一种低功耗宽频带单舱球海底地震仪
阅读：554发布：2020-07-02
专利汇可以提供一种低功耗宽频带单舱球海底地震仪专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种低功耗宽频带单舱球海底 地震 仪，其包括塑料 外壳 、玻璃仪器舱球、自沉浮机构、 配重 弹起架；其中玻璃仪器舱球固装于塑料外壳内，自沉浮机构位于塑料外壳顶端，配重弹起架位于塑料外壳底端；在自沉浮机构与配重弹起架之间以拉紧 钢 丝固接，将塑料外壳舱固定于配重架中。本 发明 集成了自助研制的宽频带地震计（30s‑100Hz）和仪器外部安装的 水 声压 力 传感器 ，可实现多用途的海底地震探测。，下面是一种低功耗宽频带单舱球海底地震仪专利的具体信息内容。
1.一种低功耗宽频带单舱球海底地震仪，其包括塑料外壳、玻璃仪器舱球、自沉浮机构、配重弹起架；其特征在于：玻璃仪器舱球固装于塑料外壳内，自沉浮机构位于塑料外壳顶端，配重弹起架位于塑料外壳底端；在自沉浮机构与配重弹起架之间以拉紧钢丝固接，将塑料外壳舱固定于配重架中；内部电池组分别装在六个弧形电池盒内，固定于固定托圈之上，其中两组电池置于数传天线一侧，四组电池固定在对面，以便调整仪器的整体上浮姿态；宽频带地震计通过万向装置悬挂在四个轴承上，轴承架采用模具注塑而成，确保了轴承定位的一致性，旋转灵活，角度测量更精准；常平架自由旋转的工作角度可达30度，在玻璃仪器舱球外进行组装、调试，然后将测试完成的仪器放进玻璃舱球内，通过电路托板上平均分布的四根定位柱与球盖上的四个开口缓冲槽相匹配，将内部装置固定在玻璃舱球内部；
宽频带地震计和水声压力传感器，两种不同工作频带的仪器由多通道数字采集系统，对四组数据进行采集，使仪器能够记录天然地震信号和人工震源信号；
该仪器与上位机的通讯方式采用wifi交互方式，低功耗宽频带单舱球海底地震仪采用耗电量为9μA/MHz的ARM处理器，整机采集功耗到达150mw；
球内固定装置采用四根定位柱与上盖安装的四个相应的开口缓冲槽相匹配，在上下半球对扣的瞬间，不断压紧扩大开口，即可确保一定的可调整距离，又可以固定内部整体使其不会旋转和侧歪；
其中所述自沉浮机构为双层结构，包括不锈钢螺柱、螺杆支撑板、绕丝固定板，其中，片状环绕丝固定板和片状环螺杆支撑板上下平行设置，以多数个不锈钢螺柱将两者固接，其中两个位于直径上的螺柱上端伸出固定板的上表面相互连接，构成吊钩；螺杆支撑板内孔直径与塑料外壳顶部外圆直径相适配；片状环绕丝固定板上表面设有正极、脱钩滑块、绕丝钉、负极，正极、负极位于固定板内孔直径方向的相对两侧，正极上套接压丝垫片后螺接锁紧螺母，负极上套接负极保护套；在与正极、负极构成的直径方向相垂直的直径方向上两端，于固定板周缘上设有向圆心的凹槽，两凹槽内各设有一脱钩滑块，L状脱钩滑块与凹槽相适配，其向上突起的固定壁中间有一固接口，固接口供拉紧钢丝缠绕连接，其底座上设有多个绕丝钉和一紧固螺栓；在固定板上表面还设有多个绕丝钉，绕丝钉均匀分布，分布的位置与正极、负极的位置构成圆环形；一熔断钢丝经正极和顺序经所有的绕丝钉绕成环，并以锁紧螺母和绕丝钉固紧定位，将脱钩滑块固于固定板上，熔断钢丝与两负极触接；将海底地震仪置于配重弹起架中，自沉浮机构置于塑料外壳顶端，螺杆支撑板内孔与塑料外壳顶端相接，以多根拉紧钢丝缠绕于脱钩滑块的固接口后，用多个锁紧螺栓拉紧多根拉紧钢丝，以固定塑料外壳；在固定塑料外壳后，卸掉脱钩滑块上的紧固螺栓，再利用锁紧螺栓来拉紧钢丝调整仪器舱的紧固程度；
所述配重弹起架，采用表面附着防锈漆的钢铁材料制成，在支架中间的圆盘上装有四根塑料柱，每根塑料柱上面安装四个弹簧，当仪器上浮瞬间，提供必要的弹力以便仪器可以顺利上浮，不被周围的淤泥陷住，保证仪器顺利回收。
2.如权利要求1所述的低功耗宽频带单舱球海底地震仪，其特征在于：所述宽频带地震计是基于2.0Hz检波器增加反馈电路扩频成的宽频带地震计，三分量检波器集装在模具注塑而成的地震计外壳内；高度90mm。
一种低功耗宽频带单舱球海底地震仪
技术领域
[0001] 本发明属于地球物理勘探领域，其涉及海洋地震观测技术领域，其具体为一种低功耗宽频带单舱球海底地震仪。
背景技术
[0002] 海底地震仪特别是宽频带海底地震仪针对深海探测是一个必不可少的仪器，但一直以来均只有原理性公开，而没有具体实现结构的公开资料，即使部分公开海底地震仪的局部或原理性资料，也很难在产业上来实现。此外，海底地震仪的引进一直受到国外的限制，使我国多家地球科学研究单位的引进计划被搁置。
[0003] 2000年开始，在863高技术计划支持下，中国科学院地质与地球物理研究所自主研制了高频海底数字地震仪并在南海成功试验，记录到大容量气枪震源信号，反演出深达莫霍面的研究区地壳结构，成为863高技术计划中的“深水油气勘探技术” 项目中的一个亮点。但是，随着油气勘探向深水和海洋残留盆地发展的进程以及对天然气水合物的勘探研究需求，对海底数字地震仪性能指标的要求也越来越高，例如仪器要适应大于6000m的水深、分辨率需要进一步提高和连续工作时间需要更长些的技术问题。
[0004] 因此，急需对原有仪器进一步开发和创新。
发明内容
[0005] 基于原有研究的技术不足，本申请人投入巨大人力和物力，在原有研究的基础上，提出了一种低功耗宽频带单舱球海底地震仪，其是在已有七通道宽频带多功能海底地震仪的基础上，通过对相关技术的不断研究和消化改进而成，提高了性能指标，可以满足海洋科学研究与海洋油气探测的需要。具体地，本发明的低功耗宽频带单舱球海底地震仪用于海底地震观测和地质勘探，其包括塑料外壳、自沉浮机构和配重弹起架，塑料外壳内的玻璃舱球顶部装有水声压力传感器，内部装有多通道数字采集器、自制的宽频带地震计、水声通讯电路模块、无线信标机、GPS、WIFI模块、电子罗盘和组合电源；自沉浮机构固定在塑料外壳的顶部与配重弹起架通过材料为316L的多股拉紧钢丝连接，仪器回收时，通过电腐蚀原理熔断钢丝后，仪器自然上浮回收。配重弹起架为海底地震仪工作时提供稳定的基座，并在上浮瞬间提供向上的弹力，有助于仪器顺利上浮。本发明集成了自助研制的宽频带地震计（30s-100Hz）和仪器外部安装的水声压力传感器，可实现多用途的海底地震探测。
[0006] 更具体地，依据本发明的技术解决方案，提供一种低功耗宽频带单舱球海底地震仪，其包括塑料外壳、玻璃仪器舱球、自沉浮机构、配重弹起架；玻璃仪器舱球固装于塑料外壳内，自沉浮机构位于塑料外壳顶端，配重弹起架位于塑料外壳底端；在自沉浮机构与配重弹起架之间以拉紧钢丝固接，将塑料外壳舱固定于配重架中；其中内部电池组分别装在六个弧形电池盒内，固定于固定托圈之上，两组电池置于数传天线一侧，四组电池固定在对面，以便调整仪器的整体上浮姿态；自制宽频带地震计通过万向装置悬挂在四个轴承上，轴承架采用模具注塑而成，确保了轴承定位的一致性，旋转灵活，角度测量更精准。常平架自由旋转的工作角度可达30度，在玻璃仪器舱球外进行组装、调试，然后将测试完成的仪器放进玻璃舱球内，通过电路托板上平均分布的四跟定位柱与球盖上的四个开口缓冲槽相匹配，将内部装置固定在玻璃舱球内部；宽频带地震计和水声压力传感器，两种不同工作频带的仪器由多通道数字采集系统，对四组数据进行采集，使仪器能够记录天然地震信号和人工震源信号。
[0007] 其中所述宽频带地震计是自助研制的，其基于2.0Hz检波器增加反馈电路扩频成的宽频带地震计，三分量检波器集装在模具注塑而成的地震计外壳内，体积和重量比起现有技术的化学地震计减小了一倍。高度也由原来的160mm高变成现在的90mm，同时降低了其重心。体积小重心低。本发明的低功耗宽频带单舱球海底地震仪与上位机的通讯方式采用wifi交互方式。
[0008] 低功耗宽频带单舱球海底地震仪，改用耗电量仅为9μA/MHz，功耗最低的最小ARM处理器，外加电路的改进设计使得整机采集功耗到达150mw，比起国内现有的四通道以上的海底地震仪功耗降低了一倍，也可使单舱球仪器留海工作时间达到2年。低功耗宽频带单舱球海底地震仪的舱球内固定装置采用四根定位柱与上盖安装的四个相应的开口缓冲槽相匹配，在上下半球对扣的瞬间，不断压紧扩大开口，即可确保一定的可调整距离，又可以固定内部整体使其不会旋转和侧歪。配重弹起架采用表面附着防锈漆的钢铁材料制成，在支架中间的圆盘上装有四根塑料柱，每根塑料柱上面安装四个弹簧，当仪器上浮瞬间，提供必要的弹力以便仪器可以顺利上浮，不被周围的淤泥陷住，保证仪器顺利回收。
[0009] 本发明的低功耗宽频带单舱球海底地震仪相比于原有海底地震仪具有非常明显的技术优势，主要在于：一、内部结构一体化，在制造时间和工作量上有了大幅度的缩减，操作简单、方便，且减少了附加振颤。其核心部件常平装置采用模具注塑而成，一致性好，轴承安装精度高，使得内部地震计的角度测量更加精准，另自制宽频带地震计体积小重心低，减少附加振颤，提高了其工作的稳定性，和数据质量。
[0010] 二、内部一体化部件的固定方式采用定位柱和缓冲槽的方式，即可以调整安装误差所造成的间隙，又不会过于松散，使得结构紧凑，安装方便。而原七通道多功能海底地震仪采用的O型圈固定方式存在一定的缺陷，由于O型圈的压缩量有限，使得仪器在装配中造成的误差无法弥补，很容易内部结构不能被玻璃球压紧导致在海底工作中发生倾斜，记录的数据无法使用。
[0011] 三、自制地震计的使用寿命也比原七通道多功能海底地震仪所使用的化学地震计的五年使用期大大延长，且易维修，不受国外技术的封锁限制。低功耗宽频带单舱球海底地震仪以四通道采集地震数据，且自助研制的地震计功耗低，使得整机的采集功耗只有150mw，采用WIFI进行现场检测，保证了交互时信号的稳定性，且控制灵敏度强。低功耗宽频带单舱球海底地震仪能够在海上连续多次进行地震观测作业，打破了国外对宽频带海底地震仪的垄断。
附图说明
附图说明
[0012] 图1为本发明的低功耗宽频带单舱球海底地震仪常平架装置的结构图。
[0013] 图2为本发明的低功耗宽频带单舱球海底地震仪自沉浮机构示意图。
[0014] 图3为本发明的低功耗宽频带单舱球海底地震仪自沉浮机构的熔断钢丝绕线示意图。
[0015] 图4为本发明的低功耗宽频带单舱球海底地震仪外观立体结构图。
[0016] 图5 为本发明的低功耗宽频带单舱球海底地震仪总结构示意图。
[0017] 图6为本发明的低功耗宽频带单舱球海底地震仪配重弹起架示意图。
具体实施方式
[0018] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019] 一种低功耗宽频带单舱球海底地震仪，包括塑料外壳、玻璃仪器舱球、自沉浮机构、配重弹起架；玻璃仪器舱球固装于塑料外壳内，自沉浮机构位于塑料外壳顶端，配重弹起架位于塑料外壳底端；在自沉浮机构与配重弹起架之间以拉紧钢丝固接，将海底地震仪固定于配重弹起架中；其中内部电池组分别装在六个弧形电池盒内，固定于固定托圈之上，其中两组电池置于数传天线一侧，四组电池固定装在对面，以便调整仪器的整体上浮姿态；自制宽频带地震计通过万向装置悬挂在四个轴承上，可以自由旋转，工作角度可达30度，在玻璃仪器舱球外进行组装、调试，然后将测试完成的仪器放进玻璃舱球内，球内固定装置采用四根定位柱与上盖安装的四个相应的开口缓冲槽相匹配，在上下半球对扣的瞬间，不断压紧扩大开口，即可确保一定的可调整距离，又可以固定内部整体使其不会旋转和侧歪；宽频带地震计和水声压力传感器，两种不同工作频带的仪器由四通道数字采集系统，对四组数据进行采集，使仪器能够记录天然地震信号和人工震源信号。
[0020] 所述的海底地震仪，其所述自沉浮机构为双层结构，包括不锈钢镙柱、镙杆支撑板、绕丝固定板，其中，片状环绕丝固定板和片状环镙杆支撑板上下平行设置，以多数个不锈钢镙柱将两者固接，其中两个位于直径上的镙柱上端伸出固定板的上表面相互连接，构成吊钩；镙杆支撑板内孔直径与塑料外壳顶部外圆直径相适配；片状环绕丝固定板上表面设有正极、脱钩滑块、绕丝钉、负极，正极、负极位于固定板内孔直径方向的相对两侧，正极上套接压丝垫片后螺接锁紧螺母，负极上套接负极保护套；在与正极、负极构成的直径方向相垂直的直径方向上两端，于固定板周缘上设有向圆心的凹槽，两凹槽内各设有一脱钩滑块，L状脱钩滑块与凹槽相适配，其向上突起的固定壁中间有一固接口，固接口供拉紧钢丝缠绕连接，其底座上设有多个绕丝钉和一禁锢镙栓；在固定板上表面还设有多个绕丝钉，绕丝钉均匀分布，分布的位置与正极、负极的位置构成圆环形；一熔断钢丝经正极和顺序经所有的绕丝钉绕成环，并以锁紧螺母和绕丝钉固紧定位，将脱钩滑块固于固定板上，熔断钢丝与两负极触接；将海底地震仪置于塑料弹起架中，自沉浮机构置于塑料外壳顶端，镙杆支撑板内孔与塑料外壳顶端相接，以多根拉紧钢丝缠绕于脱钩滑块的固接口后，用多个锁紧螺栓拉紧多根拉紧钢丝，以固定塑料外壳；在固定塑料外壳后，卸掉脱钩滑块上的禁锢镙栓，再利用锁紧螺栓来拉紧钢丝调整仪器舱的紧固程度；在仪器回收时利用海水特性进行电腐蚀熔断钢丝，脱钩滑块被拉紧钢丝拉脱开，仪器舱即利用海水浮力上浮，以便回收。
[0021] 所述的海底地震仪，其所述配重弹起架，采用表面附着防锈漆的钢铁材料制成，在支架中间的圆盘上装有四根塑料柱，每根塑料柱上面安装四个弹簧，当仪器上浮瞬间，提供必要的弹力以便仪器可以顺利上浮，不被周围的淤泥陷住，保证仪器顺利回收，较之以往的沉耦架增加了仪器上浮的几率。配重弹起架通过耐腐蚀拉紧钢丝与自沉浮机构紧密相连，其重量和体积适合于在下沉过程中控制下沉速度和下沉姿态，并为地震仪在海底工作提供稳定的基座，仪器上浮后，配重弹起架丢弃在海水中。所述的海底地震仪，其所述自制的宽频带地震计为30S-100Hz。
[0022] 下面结合附图1-6对本发明做出详细说明。请参阅图1～图6所示，为本发明的低功耗宽频带单舱球海底地震仪结构示意图。其中，自沉浮机构1、塑料外壳2、拉紧钢缆3、耦合圈4、配重弹起架5、锁紧螺栓6、水声压力传感器7、真空气嘴8、玻璃仪器舱球9、缓冲槽10、定位立柱11、电子电路板12、常平装置13、下壳14、脱钩滑块15、熔断钢丝16、熔断钢丝熔断点（两处）17、正极18、锁紧螺母19、压丝垫片20、不锈钢螺柱21、螺杆支撑杆22、绕丝钉23、不锈钢吊钩24、绕丝固定板25、负极26、负极保护套27、弹簧28、塑料柱29、姿态传感器30、轴承座31、轴承32、弧形电池盒33、固定脱圈34、地震计外壳35、直流电机36、常平环37、数传天线
38、扩频电路板39、安全圈40、GPS天线41，凹槽251、固定壁151、固接口152、底座153、禁锢镙栓154。
38、扩频电路板39、安全圈40、GPS天线41，凹槽251、固定壁151、固接口152、底座153、禁锢镙栓154。
[0023] 本发明的低功耗宽频带海底地震仪由仪器舱、自沉浮机构1、配重弹起架5三部分组成。
[0024] 一、玻璃仪器舱球：
[0025] 仪器舱由塑料外壳2和玻璃仪器舱球9组成，仪器舱是海底地震仪可回收部分，塑料外壳内部玻璃仪器舱球的保护罩，玻璃仪器舱球内部采用单球一体化结构。内部一体化部件的固定方式采用定位柱和缓冲槽的方式，即可以调整安装误差所造成的间隙，又不会过于松散，使得结构紧凑，安装方便。而原七通道多功能海底地震仪采用的O型圈固定方式存在一定的缺陷，由于O型圈的压缩量有限，使得仪器在装配中造成的误差无法弥补，很容易内部结构不能被玻璃球压紧导致在海底工作中发生倾斜，记录的数据无法使用。
[0026] 主要包括：
[0027] （1）水声通讯模块
[0028] 采用8位元FSK数字编码。FSK编码的解调电路包括了振幅检测、相位检测、压控振荡器、比较输出器等几个部分。其基本原理是：根据输入信号和本振信号的相位差，控制压控振荡器在一个相对较窄带宽内（大约400Hz）调节本振频率，如果输入信号频率和本振频率一致，相位差为零，本振频率锁定，则编码解调电路输出为低电平，反之为高电平。两个编码解调电路本振频率分别为10KHz和12.5KHz，用以检测信号中是否含有对应的频率信号。
[0029] 水声传输的交混回响问题，采用首波提取的方式加以解决。原理是甲板机每100毫秒发送一个编码频率，持续时间约10毫秒。在接收端水声通讯模块在接收到的第一个编码频率信号后10毫秒内关闭信号通道。以后每隔100毫秒打开信号通道进行信号解调，持续时间为10毫秒，然后在关闭信号通道，直至该码字节结束。
[0030] 为了防止放大器饱和，设计了带通频率10-12.5KHz的单T网络选频放大器，使信号频带之外的信号能被有效的压制。
[0031] 水声发射与换能器的匹配设计，主要是从阻抗匹配和调谐匹配两个环节考虑，并采取措施对推挽功放管进行保护。
[0032] （2）常平装置
[0033] 常平装置采用模具注塑而成，一致性好，轴承安装精度高，使得内部地震计的角度测量更加精准，减小了附加振颤。
[0034] 其工作方式如下：宽频带地震计放置于常平环37上，再整体通过轴承固定于常平装置的轴承座31上，轴承座及常平环均采用模具加工而成，一致性好，安装难度降低。玻璃仪器舱球9至宽频带地震计为刚性连接，且自制的宽频带地震计重心降低由此保证地动信号的低失真传递以及姿态调整得准确性。当海底地震仪在海底着地后，姿态传感器30，感知到海底姿态调平时，由位于常平环37顶部的直流电机36上拉宽频带地震计脱离开玻璃仪器舱球9靠自重调至水平，并重新放回玻璃舱球底部并加压固定。
[0035] 常平装置13将电池组、宽频带地震计、电子电路12联结成了一个整体，形成了内部结构的一体化。仪器组装、调试工作都可以在耐压玻璃仪器舱球9外完成。玻璃仪器舱球9可看成仅是个机壳，将测试好的海底地震仪放入玻璃仪器舱球9中完成组装。这种结构也降低了仪器的附加振颤。
[0036] （3）采用自制的宽频带地震计
[0037] 海底地震仪中我们集成了宽频带地震仪，是自主研制的宽频带地震仪用以替换以往的电化学换能的地震计，主要改进在于通过反馈电路调整参数将2Hz固有频率的检波器扩频成宽频带地震计。
[0038] 自制的宽频带地震仪的使用寿命也比原七通道多功能海底地震仪所使用的化学地震计的五年使用期大大延长，且易维修，不受国外技术的封锁限制。低功耗宽频带单舱球海底地震仪以四通道采集地震数据，且自助研制的地震计功耗低，使得整机的采集功耗只有150mw，采用WIFI进行现场检测，保证了交互时信号的稳定性，且控制灵敏度强。低功耗宽频带单舱球海底地震仪能够在海上连续多次进行地震观测作业，打破了国外对宽频带海底地震仪的垄断。
[0039] （4）采集器系统
[0040] a)前放电路采用厂家推荐的放大电路形式，在信号输入端加配一阶无源LC低通抗混叠滤波器，采用极低噪音精密双运算放大器构成仪器放大电路，增益为30dB，放大电路噪音折合到输入端为0.4μV（峰－峰值）。具有很高的抗干扰能力。
[0041] b)仪器采用温补晶振构成的振荡电路作为内部时钟，在0oC至4oC温度范围内其精度优于。影响石英晶体振荡频率精度的主要是温度因素,而海底的温度相对恒定，在2000米深的海底，温度的年变化仅在0.5度，所以时钟精度能有效地保证。为减小线路板的噪音，系统所需的所有不同频率的时钟（主要是模数转换时钟和单片机时钟）采用对同一时钟分频获得。
[0042] c)数据存储采用数码相机和播放机上广泛采用的SD（Secure Digital）卡，具有统一接口，容量可从16G扩展到32G或更高。
[0043] d)在电路设计中坚持微功耗设计原则;为了系统功耗微功耗的目的,数据采集器的硬件电路设计遵从了以下的原则：（1）采用CMOS型器件，（2）采用1.8V、3V和5V单电源低电压供电；（3）数字电路尽量采用较低频率的工作时钟；（4）尽量降低系统的无功功耗,整体功耗<0.3W。
[0044] f)采集器的A/D转换采用4阶Σ-Δ型ADS1251增量调制器，AD时钟由单片机LPC2103分频输出，数字滤波的功能采用软件编程完成。AD每完成一次转换，触发单片机产生一次中断，单片机的中断程序将AD数据读入内存。这种方式不仅可以在降低功耗和缩小体积的基础上得到足够的动态范围（>120dB），还能根据实际的不同需要，动态调整其频率-相位特性。控制模块采用ARM7内核高性能单片机(NXP公司LPC2103)。工作电压3.3/1.8V，60M主频，在完成A/D转换数字滤波的同时控制存储、通讯等其它模块工作。单片机工作在空闲模式（idle mode）,中断驱动模式。
[0045] g)控制器连接了7通道完全相同的AD 模块（第1-3通道连接宽频带地震计，第4-6通道连接高频检波器、第7通道连接水听计通道），通过多路开关（MAX4052）进行切换，利用单片机的GPIO脚作为地址线选通读入1-7通道的AD数据。
[0046] （5）地震仪电源
[0047] 海底地震仪电池采用10AH锂电池，每套仪器安装16组。每个锂电池单独带保护器，地震仪通过单片机对每个电池的充放电状态和电压进行检测，并能通过交互界面显示。充电通过舱球上的插座进行，用户可以了解每个电池的充电电量、充电时间等信息。通过专用的充电器用户可以在数十小时内完成对海底地震仪的充电工作。每次充电操作用户都能掌握充电前后电池电压状态，充电电量等信息，能及时发现电池失效或性能降低的情况。从而对失效电池及时进行更换，或根据电池性能降低的情况缩短仪器在海底工作的时间。
[0049] （6）数据提取方式
[0050] 为了保证海上的多次作业顺利进行，数据提取模块必须操作方便并且需要较快的传输速度。OBS中内嵌了USB接口模块与PC机进行高速数据交换, 能在不打开舱球的前提下,以较高的速度(2M字节/秒)实现OBS的数据提取。
[0051] （7）无线数传模块
[0052] 无线数传模块采用OEM产品。其发射功率为1 5W，有效距离约5-10Km左右。定位精~度可达数十米以内。考虑到无线数传模块内置于玻璃舱球内空间的限制采用50欧450MHz鞭装胶套天线与发射机配套，接收系统几乎不受空间的限制所以采用50欧12dB高增益天线与接收机配套。无线数传模块调制方式采用FSK（频移键控）方式，抗干扰能力强。为进一步提高抗设备干扰能力，通讯速度采用较低的1200bps。通讯协议为RS232格式：1位起始位，8位数据位，偶校验，1位停止位。
[0053] 传输距离对发射机的天线高度非常敏感。由于发射机天线内置于球内，安装高度受到极大限制。为此采取以下措施：（a）减轻回收重量（b）天线贴近球壁安装（c）通过配重使回收时天线位于球的顶部。
[0054] 采用交织编码技术能够有效减少突发性干扰引起的误码，其原理为将待发数码按列排成矩阵，再按行的顺序发送, 如信道中因突发性干扰发生连续误码，解交织的误码被分散到不同码字能被BCH有效纠错。
[0055] 采用同步机制减少前导同步码，有效的减少发射的时间，提高发射效率；避免电池连续大电流放电引起“极化现象”。具体地说，每次发送和接收的起始时间都由GPS输出PPS的沿确定。
[0056] （8）频闪灯
[0057] 当仪器上浮时，频闪灯在黑夜里能有效的指示仪器所在方位方便回收。频闪灯被置于高压舱球的上部利用水压开关进行控制，当仪器上浮，水压减小，频闪灯工作，光源采用发光效率高，穿透性较好的高亮度发光二极管。可以连续工作12小时以上。
[0058] 二、自沉浮机构：
[0059] 自沉浮机构1为双层结构，包括不锈钢镙柱21、镙杆支撑板22、绕丝固定板25，其中，片状环绕丝固定板25和片状环镙杆支撑板22上下平行设置，以多数个不锈钢镙柱21将两者固接，其中两个位于直径上的镙柱21上端伸出固定板25的上表面相互连接，构成吊钩24；镙杆支撑板22内孔直径与塑料外壳2顶部外圆直径相适配。
[0060] 片状环绕丝固定板25上表面设有正极18、脱钩滑块15、绕丝钉23、负极26，正极18、负极26位于绕丝固定板25内孔直径方向的相对两侧，正极18上套接压丝垫片20后螺接锁紧螺母19，负极26上套接负极保护套27；在与正极18、负极26构成的直径方向相垂直的直径方向上两端，于固定板25周缘上设有向圆心的凹槽251，两凹槽251内各设有一脱钩滑块15，L状脱钩滑块15与凹槽251相适配，其向上突起的固定壁151中间有一固接口152，固接口152供拉紧钢丝3缠绕连接，其底座53上设有多个绕丝钉23和一禁锢镙栓154；在固定板25上表面还设有多个绕丝钉23，绕丝钉23均匀分布，分布的位置与正极18、负极26的位置构成圆环形。
[0061] 一熔断钢丝16经正极18和顺序经所有的绕丝钉23绕成环，并以锁紧螺母19和绕丝钉23固紧定位，将脱钩滑块15固于固定板25上，熔断钢丝16与两负极26触接；两负极26即是两熔断点17。
[0062] 将塑料外壳2置于配重弹起架5中，自沉浮机构1置于塑料外壳2顶端，镙杆支撑板22内孔与塑料仪器舱2顶端相接，以多根拉紧钢丝3缠绕于脱钩滑块15的固接口152后，用多个锁紧螺栓6拉紧多根拉紧钢丝3，以固定塑料外壳2。
[0063] 在固定塑料外壳2后，卸掉脱钩滑块15上的禁锢镙栓154，再利用锁紧螺栓6来拉紧钢丝3调整仪器舱2的紧固程度；在仪器回收时利用海水特性，在两熔断点17处进行电腐蚀熔断钢丝16，脱钩滑块15被拉紧钢丝3拉脱开，仪器舱2即利用海水浮力上浮，以便回收。
[0064] （1）绕丝固定板25采用具有高机械强度、高刚性、韧性强的工程塑料尼龙加工而成，在水中不易变形，不易被腐蚀。
[0065] （2）绕丝钉23是自沉浮机构中较为关键的部分，所以我们采用316L特殊不锈钢制成，这种材料对于海水及各种腐蚀介质的抗腐蚀性能均优于普通不锈钢。
[0066] （3）熔断钢丝16是整个自沉浮机构的核心部件，我们选用的316耐腐蚀钢丝，由7束49股细钢丝经过特殊工艺加工而成，易曲而柔软。在弯曲时不象单股钢丝那样显得太硬，拉紧时会紧贴绕丝钉。
[0067] 三、配重弹起架：
[0068] 自沉浮机构1作为仪器回收过程的重要组成部件，机构的组装、调试工作都可在室内进行试验通过，才可安装使用。测试好的自沉浮机构通过8组不锈钢镙钉固定在仪器舱2的上部，能够很方便地完成组装。机构中的零件加工工艺和选材均可以保证长时间工作在海水里，同时能够实现在接到指令后，钢丝在5分钟内即被熔断。直到仪器回收整个过程不超过10分钟。
[0069] 配重弹起架5，采用表面附着防锈漆的钢铁材料制成，在支架中间的圆盘上装有四根塑料柱29，每根塑料柱上面安装四个弹簧28，当仪器上浮瞬间，提供必要的弹力以便仪器可以顺利上浮，不被周围的淤泥陷住，保证仪器顺利回收。
[0070] 配重弹起架通过耐腐蚀拉紧钢丝与自沉浮机构紧密相连，其重量和体积适合于在下沉过程中控制下沉速度和下沉姿态，并为地震仪在海底工作提供稳定的基座，仪器上浮后，配重弹起架丢弃在海水中。
[0071] 使用动态过程：
[0072] 选择好投放地点和方位，把海底地震仪投放到海底，仪器着地后，立即用声纳系统进行准确定位。当内部姿态传感器30，感知到海底姿态调平时，由位于常平架顶部的直流电机36上拉宽频带地震计，使之脱离开玻璃舱球9，根据姿态传感器30的信号由步进电机1调至水平并重新放回玻璃舱球9底部并加压固定，此后内部地震计和数字采集器同时进入工作状态，连续记录海底干扰和地震信号，并存储在内部存储器中。
[0073] 当需要回收仪器时，在该仪器所在的位置附近海域通过声纳系统发出回收信号，仪器接到信号后，开始熔断钢丝，约5分钟仪器舱与配重弹起架28脱离，自动上浮至水面，浮出海面后通过无线33发送其所在的位置信息，根据该信息或目测方式确定仪器方位，进行打捞上船。然后提取所记录的数据供分析和研究。
[0074] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
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