一种无线地震数据采集单元，具有提供对由地震系统中的多个无线地震数据采集单元所共享的公共的远程时间基准访问的无线接收器。接收器能够复制使地震传感器的模数转换器与之同步的远程时间历元的本地版本。接收器能够为了对本地节点事件进行时间戳记的目的而复制远程的公共时间基准的本地版本。接收器能够在地震数据采集单元继续记录地震数据的时间周期内被置于低功率的非工作状态，从而保存单元的电池功率。系统实现了基于对公共的远程时间基准的间断访问来校正本地时间时钟的方法。方法经由压控振荡器来校正本地时钟以解决在环境中引入的计时误差。本发明专利技术还提供校正本地时间时钟漂移的更稳定的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及地震勘探领域。更特别地，本专利技术涉及用于在分布式节点地震采集系统中所使用的时基(time base)的控制及校正的方法和装置。
技术介绍
地震勘探一般地利用地震能量源来产生传播到大地中并由地下地震反射物(即， 特征在于弹性性质不同的在地下岩性层或流体层之间的界面)部分反射的声信号。反射信 号(被称为“地震反射”)由位于地面上或靠近地面的地震接收器测得并记录，从而产生地 下的地震测量。然后，能够处理所记录的信号，或地震能量数据，以产生关于岩性地下地层、 将该特征识别为例如岩性地下地层界面的信息。典型地，地震接收器成阵列布置，其中该阵列包括一行站点(stations)，其中每 个站点包括接收器的串，接收器串被布置为使得记录来自接收器行之下的地震横截面的数 据。对于遍及较大面积的数据以及对于地层的三维表示，多个单行阵列可以并排地布置，以 致形成接收器网格。通常，站点及其接收器分开地散布或者位于远程区域。例如，在陆地地 震测量中，几百到几千个接收器(被称为地震检波器)可以按空间上不同的方式来部署，例 如每条线路以每隔25米一个接收器的方式延续5000米并且连续的线路被隔开500米的典 型网格配置。由许多地球物理的因素以及归因于设备或天气条件的操作停机时间而定，散 布的单元可以按超过两周的时间间隔来部署。在地震勘探中所使用的声波典型地由通过动态的勘探、气枪射击、振荡器扫描等 来初始化能量事件的集中的能量源控制系统产生。使采集系统(即，地震接收器及其控制 机制)与能量事件同步使得采集周期的第一数据采样在时间上对应于能量事件的峰值，例 如振动工作的扫描的起始。采集周期在第一采样之后典型地持续6 16秒，同时对每个地 震传感器按.5 4毫秒的间隔来采样。任意地震系统的基础重要性是时基方法，通过该时基方法来完成能量事件与声波 场的采样的同步。图1示出了在经由硬线12与多个个体地震数据采集传感器14连接的典 型的现有技术的地震采集系统10中所包含的主要元件。各个元件被用来控制时基并且将 时基分发给每个个体地震数据采集传感器14，从而使整个系统10能够达到时间同步。如 所示，现有技术使用单个的、集中的时基，集中的时基确保所有个体地震数据采集传感器14 在采集周期内由相同的时间基准来排序。同步的时间基准被维持于集中的基础单元16，例如工作管理车辆。该时基典型地由连续工作的无线接收器18 (例如全球定位系统(“GPS”) 接收器)来规训(discipline)，其中对该无线接收器18进行布置以与外部时间基准20通 信，其中在GPS接收器的情况下该外部时间基准20是GPS卫星。GPS接收器18直接规训用 来驱动系统时钟24的高稳定性的压控振荡器(“VCO”)22，其中所有元件典型地被锁相至 该系统时钟24。采集系统控制器26利用锁相环路(PLL)来使其输出的命令帧与系统时钟 24同步。输出的命令帧进而在与采集系统控制器26电缆连接的多个地震数据采集传感器 14中由PLL锁定。嵌入命令帧中的是用来使传感器14中的模数(A/D)转换器28与GPS信 号同步的采样时钟信号，其中该GPS信号典型地是1脉冲/秒(IPPS)信号或遵循该时 间历 元(time印och)的采样间隔的整数倍的任意时间间隔。在任何情况下，通过分立的硬件接 口使能量源控制器30与系统时钟24同步，其中分立的硬件接口不是被直接连接至集中的 GPS规训的时钟24就是将利用锁定于由系统时钟24所提供的中央计时基准上PLL。重要 的是要注意大部分现有技术的源控制系统不利用GPS规训的时基来执行计时功能，而是， 使用GPS时间标记来对由系统所记录的某些重要事件进行时间印戳(time stamp)，例如点 火(FIRE)事件或时断(TIMEBREAK)事件(其代表峰值源的能量事件的时间)的接收或者 振动扫描的起始。现有技术的采集系统控制器引导点火(FIRE)事件所发生的时间以确保 时断(TIMEBREAK)事件在与散布的地震传感器的A/D转换同步的时间发生，正如为精确的 波场采样所要求的。与图1的硬连线的、集中的时基系统相比，最新近的现有技术的地震采集系统已 经尝试消除或最小化在集中的基础单元与个体地震数据采集传感器之间的电缆连接。在这 样的情况下，地震传感器与其它硬件集成于个体地震数据采集单元或节点中，使得之前由 基础单元所执行的某些控制及操作功能现在于个体地震数据采集单元中执行，例如计时功 能。在这些“节点的”现有技术的系统的某些系统中，每个地震数据采集单元继续与集中的 基础单元进行无线通信，然而在其它“自主的，，节点现有技术的系统中，每个地震数据采集 单元独立于集中的基础单元而工作。除了在集中的单元与地震单元的场分布之间的物理层连接(有线的或无线的)被 去除以外，在利用自主的地震数据采集单元的典型的现有技术的“节点”地震采集系统中所 包含的主要元件与图1中所示的框图相似，使得个体地震采集单元相对中央单元至少半自 主地工作。在去除有线的物理层连接的情况下，由电缆引起的许多缺点得以消除，例如重 量、成本及高故障率。类似地，在去除无线的物理层连接的情况下，由无线连接引起的许多 缺点得以消除，例如带宽限制、易受干扰、以及需要无线电信道许可。这些自主的地震采集单元的特征在于以空间分布阵列的方式部署于节点周围的 一个或多个地震传感器。每个个体传感器经由电缆与节点通信。一般地，多个传感器连线 至单根电缆以建立阵列。在自主的地震数据采集中的一个重大改进是完全集成的、自包含的自主地震采集 单元的开发，例如在美国专利申请No. 10/448，547和No. 10/766，253中所描述的那些地震 采集单元。在这些申请中描述了连续记录的、自包含的、自主的无线地震采集单元。自包含 的单元包括具有在壳体之内界定至少一个内部腔室的壁的完全封闭的壳体；内部地固定于 所述内部腔室之内的至少一个地震检波器；布置于所述的内部腔室之内的时钟；布置于所 述内部腔室之内的电源；以及布置于所述内部腔室之内的地震数据记录器，其中每个所述电元件包括电连接，并且在任意电元件之间的所有电连接都包含于所述壳体之内。因而，与 现有技术不一样，地震传感器或地震检波器同样包含于壳体自身之内，使整个系统成为自 包含的并且消除了任何类型的外部的连线或电缆连接。调整壳体形状以增强部署并且通过 最大化与地面接触的壳体的表面积来增强与地面的耦接。优选地，壳体包括具有第一外围 的第一板以及具有第二外围的第二板，其中所述板由界定内部腔室的壁沿着它们的外围接 合。类似地，壳体可以是圆盘形状的或管状形状的。不仅由于壳体的形状，而且由于外部电 缆连接(例如在电子封装与地震传感器/地震检波器之间)因为单元是完全自包含的而被 去除了，因而该单元是所希望的。在任何情况下，当与集中的单元的物理层连接被去除时，自主的地震单元必须用 分布的时基来实现，这意味着控制时钟系统被布置于每个个体地震单元上。而且，在没有用 于同步或数据遥测的电缆连接的情况下，自主的节点地震系统必须依靠用于个体地震单元 电子设备的基于电池的电源的使用。像这样的无线地震采集单元独立于能量源控制系统及 与其关联的计时时钟而工作。相反地，它们依靠计时信号的连续采集的概本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种地震数据采集单元，包括：ａ．地震传感器；ｂ．控制处理器，在其上实现本地时基的控制过程；ｃ．采样时钟，用来启动所述地震传感器的输出的模数转换；ｄ．环境传感器，与所述控制处理器通信并且能够提供关于本地环境条件的数据；以及ｅ．可调计时信号设备，能够给时钟产生可调计时信号，其中对所述可调计时信号设备进行配置以便由所述控制处理器利用来自所述环境传感器的数据来规训。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：CH雷，GD费斯勒，W盖伊顿，
申请(专利权)人：费尔菲尔德工业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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