DE2605711A1 - Vorrichtung zur seismischen exploration - Google Patents

Vorrichtung zur seismischen exploration

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DE2605711A1
DE2605711A1 DE19762605711 DE2605711A DE2605711A1 DE 2605711 A1 DE2605711 A1 DE 2605711A1 DE 19762605711 DE19762605711 DE 19762605711 DE 2605711 A DE2605711 A DE 2605711A DE 2605711 A1 DE2605711 A1 DE 2605711A1
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DE19762605711
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English (en)
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Hans Dipl Ing Haas
Paul Helling
Hans-Joachim Ing Gr Hochheimer
Hans-Ludwig Dr Jacob
Bernhard Wuelk
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RAG AG
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Ruhrkohle AG
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/003Seismic data acquisition in general, e.g. survey design
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/34Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
    • G10K11/341Circuits therefor
    • G10K11/345Circuits therefor using energy switching from one active element to another

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Description

  • Vorrichtung zur~.seis.mischen Exploration
  • Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Vorrichtung zur seismischen Exploration mit monochromatischen Körperschallkeulen, mit Einrichtung zur Erzeugung impulsförmig modulierter Wellenzüge einer im Tonfrequenzbereich liegenden Frequenz, einer Mehrzahl von an einer Einleitstelle längs einer Geraden im Abstand der halben Wellenlänge angeordneten Schwingungserregern, den Schwingungserregern zugeordnetem Phasenschieber zur Winkeleinstellung der Körperschallkeule und einer Mehrzahl von Schwingungsempfängern plus Meßvorrichtung.
  • Körperschallkeule bezeichnet dabei die keulenförmige, gemeinsame Strahlungscharakteristik der Mehrzahl der Schwingungserreger. Bei den bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen (DT-OS 23 45 884) ist nicht spezifiziert, wie auf einfache Weise eine Winkeleinstellung oder "Schwenkung" der Körperschallkeule erfolgt. Auch ist nicht festgelegt, wie bei bestimmter Winkeleinstellung der Körperschallkeule die Schwingungsempfänger ein zu richten sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung so weiter auszubilden, daß die Einstellung des Winkels der Körperschallkeule auf einfache Weise möglich ist, und zwar so, daß mit Einstellung des Winkels der Körperschallkeule die Achse der Empfangscharakteristik der Schwingungsempfänger von selbst auch parallel zur Achse der Körperschallkeule verläuft.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Einrichtung zur Erzeugung der impulsförmig modulierten Wellenzüge besteht aus einem Taktgeber mit Impulszähler, den einzelnen Schwingungserregern über separate Leistungsstufen zugeordneten Sendeimpuls formern, wobei zwischen dem Sender und den Sendeimpulsformern der über einen Winkelsteller mit Winkelcodierer einstellbare Phasenschieber angeordnet ist, und daß die Schwingungsempfänger ebenfalls an der Einleitstelle auf der Geraden der Schwingungserreger oder parallel dazu im Abstand der halben Wellenlänge voneinander angeordnet sind, wobei die einzelnen Schwingungsempfänger mittels eines Empfängers mit Laufzeitnachbildung, der mit dem gleichen Winkelcodierer verbunden ist, einzeln und nacheinander an die Meßvorrichtung anschließbar sind, und wobei der Empfänger durch Senderausblender so gesteuert ist, daß das Sendesignal einen Start der Laufzeitnachbildung nicht auslöst. Dabei können der Sender und der Phasenschieber zu einem einheitlichen Aggregat zusammengefaßt sein. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind den einzelnen Schwingungsempfängern über separate Vorverstärker separate Bandpässe zugeordnet, wodurch reflektierte Körperschallimpulse und Störimpulse unterscheidbar sind.
  • Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Winkeleinstellung der Körperschallkeule gleichzeitig auch eine Einstellung der Achse der Empfangscharakteristik der Schwingungsempfänger erfolgt, und zwar parallel zur Achse der Körperschallkeule. Überraschenderweise lassen sich durch diese Maßnahme Selektivität und Empfindlichkeit der Vorrichtung insgesamt beachtlich verbessern. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß im Rahmen der Lehre der Erfindung mit üblichen elektronischen Bausteinen gearbeitet werden kann, die folglich insoweit im einzelnen nicht der Beschreibung bedürfen.
  • Im folgenden werden die wesentlichen Merkmale einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und deren Funktionsweise anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Einsatz mit Körperschallkeule und Empfangscharakteristik bei unterschiedlichen Winkelstellungen.
  • Die dargestellte Vorrichtung zur seismischen Exploration mit monochromatischen Körperschallkeulen 1 besitzt eine Einrichtung 2 zur Erzeugung impulsförmig modulierter Wellenzüge einer im Tonfrequenzbereich liegenden Frequenz, eine Mehrzahl von an einer Einleitstelle längs einer Geraden 3 im Abstand der halben Wellenlänge zugeordneten Schwingungserregern 4, einen den Schwingungserregern 4 zugeordneten Phasenschieber 5 zur Winkeleinstellung der Körperschallkeule 1 und eine Mehrzahl von Schwingungsempfängern 6 sowie eine Meßvorrichtung 7.
  • Die Körperschallkeule 1 ist die Kurvendarstellung, die in Polarkoordinaten die abgestrahlte Schallenergie darstellt. Sie ist der Mehrzahl der Schwingungserreger 4 zugeordnet. Umgekehrt besitzen die Schwingungsempfänger 6 gemeinsam eine Empfangscharakteristik 8. Das ist die in Polarkoordinaten aufgetragene Kurve der Empfindlichkeit für einfallende Schallenergie.
  • Für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zunächst kennzeichnend, daß die Einrichtung 2 der impulsförmig modulierten Wellenzüge aus einem Taktgeber 9 mit Impulszähler lo, einem Sender 11 und den einzelnen Schwingungserregern 4 über separate Leistungsstufen 12 zugeordneten Sendeimpulsformern 13 besteht. Dabei ist zwischen den Sender 11 und den Sendeimpulsformern 13 der über einen Winkelsteller 14 mit Winkelcodierer 15 einstellbare Phasenschieber 5 geschaltet. Man entnimmt insbesondere aus Fig. 1, daß die Schwingungsempfänger 6 ebenfalls an der Einleitstelle angeordnet sind, und zwar auf der Geraden 3 der Schwingungserreger 4 oder parallel dazu. Der Abstand der einzelnen Schwingungsempfänger 6 entspricht ebenfalls der halben Wellenlänge.
  • Die einzelnen Schwingungsempfänger 6 sind mittels eines Empfängers mit Laufzeitnachbildung 16,der mit dem gleichen Winkelcodierer 15 verbunden ist, einzeln und nacheinander an die Meßvorrichtung 7 anschließbar. Der Empfänger 16 ist durch Sendeausblender 17 so gesteuert, daß das Sendesignal einen Start der Laufzeitnachbildung nicht auslöst. Der Sender 11 und der Phasenschieber 5 sind im Ausführungsbeispiel zu einem einheitlichen Aggregat zusammengefaßt. Den einzelnen Schwingungsempfängern 6 sind über separate Vorverstärker 18 separate Bandpässe 19 zugeordnet. Dadurch ist die Anordnung so getroffen, daß reflektierte Körperschallimpulse und Störimpulse unterscheidbar sind.
  • Im Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung mit fünf Schwingungserregern 4 und fünf Schwingungsempfängern 6 ausgerüstet. Sie ist in der Lage, ein Vorfeld beim Abbau von Kohleflözen mit gebündelten monochromatischen Körperschallwellen 1 abzutasten und darüber hinaus das Reflexionspanorama darzustellen.
  • Die quarzstabilisierten Impulse eines Taktgebers 9 werden vom Impulszähler lo gezählt und öffnen nach Erreichung einer vorgegebenen Anzahl die "Senderfreigabe" 20. Die geöffnete Senderfreigabe 20 leitet die Taktimpulse zu den Sendeimpulsformen 13.
  • Gleichzeitig erfolgt der Start des Phasenschiebers (Sender) 5.
  • Die Phasenrichtung von V nach I oder von I nach V sowie die Phasengeschwindigkeit bestimmt der Winkelcodierer 15. Die Winkeleinstellung der Körperschallkeule 1 kann entweder manuell oder in einem Schrittraster über den Winkelsteller 14 erfolgen.
  • Die Raststellungen des Winkelstellers 14 werden nach jedem Durchlauf des Phasenschiebers 5 weiter geschaltet. Der Phasenschieber 5 schaltet in zeitlicher Reihenfolge die Sendeimpulsformer 13 ein. Aus den von der Sendefreigabe 20 gelieferten Taktimpulsen erzeugen die Sendeimpulsformer 13 jeweils zwei Doppelstromimpulse und leiten sie den Schwinger-Leistungsstufen 12a zu.
  • Gleichzeitig erzeugen die Sendeimpulsformer 13 Gleichstromimpulse mit der zeitlichen Länge der beiden Doppelstromimpulse, die nach der Verstärkung durch die Erreger-Leistungsstufen 12b den Schwingungserregern 4 zugeführt werden. Die Schwingungserreger 4 setzen die elektrischen Energien in mechanische Schwingungen um. Die mechanischen Schwingungen werden bedingt durch die Anordnung der Schwingungserreger 4 gebündelt in das Vorfeld eingeleitet und an einer evtl. vorhandenen Grenzfläche reflektiert. Die direkt reflektierten Schwingungen werden an der einlaufenden Richtung erkannt und von Mehrfachreflexionen sowie Störimpulsen abgegrenzt. Durch den gemeinsamen Winkelcodierer 15 verlaufen die Sender und Empfangsachsen" parallel. Bei einer in einem bestimmten Winkel einlaufenden Schwingung werden die Schwingungsempfänger 6 zeitlich nacheinander ein polaritätsgleiches Signalmaximum erreichen. Das am Ausgang der Schwingungsempfänger 6 anstehende Signal wird durch nachgeschaltete Vorverstärer 18 auf das zur Weiterverarbeitung erforderliche Maß verstärke. Mittels eines Referenzmusters vermögen die Bandpässe 19 (selektive Schalter oder digitale Bandpässe) zwischen den Signal und Störimpulsen zu unterscheiden. Wird das Signal an der zeitlichen Dauer einer Halbwelle erkannt, dann: schaltet der Schalter für die andere flalbwelle durch. Die weitergeleitete Halbwelle gelangt an die Baugruppe Mittenprobe 21. Diese Stufe nimmt bei 90 o - 10 °) eine Signalprobe ab und leitet sie dem Analogspeicher 22 zu Durch diese Maßnahme wird vergleichsweise eine extrem hohe Selektivität erreicht, die zur Verbesserung des Signal-Rauschabstandes erforderlich ist. Der Empfänger 16 mit Laufzeitnachbildung bestimmt die zeitliche uebernahme der Mittenproben in die Analogspeicher 22. Durch die Laufzeitnachbildung wird eine zeitsynchrone übernahme der Signalproben in die Analogspeicher 22 gewährleistet und somit eine durch den gemeinsamen Winkelcodierer 15 bedingte Richtungsanalogie zur Körperschallkeule 1 hergestellt. Der Winkelcodierer 15 bestimmt mit welcher Phasengeschwindigkeit und in welcher Reihenfolge die Signale in die Analogspeicher 22 gelangen. Den Start 23 der Laufzeitnachbildung iös t der Schwingungsempfänger 6 aus, den das Nutzsignal zuerst erreicht. Weil die Möglicheit vorhanden ist, daß ein Störsignal den Start 23 auslöst, ist eine Signalprüfung 24 vorgesehen. Wie bereits beschrieben, besteht das Sendesignal aus zwei Doppelstromimpulsen. Wenn ein reflektiertes Sendesignal einläuft, entsteht an den Schwingungsempfängern 6 der Kanäle II und IV (oder umgekehrt) gleichzeitig je ein Signal der gleichen Polarität, welche von den Bandpässen 19 (selektiven Schaltern) erkannt und der Signalprüfung 24 zugeleitet werden. Die Signalprüfung 24 veranlaßt die Meßfreigabe 25.
  • Der Analogaddierer 2G summiert die Spannungen der Analogspeicher 22 und leitet sie nach erfolgter Meßfreigabe 25 an den Meßabruf 27. Wenn das Startsignal die Laufzeitnachbildung des Empfängers 16 durchlaufen hat, wird der Meßabruf 27 ausgelöst. Damit das Sendesignal keinen Start der Laufzeitnachbildung des Empfängers 16 auslöst, sind für den Empfangskanal I sowie für den Empfangskanal V je ein Sendeausblender 17 vorgesehen. Die Schallaufzeit im Vorfeld ist gleich der zeitlichen Differenz zwischen dem Ausgangsimpuls des Phasenschiebers 5 sowie dem der Laufzeitnachbildung des Empfängers 16. Zur Messung der Signallaufzeit wurde der Zähler 28 bei Beendigung des Sendevorganges, d. h. nach Rücksetzung de-: Sendefreigabe 20 gesetzt Aus dem Teiler 29 gelangten aufbereitete Impulse des Taktgebers 9, die in einem genauen Vehältnis zur Signallaufzeit stehen, in den Zähler 28.
  • Der Meßabruf 27 beendet den Zählvorgang. Die gezählten Impulse sind ein Maß für die Signallaufzeit und werden von der digitalen Entfernungsanzeige 30 in der Maßeinheit "Meter" zur Anzeige gebracht. Die Richtung der Entfernungsmessung bestimmt die "manuelle Einstellung" 31. Bei der Vorfelderkundung ist nicht nur die Entfernungsmessung der Reflektionsfläche sondern auch der Reflextionsgrad interessant. Mit zunehmender Entfernung nimmt das an Grenzflächen reflektiete Signal an Intensität ab. Um Fehldeutungen bei der Panorama-Darstellung 32 zu vermeiden, ist der Z-Achse ein Regelverstärker 33 vorgeschaltet. Die Verstärkung des Regelverstärkers 33 wird mittels eines Dämpfungs-Ausgleichstellers 34 der Dämpfung angeglichen, die das Signal beim Durchlauf durch das Medium erfährt Die Signalamplitude am Ausgang des Regelverstärkers 33 ist unter Berücksichtigung des Reflexionswinkels an der Grenzfläche ein Maß für die Reflexionsintensität und dient zur Helligkeitsmodulation des der Meßrichtung X und der Laufzeit Y entsprechenden Bildpunktes der Panoramadarstellung 32. Für die Auslenkung des Bildpunktes in der Meßrichtung X wird eine treppenförmige Spannung erforderlich, die der Digital-Analogumsetzer 35 aus den vom Winkelsteller 14 gelieferten Impulse bildet. In ähnlicher Weise formt der Digital-Analogumsetzer 36 die der Signallaufzeit proportionalen digitalen Impulse in eine treppenförmige Spannung zur Ablenkung des Bildpunktes in der Y-Richtung um. Der Löschimpulserzeuger 37 löscht nach jedem-Sendevorgang über C-Eingänge die Analogspeicher 22 sowie die digitale Entfernungsanzeige 30 und aktiviert die Meßfreigabe 25 über den Rücksetzeingang (R) für einen neuen Meßvorgang.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: Vorrichtung zur seismischen Exploration mit monochromatischen Körperschallkeulen, - mit Einrichtung zur Erzeugung impulsförmig modulierter Wellenzüge einer im Ton frequenzbereich liegenden Frequenz, einer Mehrzahl von an einer Einleitstelle längs einer Geraden im Abstand der halben Wellenlänge angeordneten Schwingungserregern, den Schwingungserregern zugeordnetem Phasenschieber zur Winkeleinstellung der Körperschallkeule, einer Mehrzahl von Schwingungsempfängern sowie Meßvorrichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einrichtung (2) zur Erzeugung der impulsförmig modulierten Wellenzüge aus einem Taktgeber (9) mit Impulszähler (lo), einem Sender (11) und den einzelnen Schwingungserregern (4) über separate Leistungsstufen (12) zugeordneten Sendeimpulsformern (13) besteht, wobei zwischen dem Sender (11) und den Sendeimpulsformern (13), der über einen Winkelsteller (14) mit Winkelcodierer (15) einstellbare Phasenschieber (5) geschaltet ist, und daß die Schwingungsempfänger (6) ebenfalls an der Einleitstelle auf der Geraden (3) der Schwingungserreger (4) oder parallel dazu im Abstand der halben Wellenlänge voneinander angeordnet sind, wobei die einzelnen Schwingungsempfänger (6) mittels eines Empfängers (16) mit Laufzeitnachbildung, der mit dem gleichen Winkelcodierer (15) verbunden ist, einzeln und nacheinander an die Meßvorrichtung (7) anschließbar sind, und wobei der Empfänger (16) durch Sendeausblender (17) so gesteuert ist, daß das Sendesignal einen Start (23) der Laufzeitnachbildung des Empfängers (16) nicht auslöst.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (11) und der Phasenschieber (5) zu einem einheitlichen Aggregat zusammengefaßt sind.
  3. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Schwingungsempfängern (6) über separate Vorverstärker (18) separate Bandpässe (19) zugeordnet sind und dadurch reflektierte Körperschallimpulse und Störimpulse unterscheidbar sind.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2458083A1 (fr) * 1979-05-29 1980-12-26 Geophysique Cie Gle Procede d'exploration sismique directive
US4242740A (en) * 1978-01-09 1980-12-30 Mobil Oil Corporation Seismic refraction exploration

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4242740A (en) * 1978-01-09 1980-12-30 Mobil Oil Corporation Seismic refraction exploration
FR2458083A1 (fr) * 1979-05-29 1980-12-26 Geophysique Cie Gle Procede d'exploration sismique directive

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