专利名称：浅海检波器声学定位系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种声学定位系统，特别涉及一种用于浅海石油地震勘探中海底检波
器二次定位的浅海检波器声学定位系统。
二背景技术：
目前，用于浅海石油地震勘探中检波器二次定位的声学定位系统，在国内属于空 白领域，在国外只有英国的sonardyne公司和美国的I/O公司两家生产，国外产品的源级、 灵敏度、抗干扰能力等硬件指标适合于沙质海底的清水区域，不适宜于混浊水域，特别不适 合河流入海口的淤泥区，显控软件的操作模式不适用于现有的施工作业模式，在浅海地震 勘探项目应用实例中，普遍存在采收率偏低、工作效率偏低的突出问题。
三
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种浅海检波器声学定位 系统，可用于浅海地震勘探生产中，对数百道海底检波器实时定位的高效、高精度的水下声 学定位系统产品。 其技术方案是主要由舰载部分和海底部分构成，所述的舰载部分由处理软件、主 机和收发合置的换能器构成，海底部分为多个海底应答器；处理软件编程控制主机中的D/ A部分生成FSK编码格式的唤醒信号，唤醒信号经由主机中的功放放大后传输给换能器转 换为声波信号，声波信号经海水传播到海底应答器，海底应答器接收并解码信号，海底应答 器被识别唤醒后编码生成自身的识别码，转换识别码为声信号，通过海水传播给换能器，换 能器转换声波信号成电信号，电信号被主机中的A/D部分采集并传输给处理软件，处理软 件对信号进行检测、解码、完成对海底应答器的识别测距。 上述的主机采用可编程控制的NI硬件实现唤醒信号的数模转换、放大，应答器应 答信号的采集和模数转换。 上述的换能器由接收水听器、发射换能器、透声聚胺脂、前置放大器和电缆组成， 其中，发射换能器和接听水听器被透声聚胺脂硫化包覆，发射换能器通过抗拉电缆直接和 主机相连，接听水听器通过电缆串接前置放大器后与主机相连。 上述的换能器和导流翼活动连接，导流翼由内部嵌件和外部壳体组成，内部嵌件 为不锈钢配重，外部壳体为玻璃钢导流体。 上述的海底应答器是由圆柱筒体流线型的外壳内安设声学换能器、电路舱、电池 舱和可拆卸密封堵头构成， 一端安设声学换能器，另一端安设可拆卸密封堵头，中间设有电 路舱和电池舱，接收的声纳信号经换能器声电转换后，经过电池舱电路的前置滤波、AGC放 大、窄带滤波、二级放大、检波整形后进入单片机，单片机片内检测解码判决、判决正确后， 单片机经数字10 口发射自身识别码、经过驱动电路和推挽放大电路、进入换能器经过电声 转换、转换为发射声纳信号。 本发明的有益效果是采用自适应算法实现海底大量目标信号的检测和解码，提高采收率和碰撞距离的分辨率；采用长基线定位技术，空间定位解算方法，最小二乘约束迭 代求解，提高软件解算的精度和效率；采用低码率时延MFSK数字通信技术、有效的抑制浅 海多径和混响，提高采收率、降低虚警概率；采用收发合置的换能器制造技术，设计的源级 和灵敏度满足浅海复杂勘探区域定位要求，设计流线型导流翼，保持换能器水下工作姿态， 降低湍流和混响。从而满足渤海湾海域二次定位地震勘探检波器二次定位的高采收率和高 定位效率的要求。
四
附图1为本发明的系统构成图；
附图2为本发明的舰载部分的原理框图；
附图3为本发明的换能器的结构示意图；
附图4为本发明的换能器导流翼的结构示意图；
附图5为本发明的海底应答器的结构示意图；
附图6为本发明的显控软件工作流程图；
附图7为本发明的定位处理软件的模块构成图； 上图中舰载部分(A)、海底部分(B)、处理软件(1)、主机(2)和收发合置的换能 器(3)、海底应答器(4);接收水听器(3. 1)、发射换能器(3.2)、透声聚胺脂(3.3)、前置 放大器(3.4)、电缆(3.5)、导流翼(3.6)、内部嵌件(3.7)和外部壳体(3.8);声学换能器 (4. 1)、电路舱(4. 2)、电池舱(4. 3)、可拆卸密封堵头(4. 4)、外壳(4. 5)。
五具体实施例方式
结合附图l-7，对本发明作进一步的描述 参照附图1，本发明由舰载部分A和海底部分B构成，舰载部分由处理软件1、主机 2和收发合置的换能器3构成，海底部分为大量的海底应答器4，可连接的外围设备包括差 分GPS和测深仪等，其中，处理软件1为本领域技术人员所熟知的技术，不再详述。
参照附图2，其中发射/接收换能器，完成电信号和声信号之间的转换，发射询问 信号，接收应答信号；导流翼是发射/接收换能器拖曳的载体，实现发射/接收换能器的稳 定拖曳；水听器前放实现对水听器接收到的微弱信号进行放大，以利于信号的传输；电缆 实现综合分机到发射/接收换能器之间的电信号传输；综合分机包括电源模块、采集模块、 功率放大模块，实现机箱内各模块的电源管理、水听器上传信号的数字化、笔记本生成询问 信号的模数转换、询问信号的功率放大；笔记本实现与外围设备通讯、询问信号生成、应答 信号的接收处理、水下应答器的定位、后置处理、各种图表报告的生成、主机的管理等功能。
参照附图3、4，发射/接收换能器总称为换能器基阵，所述的换能器3由接收水听 器3. 1、发射换能器3. 2、透声聚胺脂3. 3、前置放大器3. 4、电缆3. 5和导流翼组成，其中，发 射换能器3. 2和接听水听器3. l被透声聚胺脂3. 3硫化包覆，发射换能器3. 2通过抗拉电缆 3. 5直接和主机2相连，接听水听器3. 1通过电缆3. 5串接前置放大器3. 4后与主机相连； 根据换能器指向性的要求，水下换能器基阵中发射和接收部分均由圆管形式的陶瓷基元构 成。为了提高发射部分的声源级，发射陶瓷基元预先施加预应力。考虑到潜在的遮挡效应 的影响，接收部分被布置在换能器整体结构的最上部，并提供了可供选用的整体屏蔽措施。电缆屏蔽、各线间屏蔽均与换能器的金属底座连通并通过金属底座的安装孔与外部水介质
连通。发射换能器和接收水听器间采取减振措施，降低两换能器间的相互干扰。 换能器和导流翼通过不锈钢螺丝安装成一体，导流翼由内部嵌件和外部壳体组
成。内部嵌件为配重，材料为不锈钢，外部壳体起导流和保持姿态作用，材料为玻璃钢，通过
重量和重心的合理设计，使换能器在水下能够稳定拖曳，保持合适姿态。 参照附图5，采用硬件和单片机软件技术联合解码的应答器设计图。所述的海底 应答器4是由圆柱筒体流线型的外壳4. 5内安设声学换能器4. 1、电路舱4. 2、电池舱4. 3 和可拆卸密封堵头4. 4构成， 一端安设声学换能器4. 1，另一端安设可拆卸密封堵头4. 4，中 间设有电路舱4. 2和电池舱4. 3，接收的声纳信号经换能器声电转换后，经过电池舱电路的 前置滤波、AGC放大、窄带滤波、二级放大、检波整形后进入单片机，单片机片内检测解码判 决、判决正确后，单片机经数字10 口发射自身识别码、经过驱动电路和推挽放大电路、进入 换能器经过电声转换、转换为发射声纳信号。 参照附图6，软件包括唤醒信号生成、应答信号检测解码和定位处理三大部分。软 件基于MFC，利用VC++6. 0编写完成，完全面向对象，结合数据库技术、计算机绘图技术和NI 采集硬件驱动相结合，实现海底合作应答器的唤醒信号生成，应答器信号的检测、解码和实 时定位处理，定位结果的图形显示、实时更新、监控管理，通过对地震观测系统的图形显示 和定位船的实时图形显示，实现定位船的精确导航。 参照附图7，定位处理软件完成应答器的实时定位、图形显示和管理。
权利要求
一种浅海检波器声学定位系统，其特征是主要由舰载部分(A)和海底部分(B)构成，所述的舰载部分由处理软件(1)、主机(2)和收发合置的换能器(3)构成，海底部分为多个海底应答器(4)；处理软件(1)编程控制主机(2)中的D/A部分生成FSK编码格式的唤醒信号，唤醒信号经由主机(2)中的功放放大后传输给换能器(3)转换为声波信号，声波信号经海水传播到海底应答器(4)，海底应答器(4)接收并解码信号，海底应答器(4)被识别唤醒后编码生成自身的识别码，转换识别码为声信号，通过海水传播给换能器(3)，换能器(3)转换声波信号成电信号，电信号被主机(2)中的A/D部分采集并传输给处理软件(1)，处理软件(1)对信号进行检测、解码、完成对海底应答器(4)的识别测距。
2. 根据权利要求1所述的浅海检波器声学定位系统，其特征是所述的主机(2)采用 可编程控制的NI硬件实现唤醒信号的数模转换、放大，应答器应答信号的采集和模数转 换。
3. 根据权利要求l所述的浅海检波器声学定位系统，其特征是所述的换能器(3)由 接收水听器(3. 1)、发射换能器(3. 2)、透声聚胺脂(3. 3)、前置放大器(3. 4)和电缆(3. 5) 组成，其中，发射换能器(3. 2)和接听水听器(3. 1)被透声聚胺脂(3. 3)硫化包覆，发射换 能器(3. 2)通过抗拉电缆(3. 5)直接和主机(2)相连，接听水听器(3. 1)通过电缆(3. 5) 串接前置放大器(3. 4)后与主机相连。
4. 根据权利要求3所述的浅海检波器声学定位系统，其特征是所述的换能器(3)和 导流翼(3. 6)活动连接，导流翼(3. 6)由内部嵌件(3. 7)和外部壳体(3. 8)组成，内部嵌件 为不锈钢配重，外部壳体为玻璃钢导流体。
5. 根据权利要求l所述的浅海检波器声学定位系统，其特征是所述的海底应答器(4) 是由圆柱筒体流线型的外壳(4.5)内安设声学换能器(4. 1)、电路舱(4.2)、电池舱(4.3) 和可拆卸密封堵头(4.4)构成，一端安设声学换能器(4. l)，另一端安设可拆卸密封堵头 (4. 4)，中间设有电路舱(4. 2)和电池舱(4. 3)，接收的声纳信号经换能器声电转换后，经过 电池舱电路的前置滤波、AGC放大、窄带滤波、二级放大、检波整形后进入单片机，单片机片 内检测解码判决、判决正确后，单片机经数字10 口发射自身识别码、经过驱动电路和推挽 放大电路、进入换能器经过电声转换、转换为发射声纳信号。
全文摘要
本发明涉及一种声学定位系统，特别涉及一种用于浅海石油地震勘探中海底检波器二次定位的浅海检波器声学定位系统。本发明主要由舰载部分和海底部分构成，所述的舰载部分由处理软件、主机和收发合置的换能器构成，海底部分为多个海底应答器；本发明采用收发合置的换能器制造技术，设计的源级和灵敏度满足浅海复杂勘探区域定位要求，设计流线型导流翼，保持换能器水下工作姿态，降低湍流和混响。从而满足渤海湾海域二次定位地震勘探检波器二次定位的高采收率和高定位效率的要求。
文档编号G01S15/88GK101793965SQ20101900601
公开日2010年8月4日 申请日期2010年2月8日 优先权日2010年2月8日
发明者刘世海, 刘志田, 吴学兵, 徐淑合, 汪云家, 王文争, 赵金良, 阳继军 申请人:中国石化集团胜利石油管理局地球物理勘探开发公司