DE2729905C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine auf- und abrollbare Empfänger­ einrichtung großer Länge zur seismischen Prospektion, insbesondere zur seeseismischen Prospektion, mit wenigstens einer empfindlichen Anordnung zur Umformung der seismischen Signale in elektrische Signale, die eine erste und eine zweite Elektrode variablen Abstands aufweist, zwischen denen eine kompressible Schicht aus einem nachgiebigen, elektrisch isolierenden Material angeordnet ist, wobei die kompressible Schicht mit über ihre gesamte Oberfläche verteilten Aus­ nehmungen versehen und zwischen einer der Elektroden und einem verformbaren Elektretelement angeordnet ist, nach Patent 25 21 499.

Dort sind zwei Elektroden aus einem leitfähigen Material zu beiden Seiten eines verformbaren Elementes angeordnet:
eine dauernde elektrische Vorspannung ist vorhanden, und dies zu beiden Seiten eines elektrisch isolierenden kompressiblen Materials. Das verformbare Elektretelement wird beispielsweise dadurch hergestellt, daß Bänder mit einer Dicke zwischen 8 und 25 Mikron elektrisch polarisiert werden. Hergestellt sind sie aus einem Kunststoffmaterial wie Polypropylen oder PTFE, Polyäthylen-Terephtalat oder dergleichen. Diese Polarisierung wird durch Elektronenbeschuß, durch Anlegen eines elektrischen Feldes erzielt, wobei das Material bis in die Nähe seines Erweichungspunktes durch Coronaeffekt oder durch ultraviolette Strahlung erwärmt wird.

Die empfindliche Anordnung besteht dabei aufeinanderfolgend aus einem metallischen Band, das die erste Elektrode bildet; die kompressible Schicht aus elektrisch isolierendem Material ist mit über ihre gesamte Oberfläche verteilten Ausnehmungen versehen. Die zweite Elektrode ist in Form eines nachgiebigen für akustische Wellen durchlässigen Films in Kontakt mit der kompressiblen Schicht ausgebildet.

Wird nun die empfindliche Anordnung Beanspruchungen ausge­ setzt, so verformen sich nicht nur der Träger für das verformbare Elektretelement; die Entfernung zwischen den Elektroden läßt sich variieren. Das dauernd durch das Elektret­ element erzeugte elektrische Feld induziert dann eine Potential­ differenz zwischen den Elektroden.

Das Elektretelement erfüllt bei dieser Anordnung also eine Doppelfunktion: die der Erzeugung eines elektrischen Feldes und die der Übertragung mechanischer Verformungen.

Es zeigt sich aber, daß gewisse bei der Herstellung eines Films für das Elektretelement verwendete Materialien, insbesondere PTFE, unzureichende mechanische Eigenschaften aufweisen, um genau die mechanischen Beanspruchungen, denen die Anordnung ausgesetzt ist, zu übertragen.

Bei der Herstellung wird manchmal der metallische die zweite Elektrode bildende Film in Form einer Abscheidung hergestellt, die auf die Oberfläche des Elektretelements unter Vakuum aufgebracht wird.

Es hat sich weiter herausgestellt, daß eine Metallisierung der Oberfläche gewisser dielektrischer Filme die elektrischen Eigenschaften des Materials durch Diffusion von Metallionen bei der Vakuummetallisierung beispielsweise verschlechtert. Die Verwendung nicht metallisierter Elektretfilme oder Folien für das Elektretelement ist daher zu bevorzugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die elektrischen Eigenschaften dieses Materials zu verbessern, um die oben genannten Nachteile nicht in Kauf nehmen zu müssen.

Dies wird bei einer auf- und abrollbaren Empfängereinrichtung der eingangs genannten Art nach Patent 25 21 449 dadurch erreicht, daß die erste Elektrode ein örtliches steifes Band umfaßt, das einen Träger für das verformbare Elektretelement permanenter elektrischer Polarisierung bildet, und daß die zweite Elektrode in Form eines nachgiebigen, für akustische Wellen durchlässigen Films ausgebildet ist, der mit der kompressiblen Schicht in Kontakt steht.

Vorzugsweise kann die zweite Elektrode vollständig metallisch ausgebildet sein.

Der Film für das Elektretelement ist also nicht mehr als rein mechanisches Übertragungsmittel, sondern nur noch zur Erzeugung eines elektrischen Feldes ausgebildet. Die aus den Beanspruchungen resultierenden Verformungen werden nur durch die kompressible Schicht und die äußere Bewehrung übertragen. Im übrigen steht die zweite ebenfalls durch Metallisierung hergestellte Elektrode in Kontakt mit der kompressiblen Schicht und nicht mit dem Elektretelement.

Eine der Elektroden kann also dick und steif hergestellt werden, die andere kann besonders rein und durchlässig gegen Schall­ wellen fabriziert werden.

Die relative Steifigkeit einer der Elektroden, welche die Rolle des Trägers spielt, führt dazu, daß also die Änderungen in der Dicke der Vorrichtung unter der Wirkung der Kräfte ausschließlich auf Verformungen der anderen für akustische Wellen durchlässige Elektrode sowie das kompressible Band zurückzuführen sind. Das Elektretelement mit den meist unzu­ reichenden mechanischen Eigenschaften hat also nur noch die Bedeutung, daß es ein elektrisches permanentes Feld zwischen den Elektroden zu erzeugen hat.

Der bauliche Unterschied, der in der Dicke einer der Elektroden einerseits und in deren Steifigkeit sowie der Feinheit der anderen liegt, stellt sich also in Form wichtiger funktioneller Unterschiede dar, insbesondere in einer beachtlichen Verbesserung der Empfindlichkeit und der Aufnahmetreue des Gerätes insgesamt.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit bezug auf die Zeichnung näher erläutert werden, es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform der Empfängereinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 eine erste Variante der ersten Ausführungsform;

Fig. 3 eine zweite Variante der ersten Ausführungsform.

Die Ausführungsform nach Fig. 1 umfaßt ein metallisches flaches relativ dickes Band 2, das ausreichend nachgiebig ist, um sich rollen zu lassen, das aber als örtlich steif angesehen werden kann. Dieses Band bildet die erste Elektrode oder Bewehrung. Auf das Band ist ein relativ dünner Elektret­ film 4 aufgeklebt oder aufgeschweißt, der durch eine elektrisch isolierende, kompressible Schicht in Form eines kompressiblen Elements 3 abgedeckt ist, das aus einem Band aus einem steifen Material gebildet und re­ gelmäßig perforiert ist. Eine zweite Elektrode oder Bewehrung ruht auf dem isolierenden Element. Die zweite Elektrode wird durch einen metallischen Film 6 (Membran) gebildet, dessen Dicke in der Größenordnung von etlichen Mikron liegt. Das Metall, aus dem der Film hergestellt wird, wird als Funktion der gewünschten Empfindlichkeit gewählt.

Die zweite Elektrode kann auch aus einem Film aus dünnem auf einer seiner Flächen metallisierten Kunststoffmaterial gebildet sein. Die mechanischen Eigenschaften des Kunst­ stoffmaterials, aus dem der Film gebildet ist, ermöglichen es ihm die Rolle einer Membran zu spielen und getreu die ausgeübten Beanspruchungen zu übertragen. Man wählt beispielsweise Polypropylen, ein Polycarbonat, Poly­ äthylen-Terephtalat etc. Die Dicke des Filmes wird vor­ zugsweise zwischen 8 und 25 Mikron gewählt. Die me­ tallisierte Oberfläche wird dem Elektretfilm gegenüber angeordnet.

Eine erste Variante der Ausführungsform der Fig. 1 be­ steht darin, das perforierte Band 3 durch ein aus ver­ flochtenen Elementen (Fig. 2) gebildetes Band aus Kunst­ stoffmaterial oder ein gewebtes Band zu ersetzen.

Die zweite Variante zur Ausführungsform der Fig. 1 be­ steht darin (Fig. 3), das perforierte Band 3 durch ein Band aus einem elastischen kompressiblen Material (zell­ förmige Materialien beispielsweise) zu ersetzen.

Bei den beiden vorgenannten Varianten kann die zweite Elektrode oder Bewehrung entweder durch einen metallischen Film (Membran) oder durch einen dünnen Kunststoff-Film gebildet werden, der auf einer seiner Flächen metallisiert ist.

Die beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen die gleichen Kombinationen wie in den Fig. 3 bis 7 der Hauptanmeldung: Reihenschaltung zweier empfindlicher Elemente durch direkten Kontakt zwischen ihren dicken Elektroden, Reihen- oder Parallelschaltung mehrerer empfind­ licher Anordnungen, die unter Zwischenschaltung nachgie­ biger isolierender Bänder gestapelt sind, um die Stör­ signale aufgrund der Durchbiegungen zu kompensieren.

Claims (9)

1. Auf- und abrollbare Empfängereinrichtung großer Länge zur seismischen Prospektion, insbesondere zur seeseis­ mischen Prospektion, mit wenigstens einer empfindlichen Anordnung zur Umformung der seismischen Signale in elektrische Signale, die eine erste und eine zweite Elektrode variablen Abstands aufweist, zwischen denen eine kompressible Schicht aus einem nachgiebigen, elektrisch isolierenden Material angeordnet ist, wobei die kompressible Schicht mit über ihre gesamte Oberfläche verteilten Ausnehmungen versehen und zwischen einer der Elektroden und einem verformbaren Elektret­ element angeordnet ist, nach Patent 25 21 449, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (2) ein örtlich steifes Band (2) umfaßt, das einen Träger für das verformbare Elektretelement (4) permanenter elektrischer Polarisierung bildet, und daß die zweite Elektrode (6) in Form eines nachgiebigen, für akustische Wellen durchlässigen Films ausgebildet ist, der mit der kompressiblen Schicht (3) in Kontakt steht.

2. Empfängereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Elektrode (6) vollständig metallisch ausgebildet ist.

3. Empfängereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Elektrode (6) durch eine metallische Abscheidung auf einer der Flächen eines Bandes geringer Dicke aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist.

4. Empfängereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die kompressible Schicht (3) aus einem Band steifen, regelmäßig perforierten Materials gebildet ist.

5. Empfängereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die kompressible Schicht (3) in Form eines Bandes aus verflochtenen Elementen gebildet ist.

6. Aus mehreren Empfängereinrichtungen nach den vorher­ gehenden Ansprüchen bestehende Empfängereinrichtung, gekennzeichnet durch eine elektrische Verbindung dieser Empfängereinrichtungen untereinander.

7. Empfängereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ihre spiralförmige Wicklung um einen zentralen Kern.

8. Aus zwei Empfängereinrichtungen nach Anspruch 1 bestehende Empfängereinrichtung, gekennzeichnet durch ihre jeweils spiralförmige, in entgegengesetztem Sinn um einen mittigen isolierenden Kern verlaufende Wicklung.

9. Empfängereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie eine geringere Breite an ihren Enden als in ihrer Mitte aufweist.