(57)【要約】【課題】加速度計を含む地震探査収集システムを含む装置を提供する。【解決手段】装置は、加速度計を含む地震探査収集システムを含む。加速度計は、容量ＭＥＭＳベースセンサ、コントローラ、及び電荷増幅器を含む。センサは、試験質量と、第１の信号を受け取る入力端子と、試験質量に電気的に接続されて第２の信号を供給する出力端子とを含む。コントローラによって調整される第１の信号は、センサに対する平衡復元力を制御し、センサに第２の信号を供給させる。電荷増幅器は、試験質量の位置を示す第３の信号を供給する。電荷増幅器は、第１の信号が平衡復元力を制御してセンサに第２の信号を供給させる時間中に第２の信号を連続的に受け取る入力端子を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
加速度計を含む地震探査収集システム、
を含み、
前記加速度計は、
試験質量と、第１の信号を受け取る入力端子と、該試験質量に電気接続されて第２の信号を供給する出力端子とを含み、該第１の信号が、センサに対する平衡復元力を制御してセンサに該第２の信号を供給させる容量ＭＥＭＳベースセンサ、及び
前記第１の信号が前記平衡復元力を制御して前記センサに前記第２の信号を供給させる時間中に該第２の信号を連続的に受け取る入力端子を有し、前記試験質量の位置を示す第３の信号を供給する電荷増幅器、
を含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記加速度計は、
前記第３の信号を受け取って該第３の信号の振幅を示す第４の信号を発生させる振幅検出器、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記振幅検出器は、前記第３の信号を二重サンプリングし、前記試験質量の前記位置を示す該第３の信号の第１の成分を前記第１の信号を示す該第３の信号の第２の成分から分離するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記第３の信号のアナログ／デジタル変換を実行することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記コントローラは、シグマデルタ変調器を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記電荷増幅器は、前記加速度計の供給電圧レールに接続された入力バイアス電圧を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記電荷増幅器は、前記センサの一部であるフィードバックコンデンサを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第３の信号に基づいて前記第１の信号のマグニチュードを調節し、前記平衡復元力を前記試験質量の移動から実質的に独立させる回路、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記コントローラは、前記加速度計によって感知された加速度を示す信号を供給することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
パルス列信号に応答して前記第１の信号を供給する補足的ドライバと、
前記コントローラによって供給される信号に基づいて前記パルス列信号を供給するパルス発生器と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記パルス列信号のサイクルを同期させるクロック発生器、
を更に含み、
前記第１の信号は、前記センサに対する平衡復元力を制御し、かつ該センサをしてクロック信号の各サイクル中に前記第２の信号を供給させる、
ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記クロック発生器と前記パルス発生器の間に電気的に連結されたジッターフィルタ、  を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記地震探査収集システムは、無線又は有線接続によって接続されたセンサモジュールを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記地震探査収集システムは、ストリーマ、陸上ベースセンサケーブル、又は海底ベースセンサケーブルを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記地震探査収集システムは、ストリーマを含み、
前記システムは、
前記ストリーマを曳航する調査船、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
試験質量と、第１の信号を受け取る入力端子と、該試験質量に電気接続されて第２の信号を供給する出力端子とを含む容量ＭＥＭＳベースセンサを含む加速度計を有する地震探査収集システムを準備する段階と、
前記センサに対する平衡復元力を調整する段階と、
前記センサに電圧供給して該センサをして前記第２の信号を供給させる段階と、
調整及び電圧供給の前記行為が発生する連続的時間間隔中に前記第２の信号を感知する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記感知する段階は、前記時間間隔の継続時間にわたって電荷増幅器の入力端子を連続的に接続することによって発生することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
サンプリングを二重に行って、前記試験質量の位置を示す前記電荷増幅器によって供給される信号情報の第１の成分を前記センサに電圧供給するのに使用される信号を示す該信号情報の第２の成分から分離する段階、
を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記電荷増幅器に対するフィードバック経路に前記センサのコンデンサを使用する段階、
を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記センサに電圧供給するために印加される信号を前記電荷増幅器によって供給される出力信号に基づいて調節し、前記平衡復元力を前記試験質量の移動から実質的に独立させる段階、
を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記地震探査収集システムは、無線又は有線の接続によって接続されたセンサモジュールを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記地震探査収集システムは、ストリーマ、陸上ベースセンサケーブル、又は海底ベースセンサケーブルを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
調査船によって前記ストリーマを曳航する段階、
を更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
試験質量と、第１の信号を受け取る入力端子と、該試験質量に電気接続されて第２の信号を供給する出力端子とを含み、該第１の信号が、センサに対する平衡復元力を制御してセンサに該第２の信号を供給させる容量ＭＥＭＳベースセンサと、
前記第１の信号が前記平衡復元力を制御して前記センサに前記第２の信号を供給させる時間中に該第２の信号を連続的に受け取る入力端子を有し、前記試験質量の位置を示す第３の信号を供給する電荷増幅器と、
を含むことを特徴とする加速度計。
【請求項２５】
前記第３の信号を受け取って該第３の信号の振幅を示す第４の信号を発生させる振幅検出器、
を更に含むことを特徴とする請求項２４に記載の加速度計。
【請求項２６】
前記振幅検出器は、前記第３の信号を二重サンプリングし、前記試験質量の前記位置を示す該第３の信号の第１の成分を前記第１の信号を示す該第３の信号の第２の成分から分離するようになっていることを特徴とする請求項２５に記載の加速度計。
【請求項２７】
前記コントローラは、前記第３の信号のアナログ／デジタル変換を実行することを特徴とする請求項２５に記載の加速度計。
【請求項２８】
前記コントローラは、シグマデルタ変調器を含むことを特徴とする請求項２４に記載の加速度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、地震探査収集システムに使用するためのＭＥＭＳベース容量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
地震探査は、炭化水素堆積物を得るために地下の地層を調査することに関わっている。典型的に、調査は、所定の位置に地震発生源及び地震センサを配備することを伴う。発生源は、地層内に伝播してその道筋に沿って圧力変化及び震動を生じる地震波を発生させる。地層の弾性特性の変化は、地震波を散乱させ、その伝播方向及び他の特性を変化させる。発生源によって放出されたエネルギの一部は、地震センサに到達する。一部の地震センサは、圧力変化に敏感であり（水中聴音器）、他のものは、粒子運動に敏感であり（例えば、受震器）、産業的な調査は、一種類のみ又は両方のセンサを配備する場合がある。検出された地震イベントに応答して、センサは、地震データを生成する電気信号を発生させる。次に、地震データの分析は、炭化水素堆積物の有望な位置の存在又は不在を示すことができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の実施形態では、装置は、加速度計を含む地震探査収集システムを含む。加速度計は、容量ＭＥＭＳベースセンサ、コントローラ、及び電荷増幅器を含む。センサは、試験質量と、第１の信号を受け取る入力端子と、試験質量に電気的に接続されて第２の信号を供給する出力端子とを含む。コントローラによって調整される第１の信号は、センサに対する平衡復元力を制御し、センサに第２の信号を供給させる。電荷増幅器は、試験質量の位置を示す第３の信号を供給する。電荷増幅器は、第１の信号が平衡復元力を制御してセンサに第２の信号を供給させる時間中に第２の信号を連続的に受け取る入力端子を有する。
【０００４】
本発明の別の実施形態では、技術は、加速度計を有する地震探査収集システムを準備する段階を含む。加速度計は、試験質量と、第１の信号を受け取る入力端子と、試験質量に電気的に接続されて第２の信号を供給する出力端子とを含む容量ＭＥＭＳベースセンサを含む。この技術は、センサに対する平衡復元力を調整する段階、及びセンサに電圧供給してセンサに第２の信号を供給させる段階を含む。この技術は、調整及び電圧供給の行為が発生する連続的時間間隔において第２の信号を感知する段階を含む。
【０００５】
本発明の更に別の実施形態では、加速度計は、容量ＭＥＭＳベースセンサ、コントローラ、及び電荷増幅器を含む。センサは、試験質量と、第１の信号を受け取る入力端子と、試験質量に電気的に接続されて第２の信号を供給する出力端子とを含む。コントローラによって調整される第１の信号は、センサに対する平衡復元力を制御し、センサに第２の信号を供給させる。電荷増幅器は、試験質量の位置を示す第３の信号を供給する。電荷増幅器は、第１の信号が平衡復元力を制御してセンサに第２の信号を供給させる時間中に第２の信号を連続的に受け取る入力端子を有する。
【０００６】
本発明の利点及び他の特徴は、以下の図面、説明、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態による海洋地震探査収集システムの概略図である。
【図２】本発明の実施形態による加速度計の概略図である。
【図３】本発明の実施形態による加速度計の信号波形を示す図である。
【図４】本発明の実施形態による加速度計の信号波形を示す図である。
【図５】本発明の実施形態による加速度計の信号波形を示す図である。
【図６】本発明の実施形態による加速度計の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本発明の一部の実施形態による海洋ベースの地震データ収集システムの実施形態１０を示している。システム１０では、調査船２０が、船２０の後方に１つ又はそれよりも多くの地震ストリーマ３０（図１に一例示的ストリーマ３０を示している）を曳航する。ストリーマ３０は、複数のストリーマ３０が同じ深度のほぼ同じ平面内で曳航される広がりで配置することができることに注意されたい。別の非限定的な例として、ストリーマは、例えば、上方／下方の広がりのような複数の深度で曳航することができる。
【０００９】
地震ストリーマ３０は、長さ数千メートルとすることができ、様々な支持ケーブル（図示せず）を収容することができ、更に、ストリーマ３０に沿った通信を助けるのに使用することができるワイヤ及び／又は回路（図示せず）を含むことができる。一般的に、各ストリーマ３０は、地震信号を記録する地震センサが内部に装着された主ケーブルを含む。本発明の実施形態によると、ストリーマ３０は、各々が多成分センサを収容する地震センサユニット５８を含む。本発明の一部の実施形態によると、多成分センサは、水中聴音器及び粒子運動センサを含む。すなわち、各センサユニット５８は、圧力波動場、及びセンサの近くの音響信号に関連付けられた粒子運動の少なくとも１つの成分を検出することができる。粒子運動の例は、粒子変位の１つ又はそれよりも多くの成分、粒子速度の１つ又はそれよりも多くの成分（直列線（ｘ）成分、交差線（７）成分、及び垂直（ｚ）成分（例えば、軸線５９を参照されたい））、及び粒子加速度の１つ又はそれよりも多くの成分を含む。
【００１０】
本発明の特定的な実施形態によっては、多成分センサは、１つ又はそれよりも多くの水中聴音器、受震器、粒子変位センサ、粒子速度センサ、加速度計、圧力勾配センサ、又はこれらの組合せを含むことができる。
【００１１】
より具体的な例として、本発明の一部の実施形態によると、特定の多成分センサは、圧力を測定するための水中聴音器、並びにセンサの近くの粒子の速度及び／又は加速度の３つの対応する直交成分を測定する３つの直交整列加速度計を含むことができる。多成分センサは、本発明の特定的な実施形態に依存して単一のデバイスとして具現化することができ（図１に示しているように）、又は複数のデバイスとして具現化することができることに注意されたい。特定の多成分センサは、別の種類の粒子運動センサを構成する圧力勾配センサを含むことができる。各圧力勾配センサは、特定の点において特定の方向に対する圧力波動場の変化を測定する。例えば、圧力勾配センサのうちの１つは、特定の点において、交差線方向に対する圧力波動場の偏微分を示す地震データを取得することができ、圧力勾配センサのうちの別のものは、特定の点において、直列線方向に対する圧力データを示す地震データを取得することができる。
【００１２】
本明細書に説明する本発明の実施形態によると、多成分センサは、サイズ、低電力消散、及び廉価である理由から有利である少なくとも１つの容量マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースの加速度計１００を含む。以下の解説を簡素化するために、下記では、加速度計１００が単一の感知軸線に沿った加速度を感知する実施形態を説明する。しかし、加速度計１００は、本発明の他の実施形態によると２つ又は３つの直交する感知軸線に沿った加速度を感知することができるので、これらの実施形態は、例示目的のものである。
【００１３】
海洋地震データ収集システム１０は、エアガンなどのような地震発生源４０を含む（図１に２つの例示的な地震発生源４０を示している）。本発明の一部の実施形態では、地震発生源４０は、調査船２０に連結するか又はそれによって曳航することができる。代替的に、本発明の他の実施形態では、地震発生源４０は、調査船２０とは独立して作動させることができ、この場合、発生源４０は、単に数例として、他の船又はブイに連結することができる。
【００１４】
地震ストリーマ３０が調査船２０の後方に曳航されると、多くの場合に「ショット」と呼ばれる音響信号４２（図１に例示的な音響信号４２を示している）が地震発生源４０によって生成され、下方に向けられて水柱４４を通じて水底面２４の下の地層６２及び６８内に入る。音響信号４２は、図１に示している例示的な地層６５のような様々な地下地層で反射される。
【００１５】
発生源４０によって生じた入射音響信号４２は、対応する反射音響信号又は圧力波６０を生成し、これらは、ストリーマ３０の地震センサによって感知される。地震センサによって受信及び感知される圧力波は、反射なしにセンサまで伝播する「上方進行」圧力波、並びに空気−水境界又は自由表面３１からの圧力波６０の反射によって生成される「下方進行」圧力波を含むことに注意されたい。
【００１６】
ストリーマ３０の地震センサは、圧力波動場及び粒子運動の取得測定値を示す「トレース」と呼ぶ信号（例えば、デジタル信号）を発生させる。本発明の一部の実施形態によると、トレースは記録され、調査船２０上に配備された信号処理ユニット２３によって少なくとも部分的に処理することができる。例えば、特定の多成分センサは、その水中聴音器による圧力波動場の尺度に対応するトレースを供給することができ、粒子運動の１つ又はそれよりも多くの成分に対応する１つ又はそれよりも多くのトレースを供給することができる（本発明の特定的な実施形態に依存して）。
【００１７】
地震探査収集の目的は、例示的な地層６５のような地下の地層を識別するために調査区域の画像を蓄積することである。この表現のその後の分析は、地下の地層内の炭化水素堆積物の有望な位置を明らかにすることができる。本発明の特定的な実施形態によっては、表現の分析の一部分は、信号処理ユニット２３等によって地震調査船２０上に実施することができる。本発明の他の実施形態によると、この表現は、例えば、陸上又は船２０上に設置することができる地震データ処理システムによって処理することができる。すなわち、多くの変形が可能であり、これは特許請求の範囲にある。
【００１８】
図２を参照すると、本発明の一部の実施形態によれば、加速度計１００は、容量ＭＥＭＳベースセンサ１１０を含む。センサ１１０は、電機子と、電機子に堅固に取り付けられた１対の固定位置電極１１０ａ及び１１０ｂ（本明細書では「固定電極」と呼ぶ）とを含む。センサ１１０はまた、同じく電機子に接続したバネによって２つの固定電極１１０ａと１１０ｂの間に懸架された移動試験質量上に装着された少なくとも１つの移動電極１１０ｃを含む。この構造は、移動電極１１０ｃが外部加速度に応答して感知軸線に沿って移動する差動コンデンサを形成する。
【００１９】
差動コンデンサは、２つのコンデンサから形成され、第１のコンデンサは、電極１１０ａと１１０ｃの間に形成され、別のコンデンサは、（他方のコンデンサと直列で）電極１１０ｃと１１０ｂの間に形成される。移動電極１１０ｃの移動は、特定の移動方向に基づいて、これらの２つのコンデンサの一方の容量を増大させ、逆に他方のコンデンサの容量を低減する。感知する加速度の方向及び程度を判断する目的で、差分キャパシタンスを感知することができる。
【００２０】
センサ１１０の差分キャパシタンスを感知することを可能にする目的で、センサ１１０は、固定電極１１０ａと１１０ｂの間に電圧を印加することによって起動される。後に説明するように、この電圧は、試験質量をその平衡位置に復元する傾向を有する作動力も生成する。
【００２１】
より具体的には、外部加速度によってもたらされる慣性力を受けると、試験質量は、フィードバックシステムによって制御される静電力によって平衡状態に保たれる。加速度計の振幅検出器１６０及びループコントローラ１６４は、非常に高い利得を有し、従って、移動質量のその平衡位置に対する残留移動は、ゼロの近くに保たれる。正味の復元力のマグニチュード及び方向は、反対方向に作用する２つの引力の間の差として与えられる。例えば、外部加速力が、移動電極を固定電極１１０ｂに近い方に移動させる傾向を有する場合には、ループコントローラ１６４は、移動電極と固定電極１１０ａの間の静電力を増大させ、同時に移動電極と固定電極１１０ｂの間の静電力を低減することになる。補足的作動電圧は、ゼロ電圧と最大供給電圧の間で高繰り返し周波数で切り換えられ、有効作動力は、パルスシーケンスの負荷サイクルによって支配される。
【００２２】
従来の容量ＭＥＭＳベースセンサでは、起動電圧と作動電圧は、固定位置電極に異なるクロック位相で印加され、かつセンサの差分キャパシタンスが感知された時に制御を切り換える。この点に関して、従来のＭＥＭＳベースセンサでは、電荷増幅器は、起動電圧が印加される感知クロック位相中にＭＥＭＳベースセンサに１つ又はそれよりも多くのスイッチを通じて接続することができ、次に、作動電圧が電極に印加された時にスイッチが切断されて電荷増幅器をセンサから遮断する。しかし、この構成を用いる困難さは、切り換えによって導入されるサンプリングノイズ（すなわち、「ｋＴ／Ｃ」ノイズ）が一般的にセンサのダイナミックレンジを劣化させることである。
【００２３】
本明細書に説明する本発明の実施形態によると、加速度計１００は、センサ１１０の移動電極１１０ｃに連続的に接続され、従って、スイッチ制御経路を通じて移動電極に接続されない入力端子を有する電荷増幅器１５０を含む。言い換えれば、電荷増幅器１５０の入力端子は、センサ１１０が作動電圧と起動電圧の両方を受け取る時間中に移動電極１１０ｃに連続的に接続される。従って、サンプリングノイズが排除され（従来の構成と比較して）、それによって加速度計のダイナミックレンジが改善される。
【００２４】
より具体的な例として、本発明の実施形態によると、センサ１１０の起動と作動の両方は、図５に示している駆動信号２２０を通じて調整される。図２（加速度計１００の構造に関する）を参照すると、加速度計１００の補足的論理ドライバ１２０は、加速度計１００のパルス発生器１０８からパルス列信号２１０を受け取る。パルス列信号２１０に応答して、ドライバ１２０は、センサ１１０の固定電極１１０ａと１１０ｂの間に印加される駆動信号２２０を発生させる。この特定の例では、論理１２０は、正の電源レール電圧（「ＶSUPP」と呼ぶ）と、接地（この非限定的な例では負の電源レールである）とに連結される。パルス発生器１０８によるパルス列信号２１０の発生は、システムクロック発生器１０４によって発生するクロック信号２００に同期化される（図３を参照されたい）。パルス列信号２１０に応答して、ドライバ１２０の補足的ドライバ１１２及び１２４は、駆動信号２００を発生させる。
【００２５】
駆動信号２２０の印加は、駆動信号２２０が静電モーメントを生成し、それによって移動電極１１０ｃをして電荷増幅器１５０によって感知されて試験質量の位置を示す信号を生成させ、かつ駆動信号２２０の平均値又はＤＣ値が、センサ１１０上で平衡復元作動力を確立するというセンサ１１０に対する２つの効果を有する。
【００２６】
振幅検出器１６０は、試験質量の残留移動を感知するために、電荷増幅器１５０からの出力信号を検出する。後に説明するように、電荷増幅器１５０の出力信号は、駆動信号２２０による変調又は影響を受ける。振幅検出器１６０は、電荷増幅器１５０によって生成された信号の振幅を感知し、このサンプリングしたピーク値をループコントローラ１６４に供給する。
【００２７】
本明細書に説明する本発明の実施形態によると、ループコントローラ１６４は、振幅検出器１６０によって供給されたピーク信号のアナログからデジタルへの（Ａ／Ｄ）変換を実施し、センサ１１０の感知軸線に沿って感知された加速度のマグニチュード及び方向を示すデジタル出力信号１７０を生成するためにループ伝達関数を適用する。より具体的な例として、本発明の一部の実施形態によると、ループコントローラ１６４は、デジタル出力信号１７０として単一ビット出力ストリームを供給するシグマデルタ変調器とすることができる。従って、デジタル出力信号１７０は、感知加速度のマグニチュード及び方向を示す「１ｓ」と「０ｓ」の時間シーケンスとすることができる。非限定的な例として、ゼロという文字列は、特定の方向における最大加速度を示すことができ、１という文字列は、他の方向における最大加速度を示すことができる。本発明の他の実施形態によると、デジタル出力信号１７０は、多重ビットデジタル信号とすることができることに注意されたい。本発明の更に他の実施形態では、加速度計１００は、アナログ出力信号を供給することができる。
【００２８】
パルス発生器１０８は、デジタル出力信号１７０に応答してパルス列信号２１０を発生させる（図４を参照されたい）。より具体的な非限定的な例として、本発明の一部の実施形態によると、パルス発生器１０８は、デジタル出力信号１７０に基づいて、駆動信号２２０（図５を参照されたい）のパルス密度を制御するために２つのパルス幅を選択的に発生させる。例えば、パルス発生器１０８は、「ゼロ」のデジタルビットに応答して比較的幅狭のパルス２１２を発生させ（図４を参照されたい）、「１」のデジタルビットに応答して比較的幅広のパルス２１４を発生させることができる。パルス列信号２１０のパルス密度は、駆動信号２２０の平均値又はＤＣ値を制御し、これは、次に、センサ１１０に印加される平衡復元作動力のマグニチュード及び方向を制御する。
【００２９】
センサ１１０の作動及び起動は、同じクロック位相中に発生するので、単一のＭＥＭＳベースセンサ１１０は、同じクロック位相内でアクチュエータとセンサの両方として機能する。本発明の一部の実施形態によると、振幅検出器１６０は、これらの成分を分離するために電荷増幅器の出力信号を二重サンプリングする。
【００３０】
より具体的な例として、本発明の一部の実施形態によると、クロック信号の正のエッジ又は立ち上がりエッジ（例えば、図３におけるエッジ２０２）に応答して、振幅検出器１６０は、電荷増幅器の出力信号をサンプリングし、熱ノイズに起因するノイズを含有する基線信号、パルスパラメータなどを導出し、後の時点でクロック位相中に、振幅検出器１６０は、電荷増幅器の出力信号をそのピークの近くで再サンプリングする。従って、第２のサンプリング値から最初のサンプリング値を減算することにより、感知電荷を示し、基線信号に存在するノイズが一般的に存在しない得られる信号が導出される。
【００３１】
本発明の一部の実施形態によると、加速度計１００は、その他の特徴の中でも、システムクロック発生器１０４とパルス発生器１０４のクロック入力端子との間に設けられたジッターフィルタ１０６を含むことができる。一般的に、クロックジッターは、フィードバックパルスによって印加される有効な力を変調し、従って、アクチュエータ機能におけるノイズの支配的な原因である可能性がある。本発明の一部の実施形態によると、ジッターフィルタ１０６は、システムの基準クロックからジッターをフィルタリング除去する位相固定ループ（ＰＬＬ）であり、従って、クロックシステムは結晶共振器を用いず、それによってより単純でより経済的なシステム統合が容易になる。
【００３２】
本発明の一部の実施形態によると、電荷増幅器１５０は、システム接地に連結された非反転入力端子を有する（負の電圧供給が接地である本発明の実施形態において）比較的高い利得の主増幅器１５２を含む。電荷増幅器１５２の反転入力端子は、センサ１１０の移動電極１１０ｃに連結される。増幅器１５２の入力端子間の電圧は本質的にゼロであるから、移動電極１１０ｃに連結された入力端子は、本質的にシステム供給レール電圧（この場合、接地）に連結される。この構成は、次に、所定の供給電圧に対して利用可能な平衡作動力を最大にする。
【００３３】
本発明の実施形態によると、増幅器１５２の反転入力端子と出力端子の間には、コンデンサ１５４と抵抗器１５６の並列結合から形成されるフィードバックネットワークが連結される。図２に示しているトポロジーは、本質的に、パルスを発生させるのに使用される供給電圧が一定に留まるという点で、センサ１１０に対する一定電圧駆動を確立することに注意されたい。しかし、このトポロジーに起因して、試験質量の残留移動は、電極１１０ａ及び１１０ｂにおけるコンデンサ間隙を調節し、従って、作動力は、試験質量の移動に依存する。
【００３４】
従って、図６を参照すると、本発明の他の実施形態によれば、加速度計１００の代わりに加速度計２５０を使用することができる。一般的に、図６では、加速度計１００と２５０が共通に共有する構成要素を表すのに類似の参照番号を用いている。加速度計１００とは異なり、加速度計２５０は、センサ１１０に対する一定電荷駆動を使用する。より具体的には、加速度計２５０の電荷増幅器は、試験質量の移動に基づいて作動電圧を変調又は調節し、それによって利用可能なＳＮ比が増大する。
【００３５】
より具体的には、本発明の実施形態によると、加速度計２００の電荷増幅器は、フィードバックコンデンサ１５４を含まない（図２に示すように）。代替的に、電荷増幅器のフィードバックネットワーク内に、ＭＥＭＳコンデンサが組み込まれる。増幅器１５２の出力端子は、増幅器１５２からの出力信号を供給電圧ＶSUPPと組み合わせる加算器に接続される。この構成に起因して、論理１２０に印加される供給電圧は、増幅器１５２の出力端子において供給される感知信号に従って変調され、その結果、作動力は、試験質量の移動とは独立する。
【００３６】
多くの変形が考えられており、かつ特許請求の範囲内である。例えば、本発明の一部の実施形態によると、ジッターフィルタ１０６、パルス発生器１０８、論理１２０、電荷増幅器、振幅検出器１６０、センサ１１０、及びループコントローラ１６４は、単一のモノリシックなダイに集積することができ、単一の半導体パッケージの別々のダイに集積することができ、別々の半導体パッケージの一部とすることができる等々である。
【００３７】
他の例として、本発明の他の実施形態では、加速度計１００、２５０は、ストリーマ以外の地震センサケーブルの一部とすることができる。非限定的な例として、加速度計１００は、陸上ベースの地震センサケーブル又は海底ベースの地震センサケーブルとすることができる。他の変形として、加速度計１００、２５０は、センサケーブルの一部ではないセンサモジュールの一部とすることができる。この点に関して、本発明の一部の実施形態では、加速度計１００、２５０は、ケーブルのような有線接続によって接続されたセンサモジュールから形成された地震探査収集システムの一部とすることができる。本発明の他の実施形態では、センサモジュールは、無線接続を通じて相互接続することができる。すなわち、多くの変形が考えられており、かつ特許請求の範囲内である。
【００３８】
本発明を限られた数の実施形態に関して説明したが、本発明の開示の恩典を受ける当業者は、これらの実施形態からの数々の修正及び変形を認めるであろう。添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神及び範囲に収まる全てのそのような修正及び変形を網羅するように意図している。
【符号の説明】
【００３９】
１００  加速度計
１１０  容量ＭＥＭＳベースセンサ
１１０ａ、１１０ｂ  固定電極
１１０ｃ  移動電極
【図１】
2016145837.tif 000003
【図２】
2016145837.tif 000004
【図３】
2016145837.tif 000005
【図４】
2016145837.tif 000006
【図５】
2016145837.tif 000007
【図６】
2016145837.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月2日(2016.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
加速度計を含む地震探査収集システム、
を含み、
前記加速度計は、
試験質量と、第１の信号を受け取る入力端子と、該試験質量に電気接続されて第２の信号を供給する出力端子とを含み、該第１の信号が、センサに対する平衡復元力を制御してセンサに該第２の信号を供給させる容量ＭＥＭＳベースセンサ、及び
前記第１の信号が前記平衡復元力を制御して前記センサに前記第２の信号を供給させる時間中に該第２の信号を連続的に受け取る入力端子を有し、前記試験質量の位置を示す第３の信号を供給する電荷増幅器、
を含む、
ことを特徴とする装置。