CN100432703C

CN100432703C - 电磁勘探

Info

Publication number: CN100432703C
Application number: CNB2005800006172A
Authority: CN
Inventors: 詹姆斯·米尔恩; 詹妮弗·拉斯特; 克里斯·赛克斯; 马克·贝内特
Original assignee: OHM Ltd
Current assignee: OHM Ltd
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2005-05-26
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2025-05-26
Also published as: AU2005253638B8; US20060001428A1; BRPI0505980A; WO2006003360A1; GB0414903D0; CN1820214A; AU2005253638A8; AU2007202514A1; ATE411540T1; RU2007104050A; CN101118289A; GB0618123D0; AU2005253638A1; GB2415785B; AU2007202514B2; AU2005253638B2; US20080007265A1; NO20060460L; CN101118289B; GB2427482A

Abstract

用于海底电磁勘探的潜水电磁(EM)场发生器(5)包括可操作成从AC输入产生DC输出的AC到DC转换器(18)和可操作成通过选择性地切换该DC输出产生波形驱动信号的切换模块(19)。该EM场发生器还包括可操作成响应该波形驱动信号产生EM场的天线(20)。该采用切换式DC源的设计方法允许产生带有陡跃迁特性并且基本上和AC输入特性无关的方或矩形波EM信号。

Description

电磁勘探

技术领域

本发明涉及电磁勘探。本发明尤其涉及勘探油气储层或者其它可由它们的电特性识别的地层时电磁(EM)场的生成。

背景技术

在地球物理勘测领域中确定地壳内地下地层对电磁场的响应是一种有价值的工具。可以研究热、热液或磁活动区中出现的地质过程。另外，在地下石油探查和勘探的环境下电磁测探技术可以提供有用的对自然状态并且尤其对可能的油气含量的了解。

在石油探查考察中采用传统的地震技术以便确定地下岩层中储层的存在、位置和范围。尽管地震勘探能识别这种结构，该技术常常不能区分这些结构中孔隙流体可能的不同成分，尤其当孔隙流体具有类似的机械性质时。

尽管充油和充水的储层机械上类似，它们却具有明显不同的可通过主动(active)EM勘探区别的电特性。主动EM勘探基于利用定位成靠近海底的适当EM源产生EM场。接着来自该源的能量通过穿过地下地层的扩散传播并且通过设置在海底上的或者靠近海底的远程接收器测量。术语“主动”用于区别大地电磁(MT)勘探中的被动EM技术，后者测量地下地层对地球上方大气自然产生的EM场的响应。

主动EM所使用的标准EM源是从牵引潜水艇伸出的电偶极天线，该牵引潜水艇通常称为水下牵引船(UTV)或遥控船(ROV)，以下使用后一个名称。通过从勘探船即从水上提供的适当电波形驱动电偶极子。由于穿过地下地层传播的扩散EM信号强烈衰减，造成检测器接收的信号弱，从而对于EM源高功率是重要的。对于产生有力信号的天线，ROV必须通过传输电缆从水上接收高功率信号。沿电缆发送高功率电信号接着施加该电信号的常规困难是传输损耗、计时漂移、阻抗匹配等等。

一种已知设计[1]在水上使用交流发电机和升压器并且把电波形转换成高电压/低电流信号以供从水上传输到ROV，从而减小电缆上的传输损耗。在传输到ROV之后，该高电压/低电流信号重新转换成低电压/高电流信号并接着用来驱动流线天线。该流线天线包括二个沿天线的长度间隔的电极并且当没入水中时由海水彼此隔开。但是，尽管海水提供电极之间的电流流动路径，海水也提供本质上高感性的负载。实际上，这证明是有问题的，因为该负载的高感性在切换电流时造成产生反电势，该反电势的作用是产生可以损伤波形驱动信号源中的元器件的电压瞬变。

理想主动EM源的另一个重要设计准则是能产生的波形。理想EM源应能产生任何任意函数形式。实际上，方波(或矩形波)是一种重要的能产生的形状。感兴趣的不仅是它的基频而且包括它产生的高阶谐波，如从方波的傅里叶展开理解那样。换言之，方波源可以作为多频源使用。从而重要的是能产生良好定义的振幅和计时规范的规则方波。

该已知的循环转换器部件[1]操作成，在预定数量的周期上对输入的交流波形进行全波整流以产生二倍频的正极性全波整流波形。在产生正极性全波整流波形之后，在另一些预定数量的周期上颠倒整流极性以产生二倍频的负极性全波整流波形。正、负极性全波整流波形一起提供近似的方波波形。

通过检测输入的交流波形中出现的过零并且加以计数，可以在输入交流信号的多重半波长上进行整流极性的周期切换，从而提供基频和输入的交流波形相对应的方波近似波形。这种方波近似波形具有二个主频率分量，即：和极性切换频率对应的低基频分量，以及为输入的交流信号频率的倍数的高频分量。

通过广泛的和成功的使用，已经清楚已知循环转换器设计的限制。天线产生的交流信号的相位和振幅上的变化是不希望有的。出现这些问题主要由于从水上向ROV传输AC信号期间的漂移和可变衰减。ROV上极性切换定时取决于该交流信号的相位稳定性，而它可在从水上向下的传输中由感性和容性效应削弱。例如，该交流信号的退化可以产生错误的过零点或者造成不检测真实过零点，这进而造成在不正确的时刻触发极性切换事件。因此，我们的结构是，循环转换器的有效操作需要对向它提供的交流信号进行良好的稳定性控制，并且尽可能地缓和ROV中的附加设计特性造成的任何不稳定效果。此外，方波近似中从正到负以及从负到正的极性跃迁时期取决于所供给的交流信号的频率。这引导我们设计专业高频产生设备以便快速驱动循环转换器从而缩短跃迁周期。

发明内容

依据本发明的第一方面，提供一种用于海底电磁勘探的潜水电磁(EM)场发生器，包括：

-可操作成从AC输入产生第一和第二DC输出作为所述第一和第二DC输出上的正DC信号和负DC信号的AC到DC转换器；

-可操作成通过选择性地切换所述第一和第二DC输出而产生波形驱动信号的切换模块，所述切换模块包括各自串联在所述第一和第二DC输出之间的第一开关对和第二开关对，在每个开关对之间的连接点处提供第一和第二波形输出电极；以及

-由连接到波形输出电极的相应电极上的电极对形成的天线，其可操作成响应该波形驱动信号产生EM场。

通过从DC输出产生波形驱动信号，不仅提供带有陡跃迁特性的近似方波，而且波形驱动信号基本上和AC输入的特性无关。此外，利用该设计ROV上的潜水电磁场发生器不需要通过水上设备中的专用高频功率源驱动。例如，该以ROV为基地的场发生器可以由设置在水上的标准船用50/60赫电源驱动。

依据本发明的第二方面，提供一种用于海底电磁勘探的电磁(EM)场产生系统。该EM场产生系统包括依据本发明的第一方面的潜水电磁场发生器，可操作成和该电磁场发生器的AC到DC转换器连接的电源，以及可操作成和该潜水电磁场发生器的控制器连接的控制模块。该控制模块可操作成控制驱动天线的波形驱动信号。

该控制模块可位于水面船上并且用于遥控潜水电磁场发生器产生的EM场。这转而能产生带有已知和/或可变分布的海下EM场并且允许EM场的产生和位于海面上的该控制模块同步。

在各种实施例中，该控制模块本身可操作成和GPS接收器连接，从而允许水上控制器协调EM场生成和海底地层上对EM场效应的测量。该水上控制器可激励该控制模块并且和GPS发送器指示的绝对时间同步地得到带有时戳的EM期探测测量数据。

依据本发明的第三方面，提供一种产生用于海底电磁勘探的电磁(EM)场的方法，包括：

-提供AC信号；

-从该AC信号产生第一和第二DC输出作为所述第一和第二DC输出上的正DC信号和负DC信号；

-通过使用第一开关对和第二开关对选择性地切换所述正DC信号和负DC信号而产生波形驱动信号，所述第一开关对和第二开关对各自串联连接在所述第一和第二DC输出之间，在每个开关对之间的连接点处提供第一和第二波形输出电极；以及

-利用该波形驱动信号驱动由连接到波形输出电极的相应电极上的电极对形成的电偶极子以产生EM场。

附图说明

为了更好地理解本发明并且展示实际上如何实现本发明，现作为例子参照各附图，附图中：

图1示出包括依据本发明的一实施例的潜水EM场发生器的海底勘探系统；

图2示出在依据本发明的一实施例的潜水EM场发生器中使用的AC到DC转换器和切换模块；

图3示出在依据本发明的一实施例的潜水EM场发生器中使用的切换模块和瞬变抑制电路；

图4示意示出用于依据本发明的一实施例的海底电磁勘探的EM场产生系统；以及

图5示意示出由依据本发明的一实施例的潜水EM场发生器产生的波形驱动信号。

具体实施方式

图1示出包含潜水EM场发生器5的海底勘探系统1。EM场发生器5由通过水面船4牵引的潜水船12携带。潜水船12对海底22保持大致固定的距离。这种间距是通过测量潜水船12离海底的距离的并且把关于测到的间距的信息转发到水面船14的回声定位模块14达到的。接着可以通过把连接电缆10卷放到适当长度或者通过其它方式(例如利用船载推进器和/或流体动力表面控制潜水船12)调整潜水船12的深度。

通过连接电缆10从水面船4向潜水船12发送能量和控制信号，该电缆还提供水面船4和潜水船12之间的机械链接。EM场发生器5利用这些能量信号和控制信号产生经海底22贯入到海下地层24、26中的EM场。

该EM场和海下地层24、26的交互作用产生EM场信号。该EM场信号携带着有关海下地层24、26的组成的信息，它们可用来识别载液海底地层26中含有的液体的类型。通过离潜水船12一定距离的一个或多个接收天线28检测该EM场信号的分量。高导电海水强烈衰减EM场发生器5和接收天线28之间的EM场直接传输，从而间距超过几百米的情况下可忽略该分量对接收到的EM场信号的贡献。

典型地，设置接收天线28阵列或格网，其中每个接收天线位于海底22的各个预定位置上。每个接收天线28可操作成和各自的远程成套设备30以及可远程展开的漂浮部件32连接。远程成套设备30记录与接收天线28检测到的FM场信号相对应的数据。在部署到海底22上之前，远程成套设备30中的时钟和水面船上的主时钟(未示出)同步。一旦完成EM勘探，从水上船4向可展开的漂浮部件32发送远程激励信号，从而展开它们并使远程成套设备30上升到海平面上以供回收。一旦回收，可以从容地分析来自远程成套设备30的数据。

EM场发生器5包括AC到DC转换器18，切换模块19以及天线20。AC到DC转换器18对切换模块19提供DC输出。通过切换各种DC电平切换模块19生成至天线20的波形驱动信号。例如，可以对天线切换后面跟着零电压电平的正DC电压，以逼近一个周期的方波式波形驱动信号。

通过连接电缆10从水上船上的电源6向EM场发生器5的AC到DC转换器18发送AC输入。例如，电源6可以产生具有4500伏峰到峰电压的50或60赫的三相正弦波。采用高电压AC能在电源6和EM场发生器5之间达到高效的功率传送。另外，电源6可以是一个三相发电机并且通过连接电缆10发送全部三个电力相。采用这种三相电源不仅改进功率转换效率，还可以用来从利用较少的器件构成的AC到DC转换器18输出低脉动DC。通过采用比三相更多的相可以进一步提高脉动的减少。

通过位于水上船4中的控制模块8产生控制信号并且通过连接电缆10中的光纤链路发送到位于潜水船12中的控制器16。采用光纤链路的好处是，它提供水上船4上控制信号生成和控制器16接收该信号之间的小的固定传输等待时间。控制模块8可操作成和GPS接收器3连接。GPS接收器3接收从基于卫星的GPS发送器2发送的GPS计时信号。基于这些GPS计时信号以及内部电子电路，控制模块8可产生包含着高频时钟信号(例如1024赫)和低频时钟信号(例如每分钟发送的脉冲信号或突发信号)的计时信号。控制模块8把这些时钟信号发送到控制器16。

通过采用带有GPS接收器3的控制模块8，可以远程地同步操作控制器16以在相对于GPS计时信号已知的时刻上产生波形驱动信号。另外，可以通过控制器16进行数据收集，并且利用对GPS时间产生的准确时戳，潜水船12上收集的数据点可以是带着时戳的数据。而且，可以调制EM场信号以包含指示EM场信号生成时的绝对时间的时戳信号，从而减小远程成套设备28包含对位于水上船4上的控制模块8同步的准确时钟的要求。可以由远程成套设备28记录时戳信号并且随后在分析数据以便确定载液地层26中的液体类型时使用。

应理解，尽管出于方便具体指出了GPS，可以替代地使用其它无线发送的时钟信号，如果可以得到它们或者将来变成可以得到它们的话。这些信号可以来自陆上信号台或者基于卫星。例如，对于近海可以把移动电话信号用作为时基。

此外，控制模块8可以向控制器16发送命令信号。这些命令信号指示控制器16操作切换模块以产生各种波形驱动信号。例如，这些命令信号可以选择具有各种不同的频率、传号空号比、振幅、波形形状等的特定波形驱动信号。

图2示出供在潜水EM场发生器5中使用的AC到DC转换器18和切换模块。通过连接电缆10向AC到DC转换器18提供三相电力(例如4500伏)。AC到DC转换器18对三相输入整流以在汇流条54和56上产生对偶电压正、负DC信号。接着通过切换模块19切换汇流条54、56上产生的DC信号以在波形输出电极组60上产生波形驱动信号。

AC到DC转换器18包括三相降压器42和桥式整流器52。从连接电缆10向三相降压器42的初级绕组提供三相电力。三相降压器42提供三个输出相46、48、50。对这三个输出相46、48、50的每相提供电压降低的AC信号(例如47伏)。

桥式整流器52包括各为二个二极管的三个组，每个组包括二个串联连接在汇流条54、56之间的二极管。每个输出相46、48、50在二个二极管的连接点处驱动各自的一对二极管。在三相电源的整个周期上一对二极管中的二极管交替地驱动成导通状态，从而在第一汇流条54上产生正极性的DC信号并在第二汇流条56上产生负极性的DC信号。

切换模块19由各串联连接在汇流条54、56之间的第一对开关62、63和第二对开关64、65组成。开关对的开关间连接点提供一个波形输出电极。可以使用包含一个或更多的二极管(未示出)的尖峰抑制电流，以便操作开关62、63、64、65时防止开关产生感应反电势。为了在波形输出电极对60上产生波形驱动信号，按预定顺序操作开关对中的每个开关62、63、64、65。

一种选择是通过在波形输出电极60之间生成正向电流、反向电流和零电流产生三状态波形驱动信号。通过同时闭合第一开关对中的开关63以及第二开关对中的开关64从而造成电流在波形输出电极60之间按第一方向流动可以生成正向电流。通过保证所有开关62、63、64、65都打开得到零电流。通过同时闭合第一开关对中的开关62以及第二开关对中的开关65从而造成电流在波形输出电极60之间按相反于第一方向的方向流动可以生成反向电流。

波形输出电极对60可以连接到一对形成天线20的铜电极。使用中，这些铜电极用于把电流流到海水中以响应波形驱动信号产生EM场。这种天线20等同于低电阻、高电感负载。

图3示出潜水EM场发生器5中使用的切换模块19′和瞬变抑制电路。该切换模块19′和瞬变抑制电路可用来替代上面对图2提到的切换模块19。

切换模块19′由各串联连接在汇流条54、56之间的第一MOSFET开关对80、81和第二MOSFET开关对82、83构成。每对MOSFET开关的MOSFET开关间的连接点提供一个波形输出电极。另外，这些MOSFET开关对中的每个MOSFET开关80、81、82、83并联地和各自的二极管68、69、70、71连接，这防止MOSFET开关80、81、82、83操作时MOSFET产生感应反电势。为了在波形输出电极对60上产生波形驱动信号，通过对MOSFET开关80、81、82、83的门极施加控制信号的控制单元16按照预定的顺序操作MOSFET开关对中的各个MOSFET开关80、81、82、83。

每个MOSFET开关80、81、82、83的源极和各自的瞬变电压抑制器85、87、89、91的第一端连接并且和开尔文源连接器对43、45、47、49的对应第一引线连接。每个MOSFET开关80、81、82、83的门极和各自的瞬变电压抑制器85、87、89、91的第二端连接并且和开尔文源连接器43、45、47、49的对应第二引线连接。开尔文源连接器对43、45、47、49各把对应MOSFET开关80、81、82、83的源极和门极连接到控制单元16。

控制单元16可以是为产生预定波形驱动信号隔离操作的自主单元，或者可以是远程命令的，例如通过从水面船4提供信号。

采用诸如MOSFET开关的固态开关具有提供可靠的快速开关的好处。此外，MOSFET开关80、81、82、83中的一个或多个可以用其它半导体开关器件例如IGBT(绝缘栅双极晶体管)和/或用多个并联连接并且具有公用门极连接的MOSFET开关或其它半导体开关替代，以提高开关的电流通过能力。

瞬变抑制电路由一组独立的瞬变抑制电路84、86、88、90、92组成并且设计成能使切换模块19′在不损害MOSFET开关80、81、82、83的情况下切换高功率信号(例如大于10千瓦)。每个瞬态抑制电路84、86、88、90、92提供一个根据瞬变效应的性质调到特定频率或特定频率范围的抑制元件。在分析功率传输系统的特性例如连接电缆10、汇流条54和56等的电感后，确定瞬变抑制电路各元器件采取的值。一种设计中采用的示例值是：C4＝C5＝6800μF，385V；C3＝30μF，250V；C1＝C2＝1μF；D1＝85A；R3＝R4＝10Ω；500W；以及R1＝1Ω，2W。应注意可以设置多组这样的瞬态抑制电路以改进潜水EM场发生器5的总瞬变抑制特性。

图4示意示出用于海底电磁勘探的EM场产生系统9。EM场产生系统9包括电源6和控制模块8。GPS调整系统时钟11可操作成和控制模块8连接。GPS调整系统时钟11、电源6和控制模块8典型地位于水面船4中。EM场产生系统9还包括典型地位于潜水船12中的控制器16、数据收集模块106、AC到DC转换器18、切换模块19和天线20。

通过连接电缆10从电源6对AC到DC转换器18提供AC电力。AC到DC转换器18产生一个或更多的可接着由切换模块19切换的DC信号，以提供用来驱动天线20的波形驱动信号从而提供EM场。

控制模块8包括同步器100和水上控制器102。水上控制器102提供中央控制和数据日志，并且它可以由一个或多个可选用为连网在一起的计算机系统提供。水上控制器102和GPS调整系统时钟11产生的低频时钟信号同步，例如每分钟和/或每秒钟。水上控制器102利用该低频时钟信号同步EM场产生系统9的各种控制器时钟。使用GPS调整系统时钟11能把各控制器的时钟设定成准确的绝对时间。

GPS调整系统时钟11能操作成在同步器100中产生合成的高频时钟信号，例如诸如1024赫的1至5千赫之间的频率。该高频时钟信号由EM场产生系统用作为全局主时钟并且在同步操作之间保证各种控制器时钟间的低时间漂移(例如＜10^-20)。

经连接电缆10在光纤链路101a上发送该高频时钟信号。光纤链路101a包括基于激光二极管的发送器模块94a和光接收器模块95a。光接收器模块95a向构成控制器16一部分的水下控制器104以及状态寄存器108提供该高频时钟信号。还通过光纤链路101a向数据收集模块106提供该高频时钟信号。

光纤链路101b提供至水下控制器104的控制通信链路。水上控制器102通过光纤链路101b和底部控制器104通信并且通知底部控制器104它可期待何时接收同步信号。光纤链路101b还用于其它控制通信，例如对要生成的波形的编排。还可以利用光纤链路101b回送底部控制器104收集的各种数据。可以把光纤链路101b和101c组合成单条链路。例如，可以利用单条光纤进行多路复用。

在额定操作中，切换模块19的操作定时依赖于发送到水下控制器104和状态寄存器108的合成高频时钟信号。水下控制器104对时钟脉冲计数，并且当要改变波形驱动信号的切换状态的适当计数逼近(通过编程的波形决定)时它指示状态寄存器108在适当时刻改变切换模块的切换配置。这提供准确的切换定时，因为作为一个等待时间固定逻辑器件的状态寄存器108在知道切换操作和该高频时钟信号之间的等待时间下执行切换操作。

如果没有状态寄存器108，底部控制器104直接操作开关模块19，即使底部控制器104实时操作，切换等待时间的一致性会消失并且平均上等待时间会增加。另外，采用状态寄存器108能使水下控制器104在不影响切换操作的定时下在光纤链路101b上通信，例如利用串行或基于分组的通信协议。

同步器101在光纤链路101a上发送该高频时钟信号。这也可以用来使底部控制器的时钟和GPS时间关联。水上控制器102通过GPS调整系统时钟设定到绝对时间，但不是高精度的。水上控制器102准确到足以确定下个低频同步信号预定在何时。水上控制器102把同步器100置成在接收低频同步信号的时刻改变高频时钟信号。水下控制器104把高频时钟信号中的改变解释成一条立即或者在预定的时间之后把它的计数器复位成零的指令。从而利用绝对时间同步底部控制104的零计数。

EM场产生系统9包括数据收集模块106。数据收集模块106可配置成收集系统数据(例如，发送波形的详细测量，诊断信息等)或环境数据(例如，海底轮廓，海水温度信息，海水导电率数据等)。利用绝对时间和/或利用高频时钟信号可以对数据收集模块106得到的数据加时戳。这些数据可以发送到水下控制器104或者经光纤链路101c发送到水上控制器102。

当水下控制器104或水上控制器102对数据收集模块106的数据采样时，可以立即利用根据GPS调整系统时钟11提供的绝对时间加上时戳。可以通过一个或更多的对高频时钟周期和/或同步信号(例如作为高频时钟信号中的变化发送的同步信号)计数的计数器跟踪绝对时间。然后各计数器的内容可以充当时戳。这意味着，一旦对在典型地离水上船相当远的其数据存储空间和可靠性可能要折衷考虑的水下控制器104上得到的数据予以采集和加时戳，可以利用基于分组的传输协议例如以太网在光纤电缆上长距离地发送该数据，对数据加时戳确保任何传输时延，例如基于分组的传输协议的固有可变时延，不会损害数据。

图5示意示出潜水EM场发生器5产生的波形驱动信号103。该波形驱动信号103是通过选择性地切换二个DC信号+V和-V产生的三状态方波近似。该波形的一次循环包括其中把DC信号+V切换到EM场发生器5的输出上的第一阶段t_pos。其后面跟着其中二个DC信号都不提供到EM场发生器5的输出上的零信号阶段t₀。接着EM场发生器5的输出在t_neg阶段切换到-V上，然后以另一个零信号阶段t₀结束这次循环。

业内人士理解本文说明的各实施例仅仅是例子，许多变型和修改是明显的。另外，业内人士会意识到天线等同于实现电偶极子的任何器件，并且术语“方波”不是只等同于只在二个电平之间切换的纯方波。还应理解本发明可等效地应用于勘探淡水例如大的湖泊，从而海底，海水等的引用不应当成是限制。

参考文献

[1]GB 2 381 137A

Claims

1.一种用于海底电磁勘探的潜水电磁场发生器，其特征在于，包括：

可操作成从AC输入产生第一和第二DC输出作为所述第一和第二DC输出上的正DC信号和负DC信号的AC到DC转换器；

可操作成通过选择性地切换所述第一和第二DC输出而产生波形驱动信号的切换模块，所述切换模块包括各自串联在所述第一和第二DC输出之间的第一开关对和第二开关对，在每个开关对之间的连接点处提供第一和第二波形输出电极；以及

由连接到波形输出电极的相应电极上的电极对形成的天线，其可操作成响应该波形驱动信号产生电磁场；和

控制器，其可操作成控制该切换模块的选择性切换，从而产生所述的波形驱动信号。

2.依据权利要求1的潜水电磁场发生器，其特征在于，该AC到DC转换器可操作成从三相AC输入产生DC输出。

3.依据权利要求1的潜水电磁场发生器，其特征在于，所述第一和第二开关对包括半导体开关。

4.依据权利要求3的潜水电磁场发生器，其特征在于，所述半导体开关是MOSFET或IGBT的。

5.依据权利要求3的潜水电磁场发生器，其特征在于，，每个半导体开关具有连接在其源极和栅极之间的瞬变电压抑制器。

6.依据权利要求1的潜水电磁场发生器，其特征在于，还包括：电涌保护电路。

7.依据权利要求6的潜水电磁场发生器，其特征在于，所述电涌保护电路包括一个或多个二极管。

8.依据权利要求7的潜水电磁场发生器，其特征在于，所述开关中的每个与所述二极管中的相应二极管并联连接。

9.依据权利要求6的潜水电磁场发生器，其特征在于，所述电涌保护电路还包括一组瞬变抑制电路，每个瞬变抑制电路提供调谐到特定频率或频率范围的抑制。

10.依据权利要求9的潜水电磁场发生器，其特征在于，所述瞬变抑制电路具有这样的电容、二极管和/或电阻，其中所述电容、二极管和/或电阻的值根据相应的特定频率或频率范围来选择。

11.依据权利要求1的潜水电磁场发生器，其特征在于，所述波形驱动信号作为三态波形驱动信号而被产生。

12.依据权利要求1的潜水电磁场发生器，其特征在于，该控制器可操作成接收外同步信号，并且响应该信号来控制该切换模块的操作，从而启动波形驱动信号的生成。

13.依据权利要求1的潜水电磁场发生器，其特征在于，该控制器可操作成接收一个外部命令信号，和控制该切换模块从而取决于该外部命令信号产生多种预定波形驱动信号中的一种。

14.依据权利要求1的潜水电磁场发生器，其特征在于，还可操作成接收一个外部时钟信号。

15.依据权利要求14的潜水电磁场发生器，其特征在于，该切换模块可操作成和该外部时钟信号同步地生成波形驱动信号。

16.依据权利要求1的潜水电磁场发生器，其特征在于，还包括：数据收集模块。

17.依据权利要求14或15的潜水电磁场发生器，其特征在于，还包括：数据收集模块，该数据收集模块可操作成接收该外部时钟信号并且利用从该外部时钟信号生成的时戳对该数据收集模块收集的数据加时戳。

18.依据权利要求16的潜水电磁场发生器，其特征在于，该数据收集模块还可操作成把该数据收集模块收集的数据从潜水船发送到水上设备。

19.一种用于海底电磁勘探的电磁场产生系统，其特征在于，包括：

依据权利要求1-18中任一权利要求的潜水电磁场发生器；

可操作成和该电磁场发生器的AC到DC转换器连接的电源；以及

可操作成和该潜水电磁场发生器的控制器连接的控制模块，其中该控制模块可操作成控制用于驱动该天线的波形驱动信号。

20.依据权利要求19的电磁场产生系统，其特征在于，该控制模块可操作成和全球定位卫星接收器连接，并且还可操作成和全球定位卫星发送器信号同步地产生时钟信号。

21.依据权利要求20的电磁场产生系统，其特征在于，该控制模块可操作成对该控制器提供该时钟信号。

22.依据权利要求20的电磁场产生系统，其特征在于，该控制模块可操作成对数据收集模块提供该时钟信号。

23.依据权利要求22的电磁场产生系统，其特征在于，该数据收集模块可操作成利用从该时钟信号生成的时戳对收集到的数据加时戳。

24.依据权利要求20的电磁场产生系统，其特征在于，该控制模块可操作成利用光纤电缆和该潜水电磁场发生器的控制器连接。

25.一种产生用于海底电磁勘探的电磁场的方法，其特征在于，包括：

提供AC信号；

从该AC信号产生第一和第二DC输出作为所述第一和第二DC输出上的正DC信号和负DC信号；

通过使用第一开关对和第二开关对选择性地切换所述正DC信号和负DC信号而产生波形驱动信号，所述第一开关对和第二开关对各自串联连接在所述第一和第二DC输出之间，在每个开关对之间的连接点处提供第一和第二波形输出电极；以及

利用该波形驱动信号驱动由连接到波形输出电极的相应电极上的电极对形成的电偶极子以产生电磁场。

26.依据权利要求25的方法，其特征在于，所述第一和第二开关对包括半导体开关。

27.依据权利要求26的方法，其特征在于，每个半导体开关具有连接在其源极和栅极之间的瞬变电压抑制器。

28.依据权利要求26的方法，其特征在于，所述半导体开关是MOSFET或IGBT的。

29.依据权利要求25至28中的任一权利要求的方法，其特征在于，电涌保护电路包括一个或多个二极管。

30.依据权利要求29的方法，其特征在于，所述开关中的每个与所述二极管中的相应二极管并联连接。

31.依据权利要求25至28中的任一权利要求的方法，其特征在于，所述电涌保护电路还包括一组瞬变抑制电路，每个瞬变抑制电路提供调谐到特定频率或频率范围的抑制。

32.依据权利要求31的方法，其特征在于，所述瞬变抑制电路具有这样的电容、二极管和/或电阻，其中所述电容、二极管和/或电阻的值根据相应的特定频率或频率范围来选择。

33.依据权利要求25至28中的任一权利要求的方法，其特征在于，所述波形驱动信号是通过在连接到电偶极子的第一和第二波形输出电极之间生成正向电流、反向电流和零电流的序列所产生的三态波形驱动信号。

34.依据权利要求25至28中的任一权利要求的方法，其特征在于，包括把在潜水电磁场发生器产生的波形驱动信号的生成与从水上提供的时钟信号同步。