，但是这些特别的长钉非常笨重且因此有损操作效率。
[0008]此外，长钉形的耦合装置可能不足以有效确保在松散土壤中的传感器稳定性，例如，当地面由沙子或泥形成时，在这种情况下长钉将无法与在更致密且因此少移位的环境中一样较好地保持在原位。
[0009]为了解决此稳定性问题，有时使用三脚架或四脚架形式的附加基座，但是此类基座趋向于在它们自身的模式上共振并且产生非预期的共振频率，这有损传感器的操作效率。因此这些非预期的共振频率(噪声)将污染测量到的数据，尤其是如果所述传感器为数字地震波传感器，因为它们对噪声高度敏感。
[0010]—些已知的传感器单兀配备有外壳,所述外壳具有从外壳底部突出的圆柱形纵槽，接着长钉被紧固到所述纵槽的末端上。在这种传感器单元中，实际的传感器位于纵槽中，并且因此在长钉适当地埋进土地之后，所述传感器将位于地下。在这种配置中，传感器将对表面噪声不那么敏感。然而，由于从外壳底部突出的纵槽的细长形状，此设计存在一个缺点，在研究中，所述外壳底部将趋向于在包含于带宽内的频率处发生共振，因此可能极大地改变传感器单元的操作性能。
【发明内容】
[0011]本发明提供了一种基本上不受上述缺点影响的解决方案，方式是通过提供一种用于传感器单元的耦合装置，即使在所述耦合装置仅放在地面上时，其也能使所述单元保持在稳定的位置，并且所述耦合装置极大地降低传感器外壳的底部纵槽在运行状态下发生共振的风险。
[0012]为此，本发明介绍了一种用于传感器单元的耦合装置，所述传感器单元包含位于外壳内的至少一个传感器，其中耦合装置包括:至少一个支撑部分，所述支撑部分配置用于将传感器单元保持在稳定的位置，所述耦合装置搁置在地面上或者埋进土地中；以及布置在平面中的至少一个杆，所述平面基本上垂直于支撑部分的外围表面并且连接到所述支撑部分上，所述耦合装置进一步包括用于将传感器单元连接到耦合装置上的紧固构件。
[0013]值得注意的是，根据本发明的耦合装置能够同时解决两个问题。当支撑部分搁置在地面上或埋进土地中时，所述支撑部分将传感器单元保持在稳定的位置，同时连接到支撑部分的一个或多个杆将向传感器单元的外壳提供额外的刚度，并且因此抑制将由外壳产生的共振频率。
[0014]根据本发明一个进一步的实施例，上述耦合装置将有利地具有相对于至少一个平面对称的形状，所述平面基本上垂直于支撑部分。
[0015]当耦合装置放置在地面上或埋进土地中时，这种对称形状允许在水平面上的均匀质量分布，因此这将有助于防止耦合装置在运行状态下振动。
[0016]根据本发明的一个特定实施例，上述耦合装置包括至少一个杆并且具有至少第一支撑部分和第二支撑部分，所述外壳将倚靠着所述第一支撑部分保持在适当位置，所述第二支撑部分具有基本上与第一支撑部分的外围部分平行的外围部分，所述第一支撑部分和所述第二支撑部分通过所述至少一个杆连接到一起。
[0017]这种耦合装置尤其适合于具有至少一个肩部分的外壳，所述肩部分可以定位成倚
靠着第一支撑部分。
[0018]根据一个具体实施例，上述耦合装置包括:至少两个杆，所述杆将所述第一支撑部分和所述第二支撑部分连接到一起；以及至少一个部分外围翅片，所述部分外围翅片布置成平行于第一支撑部分和第二支撑部分的至少一个外围部分。
[0019]多个杆将增强由耦合装置产生的加固效果，这种效果还将被翅片再次放大。使用杆和翅片的组合来代替圆柱形等简单形状的进一步原因在于，分离所述翅片和杆的空间使松散土壤(例如沙子等)能够在由耦合装置的外表面所界定的空间内流动。填充此空间会同时产生双重优势，因为这会有助于使耦合装置固定在地面上或甚至固定在土地中，并且将允许地面与外壳之间的直接接触，这样会增强传感器的性能。
[0020]根据一个具体的实施例，上述耦合装置具有第三支撑部分，外壳的末端被紧固到所述第三支撑部分上，所述第三支撑部分被放置在第一支撑部分与第二支撑部分之间。
[0021]根据一个具体的实施例，第一支撑部分配备有凹槽，所述凹槽支撑O型环且意图位于耦合装置与外壳之间。在此实施例中，O型环会弥补第三支撑部分与外壳末端之间的任何间隙，从而确保了外壳和耦合装置牢牢地彼此紧固。因为第三支撑部分布置在第一支撑部分与第二支撑部分之间，所以当外壳紧固到耦合装置上时，外壳的末端恰当地位于耦合装置内，这将有助于在第二支撑部分与地面之间的影响的情况下保护传感器的完整性。
[0022]根据上述具体实施例的变体，第三支撑部分包括通孔，所述通孔用于由螺钉构件穿过，以将外壳的末端紧固到第三支撑部分上。[0023]螺钉构件可以通过为外壳的末端提供突出穿过所述孔的外螺纹而形成，随后，所述外螺纹由压在第三部分的底侧上的螺母补充。相反，螺钉构件可以通过为外壳的末端提供内螺纹而形成，随后，所述内螺纹由头部压在第三部分的底侧上的螺钉填充完整。
[0024]根据本发明的又另一实施例，第二支撑部分的底部部分包括阻尼构件。
[0025]这些阻尼构件用于在由传感器单元及其相关联的耦合装置形成的组件掉落到地面的情况下，保持传感器的物理完整性。
[0026]根据本发明的一个进一步的实施例，支撑部分的外围部分具有圆形形状。
[0027]这种对称形状所固有的耦合装置的物理性质使得由传感器单元和耦合装置形成的组件具有最佳抗共振效果。
[0028]根据其另一个材料方面，本发明也涉及适用于紧固到上述耦合装置上的传感器单
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[0029]根据一个进一步的实施例，所述至少一个传感器为单垂直分量数字传感器或者地震检波器或加速计等的三正交分量数字传感器。
[0030]根据一个进一步的实施例，所述至少一个传感器为数字地震波传感器。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]通过阅读以下给定为非限制性实例的优选实施例的描述且参考附图，本发明的特征和优势将变得清晰，其中:
[0032]-图1为根据本发明的一个实施例的具有耦合装置的传感器单元组件的透视图；
[0033]-图2为根据本发明的一个实施例的具有耦合装置的传感器单元组件的侧视图；
[0034]-图3为根据本发明的一个实施例的耦合装置的透视图；
[0035]-图4为根据本发明的一个实施例的耦合装置内部的透视图；
[0036]-图5为根据本发明的一个实施例的适用于紧固到耦合装置上的传感器单元的侧视图；以及
[0037]-图6为根据本发明的一个实施例的具有耦合装置的传感器单元组件的底部透视图。
【具体实施方式】
[0038]一般原理
[0039]值得注意的是，根据本发明的耦合装置能够通过至少一个支撑部分同时解决两个问题，所述支撑部分在搁置在地面上或埋进土地中时，将传感器单元保持在稳定的位置，同时连接两个支撑部分的一个或多个杆将向传感器单元的外壳提供额外的刚度。
[0040]具体实施例的描述
[0041 ] 图1和图2揭示了用于传感器单元SU的耦合装置TRM，所述传感器单元SU包含位于外壳SH内的至少一个传感器，在此实施例中，耦合装置TRM包括四个杆，其中此处仅示出了第一杆RDl和第二杆RD2。
[0042]传感器可以是单垂直分量数字传感器或者地震检波器或加速计等的三正交分量数字传感器。
[0043]耦合装置TRM具有第一支撑部分SPl，所述第一支撑部分具有支撑O型环ORG的凹槽，外壳SH的肩部分HSD由紧固构件FSM压在所述O型环ORG上，这将在下文中更加详细地描述。耦合装置TRM具有第二支撑部分SP2，在此实例中，所述第二支撑部分具有基本上与第一支撑部分SPl的外围部分平行的圆形外围部分，所述第一支撑部分SPl和所述第二支撑部分SP2通过杆连接到一起。
[0044]O型环可以交替地包括在紧固构件FSM中。在这种情况下，耦合装置难以抵着外壳SH的肩部分HSD进行压入配合。
[0045]在此处所示的具体实施例中，外壳SH具有从外壳底部突出的圆柱形纵槽CSH，所述纵槽CSH的末端通过紧固构件FSM紧固到第三支撑部分SP3上，所述第三支撑部分SP3基本上平行于第一支撑部分SP1。在此实施例中，传感器位于圆柱形纵槽CSH内部。
[0046]在运行状态下，第二支撑部分SP2放置在坚硬的地面上。在这种情况下，坚硬的地面使传感器单元无法埋进土地中。因此当具有耦合装置的传感器单元SU的组件搁置在地面上时，传感器单元会被保持在稳定的位置，同时连接两个支撑部分SPl和SP2的杆将向传感器单元的外壳SH提供额外的刚度，从而阻止纵槽共振，因此这将极大地增强传感器单元的操作性能。
[0047]图3和图4为耦合装置TRM的更加详细的视图，其示出了所述耦合装置的四个杆RD1、RD2、RD3 和 RD4。
[0048]在此实施例中，耦合装置TRM进一步包括三行部分外围翅片Fij (i=l至4且j=l至3)，所述部分外围翅片被布置成平行于第一支撑部分SPl和第二支撑部分SP2的外围。
[0049]如上文所说明，使用多个杆增强了由耦合装置产生的加固效果，这种效果还将被翅片再次放大。使用杆和翅片的组合来代替圆柱形等简单形状的进一步原因在于，分离所述翅片和杆的空间使泥和沙子等的松散土壤能够在由耦合装置的外表面所界定的空间内流动。填充此空间会同时产生双重优势，因为这会有助于使耦合装置固定在地面上或甚至固定在土地中，并且将允许地面与外壳之间的直接接触，这样会增强传感器的性能。
[0050]如图3中所示，底端行的翅片Fi3 (i=l至4)可以连接到一起，从而形成第三支撑部分SP3，外壳的底部纵槽的末端紧固到第三支撑部分SP3上。在此实施例中，第一支撑部分SPl配备有位于耦合装置TRM与外壳之间的凹槽。此凹槽支撑O型环0RG，所述O型环允许弥补第三支撑部分SP3与外壳的末端之间的任何间隙，从而确保了外壳和耦合装置牢牢地彼此紧固。O型环ORG的硬度值可以(例如)为90邵氏硬度。
[0051]在本发明的此具体实施例中，第二支撑部分SP2的底部部分包括阻尼构件DMP，所述阻尼构件由所述第二支撑部分SP2的环形突出部形成。如果具有某种弹性的材料被选择用于生产耦合装置TRM，例如在玻璃纤维中加入的30%的666聚酰胺，其具有大约5300Mpa的弹性模量，那么在具有坚硬表面的耦合装置TRM底部的影响的情况下，环形突出部能够像减震器一样运行，从而保持了传感器的物理完整性。在其他实施例中，橡胶等弹性材料的环形件可以用作阻尼构件。
[0052]根据上述具体实施例的变体，第三支撑部分SP3包括通孔THL，所述通孔用于由螺钉构件穿过，以将外壳的末端紧固到第三支撑部分SP3上。
[0053]图5和图6图示了螺钉构件的一个可能实施例，其中纵槽CSH的末端HSE配备有用于突出穿过所述孔的外螺纹PMT，所述孔包括在耦合装置的第三支撑部分SP3中，随后，所述外螺纹将由压在第三部分SP3的底侧上的螺母NT补充。[0054]在此处未示出的其他实施例中，螺钉构件可以通过为内螺纹提供纵槽CSH的末端HSE而形成，随后，所述内螺纹将由头部压在第三部分SP3的底侧上的螺钉填充完整。
[0055]有利的是，以纵槽CSH的末端HSE为特征的外螺纹或内螺纹也与互补螺纹相容，在本专利申请案的引言中所述的长钉的末端处具有互补螺纹。
[0056]在图6所示的实施例中，耦合装置TRM具有孔H1、H2、H3以及H4，这些孔使泥或沙子等松散土壤能够从第三支撑部分SP3的底面流入由耦合装置TRM的外表面所界定的空间内。
[0057]即使传感器单元用于松散土壤中或不能钉入长钉的坚硬地面上时，上述发明确保传感器单元都保持稳定。
[0058]当配备有根据本发明的耦合装置的传感器单元在运行，同时放置在地面上或埋进土地中时，所述耦合装置确保传感器的良好稳定性。
【权利要求】
1.一种用于传感器单元的耦合装置，所述传感器单元包含位于外壳内的至少一个传感器，所述耦合装置包括: 至少一个支撑部分，所述支撑部分配置用于将所述传感器单元保持在稳定的位置，所述耦合装置搁置在地面上或者埋进土地中，以及 布置在平面中的至少一个杆，所述平面基本上垂直于所述支撑部分的外围表面并且连接到所述支撑部分上， 所述耦合装置进一步包括用于将所述传感器单元连接到所述耦合装置上的连接构件。
2.根据权利要求1所述的耦合装置，其具有相对于至少一个平面对称的形状，所述平面基本上垂直于所述支撑部分。
3.根据权利要求1至2所述的耦合装置，其具有至少第一支撑部分和第二支撑部分，所述外壳将倚靠着所述第一支撑部分保持在适当位置，所述第二支撑部分具有基本上与所述第一支撑部分的外围部分平行的外围部分，所述第一支撑部分和所述第二支撑部分通过所述至少一个杆连接到一起。
4.根据权利要求1至3所述的耦合装置，其包括至少两个杆，所述杆将所述第一支撑部分和所述第二支撑部分连接到一起；以及至少一个部分外围翅片，所述部分外围翅片布置成平行于所述第一支撑部分和所述第二支撑部分的至少一个外围部分。
5.根据权利要求1至4所述的耦合装置，其具有第三支撑部分，所述外壳的末端紧固到所述第三支撑部分上，所述第三支撑部分放置在所述第一支撑部分与所述第二支撑部分之间。
6.根据权利要求1至5所述的耦合装置，其中所述第一支撑部分配备有凹槽，所述凹槽支撑O型环并且意图位于所述耦合装置与所述外壳之间。
7.根据权利要求5或6所述的耦合装置，其中所述第三支撑部分包括通孔，所述通孔用于由螺钉构件穿过，以将所述外壳的所述末端紧固到所述第三支撑部分上。
8.根据权利要求1至7所述的耦合装置，其中所述第二支撑部分的底部部分包括阻尼构件。
9.根据权利要求1至8所述的耦合装置，其中支撑部分的每一外围部分都具有圆形形状。
10.一种适用于紧固到根据权利要求1至9所述的耦合装置上的传感器单元。
11.根据权利要求10所述的传感器单元，其中所述至少一个传感器是单垂直分量数字传感器。
12.根据权利要求10所述的传感器单元，其中所述至少一个传感器是三正交分量数字传感器。
13.根据权利要求12所述的传感器单元，其中所述至少一个传感器是数字地震检波器或数字加速计。
14.根据权利要求10至13所述的传感器单元，其中所述至少一个传感器是数字地震波传感器。
【文档编号】G01V1/18GK103713313SQ201310437319
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2012年10月9日
【发明者】晏·皮绍特 申请人:瑟塞尔公司