一种海洋石油勘探声学定位超短基线声阵装置制造方法及图纸

一种海洋石油勘探声学定位超短基线声阵装置，属于海洋地球物理勘探声学定位技术领域。发射换能器和第一接收水听器、第二接收水听器、第三接收水听器、第四接收水听器固定于吸声橡胶上，固定的安装位置组成一个正交十字阵；发射换能器位于正交十字阵中心，第一接收水听器、第二接收水听器、第三接收水听器、第四接收水听器位于正交十字阵四个顶点；正交十字阵外围设置声基阵保护栏栅，吸声橡胶的一端连接声基阵金属端盖。本实用新型专利技术可以满足海上地震勘探作业中水下设备高精度、高可靠和高效率定位，而且有助于打破相关领域国外海洋地震勘探产品和技术垄断，提高我国高端海洋物探装备国产化率，具有重要经济意义和战略意义。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种海洋石油勘探声学定位超短基线声阵装置，属于海洋地球物理勘探声学定位
。发射换能器和第一接收水听器、第二接收水听器、第三接收水听器、第四接收水听器固定于吸声橡胶上，固定的安装位置组成一个正交十字阵；发射换能器位于正交十字阵中心，第一接收水听器、第二接收水听器、第三接收水听器、第四接收水听器位于正交十字阵四个顶点；正交十字阵外围设置声基阵保护栏栅，吸声橡胶的一端连接声基阵金属端盖。本技术可以满足海上地震勘探作业中水下设备高精度、高可靠和高效率定位，而且有助于打破相关领域国外海洋地震勘探产品和技术垄断，提高我国高端海洋物探装备国产化率，具有重要经济意义和战略意义。【专利说明】一种海洋石油勘探声学定位超短基线声阵装置
本技术涉及一种海洋石油勘探声学定位超短基线声阵装置，属于海洋地球物理勘探声学定位
。
技术介绍
近年来，全球油气重大发现50%以上来自于海上，特别是深水领域。因此走向深水既是世界海洋石油发展趋势，也是中国海洋石油战略目标所在。深海OBC在放缆过程中，由于不断运动的海水作用，海底电缆的漂移十分严重。当电缆到达海底时，其实际位置往往远远地偏离了设计位置，无法满足高精度地震勘探的要求。为了尽可能地保证海底电缆位置准确性，因此就需要不 断地实时监控海底电缆在沉放过程中的位置，根据偏离测线情况调整放缆船的航向来确保电缆在海底的位置，满足高精度海洋石油勘探的要求。实时监控海底电缆在沉放过程中的位置的最精确高效的方法就是超短基线声学定位技术方法。该技术方法中最关键的组成部分是声学定位超短基线声阵。一般的超短基线声阵采用孔径小于半波长的三元基阵，通过测量各通道间的相位差和目标到基阵的斜距来估算目标的位置。由于基阵孔径小，系统的定位精度受限，导致系统在远距离时定位精度低，达不到高精度勘探定位的要求。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术提供一种海洋石油勘探声学定位超短基线声阵装置，引入创新性的声阵形状设计，在保障小尺寸设计基础上使声阵具有足够的垂直孔径和水平孔径，从而保障了大开角，远斜距上良好的定位精度，并且用于实现电缆在沉放过程中位置的实时监控，根据偏离测线情况调整放缆船的航向来确保电缆在海底的位置，满足高精度海洋石油勘探要求。一种海洋石油勘探声学定位超短基线声阵装置，发射换能器和第一接收水听器、第二接收水听器、第三接收水听器、第四接收水听器固定于吸声橡胶上，固定的安装位置组成一个正交十字阵；发射换能器位于正交十字阵中心，第一接收水听器、第二接收水听器、第三接收水听器、第四接收水听器位于正交十字阵四个顶点；正交十字阵外围设置声基阵保护栏栅，吸声橡胶的一端连接声基阵金属端盖。正交十字阵的水平和垂直方向上的中心间距都为23~25cm，正交十字阵水平方向和垂直方向的落差为4~6cm。本技术的优点是引入创新性的声阵形状设计，在保障小尺寸设计基础上使声阵具有足够的垂直孔径和水平孔径，从而保障了大开角，远斜距上的良好的定位精度。在1.5km的斜距上，系统可以达到3%倍斜距的定位精度。可以实现电缆在沉放过程中位置的实时监控，根据偏离测线情况调整放缆船的航向来确保电缆在海底的位置，为海洋高精度勘探打下良好的基础。适用于海底电缆实时定位、油气管道定位与维护、水下机器人导航、水下施工监控与定位、水下兵器轨迹的测量及鱼雷潜艇轨迹侦查。不但可以满足海上地震勘探作业中水下设备高精度、高可靠和高效率定位，而且有助于打破相关领域国外海洋地震勘探产品和技术垄断，提高我国高端海洋物探装备国产化率，具有重要经济意义和战略意义。【专利附图】【附图说明】当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本技术以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定，如图其中:图1为本技术的声学定位超短基线声阵结构示意图。下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。【具体实施方式】显然，本领域技术人员基于本技术的宗旨所做的许多修改和变化属于本技术的保护范围。实施例1:如图1所示，一种海洋石油勘探声学定位超短基线声阵装置，发射换能器1、第一接收水听器2、第二接收水听器3、第三接收水听器4、第四接收水听器5 ;吸声橡胶6、声基阵金属端盖7、声基阵保护栏栅8 ;发射换能器I和第一接收水听器2、第二接收水听器3、第三接收水听器4、第四接收水听器5固定于吸声橡胶6上，固定的安装位置组成一个正交十字阵；发射换能器I位于正交十字阵中心，第一接收水听器2、第二接收水听器3、第三接收水听器4、第四接收水听器5位于正交十字阵四个顶点；正交十字阵外围设置声基阵保护栏栅8，吸声橡胶6的一端连接声基阵金属端盖7。发射换能器I需要将频率为22kHz到26kHz之间的电信号转换成声信号发射出去，所以发射换能器采用直径小于90_的用于发射的陶瓷球，在发射频带范围内发射响应大于140dB/V，发射电压响应衰减小于3dB ;发射换能器水平无指向性，垂直平面180°范围内无指向性。在水深50m、温度-5°C?+70°C范围内正常工作。按以上要求做好发射换能器。接收水听器包括第一接收水听器2、第二接收水听器3、第三接收水听器4、第四接收水听器5 ；接收水听器采用直径小于50mm的用于接收的陶瓷球，接收频率为18kHz到22kHz之间，在接收频带范围内接收灵敏度大于_195dB,起伏小于±ldB。接收水听器水平无指向性，垂直平面180°范围内无指向性。在水深50m、温度-5°C?+70°C范围内正常工作。为了提高系统的测量精度，减小系统测量不确定度，四只接收水听器在幅度灵敏度和相位灵敏度都需要有良好的一致性。在结构上，需要解决压电元件与支撑结构间的良好去耦，在元件和结构件之间选用合适的去耦材料，这样，由电缆以及其他地方传导来的各种震动，能被有效隔离，保证了灵敏度响应的平坦。为了减小对声场的影响，水听器金属结构较小，并且大部分为橡胶包覆。按以上要求做好接收水听器。发射换能器和4个水听器固定于吸声橡胶上，安装位置组成一个正交十字阵。发射换能器位于I个正交十字阵中心，水听器位于正交十字阵四个顶点。水听器正交十字阵水平和垂直方向上的中心间距都为23?25cm,水听器正交十字阵水平方向和垂直方向的落差为4?6cm，水听器正交十字阵应保证几何精度误差不大于0.1mm，正交性角度误差小于 0.1 ° ο声基阵金属端盖采用钛合金材料，用于将发射换能器、接收水听器及吸声橡胶和其他外围设备相连接。声基阵保护栏栅采用不锈钢材料，由于声学定位超短基线声阵为船载设备，容易受到碰撞，所以在其周围设置声基阵保护栏栅进行保护。声基阵保护栏栅不宜太粗，以防发射声信号对接收换能器的性能造成影响。将该声基阵保护栏栅固定于声基阵金属端盖上。水听器正交十字阵水平和垂直方向上的中心间距都为23?25cm，水听器正交十字阵水平方向和垂直方向的落差为4?6cm，水听器正交十字阵应保证几何精度误差不大于0.1mm,正交性角度误差小于0.1°。所述的超短基线声阵装置中的发射换能器能够将船载发射装置中发出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海洋石油勘探声学定位超短基线声阵装置，其特征在于发射换能器和第一接收水听器、第二接收水听器、第三接收水听器、第四接收水听器固定于吸声橡胶上，固定的安装位置组成一个正交十字阵；发射换能器位于正交十字阵中心，第一接收水听器、第二接收水听器、第三接收水听器、第四接收水听器位于正交十字阵四个顶点；正交十字阵外围设置声基阵保护栏栅，吸声橡胶的一端连接声基阵金属端盖。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：易昌华，任文静，方守川，吴绍玉，何雪梅，秦学彬，曹国发，樊俊明，王钗，张瑞天，伍运德，
申请(专利权)人：中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司，
类型：新型
国别省市：河北;13