专利名称：三分量磁场和三分量电场海洋电磁数据采集站的制作方法
技术领域：
本发明涉及海洋石油地质勘探和海洋地质构造与地质资源调查设备技术领域，特别涉及海洋地球物理勘探采集海底天然场源和/或人工场源三分量电磁场数据，是一种三分量磁场和三分量电场海洋电磁数据采集站。
背景技术：
目前，用于生产的海洋电磁数据采集站采用的是两个或三个分离的长度超过I米的感应线圈式磁场传感器，需要对每个磁场传感器单独进行耐压密封包装处理，不便于生产和使用。用于生产的海洋电磁数据采集站采用的是两对(EX，EY)或三对(EX，EY，EZ)极距 10米的长杆式电极，非常不便于操作和运输。用于生产的海洋电磁数据采集站的磁场和电场数据采集模块和供电电源全部安置于一个耐压密封舱内。发明内容
本发明的目的是提供一种三分量磁场和三分量电场海洋电磁数据采集站，用于海底进行海洋三分量磁场和三分量电场测量的海洋电磁数据采集。使用相对独立的三分量磁场采集模块和三分量电场采集模块，简化目前生产中使用的海洋电磁数据采集站。
本发明采用的技术方案是三分量磁场和三分量电场海洋电磁数据采集站，包括海洋电磁数据采集站箱体、耐压密封玻璃球、X方向小型水平磁场传感器(Hx)、Y方向小型水平磁场传感器(Hy)、Z方向小型垂直磁场传感器(Hz)、X方向水平电场传感器/电极(Ex)、 X方向水平电场传感器/电极(Ex)、磁场数据采集站、磁场数据采集站电源、电场数据采集站、电场数据米集站电源、Z方向垂直电场传感器/电极(Ez)、Z方向垂直电场传感器/电极(Ez)、Y方向水平电场传感器/电极(Ey)和Y方向水平电场传感器/电极(Ey);其特征在于
海洋电磁数据采集站箱体是用超高分子聚乙烯制成的正方体形，海洋电磁数据采集站箱体有上、下、左、右、前和后六个平面；
在海洋电磁数据采集站箱体内固定有电场数据采集站电源和电场数据采集站，电场数据采集站电源与电场数据采集站之间连接导线，电场数据采集站电源为电场数据采集站提供电能。电场数据采集站通过信号线连接六个三分量电场传感器；六个三分量电场传感器是X方向水平电场传感器/电极(Ex)、X方向水平电场传感器/电极(Ex)、Z方向垂直电场传感器/电极(Ez)、Ζ方向垂直电场传感器/电极(Ez) > Y方向水平电场传感器/电极 (Ey)和Y方向水平电场传感器/电极(Ey);六个三分量电场传感器分别固定在海洋电磁数据采集站箱体的六个平面外部；其中，海洋电磁数据采集站箱体外的左右面上分别安装X 方向水平电场传感器/电极(EX)和X方向水平电场传感器/电极(ΕΧ)，在海洋电磁数据采集站箱体外的上下面上分别安装Z方向垂直电场传感器/电极(Ez)和Z方向垂直电场传感器/电极(Ez)，在海洋电磁数据采集站箱体外的前后面上分别安装Y方向水平电场传感器 /电极(Ey)和Y方向水平电场传感器/电极(Ey)，用以测量海底三分量电场数据，电场数据采集站9将模拟电场信号转换成数字信号。
在海洋电磁数据采集站箱体内有一个耐压密封玻璃球，耐压密封玻璃球2内设置有磁场数据采集站、磁场数据采集站电源、X方向小型水平磁场传感器(Hx)、Y方向小型水平磁场传感器(Hy)和Z方向小型垂直磁场传感器(Hz);磁场数据采集站7与磁场数据采集站电源通过导线连接，磁场数据采集站电源8为磁场数据采集站7提供电能；磁场数据采集站7通过信号线分别连接X方向水平磁场传感器(Hx)、Y方向水平磁场传感器(Hy)和Z方向垂直磁场传感器(Hz) 5 ；X方向水平磁场传感器(Hx)、Y方向水平磁场传感器(Hy)和Z方向垂直磁场传感器(Hz)呈正交方向。
X方向水平磁场传感器(Hx)、Y方向水平磁场传感器(Hy)和Z方向垂直磁场传感器(Hz)分别输出模拟信号，模拟信号由一个独立的32位4000Hz采样率的模数转换器转换成数字信号，数字化的海底三分量磁场数据存储在磁场数据采集站的存储芯片内。存储的三分量磁场数据通过WIFI或蓝牙或无线网络方式传送到耐压密封玻璃球外的掌上电脑或笔记本计算机中。
X方向水平电场传感器/电极(Ex)、X方向水平电场传感器/电极(Ex)、Z方向垂直电场传感器/电极(Ez)、Z方向垂直电场传感器/电极(Ez)、Y方向水平电场传感器/电极(Ey)和Y方向水平电场传感器/电极(Ey)输出模拟信号,模拟信号由一个独立的32位 4000Hz采样率的模数转换器转换成数字信号，数字化的三分量电场数据存储在电场数据采集站的存储芯片内。存储的三分量电场数据通过WIFI或蓝牙或无线网络方式传送到电场数据采集站外的掌上电脑或笔记本计算机中。
在玻璃浮球下面，靠近采集站箱体上方的耐压密封玻璃球四周分别安装方位和 CTD采集数据记录仪、CTD传感器、水声定位及释放装置。
信标安装在采集站箱体最上面的三个或四个玻璃浮球的中心。便于海洋电磁数据采集船队海洋电磁数据采集站进行打捞回收。
水泥配重锚锭固定在采集站箱体的底部，玻璃浮球安装在采集站箱体的顶部。由海洋电磁数据采集船上的水声收发器向海洋电磁数据采集站内的水声定位与释放系统发射声波信号，通过远程控制水声释放器实现水泥配重锚锭与采集站箱体的释放分离，海洋电磁数据采集站依靠安装在采集站箱体顶部的玻璃浮球的浮力浮出水面，由海洋电磁数据采集船进行打捞回收。
本发明的有益效果本发明三分量磁场和三分量电场海洋电磁数据采集站，三个完全分离的感应线圈式磁场传感器或一个三分量磁通门式磁场传感器安置于一个耐压密封玻璃球内，简化了目前用于生产的海洋电磁数据采集站中对单个长度超过I米的感应线圈式磁场传感器单独进行耐压密封包装处理的设计和制造工艺。去掉了目前用于生产的海洋电磁数据采集站的两对或三对极距10米的长杆式水平电极，用海洋电磁数据采集站箱体I外的六个面上安装的三对电极，替代原海洋电磁数据采集站的是两对或三对极距10米的长杆式水平电极。能在很大程度上简化海洋电磁数据采集站的设计和制造，大幅度的降低海洋电磁数据采集站的生产制造成本，而且便于在海上生产时的使用和维护。


图I是本发明三分量磁场和三分量电场海洋电磁数据采集站示意图。(Ey电极对在图2中)。
图2是本发明三分量磁场和三分量电场海洋电磁数据采集站示意图。(三分量磁场采集站在图1中)。
图中，1-海洋电磁数据采集站箱体，2-耐压密封玻璃球，3-X方向水平磁场传感器 (Hx), 4-Y方向水平磁场传感器(Hy) , 5-Z方向垂直磁场传感器(Hz), 6A-X方向水平电场传感器/电极(Ex)，6B-X方向水平电场传感器/电极(Ex)，7-磁场数据采集站，8-磁场数据采集站电源，9-电场数据采集站，10-电场数据采集站电源，IIA-Z方向垂 直电场传感器/电极 (Ez)，IIB-Z方向垂直电场传感器/电极(Ez)，12A-Y方向水平电场传感器/电极(Ey)，12B-Y 方向水平电场传感器/电极(Ey)。
图1和图2中，均未画上海洋电磁数据采集站的回收信标、锚锭、浮球、水声定位与释放系统、方位与CTD采集记录仪和与地面设备进行通信的通信系统。
具体实施方式
实施例1:以一个三分量磁场和三分量电场海洋电磁数据采集站为例，对本发明作进一步详细说明。
三分量磁场和三分量电场海洋电磁数据采集站，包括海洋电磁数据采集站箱体I、 耐压密封玻璃球2、X方向小型水平磁场传感器(Hx) 3、Y方向小型水平磁场传感器(HY)4、Z 方向小型垂直磁场传感器(Hz) 5、X方向水平电场传感器/电极(Ex) 6A、X方向水平电场传感器/电极(EX)6B、磁场数据采集站7、磁场数据采集站电源8、电场数据采集站9、电场数据采集站电源10、z方向垂直电场传感器/电极(Ez) 11A、Z方向垂直电场传感器/电极(Ez) 11B、 Y方向水平电场传感器/电极(Ey) 12A和Y方向水平电场传感器/电极(Ey) 12B ;其特征在于
海洋电磁数据采集站箱体I是用超高分子聚乙烯制成的正方体形，海洋电磁数据采集站箱体I有上、下、左、右、前和后六个平面；
参阅图2。在海洋电磁数据采集站箱体I内固定有电场数据采集站电源10和电场数据采集站9，电场数据采集站电源10与电场数据采集站9之间连接导线，电场数据采集站电源10为电场数据采集站9提供电能。电场数据采集站9通过信号线连接三对六个三分量电场传感器；三对六个三分量电场传感器是X方向水平电场传感器/电极(；Ex)6A、X 方向水平电场传感器/电极(EX)6B、Z方向垂直电场传感器/电极(Ez) 11A、Z方向垂直电场传感器/电极(Ez) 11B、Y方向水平电场传感器/电极(ΕΥ) 12A和Y方向水平电场传感器 /电极(ΕΥ) 12B ;三对六个三分量电场传感器分别固定在海洋电磁数据采集站箱体I的六个平面外部；其中，海洋电磁数据采集站箱体I外的左右面上分别安装X方向水平电场传感器 /电极(Ex)6A和X方向水平电场传感器/电极(EX)6B，在海洋电磁数据采集站箱体I外的上下面上分别安装Z方向垂直电场传感器/电极(Ez) IlA和Z方向垂直电场传感器/电极 (Ez) 11B，在海洋电磁数据采集站箱体I外的前后面上分别安装Y方向水平电场传感器/电极(Ey) 12A和Y方向水平电场传感器/电极(Ey) 12B，用以测量海底三分量电场数据，电场数据采集站9将模拟电场信号转换成数字信号。
参阅图1。在海洋电磁数据采集站箱体I内有一个耐压密封玻璃球2，耐压密封玻璃球2内设置有磁场数据采集站7、磁场数据采集站电源8、X方向小型水平磁场传感器(Hx) 3、Y方向小型水平磁场传感器(Hy) 4和Z方向小型垂直磁场传感器(Hz) 5 ;磁场数据米集站7与磁场数据采集站电源8通过导线连接，磁场数据采集站电源8为磁场数据采集站7 提供电能；磁场数据采集站7通过信号线分别连接X方向水平磁场传感器(Hx) 3、Y方向水平磁场传感器(Hy) 4和Z方向垂直磁场传感器(Hz) 5 ；X方向水平磁场传感器(Hx) 3、Y方向水平磁场传感器(Ηγ)4和Z方向垂直磁场传感器(Hz)5呈正交方向。
X方向水平磁场传感器(Hx) 3、Y方向水平磁场传感器(Hy) 4和Z方向垂直磁场传感器(Hz) 5分别输出模拟信号，模拟信号由一个独立的32位4000Hz采样率的模数转换器转换成数字信号，数字化的海底三分量磁场数据存储在磁场数据采集站7的存储芯片内。存储的三分量磁场数据通过WIFI或蓝牙或无线网络方式传送到耐压密封玻璃球外的掌上电脑或笔记本计算机中。
X方向水平电场传感器/电极(Ex) 6A、X方向水平电场传感器/电极(Ex) 6B、Z方向垂直电场传感器/电极(Ez) 11A、Z方向垂直电场传感器/电极(Ez) 11B、Y方向水平电场传感器/电极(Ey) 12A和Y方向水平电场传感器/电极(Ey) 12B输出模拟信号,模拟信号由一个独立的32位4000Hz采样率的模数转换器转换成数字信号，数字化的三分量电场数据存储在电场数据采集站9的存储芯片内。存储的三分量电场数据通过WIFI或蓝牙或无线网络方式传送到电场数据采集站9外的掌上电脑或笔记本计算机中。
三分量磁场和三分量电场海洋电磁数据采集站结构与实施方式
步骤I、用超高分子聚乙烯组装成一个立方体形状的盒子(海洋电磁数据采集站箱体I)，然后在盒子内的底部安装绝缘耐压密封的三分量电场数据采集站电源盒子10。在电源盒子上面安装绝缘耐压密封的三分量电场数据采集站盒子9。三分量电场数据采集站盒子与三分量电场数据采集站电源盒子之间用防水电缆连接。
步骤I中所述由超高分子聚乙烯组装成的立方体形状盒子，海洋电磁数据采集站箱体I的尺寸大约为I米长，I米宽和I米高。
步骤I中所述的绝缘耐压密封的三分量电场数据采集站电源盒10内安装数个高效可充电锂电池。电源盒容量应能保证电场数据采集站9连续工作30天以上。
步骤I中所述的电场数据采集站9内有三块完全相同的数据采集板，每块数据采集板上有独立的32位4000Hz采样率的模数转换器(A/D芯片)和数据存储芯片(闪存卡)。
步骤I中所述的电场数据采集站9内存储的三分量电场数据通过WIFI或蓝牙或无线网络方式传送到电场数据采集站9外的掌上电脑或笔记本计算机中。
步骤2、在海洋电磁数据采集站箱体I外的六个面上安装三对六个电极6A、6B、 11A、11B、12A、12B (Ex :东西或左右面，Ey :南北或前后面，Ez :上下或顶底面)。这三对电极用来测量海底三分量电场数据。三对六个电极的连接电缆直接连接到电场数据采集站9内。
步骤2中所述的三对六个电极是由六个约O. 2米直径的环形钼金丝网组成的不极化电极。每个环形钼金丝网分别固定在海洋电磁数据采集站箱体I外面的中心位置上。
步骤3、在步骤I中所述电场数据采集站盒子9上方安装耐压密封玻璃球2，三分量磁场采集模块3、4、5、7、8安装在压密封玻璃球2内，用以测量海底三分量磁场数据。小型的三分量磁场传感器3、4、5，三分量磁场数据采集站7和三分量磁场数据采集站电源8也全部安置在耐压密封玻璃球2内。小型的三分量磁场传感器3、4、5安装在耐压密封玻璃球 2内部的上方，三分量磁场数据采集站7和三分量磁场数据采集站电源8安装在耐压密封玻璃球2内部的下方。
步骤3中所述的耐压密封玻璃球2的直径大约为O. 5米。
步骤3中所述的耐压密封玻璃球2内安装着小型的三分量磁场传感器3、4、5。
步骤3中所述的小型三分量磁场传感器3、4、5可以是感应线圈式磁场传感器或磁通门式磁场传感器。
步骤3中所述的三分量磁场数据采集站7和三分量磁场数据采集站电源8也全部安置在耐压密封玻璃球2内三分量磁场传感器的下方。
步骤3中所述的三分量磁场数据采集站盒子7和三分量磁场数据采集站电源盒子 8由绝缘耐压材料组装而成。
步骤3中所述的三分量磁场数据采集站电源盒子8内安装数个高效可充电锂电池。电源盒容量应能保证三分量磁场数据采集站7连续工作30天以上。
步骤3中所述的三分量磁场数据采集站7内有三块完全相同的数据采集板，每块数据采集板上有独立的32位4000Hz采样率的模数转换器(A/D芯片)和数据存储芯片(闪存卡)。
步骤3中所述的三分量磁场数据采集站7内存储的三分量磁场数据通过WIFI或蓝牙或无线网络方式传送到绝缘耐压密封玻璃球2外的掌上电脑或笔记本计算机中。
步骤4、在海洋电磁数据采集站箱体I上方安装回收信标和三个或四个空心玻璃浮球。
步骤5、在海洋电磁数据采集站箱体I内部安装水声定位与声学释放系统，方位与 CTD采集记录仪，以及与地面设备进行通信的通信系统。
步骤6、在海洋电磁数据采集站箱体I下部安装锚锭系统。
步骤6中所述的锚锭系统由可生物降解的水泥块构成。
步骤6中所述的锚锭系统与海洋电磁数据采集站箱体I之间通过声学释放系统连接。由海洋电磁数据采集船上的水声收发器向海洋电磁数据采集站内的声学释放系统发射声波信号，通过远程控制水声释放器实现水泥配重锚锭与采集站箱体I的释放分离，海洋电磁数据采集站依靠安装在采集站箱体顶部的玻璃浮球的浮力浮出水面，由海洋电磁数据采集船进行打捞回收。
权利要求
1.一种三分量磁场和三分量电场海洋电磁数据采集站，包括海洋电磁数据采集站箱体(I)、耐压密封玻璃球(2)、X方向水平磁场传感器(3)、Y方向水平磁场传感器(4)、Z方向垂直磁场传感器(5)、X方向水平电场传感器/电极(6A)、X方向水平电场传感器/电极(6B)、磁场数据采集站(7)、磁场数据采集站电源(8)、电场数据采集站(9)、电场数据采集站电源(10)、Z方向垂直电场传感器/电极(IlA)、Z方向垂直电场传感器/电极(IlB)、Y方向水平电场传感器/电极(12A)和Y方向水平电场传感器/电极(12B);其特征在于 海洋电磁数据采集站箱体(I)是用超高分子聚乙烯制成的正方体形，海洋电磁数据采集站箱体(I)有上、下、左、右、前和后六个平面； 在海洋电磁数据采集站箱体(I)内固定有电场数据采集站电源(10)和电场数据采集站(9)，电场数据采集站电源(10)与电场数据采集站(9)之间连接导线，电场数据采集站(9)通过信号线连接六个三分量电场传感器；六个三分量电场传感器是X方向水平电场传感器/电极(6A)、X方向水平电场传感器/电极(6B)、Z方向垂直电场传感器/电极(IlA)、Z方向垂直电场传感器/电极(IlB)、Y方向水平电场传感器/电极(12A)和Y方向水平电场传感器/电极(12B);六个三分量电场传感器分别固定在海洋电磁数据采集站箱体(I)的六个平面外部；其中，海洋电磁数据采集站箱体(I)外的左右面上分别安装X方向水平电场传感器/电极(M)和X方向水平电场传感器/电极(6B)，在海洋电磁数据采集站箱体(I)外的上下面上分别安装Z方向垂直电场传感器/电极(IlA)和Z方向垂直电场传感器/电极(I 1B)，在海洋电磁数据采集站箱体(I)外的前后面上分别安装Y方向水平电场传感器/电极(12A)和Y方向水平电场传感器/电极(12B)； 在海洋电磁数据采集站箱体(I)内有一个耐压密封玻璃球(2)，耐压密封玻璃球(2)内设置有磁场数据采集站(7)、磁场数据采集站电源(8)、X方向小型水平磁场传感器(3)、Y方向小型水平磁场传感器(4)和Z方向小型垂直磁场传感器(5);磁场数据米集站(7)与磁场数据采集站电源8通过导线连接；磁场数据采集站(7)通过信号线分别连接X方向小型水平磁场传感器(3)、Y方向小型水平磁场传感器(4)和Z方向小型垂直磁场传感器(5)；X方向水平磁场传感器(3)、Y方向水平磁场传感器(4)和Z方向垂直磁场传感器(5)呈正交方向。
2.根据权利要求I所述的三分量磁场和三分量电场海洋电磁数据采集站，其结构特征是-X方向水平磁场传感器(3)、Y方向水平磁场传感器(4)和Z方向垂直磁场传感器(5)分别输出模拟信号，模拟信号由一个独立的32位4000Hz采样率的模数转换器转换成数字信号，数字化的海底三分量磁场数据存储在磁场数据采集站(7)的存储芯片内；存储的三分量磁场数据通过WIFI或蓝牙或无线网络方式传送到耐压密封玻璃球外的掌上电脑或笔记本计算机中； X方向水平电场传感器/电极(6A)、X方向水平电场传感器/电极(6B)、Z方向垂直电场传感器/电极(IlA)、Z方向垂直电场传感器/电极(IlB)、Y方向水平电场传感器/电极(12A)和Y方向水平电场传感器/电极(12B)输出模拟信号,模拟信号由一个独立的32位4000Hz采样率的模数转换器转换成数字信号，数字化的三分量电场数据存储在电场数据采集站(9)的存储芯片内；存储的三分量电场数据通过WIFI或蓝牙或无线网络方式传送到电场数据采集站(9)外的掌上电脑或笔记本计算机中。
全文摘要
三分量磁场和三分量电场海洋电磁数据采集站，应用于海洋石油地质勘探。在海洋电磁数据采集站箱体内固定有电场数据采集站和电场数据采集站电源。电场数据采集站通过信号线连接三对六个安装在海洋电磁数据采集站箱体外侧的三分量电场传感器。在海洋电磁数据采集站箱体内有一个耐压密封玻璃球，耐压密封玻璃球2内设置有磁场数据采集站、磁场数据采集站电源、X方向小型水平磁场传感器、Y方向小型水平磁场传感器和Z方向小型垂直磁场传感器。效果是简化了用于生产的海洋电磁数据采集站中对长度超过1米的单个感应线圈式磁场传感器单独进行耐压密封包装处理的设计和制造工艺，去掉了两对或三对极距10米的长杆式水平电极。
文档编号G01V3/36GK102981185SQ201210449479
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者余刚 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司