[发明专利]用于感测水下信号的方法和设备

说明书

本专利合作条约专利申请要求保护在2011年2月7日提交的名称为“An Underwater Vector Sensor by Using Batch Fabricated Precision Capacitive Accelerometer”的美国临时申请No. 61/462,617的优先权和在2011年2月7日提交的名称为“Underwater Vector Sensor by Using Piezoelectric Flexible Shear Mode Sensor”美国临时申请No. 61 /462,656的优先权，这些专利申请以其全文引用的方式结合到本文中。

技术领域

本公开大体而言涉及换能器，并且更特定而言涉及用于感测水下信号例如声信号的换能器。

背景技术

例如油气等石化产品在社会中普遍存在并且从汽油到儿童玩具随处可见。因此，对于油气的需求仍然很高。为了满足这种高需求，重要的是找到地球中的油气储备。科学家和工程师执行“勘测”，利用地震和其它波勘探技术等来找到地球中的油气储层。这些地震勘探技术常常包括利用地震能源（例如，炸药、气枪、振动器等）控制地震能量到地球内的发射并且利用一个或多个接收器（其可各包括一个或多个用作传感器的换能器，例如加速度计、水听器等）监视地球对于地震源的响应。通过在勘测期间观察由接收器所检测的反射地震信号，可采集与反射的信号有关的地球物理数据并且这些信号可用于形成指示勘测位置附近的地球组成的图像。

常规接收器可包括一个或多个换能器，用作加速度计以测量振动、粒子运动、加速度等。例如，三维接收器可包括三个正交定向的换能器。每个换能器可例如为微机电(MEMS)电容加速度计。MEMS电容加速度计制造起来较为复杂并且昂贵，这归因于所用的硅制造和加工技术，以及气密地密封MEMS部件所需的复杂的封装。而且可需要对MEMS部件做出精致的电连接，这可能较难并且并非总是成功的。另外，大部分MEMS电容加速度计具有相对较小的质量，这不利于需要相对较高敏感度、低噪音换能器的应用。因此，需要廉价并且相对容易制造的相对较高敏感度、低噪音的换能器。

附图说明

图1示出了拖曳地震源和多个地震接收器的船只的侧视图，地震源和多个地震接收器定位于在船只后方拖曳的拖缆上。

图2示出了换能器的一实施例的截面图。

图3A示出了换能器的另一实施例的截面图。

图3B示出了换能器的另一实施例的截面图。

图3C示出了换能器的另一实施例的截面图。

图4示出了换能器的另一实施例的局部分解透视图。

图5示出了用于制造换能器的方法的一实施例。

图6A至图6E示出了在制造换能器的制造过程中的行为。

图7示出了用于制造图6A至图6E所示的换能器的方法。

图8示出了封装的地震接收器的一实施例的截面图。

图9示出了计算机系统的一实施例，计算机系统能够存储和/或处理从一个或多个换能器接收的航行和地震数据，例如以确定主体在至少一个方向分量中的声加速度。

具体实施方式

在下文中描述了换能器，其可由普遍易得并且能用于感测水下声信号和其它应用的材料以低成本制成。本文所描述的换能器可包括相对较大的质量，并且具有可相对于重力的两种方位的任一方位。

图1示出了在船只1的后方的拖缆上拖曳源102和若干接收器103的船只101的侧视图。如图所示，接收器103可定位于水面略下方。为了易于讨论，图1所描绘的实施例示出了源和接收器由同一船只拖曳，但其它组合也是可能的。例如，在其它实施例中，源和/或接收器可由单独船只拖曳和/或可实施于陆基采集系统中。在另外的实施例中，源和/或接收器可为固定的，而另一个在船只后方拖曳。在其它的实施例中，接收器103可定位于水中更深处，例如通过使用拖缆转向装置，例如可购自ION Geophysical Corporation的DigiBIRD®和DigiFIN®商标的转向装置。在其它实施例中，也可使用多个源。而且，可使用任何类型的（多个）源或（多个）接收器，包括例如一维、二维或三维源或接收器。