专利名称：海洋震源诊断方法和设备,以及操作所述方法和设备的图形用户接口的制作方法
技术领域：
本发明涉及海洋地震测量，更具体地说，涉及合成并分析空气枪阵列的输出响应，并在图形用户接口上向用户显示信息，以便实现地震测量操作的实时质量控制的方法和设备。
背景技术：
在海洋地震测量中，为了获得与位于海底下的底层相关的地球物理信息，在海船后于水面下拖曳适合于在水下产生压力脉冲或冲击波的震动源，一般是声发射器。冲击波传播到海下的底层，在所述底层，它们被反射回海洋。使用传感器(通常是水听器)检测返回的冲击波，并输出表示检测到的冲击波的信号。处理信号，从而产生有用数据，并确定底层的地球物理结构。
空气枪或气枪经常被用作声发射器。通常，几个空气枪彼此间隔一定距离地布置在阵列中。在海船后于海平面上拖曳一个或多个空气枪阵列。工作过程中，同时激活阵列中的所有空气枪，以便从该阵列产生所需的全部压力脉冲。空气枪阵列产生的全部压力脉冲的脉冲特征，例如频率，气泡比和振幅是单个空气枪产生的压力脉冲的特征，和该空气枪阵列中空气枪的物理排列，以及该阵列中每个空气枪的布置的函数。
通常，船上的中央控制器控制所述阵列，所述控制器通过引出到所述阵列的脐带，与所述阵列耦接。过去数年内，船上的控制器已得到改进，以帮助确保空气枪的同时激活(或激发)。在Fisk的美国专利4757482，“Modular Airgun Array Method，Apparatus and System”中描述了一种这样的系统。该专利描述一种具有位于船上的中央控制器的空气枪控制系统，数据总线引向排列成阵列，并拖曳在船后的数个空气枪源。′482专利的控制器通过使用多个本地控制模块，提供一定的水中控制功能，所述本地控制模块完成能量变换，并且可由船上的中央控制器单独寻址。
海洋地震测量员管理能量源输出的目的有几个。一个目的是使震源阵列的能量输出达到最大。另一目的是使阵列操作特征保持在预定的一组规范或限制条件内。通过保持阵列的恰当定时，以及通过关于超出容许限度条件监视各个元件，使源阵列产生的能量达到最大。术语“阵列”指的是被同时激活的多个空气枪。术语“元件”指的是单个空气枪。这里使用的术语源或声源通常指的是单个空气枪或者空气枪阵列。
对于从采集船控制定时的典型源系统来说，定时是成问题的。从船只延伸到源元件的遥测电缆起系统中的过滤器的作用，它限制操作者准确控制元件定时的能力。未被精确定时的源元件会产生干扰并降低总阵列输出的能量。此外，从水听器声传感器返回的数据信号也会因这种不准确性而受到损害。
当处理地震数据信号时，系统操作者通常使用关于源阵列特征波形的假设，以便通过抑制失真，恢复地面下的真实反射率。通常的处理方法使用去卷积技术，当初始假设不准确时，去卷积技术会受到不利影响。于是，当由于定时或元件误差的缘故，阵列输出退化时，初始假设变得更不准确，从而降低处理后的数据信号的可靠性。
典型的现有系统的另一问题在于元件故障通常会降低工作效力。阵列中发生故障的耦接通过改变阵列组合输出脉冲，对初始假设产生不利影响。如果检测到发生故障的声源，操作者可在较少故障的情况下继续工作，但是这会降低数据质量。另外，操作者可在阵列中安装备用元件，以便在故障之后激活备用元件，但是这增大了测量工作的成本。最后，操作者可能不得不停止工作，以便取回并修理源阵列，导致效率明显降低。
关于典型的地震测量系统的这些及其它问题导致需要一种实时确定阵列可用状态的设备和方法，根据所述阵列可用状态，操作者能够做出在存在故障元件的情况下，继续测量的实时决定。这里使用的术语“实时”意指地震测量期间的任意操作或活动过程。
典型系统还具有不能在潜在故障的条件下提供可用于预测系统响应的信息的缺点。于是，需要考虑到元件故障的预测性阵列合成。这种阵列合成允许操作者预测当从阵列中除去一个或多个元件时阵列的性能，以及确定在一个或多个元件被除去的条件下，阵列是否仍然在技术要求内。
典型系统的另一问题在于为了考虑到潜在故障有效地控制阵列，操作者需要改进的接口。目前的地震测量系统不提供具有供在测量中使用的实时状态报告、质量控制报告、或者故障查找和排除提示的图形用户接口。

发明内容
通过提供一种具有改进的图形用户接口、通过阵列合成的预测控制，以及实时源监视和校正的地震数据采集系统，本发明解决了上述缺陷。
在本发明的一个方面，一种在地震测量操作期间测试声源的方法包括产生声源的基准特征波形，在地震测量操作期间从声源产生第二特征波形，比较第二特征波形与基准特征波形，所述比较至少部分用来确定操作方针。
基准特征波形代表测量的近场空气枪输出或者基于预定的初始参数的合成远场阵列输出之一。当基准特征波形代表近场输出时，第二特征波形最好代表远场输出。当基准特征波形是合成的远场特征波形时，第二特征波形是基于测量所得参数的合成远场特征波形。特征波形可在时域和/或频域中。
本发明的另一方面是一种在地震测量期间测试声源的方法，包括利用声源产生近场特征波形(声或压力梯度)，并把该近场特征波形保存为基准特征波形。利用预定的初始参数，合成远场特征波形。该方法包括利用声源，在地震测量期间产生第二近场特征波形，利用测量所得参数，合成第二远场特征波形，测量过程中比较第二近场特征波形和基准特征波形，比较第二合成远场特征波形与第一合成远场特征波形，并且至少部分根据近场特征波形的比较和合成远场特征波形的比较之一，确定操作方针。
本发明的另一方面是一种在地震测量期间测试声源的方法，包括利用预定的初始参数，例如测量期间预期的深度、压力、温度和定时，合成第一远场特征波形。该方法包括激活声源进行地震测量，利用测量所得参数，合成第二远场特征波形，比较第二远场特征波形与第一远场特征波形，并至少部分根据所述比较，确定测量操作方针。
本发明的另一方面是一种在地震测量期间测试声源的设备，包括检测声源的第一输出，和地震测量期间，声源的第二输出的传感器。所述设备包括保存代表第一检测输出的基准特征波形的存储装置，和执行与保存在存储装置中的一个或多个程序相应的指令，以便比较代表第二检测输出的第二特征波形与基准特征波形的处理器，所述比较至少部分用来确定地震测量期间的操作方针。
本发明的另一方面是一种在地震测量期间测试声源的设备，包括控制声源的控制器，控制器中用于保存代表声源输出的基准特征波形和代表声源的后续输出的第二特征波形的存储装置，和执行与保存在存储装置中的一个或多个程序相应的指令，以便比较第二特征波形与基准特征波形的处理器，所述比较至少部分用来确定地震测量期间的操作方针。
本发明还提供一种具有改进的图形用户接口，通过阵列合成的预测控制，以及实时源监视和校正的地震数据采集系统。
提供供包括一个或多个声源的地震测量系统之用的地震测量信息呈现装置。所述装置包括具有根据一个或多个程序处理信息的处理器的计算机，显示处理后的信息的显示装置，提供进入信息呈现装置的用户入口点的信息输入装置，处理器、显示装置和信息输入装置是图形用户接口，操作上与计算机耦接，以便把实时测量信息传送给计算机的一个或多个与地震相关的传感器，和计算机中用于比较和声源特征波形相关的测量所得参数与和声源相关的预定参数的多个模块，其中在地震测量期间，在显示器上向用户报告所述比较，所述比较至少部分用来确定地震测量期间的操作方针。
在另一方面，基准特征波形代表气泡(bubble)周期，气泡振幅和频率，并根据实时测量进行实时比较。
基准特征波形可以是测量的近场空气枪输出，或者基于预定初始参数的合成远场阵列输出。当基准特征波形代表近场输出时，第二特征波形最好代表远场输出。当基准特征波形是合成的远场特征波形时，第二特征波形是基于测量所得参数的合成远场特征波形。特征波形可在时域和/或频域中。
本发明的另一方面是多个模块中的故障查找和排除模块。故障查找和排除模块使用所述比较确定超出容限条件，并实时地向用户提供预先设计的故障查找和排除提示，以便帮助确定下一操作方针。


结合下述说明，根据附图，将更好地理解本发明的新颖特征，以及发明本身，附图中相同的附图标记表示类似的部件，其中图1A和1B表示根据本发明的海洋地震数据采集系统；图1C是表示图1A和1B的系统的系统方框图；图1D表示用于本发明的GUI的计算机系统；图2是本发明的远程控制模块的一个实施例的方框图；图3是更详细地表示图1的系统中使用的水中组件的方框图；图4是典型的空气枪响应的曲线图；图5A和5B表示根据本发明的方法的流程图；图6是表示在时域中的声源远场特征波形(FFS)；图7是表示在频域中的声源远场特征波形(FFS)；图8A-8B表示根据本发明的GUI控制系统的数据流程图。
具体实施例方式
图1A和1B表示海洋地震数据采集系统10。图中表示的是包括中央控制器14的拖曳船12。如后所述，控制器14包括计算机和图形用户接口。空气枪阵列28通过增强电缆18和已知的耦接器26与船耦接。电缆18包括耦合阵列源和中央控制器的导体。阵列包括几个独立的声源16。当被激活时，每个声源产生空气泡20，单个声源被激活，以致几个空气泡合并，从而形成单一的声波22。将在后面说明的水中远程控制模块24最好控制每个阵列串。
如图1B中所示，根据本发明，每个声源包括几个组件。图中表示了两个基本相同的源阵列串。每个串最好只包括该阵列串的一个远程控制模块24。参见图1B和1C，源元件包括用于控制单个声源的空气枪控制模块114，从每个声源获得近场响应的水听器传感器118，获得深度信息的深度变换器，和获得压力信息的压力变换器。深度和压力变换器被共同表示成DT/PT模块120。
中央控制器14包括一个存储单元(未单独未出)，用于保存基本的元件特征波形，和在地震测量中获得的特征波形。对于本发明来说，特征波形是表示与空气枪输出，或者与阵列输出相关的能量的信号。该信号可被测量或合成。为了允许操作员查看系统和元件状态，以及从船只指挥系统，包括根据本发明的一个图形用户接口。这里使用的元件特征波形表示代表源元件响应特征的信息。特征波形可以是单个源特征波形，或者特征波形可以是来自一个阵列的单个源的特征波形的组合。特征波形可以是近场特征波形，或者特征波形可以是远场特征波形。此外，可利用根据本发明的方法测量，计算或合成所述特征波形。
图1C是表示图1A和1B的系统的系统方框图。所述系统包括水外(或船上)组件和在水中拖曳的组件。船上的组件包括图形用户接口(GUI)计算机102和电源104。术语“船上组件”的使用只是为了简便起见，并不表示任意特定组件位于船上的要求。例如，本发明的一个方面包括把地震数据传送给远程位置，例如基于陆地的办公室中的远程位置，以便在GUI监视器上查看的网络接口。电源104最好是用于把交流电(AC)转换成直流电(DC)的已知电源。
接口102和电源104通过脐带18与水中组件耦接。脐带18与阵列28连接。远程控制模块24通过第二脐带110与一个或多个声源元件16耦接。
在一个优选实施例中，船上的接口与导航系统通信，并向将在后面说明的水中组件提供全球同步。船上的接口为源阵列元件和外围传感器提供数据收集点，并且它为源阵列元件的控制提供操作员入口点。
阵列18包括多个空气枪控制模块114(为了简便起见，图中只表示了一个空气枪控制模块114)，每个空气枪控制模块与至少一个空气枪116连接，并控制所连接的至少一个空气枪116。空气枪控制模块(GCM)还与一个或多个近场水听器118，以及一个或多个深度/压力变换器120(DT/PT模块)连接。当需要额外的DT/PT模块时，阵列可包括可选的辅助单元122。
图1D表示本发明的中央控制器14的计算机和GUI的一个实施例。中央控制器最好包括计算机124，监视器126和键盘128。如同多数典型计算机中一样，计算机124包括内部处理器，存储测量中获得的信息、以及存储具有供处理器使用的指令的一个或多个程序的存储装置。处理器最好被用于合成信号和比较合成信号，以及分析和比较测量中接收的测量信号。后面将参考图5进一步说明本发明的这些方面。
图2是用作上面所述，并在图1C中所示的系统10的一部分的远程控制模块(RCM)24的方框图。RCM 24包括处理器202，遥测通信模块204和可选的全球定位系统(GPS)定时信号接收器206。在一个优选实施例中，利用如上所述，并在图1中所示的电源104，在船上产生直流电。RCM 24最好利用电力总线208传送直流电，电力总线208沿着所述阵列分配直流电。
RCM处理器202可以是任意数目的已知处理器，并且可包括用于保存接收的参数和数据的存储模块212。处理器202与遥测模块204耦接。处理器与供当如后所述需要精确定位时使用的GPS信号接收器206耦接。遥测模块通过通信链路与船上的接口102耦接。遥测模块204还与处理器202和GPS接收器206耦接。所有内部耦接是本领域中已知的典型电耦接。
图3是更详细地表示在图1的系统中使用的水中组件的优选排列的方框图。图3中所示的几个组件被总称为拖曳子系统300。拖曳子系统300包括基本上与上面所述，并在图1和2中所示的RCM 24相同的远程控制模块(RCM)302。通过使用任意适当的连接器306a连接阵列脐带308，RCM 302与阵列304耦接。通过利用已知的T-连接器或者任意其它适当的已知连接器，阵列脐带308使RCM 302与多个分支310a-310b耦接。
空气枪分支310a包括空气枪控制模块(GCM)314。GCM 314与已知的空气枪316耦接。GCM 314与深度/压力变换器模块318耦接。GCM 314与水听器320耦接。
每个GCM是源阵列元件的分布控制器。每个GCM包括在声源位置或者在声源位置附近使信号数字化的数字化电路。这种本地数字化减少不利的噪声影响，提高上游处理能力。在一个优选实施例中，每个GCM被用于使来自诸如DT/PT模块之类外围传感器元件的信号数字化。
每个GCM向源元件提供电力，并且起控制单元和所有源元件之间的单一总线的作用，这减少了工作所需的导体的数目。
辅助分支310b被用于扩展空气枪分支310a的能力。因此，辅助分支完全是可选的。当被使用时，辅助分支310b最好包括一个辅助GCM 322。辅助GCM与一个或多个深度/压力变换器模块324a-c耦接。辅助GCM类似于GCM，因为辅助GCM使来自诸如DT/PT模块324a-c之类的辅助分支外围传感器元件的输出信号数字化。
现在参见图4-8，并利用上面描述且示于图1A-3中的实施例，讨论根据本发明的实时声源测试实施例和图形用户接口(GUI)实施例。
图4是表示成振幅-时间曲线的典型空气枪响应的图形表示。当空气枪被激活时，通常表现出峰值振幅402，其后跟随几个逐次衰减的峰值，或者所谓的气泡振幅峰值404。在正常参数范围内工作的空气枪通常将显示如虚线406所示的峰值衰减渐近线。该曲线是逐渐缩小的正弦曲线，周期T408为，例如(a+b)或(b+c)。正的峰值振幅通常表示直接输出，而负的峰值振幅一般包括通常存在于测量结果中的表面反射能量。本领域的技术人员了解反射能量对峰-峰值测量的影响，并且了解如何补偿测量数据。从而，术语峰值和峰-峰值有时可互换使用。明显偏离典型响应曲线的测量响应特征曲线可表示出关于空气枪，接收器水听器或者这两者的问题。例如，周期T的宽广变化通常表示关于空气枪的问题，而振幅响应的变化可表示与空气枪或水听器或者这两者的问题。
由于有时难以确定问题原因，因此典型的操作程序是暂停测量，以便更换空气枪和/或水听器。这是因为典型系统并不提供关于利用发生故障的空气枪和/或水听器继续进行测量的可接受性的任何指示。如果操作员简单地继续进行测量，那么不存在未来测量数据的准确性的量度或保证，从而减小测量的价值。
本发明提供一种实时测试设备和过程，所述实时测试设备和过程使用已知响应和实时测量结果一起确定具有发生故障的空气枪和/或空气枪/水听器对的阵列的有效性。一开始测试本发明的阵列中的每个空气枪，以便产生初始响应特征波形，例如图4中所示的响应。该特征波形被称为近场特征波形，并被用于实现本发明的目的。阵列中使用的水听器最好被用来测量单个空气枪特征波形。特征波形作为近场基准数据被存储在存储装置中，以便稍后与来自空气枪元件的实时响应比较，如后更详细所述。
当与理想情况相比时，最好测量的空气枪响应提供与空气枪的可用状态和性能相关的信息。最好如图所示在时域中表示每个空气枪的响应。每个响应的周期被确定和存档，以便稍后与实时响应信号比较。响应周期的变化往往表示关于空气枪的问题。最初存档的信号还包括峰值振幅。关于峰值振幅变化，比较实时响应信号。超过可接受的操作极值(最大值或最小值)的振幅往往表示关于水听器或空气枪的问题。
图5A-5B表示根据本发明的方法，在地震测量过程中，所述方法提供并行的近场质量控制和远场特征波形合成。所示流程图只是为了便于说明本发明，并不打算把本发明局限于任意特定顺序的步骤。
通过把初始信息保存在中央控制器，供稍后比较时使用，以及通过激活每个元件测量并保存每个元件的基准近场(NF)特征波形(步骤502)，开始所述方法。初始信息最好包括特定的地震测量阵列结构，例如串数，每串的空气枪数目，空气枪标识符等。该信息最好包括从组件规范得到的容限信息，以及特殊的客户要求。用于合成远场(FF)信号，以及NF和FF信号比较的其它有用信息包括空气枪容量，定时，温度，深度，气压，水压等。初始信息以这些参数的预期值为基础，而如上所述的传感器被用于获得与相同参数相关的实时信息。本发明把初始信息设想为用于关于质量比较测量信息，或者关于质量比较任意组件或子系统工作参数所需的任意信息。
根据实际阵列结构，以及根据初始参数和上述假定，合成远场(FF)特征波形(信号)(步骤504)。合成的FF特征波形被保存，以便稍后与利用测量参数和不变的已知参数，在地震测量中得到的实时合成FF特征波形比较。
通过如同现有技术中那样，激活所有源，开始测量(步骤506)。每次激活(通常称为轰击)时，利用近场水听器，获得新的NF特征波形(步骤508)。获得与轰击相关的信息。通过水中传感器，例如DT/PT 120，温度传感器，气压传感器，GPS装置等获得测量得到的信息。获得与阵列结构和单个水听器相关的其它信息，并保存在中央控制器处理器中以便处理。
比较新获得的NF特征波形(信号)和NF基准特征波形，并根据测量期间获得的信息，合成新的FF特征波形(步骤510)。
最好按照并行方式，比较新获得的NF特征波形和特征波形(步骤512)，并比较新的FF特征波形与初始FF特征波形(步骤514)。最好在时域中比较NF特征波形，以便比较振幅峰值及零交点与对应源的基准特征波形。另外，通过测量特征波形的一次谐波，并比较测量的一次谐波与对应源的基准特征波形的一次谐波，在频域中比较NF特征波形。利用FF合成特征波形和保存的FF特征波形，进行基本类似的比较。
随后几乎实时地借助GUI监视器，报告FF特征波形比较(步骤518)，同时进一步处理测量的NF特征波形。
该方法包括根据与NF特征波形相关的比较频率和/或振幅比较，确定每个源是否在预定的技术要求内工作(步骤518)。如果所有比较表明空气枪在技术要求内工作，那么测量可继续进行，同时借助GUI监视器，报告比较结果(步骤520)。
当任意特定声源未在技术要求内工作时，本发明的方法允许实时评估在一个或多个声源发生故障的情况下继续进行的操作。新测量的特征波形被用于确定在不使用发生故障的声源的情况下，测量是否能够继续进行(步骤522)。这种情况下，利用如上所述的信息，以及被修改以排除故障元件的阵列结构信息，合成新的FF特征波形(步骤524)。比较新合成的FF特征波形与FF特征波形规范(步骤526)，并与先前合成的FF特征波形比较，以便实时通知关于继续操作的决策。在一些情况下，新合成的特征波形指示缺少的声源不会对测量的质量产生不利影响，可通过不激活故障声源，继续测量。在其它情况下，新合成的特征波形指示由于预期质量较差，继续测量工作不可取。
在一些情况下，NF比较和FF比较(存在或不存在被排除元件)会表现出阵列漂移。阵列漂移是一种几乎所有声源NF特征波形按照相同方式被改变的已知状况。可能一些或全部声源不满足技术要求，但是合成的FF特征波形可能指示继续工作能够获得有用的数据。这种情况下，通过考虑到漂移状况，利用新合成的FF特征波形，用户具有更新技术要求(步骤528)和/或NF基准特征波形的选项。这允许继续进行测量，同时技术要求方面的变化被记录，以便稍后评估。当选择该选项时，可在不中断测量并取回阵列的情况下，实时更新基准特征波形(步骤530)和相关技术要求。
图6表示由如上所述，并示于图5A-B中的本发明的方法产生的合成远场响应特征波形。在时域中表示该响应，以便图解说明利用所述方法进行的一些比较。远场声源峰值响应602与开始地震测量之前合成的初始FF响应特征波形比较。除了峰值响应之外，特征波形周期“T”604和气泡振幅606同时与对应的基准参数比较。该曲线、比较和任意检测到的错误被记录，并利用根据本发明的GUI控制器的监视器实时地向用户报告。按照这种方式，用户能够根据特征波形响应和显示的消息，确定远场特征波形是否满足技术要求，或者是否应中断测量。
图7表示由如上所述，并示于图5中的本发明的方法产生的合成远场响应特征波形。在频域中表示该响应，以便图解说明利用该方法进行的一些比较。利用频域便于比较远场功率大小702及功率峰值706与在开始测量时确定的对应功率/频率技术要求。该比较可用于实时确定远场特征波形的质量。
图8A-8B表示了根据本发明的GUI的数据流动图800，以便图解说明利用根据本发明的控制器和质量控制(QC)设备的信息流动和显示的优选方法。为了简化说明，参考上面所述并示于图1A-3中的设备。受益于本公开文献的本领域技术人员会认识到可使用数种可用指令编程的商业可配置软件产品，来执行根据本发明的信息流动和显示方法。
对于本公开文献来说，图形用户接口(GUI)被用于意指允许人与地震测量系统交互作用的装置，或者由计算机处理器执行以便通过输入装置接收来自用户的命令，或者通过显示器向用户提供图形输出的一组编程指令。和下面描述的GUI一起使用的术语模块意指实现指定功能的编程指令子集。和下面描述的GUI一起使用的术语屏幕意指通过显示器提供图形输出的一组编程指令，所述输出代表所描述的功能。
最好利用诸如计算机键盘、扫描仪、下载装置等GUI输入装置，利用输入阵列结构和容限输入页802的信息，初始化测量系统10。信息最好包括特定的地震测量阵列结构，例如串的数目，每串的空气枪的数目，空气枪标识符等。所述信息最好包括从组件规范得到的容限信息，以及特殊的客户要求。本发明把初始信息设想为用于关于质量比较测量信息，或者关于质量比较任意组件或子系统工作参数所需的任意信息。对于本发明来说，使用了现有领域中普遍使用的术语“质量”和“质量控制”。即，这些术语与确定特定参数是否满足可接受的技术要求有关。
初始化信息随后被传送给图1C的GUI控制器102中的模块。在控制器组840和声源质量组842中安排控制器信息。声源质量组被进一步表示成近场质量和比较组844，及远场质量和合成组848。容限信息被传送给存档模块804，作为基准信息，并被传送给检错模块806。与阵列结构相关的信息被传送给存档模块804，并被传送给阵列结构模块808，该信息用在实时远场特征波形显示和报告中。初始化信息还被传送给阵列定时校正模块810，有于轰击定时控制。
最好用户可以信息页的形式，在GUI监视器上得到初始化信息。基准信息和容限设置全程显示在概述页812上。初始信息也可作为串信息被显示在按串信息页814上，空气枪信息可显示在单通道高清晰度页816上。
基准信息从存档模块804传送给传感器QC和比较模块818，以便在实时近场质量控制中使用。
一旦如上所述利用用户输入信息初始化系统，那么包括近场特征波形信息的初始测量信息被传送，作为存档模块804、检错模块806，传感器QC和比较模块818中的基准信息，并被传送给阵列定时和校正模块810。所有这些信息可以传感器QC页820的形式在GUI监视器上向用户显示。
在每次轰击期间，如上所述并示于图3中的各个传感器获得的信息最好按照图8A和8B流动。水听器信息822、定时信息824、深度和压力信息826、空气枪信息828和温度信息830流入空气枪控制模块320，总称为GCM信息832。GCM信息还包括诸如从GUI控制器102流入GCM 302的命令和GPS定时信号之类信息。来自数个空气枪控制模块和辅助控制模块的信息流入RCM 302，并总称为RCM信息834。RCM信息834还包括诸如流入GCM的命令，以及控制该串所需的其它信息之类的信息。
和每次轰击相关的信息以RCM信息的形式流入记录室作为GS/PSU信息836。每次轰击时，最好利用已知的采集装置和方法，获得气压信息838。气压信息838包括当时在轰击位置的气压。该信息被传送给GS/PSU，和GCM信息832及RCM信息836一起记录，以便稍后查看和分析。
GS/PSU信息836还被传送给控制器102，以便如上所述并如图7A-7B的流程图中所示，实现实时近场特征波形QC，以及并行实现远场特征波形合成和报告。
水听器，深度和压力数据进入传感器QC和比较模块，以便实现上面在图2中说明的诊断测试，结果进入故障查找和排除模块，以便评估超出容限条件。原始数据还和阵列结构一起进入特征波形QC和合成模块，以便产生阵列合成。
数据，例如和单个声源、沿一串的多个声源相关的信息和完全阵列信息被用在实时质量控制和声源评估中。
参见图6-8B，利用计算机中的多个模块，把测量中使用的和/或获得的信息呈现给操作者，以便比较和声源特征波形相关的测量得到的参数和与声源相关的预定参数。在显示器上向用户报告关于振幅气泡周期和频率的比较，所述比较至少部分用来确定操作方针。操作方针可以是拉入系统以便修理，继续下一次轰击操作，或者继续操作，并修改参数，以便考虑到比较确定的背离。
对于振幅，利用时序特征波形，如图6中所示，比较由峰-峰值602特征波形构成，报告任意用户定义的超出容限的观察结果。
对于气泡周期，利用时间序列特征波形，如图6中所示，比较由气泡周期604特征波形构成。连同用户定义的超出容限的观察结果，向用户报告所述比较。
对于频率，通过利用从时间序列特征波形得到的频率信息，产生图7中所述的频率观察结果。对于大于-6dB的所有点，根据在频率曲线702A和704A之下的区域，进行比较。报告用户定义的超出容限观察结果。
出于举例说明的目的，上述说明针对本发明的特殊实施例。但是，对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的范围的情况下，显然可对上面陈述的实施例做出许多修改和变化。下述权利要求应被认为包含所有这样的修改和变化。
权利要求
1.一种在地震测量操作期间测试声源的方法，包括a)产生声源的基准特征波形，b)在地震测量操作期间，从声源产生第二特征波形；和c)比较第二特征波形与基准特征波形，所述比较至少部分用来确定操作方针。
2.按照权利要求1所述的方法，其中所述比较包括比较峰值振幅，气泡振幅，气泡频率，气泡周期，响应信号峰值，和增大的噪声最低值中的一个或多个。
3.按照权利要求1所述的方法，还包括把第一响应特征波形的时域表现用于所述比较。
4.按照权利要求1所述的方法，还包括把第一和第二响应的频域表现用于所述比较。
5.按照权利要求1所述的方法，还包括当第二响应特征波形满足第二预定条件时，更新基准特征波形。
6.按照权利要求1所述的方法，还包括至少部分根据第二响应特征波形，更新第一接受标准。
7.按照权利要求1所述的方法，其中所述声源是空气枪，其中基准特征波形代表空气枪的测量输出，第二特征波形代表空气枪的第二测量输出。
8.按照权利要求7所述的方法，其中基准特征波形代表声能和压力梯度之一。
9.按照权利要求1所述的方法，其中所述声源是空气枪阵列，其中基准特征波形代表所述阵列的合成输出，第二特征波形代表空气枪阵列的第二合成输出。
10.按照权利要求9所述的方法，其中产生基准特征波形包括利用预定的初始参数，产生第二特征波形包括使用测量得到的参数。
11.按照权利要求10所述的方法，其中预定的初始参数包括空气枪容量，定时，温度，深度，气压和水压中的一个或多个。
12.按照权利要求10所述的方法，其中测量得到的参数包括空气枪容量，定时，温度，深度，气压和水压中的一个或多个，在地震测量期间获得所述测量得到的参数。
13.一种在地震测量期间测试声源的方法，包括a)通过测量声源输出产生近场特征波形；b)把该近场特征波形保存为基准特征波形；c)利用预定的初始参数合成远场特征波形；d)通过在测量期间测量声源输出，在地震测量期间产生第二近场特征波形；e)利用测量所得参数，合成第二远场特征波形；f)测量期间比较第二近场特征波形和基准特征波形；g)比较第二合成远场特征波形与第一合成远场特征波形；和h)至少部分根据近场特征波形的比较和合成远场特征波形的比较之一，确定操作方针。
14.按照权利要求13所述的方法，还包括在时域中比较远场特征波形。
15.按照权利要求13所述的方法，还包括在频域中比较远场特征波形。
16.按照权利要求13所述的方法，还包括在时域中比较近场特征波形。
17.按照权利要求13所述的方法，还包括在频域中比较近场特征波形。
18.按照权利要求13所述的方法，其中声源包括多个声源，其中保存的基准特征波形是多个基准特征波形，每个保存的基准特征波形是多个声源中对应一个声源的基准特征波形。
19.按照权利要求18所述的方法，其中近场特征波形与近场基准特征波形的比较指示在多个声源中一个或多个故障声源的存在，所述指示以近场技术要求为基础，所述方法还包括i)利用除一个或多个故障声源之外的测量所得参数，合成第三远场特征波形；ii)比较第三远场特征波形与第一远场特征波形；和iii)至少部分根据第三远场特征波形与远场特征波形的比较，确定操作方针。
20.按照权利要求19所述的方法，其中第三远场特征波形满足远场技术要求，所述方法还包括更新预定的初始参数，所述更新至少部分基于第三远场特征波形。
21.按照权利要求19所述的方法，其中第三远场特征波形满足远场技术要求，所述方法还包括在禁用一个或多个故障声源之后，继续地震测量。
22.一种在地震测量期间测试声源的方法，包括a)利用预定的初始参数，合成第一远场特征波形；b)激活声源进行地震测量；c)利用测量所得参数合成第二远场特征波形；d)比较第二远场特征波形与第一远场特征波形；和e)至少部分根据所述比较，确定测量操作方针。
23.按照权利要求22所述的方法，还包括在输出装置上，报告测量期间的比较结果。
24.一种在地震测量期间测试声源的设备，包括a)检测声源的第一输出的传感器，所述传感器检测地震测量期间，声源的第二输出；b)保存代表第一检测输出的基准特征波形的存储装置；和c)执行与存储在存储装置中的一个或多个程序相应的指令以便比较代表第二检测输出的第二特征波形与基准特征波形的处理器，所述比较至少部分用来确定地震测量期间的操作方针。
25.按照权利要求24所述的设备，其中一个或多个程序被处理器用于产生基于预定初始参数的声源的第一合成特征波形和基于测量所得参数的声源的第二合成特征波形。
26.按照权利要求24所述的设备，还包括在地震测量操作中向用户报告与基准特征波形和第二特征波形相关的信息的图形用户接口。
27.一种在地震测量期间测试声源的设备，包括a)控制声源的控制器；b)控制器中用于存储代表声源输出的基准特征波形和代表声源的后续输出的第二特征波形的存储装置；和c)执行与存储在存储装置中的一个或多个程序相应的指令以便比较第二特征波形与基准特征波形的处理器，所述比较至少部分用来确定地震测量期间的操作方针。
28.按照权利要求27所述的设备，其中基准特征波形代表从预定的初始参数得到的合成远场特征波形，其中第二特征波形代表基于测量所得参数的第二合成远场特征波形。
29.按照权利要求27所述的设备，其中基准特征波形代表声源的测量输出，其中第二特征波形代表声源的测量输出。
30.按照权利要求28所述的设备，还包括用于获取一个或多个测量所得参数的多个传感器。
31.一种供包括一个或多个声源的地震测量系统之用的地震测量信息呈现装置，所述装置包括a)具有根据一个或多个程序处理信息的处理器的计算机；b)显示处理后的信息的显示装置；c)提供进入信息呈现装置的用户入口点的信息输入装置，处理器、显示装置和信息输入装置是图形用户接口；d)操作上与计算机耦接，以便把实时测量信息传送给计算机的一个或多个与地震相关的传感器；和e)计算机中用于比较和声源特征波形相关的测量所得参数与和声源相关的预定参数的多个模块，其中在地震测量期间，在显示器上向用户报告所述比较，所述比较至少部分用来确定操作方针。
32.按照权利要求31所述的装置，其中所述比较是基准源输出振幅与实时源输出振幅的比较。
33.按照权利要求31所述的装置，其中所述比较是基准源输出气泡周期与实时源输出气泡周期的比较。
34.按照权利要求31所述的装置，其中所述比较是基准源输出频率与实时源输出频率的比较。
35.按照权利要求32所述的装置，其中基准源输出振幅和实时源输出振幅都是时序特征波形，一个或多个程序包括比较时序特征波形的峰-峰值参数的程序，和当确定超出容限条件时进行报告的程序。
36.按照权利要求33所述的装置，其中基准源输出气泡周期和实时源输出气泡周期都是气泡周期特征波形，一个或多个程序包括比较气泡周期特征波形的程序，和当确定超出容限条件时进行报告的程序。
37.按照权利要求34所述的装置，其中基准源输出频率和实时源输出频率都是时序特征波形，一个或多个程序包括比较在大于预定值的所有点的频率曲线之下的区域的程序，所述一个或多个程序还包括特征波形，和当确定超出容限条件时进行报告的程序。
38.按照权利要求37所述的装置，其中所述预定值约为-6dB。
39.按照权利要求31所述的装置，其中所述多个模块包括控制器组和源组。
40.按照权利要求31所述的装置，其中所述多个模块包括近场质量和比较模块组，和远场质量和合成模块组。
41.按照权利要求31所述的装置，其中所述多个模块包括传感器质量和比较模块，用于比较与单个声源相关的测量所得信息和与从存档模块接收的与单个声源相关的基准信息。
42.按照权利要求31所述的装置，其中所述多个模块包括故障查找和排除模块和显示模块，故障查找和排除模块包含当存在故障时，建议采取的操作方针，利用显示模块在显示装置上向用户显示建议的操作方针。
43.按照权利要求31所述的装置，其中测量得到的参数包括空气枪容量，定时，温度，深度，气压和水压中的一个或多个，在地震测量期间获得所述测量所得参数。
44.按照权利要求31所述的装置，其中所述多个模块包括计算机系统中的响应特征曲线合成模块，用于至少部分根据源阵列中的至少一个禁用声源合成响应特征曲线。
45.按照权利要求31所述的装置，其中所述多个模块包括包含与一个或多个超出技术要求条件相关的消息的故障查找和排除模块，当存在所述一个或多个超出技术要求条件时在显示终端上显示所述消息。
46.按照权利要求31所述的装置，还包括控制声源的源控制器，所述控制部分基于所述比较。
全文摘要
一种控制和测试声源的图形用户接口(GUI)和控制系统。控制系统包括单个源近场测量的特征波形的实时数据处理，和阵列远场特征波形的合成。控制系统确定各个源超出技术要求条件，并根据阵列结构，计算远场特征波形，并且当适用时，排除发生故障的声源。通过GUI监视器，实时地向用户呈现声源，阵列和故障查找和排除信息，以便允许告知关于继续和/或修改的测量操作的决策和操作参数。
文档编号G01N1/00GK1748380SQ03808811
公开日2006年3月15日 申请日期2003年3月14日 优先权日2002年3月14日
发明者大卫·A·克莱顿, 希亚姆·S·库蒂 申请人:输入输出公司