CZ301217B6 - Rotary seismic sensor system, seismic measuring kit comprising such system and seismic prospecting method - Google Patents

Rotary seismic sensor system, seismic measuring kit comprising such system and seismic prospecting method Download PDF

Info

Publication number
CZ301217B6
CZ301217B6 CZ20080688A CZ2008688A CZ301217B6 CZ 301217 B6 CZ301217 B6 CZ 301217B6 CZ 20080688 A CZ20080688 A CZ 20080688A CZ 2008688 A CZ2008688 A CZ 2008688A CZ 301217 B6 CZ301217 B6 CZ 301217B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
seismic
rotary
sensors
sensor system
generator
Prior art date
Application number
CZ20080688A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ2008688A3 (en
Inventor
Brokešová@Johana
Málek@Jirí
Štrunc@Jaroslav
Original Assignee
Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy filed Critical Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy
Priority to CZ20080688A priority Critical patent/CZ301217B6/en
Priority to PCT/CZ2009/000129 priority patent/WO2010048906A2/en
Publication of CZ2008688A3 publication Critical patent/CZ2008688A3/en
Publication of CZ301217B6 publication Critical patent/CZ301217B6/en

Links

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

The present invention relates generally to the field of seismic measurements. In particular, the present invention relates to a rotary seismic sensor system (S) comprising one or several pairs of parallel identical seismic sensors (12, 13), wherein each pair of sensors (12, 13) is fixedly coupled with a non-deformable frame (14). The present invention further relates to a seismic measuring kit including, in addition to the above-indicated rotary seismic sensor system (S), a rotating seismic wave generator (G). Further, the present invention relates to a method of seismic prospecting being characterized by the use of the kit according to the present invention suitably complemented with a computer program for controlling measurements, data collection, and evaluation thereof. Seismic measurements carried out with the use of the invented rotary seismic sensor system and the generator enable a highly sensitive seismic prospecting by employing rotary movements of soil thus helping to make more precise determination of rock structure in depth.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká obecně oblasti seismických měření. Vynález se týká měřicího zařízení, konkrétné rotačního seismického senzorového systému. Dále se týká seismické měřicí soupravy, která kromě senzorového systému podle vynálezu obsahuje umělý zdroj rotačních seismických pohybů půdy, a sice generátor rotačních seismických vln. Vynález se týká i způsobu seismického měření využívajícího generátor rotačních seismických vln a rotační seismický senzorový systém podle vynálezu. Seismická měření pomocí rotačního seismického senzorového systému a generátoru rotačních seismických vln umožňují seismickou prospekci s využitím rotačních pohybů půdy, což pomáhá upřesnit určení struktury hornin v hloubce.The invention relates generally to the field of seismic measurements. The invention relates to a measuring device, in particular a rotary seismic sensor system. It further relates to a seismic measuring set which, in addition to the sensor system according to the invention, comprises an artificial source of rotational seismic soil movements, namely a rotary seismic wave generator. The invention also relates to a seismic measurement method using a rotary seismic wave generator and a rotary seismic sensor system according to the invention. Seismic measurements using a rotating seismic sensor system and a rotating seismic wave generator enable seismic prospection using rotational soil movements, helping to refine the determination of rock structure at depth.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Při seismických měřeních lze v principu měřit dva typy pohybů půdy: translaČní pohyb (posunutí a odvozené veličiny jako rychlost a zrychlení tohoto pohybu) a rotační pohyb (otáčení a odvozené veličiny jako rychlost a zrychlení tohoto otáčení). Při seismických měřeních se tradičně registrují translační pohyby avšak v posledních letech se objevují publikace zdůrazňující význam rotačních pohybů (viz např. Takeo, M., Rotational Motions Excited by Earthquakes, In: Earthquake Source Asymmetry, Structural Media and Rotation Effects, Teísseyre, R., Takeo, M.,In principle, two types of soil movements can be measured in seismic measurements: translational movement (displacement and derived quantities as speed and acceleration of this movement) and rotary motion (rotation and derived quantities as speed and acceleration of this rotation). Seismic measurements have traditionally registered translational movements, but in recent years there have been publications highlighting the importance of rotational movements (see, for example, Takeo, M., Rotational Motions Excited by Earthquakes, In: Earthquake Source Asymmetry, Structural Media and Rotation Effects, Teisseyre, R. Takeo M.

Majewski E. (Eds.), Springer, 2006, a řada dalších příspěvků tamtéž).Majewski E. (Eds.), Springer, 2006, and many other contributions therein).

Jsou známy tři základní způsoby měření rotačních seismických pohybů:Three basic ways of measuring rotational seismic movements are known:

1. Gyroskopy a náklonoměry používané například v letectví, případně komerčně dostupné trojosé rotační senzory pracující na elektrochemickém principu (Nigbor, R.L. (1994). Six-degree-offreedom ground mútion measurement, Bull. Seis. Soc. Am., Vol. 84, 1665-1669). Nevýhodou těchto přístrojů pro seismická měření je minimálně o řád menší citlivost než u předkládaného vynálezu a tudíž omezení na krátké vzdálenosti od zdroje (v řádu desítek metrů maximálně několika stovek metrů).1. Gyroscopes and inclinometers used, for example, in aviation, or commercially available three-axis rotary sensors operating on the electrochemical principle (Nigbor, RL (1994). Six-degree-off-ground ground measurement, Bull. Seis. Soc. Am., Vol. 84, 1665-1669). The disadvantage of these seismic measuring instruments is at least one order of magnitude less sensitivity than the present invention, and therefore a limitation to short distances from the source (in the order of tens of meters to a few hundred meters).

2. Seismické arraye ( např. Huang, B.S. (2003), Ground rotational motions of the 1991 Chi-Chi, Taiwan earthquake as inferred from dense array observations, Geophys. Res. Lett., Vol. 30, 1307-1310), kdy rotační pohyb se zjišťuje pomocí aproximace prostorových derivací translačních seismických pohybů naměřených jednotlivými seismografy arraye.2. Seismic Arrays (eg Huang, BS (2003), Ground Rotational Motions of 1991 Chi-Chi, Taiwan Earthquake as Inferred from Dense Array Observations, Geophys. Res. Lett., Vol. 30, 1307-1310) Rotational motion is determined by approximation of spatial derivatives of translational seismic movements measured by individual array seismographs.

3. Laserové gyroskopy založené na měření interference dvou protisměrných laserových paprsků (viz např. Schreiber, K.U. et al., Ring Laser Gyroscopes as Rotation Sensors for Seismic Wave Studies, In: Earthquake Source Asymmetry, Structural Media and Rotation Effects, Teisseyre, R., Takeo, M., Majewski E. (Eds.), Springer, 2006). Tyto gyroskopy poskytují velmi přesná měření.3. Laser gyroscopes based on measuring the interference of two opposite laser beams (see, eg, Schreiber, KU et al., Ring Laser Gyroscopes and Rotation Sensors for Seismic Wave Studies, In: Earthquake Source Asymmetry, Structural Media and Rotation Effects, Teisseyre, R. , Takeo, M., Majewski, E. (Eds.), Springer, 2006). These gyroscopes provide very accurate measurements.

Nevýhodou je, že jsou velmi nákladné a vázané najedno dané místo, neboť jsou velmi rozměrné a musejí být montovány ve speciálně uzpůsobených podmínkách (speciální stavby, podzemní prostory apod.). Tyto gyroskopy měří rotační pohyb vždy jen kolem jedné osy.The disadvantage is that they are very expensive and tied at one place, because they are very large and must be mounted in specially adapted conditions (special constructions, underground spaces, etc.). These gyroscopes measure rotational motion only about one axis at a time.

Pro použití při seismické prospekci existuje potřeba relativné malého, mobilního zařízení, které může měřit rotační seismické pohyby, a to s dostatečnou citlivostí. Tuto potřebu řeší rotační seismický senzorový systém podle vynálezu. Výhodně je rotační seismický senzorový systém podle vynálezu v soupravě s generátorem rotačních seismických vln. Rotační seismický senzorový systém v soupravě s popsaným generátorem jsou díky svým rozměrům a malé hmotnosti snadno přenositelné a instalovatelné v kterékoliv zájmové oblasti. Použitá nová metodika zpraco55 vání umožňuje identifikovat slabší odražené rotační seismické vlny než jiné používané postupy,For use in seismic prospection, there is a need for a relatively small, mobile device that can measure rotational seismic movements with sufficient sensitivity. This need is solved by the rotary seismic sensor system according to the invention. Preferably, the rotary seismic sensor system of the invention is in combination with a rotary seismic wave generator. The rotary seismic sensor system in combination with the described generator is easy to carry and install in any area of interest due to its size and light weight. The new processing methodology used makes it possible to identify weaker reflected rotating seismic waves than other methods used,

-1CZ 301217 B6 které jsou odborníkům známy. Tím se snižuje potřebná energie, kterou musí generátor v jednom pulzu vybudit. Postačuje proto menší hmotnost i velikost generátoru. To také přispívá ke snadné mobilitě celé měřicí soupravy. Při použití zde popsaného postupu a vyhodnocení měření je možné provádět terénní prospekci s využitím rotačních pohybů půdy s citlivostí až řádově přesahující citlivost měření známých ze stavu techniky.These are known to those skilled in the art. This reduces the energy required by the generator in one pulse. It is therefore sufficient to reduce the weight and size of the generator. This also contributes to the easy mobility of the entire measuring kit. Using the procedure described herein and evaluating the measurements, it is possible to perform field prospection using rotational soil movements with sensitivity to orders of magnitude exceeding the sensitivity of measurements known in the art.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Předmětem vynálezu je rotační seismický senzorový systém, který obsahuje alespoň jeden pár rovnoběžných shodných senzorů, pevně spojených s nedeformovatelnou kostrou, který měří přirozeně či uměle generovaný rotační pohyb i rotační pohyby související s odraženými a/nebo refragovanými vlnami prošlými horninou. Součástí senzorového systému může být i řídicí jednotka.The subject of the invention is a rotary seismic sensor system comprising at least one pair of parallel identical sensors fixedly connected to a non-deformable skeleton that measures naturally or artificially generated rotational motion as well as rotational movements associated with reflected and / or refracted rock waves. The sensor system may also include a control unit.

Termínem rotační seismické vlny se v tomto popisu označují rotační pohyby, které souvisejí se šířením seismických vln v půdě a nemusejí mít nutně vlnový charakter. Názvy rotační vlny a rotační pohyby se ve výše uvedeném smyslu mohou užívat zaměnitelně.Rotary seismic waves in this description refer to rotational movements that are related to the propagation of seismic waves in the soil and do not necessarily have a wave character. The names of the rotary wave and rotational movements may be used interchangeably in the above sense.

Konkrétně je předmětem vynálezu rotační seismický senzorový systém, který obsahuje jeden nebo více párů shodných seismických senzorů, kde pár senzorů je vždy spojen pevně s nedeformovatelnou kostrou systému a senzory jsou umístěny tak, že jejich osy leží na dvou rovnoběžných přímkách, přičemž tyto přímky jsou od sebe ve vzdálenosti mnohem menší než je vlnová délka P-vln v okolní hornině, a spojnice senzorů v daném páru je kolmá na osu té složky rotačního pohybu, která se měří, a zároveň nesmí být rovnoběžná s osou, podél které se měří trans lační pohyby. Z důvodu výše uvedeného uspořádání podélných os senzorů se senzory v páru označují jako rovnoběžné senzory.In particular, the present invention provides a rotary seismic sensor system comprising one or more pairs of identical seismic sensors, wherein the pair of sensors is always rigidly connected to the non-deformable body of the system and the sensors are positioned such that their axes lie on two parallel lines. apart at a distance much smaller than the wavelength of the P-waves in the surrounding rock, and the sensor line in the pair is perpendicular to the axis of that component of the rotational motion that is measured, and not parallel to the axis along which the translational movements are measured . Due to the above arrangement of the longitudinal axis of the sensors, the sensors in the pair are referred to as parallel sensors.

Výhodným předmětem vynálezu je rotační seismický senzorový systém, který obsahuje jeden nebo více párů vertikálních a/nebo horizontálních senzorů, které leží v rovnoběžných rovinách, kde jak horizontální, tak vertikální senzory leží ve vrcholech pravidelných mnohoúhelníků se sudým počtem vrcholů.A preferred object of the invention is a rotary seismic sensor system comprising one or more pairs of vertical and / or horizontal sensors that are in parallel planes where both horizontal and vertical sensors lie at the vertices of regular polygons with an even number of vertices.

Rotační seismický senzorový systém podle vynálezu může být použit pro měření seismických rotačních pohybů, které jsou vyvolány přirozeným zdrojem, např. zemětřesením. Může být použit také pro měření seismických rotačních pohybů vyvolaných umělým zdrojem, například výbuchem, výhodně např. generátorem rotačních seismických vln, jaký je popsán dále v této přihlášce.The rotary seismic sensor system of the invention can be used to measure seismic rotational movements that are induced by a natural source, e.g., an earthquake. It can also be used to measure seismic rotational movements induced by an artificial source, for example by an explosion, preferably e.g. by a rotary seismic wave generator as described later in this application.

Rotační seismický senzorový systém může výhodně obsahovat řídicí jednotku pro řízení a zejména vyhodnocování měření pomocí rotačního seismického senzorového systému.The rotary seismic sensor system may advantageously comprise a control unit for controlling and in particular evaluating the measurements by means of a rotary seismic sensor system.

Dalším předmětem vynálezu je seismická měřicí souprava, obsahující výše popsaný rotační seismický senzorový systém a generátor rotačních seismických pohybů. Generátor rotačních seismických pohybů vhodný pro společně použití s rotačním seismickým senzorovým systémem podle vynálezu obsahuje pevnou část, otáčivou část a brzdicí mechanismus, kde dochází ke generování rotačních seismických pohybů okamžitým zastavením otáčivé části, při kterém dojde k přenosu energie do horninového masívu. Generátor má tyto základní části: pevnou část, která zakotvuje generátor do země a slouží jako osa pro otáčivou část, otáčivou část, která rotuje kolem svislé osy, kde na konci vzdáleném od osy otáčení mohou být umístěna závaží, která představují většinu hmotnosti generátoru, a případně motor, který roztáčí otáčivou část, a dále brzdicí mecha50 nismus, který umožňuje okamžité zabrždění otáčivé části. Ve výhodném provedení má výše popsaný generátor brzdicí mechanismus sestávající z brzdných tyčí, přičemž zabrždění je realizováno nárazem otáčivých ramen do těchto brzdných tyčí. Alternativně může být brzdicí mechanismus tvořen například ozubeným kolem otáčivé části, kdy k zabrždění dojde, když zuby tohoto kola zapadnou do mezer mezi zuby ozubeného segmentu pevné části. Odborník snadno nalezne jiný analogický brzdicí mechanismus, který umožní okamžité zabrždění otáčivé části.Another object of the invention is a seismic measuring kit comprising a rotary seismic sensor system as described above and a rotary seismic motion generator. A rotary seismic generator suitable for use in conjunction with the rotary seismic sensor system of the invention comprises a fixed portion, a rotating portion and a braking mechanism to generate rotational seismic movements by instantly stopping the rotating portion to transfer energy to the rock mass. The generator has the following basic parts: a fixed part which anchors the generator to the ground and serves as an axis for the rotating part, a rotating part that rotates about a vertical axis where weights that represent the bulk of the generator can be located at an end distant from the axis of rotation; optionally, a motor that rotates the rotatable portion, and a braking mechanism that allows instantaneous braking of the rotatable portion. In a preferred embodiment, the generator described above has a braking mechanism consisting of brake bars, the braking being effected by the impact of the pivoting arms into the brake bars. Alternatively, the braking mechanism may be formed, for example, by the gear of the rotating part, where braking occurs when the teeth of the wheel engage in the gaps between the teeth of the toothed segment of the fixed part. One of ordinary skill in the art can easily find another analogous braking mechanism that allows the rotary part to be braked immediately.

-2CZ 301217 B6-2GB 301217 B6

Řídicí jednotka může dále také měřit otáčky generátoru, vydávat povel ke spuštění a vypnutí motoru a spuštění brzdicího mechanismu, případně k uvedení celého zařízení do výchozího stavu před opakováním měření, a zaznamenávat časový průběh signálu zjednoho nebo více rotačních seismických senzorových systémů. Řídicí jednotka může být využita k ovládání generátoru a také k řízení celého postupu seismického měření. V řídicí jednotce může probíhat rovněž skládání signálů z opakovaných měření za účelem dosažení vysoké citlivosti, případně úplné matematické zpracování měření až do výsledného seismogramu, kteiý je pak poskytnut v analogové nebo digitální podobě.In addition, the control unit may also measure the generator speed, command the engine to start and stop, and the braking mechanism, optionally to reset the entire device prior to repeating the measurement, and record the signal timing of one or more rotary seismic sensor systems. The control unit can be used to control the generator as well as to control the entire seismic measurement procedure. The control unit can also compose signals from repeated measurements to achieve high sensitivity, or complete mathematical processing of the measurement up to the resulting seismogram, which is then provided in analog or digital form.

Výhodně senzorový systém nebo souprava podle vynálezu obsahuje v řídicí jednotce implementovaný počítačový program realizující způsob měření a zpracování dat, což vede k významnému zvýšení citlivosti měření rotačních seismických pohybů.Preferably, the sensor system or kit according to the invention comprises a computer program implemented in the control unit implementing a method of measuring and processing data, which leads to a significant increase in the sensitivity of the measurement of rotational seismic movements.

Předmětem vynálezu je také způsob seismického průzkumu, jehož podstatou je to, že se pomocí generátoru rotačních seismických pohybů generují rotační seismické pohyby, rotačním seismickým senzorovým systémem se měří odezva na generované rotační seismické pohyby, a pomocí řídicí jednotky se měření zpracují a vyhodnotí. Způsob podle vynálezu se konkrétně provádí tak, že se provádí měření a) časového průběhu budicích seismických signálů a b) časového průběhu odražených a/nebo refragovaných seismických signálů. Vyhodnocení měření zahrnuje kroky, kdy se v kroku 1) vypočítá korelační funkce podle vzorce VI (celý postup podrobněji uveden v příkladu 3), a pak se v kroku 2) podle vzorce V2 sčítá přes jednotlivé pokusy (index i ve vzorci V2), a v kroku 3) sčítá pres páry senzorů (index j ve vzorci V2), kdy sčítání je obvyklé sčítání nebo nelineární zobecněné sčítání, přičemž v případě nelineárního zobecněného sčítání se kroky 2) a 3) nutně provádějí v uvedeném pořadí.The subject of the invention is also a method of seismic exploration, which comprises generating rotary seismic movements by means of a rotary seismic generator, measuring the response to generated rotary seismic movements by means of a rotary seismic sensor system, and processing and evaluating the measurements using the control unit. In particular, the method of the invention is performed by measuring a) the time course of the excitation seismic signals and b) the time course of the reflected and / or refracted seismic signals. The measurement evaluation comprises the steps of calculating in step 1) the correlation function according to formula VI (the entire procedure is described in more detail in example 3), and then in step 2) according to formula V2 summed up over the individual experiments (index i in formula V2); in step 3) adds over sensor pairs (index j in formula V2), where the addition is a conventional addition or a non-linear generalized addition, and in the case of a non-linear generalized addition, steps 2) and 3) are necessarily performed in that order.

Výhodně je provedení celého měření a vyhodnocení dat realizováno pomocí počítačového programu, který je implementován v řídicí jednotce.Preferably, the performance of the entire measurement and evaluation of the data is realized by means of a computer program which is implemented in the control unit.

Řídicí jednotkou může být např. komerčně dostupný přenosný počítač. Řídicí jednotka může také komunikovat bezdrátově či pomocí vodičů se vzdáleným počítačem, kde je zmíněný program nebo jeho část implementována. Řídicí jednotka může také obsahovat prostředek pro ukládání naměřených dat (např. RAM paměť, zařízení typu pevný disk, datové DVD a pod.), která jsou zpracována následně.The control unit may be, for example, a commercially available portable computer. The control unit may also communicate wirelessly or via wires to a remote computer where the program or part thereof is implemented. The control unit may also include means for storing the measured data (eg, RAM memory, hard disk device, data DVD, etc.) which are processed subsequently.

Rotační seismický senzorový systém je díky svým malým rozměrům a malé hmotnosti snadno přenositelný a může být tedy instalován v kterékoliv zájmové oblasti. Významnou výhodou rotačního seismického senzorového systému podle vynálezu je to, že umožňuje současné měření jak rotačních, tak translačních složek seismického pohybu, což je nutné pro kompletní popis pohybu půdy v daném bodě.Due to its small size and low weight, the rotary seismic sensor system is easily portable and can therefore be installed in any area of interest. An important advantage of the rotary seismic sensor system according to the invention is that it allows simultaneous measurement of both rotational and translational components of seismic movement, which is necessary for a complete description of soil movement at a given point.

Rotační seismický senzorový systém podle vynálezu může být použit pro měření seismických rotačních pohybů, které jsou vyvolány přirozeným zdrojem, např. zemětřesením, nebojsou vyvolány umělým zdrojem, například výbuchem.The rotary seismic sensor system of the invention can be used to measure seismic rotational movements that are induced by a natural source, e.g., an earthquake, or are induced by an artificial source, such as an explosion.

Při seismickém průzkumu se pro generování rotačních sesimických vln výhodně užije zde popsaný generátor. Kinetická energie otáčivé části generátoru se po okamžitém zastavení přenese do pevné části zakotvené do země a transformuje do energie rotačních seismických vln, které jsou vyzařovány směrem dolů do horninového masivu. Zdrojový impulz je registrován rotačním so seismickým senzorovým systémem, který je umístěn pod generátorem. Rotační seismické vlny procházejí horninovou strukturou a odrážejí se od nehomogenit v horninách a/nebo dochází k jejich refrakci, takže část energie těchto vln opět dosáhne zemského povrchu, kde jsou zaznamenány jedním, popřípadě více rotačními seismickými senzorovými systémy, měřicími rotační složky seismických pohybů. Zpracování naměřených dat vede k určení času šíření odražených a/nebo refragovaných vln a jejich amplitud. Tato data jsou spolu s dalšími údaji potřebná proIn a seismic survey, the generator described herein is preferably used to generate rotational sesimic waves. The kinetic energy of the rotating part of the generator is immediately transferred to a fixed part anchored to the ground and transformed into the energy of rotating seismic waves, which are radiated downwards into the rock mass. The source pulse is registered by a rotary and seismic sensor system located below the generator. Rotational seismic waves pass through the rock structure and reflect or are refracted from inhomogeneities in the rocks, so that part of the energy of these waves again reaches the earth's surface where they are detected by one or more rotational seismic sensor systems measuring the rotational components of seismic movements. The processing of the measured data leads to the determination of the propagation time of the reflected and / or refracted waves and their amplitudes. This data, along with other data, is needed for

-3CZ 301217 B6 určování struktury hornin v hloubce. V kombinaci s uvedeným senzorovým systémem, výhodně s měřicí soupravou je pak použita speciální metodika měření a zpracování výsledků, která značně zvyšuje citlivost měření. Generátor zde popsaný má podstatně vyšší účinnost při generování rotačních pohybů půdy než všechny dosud používané umělé zdroje známé ze stavu techniky. To umožňuje rozvoj nových metod seismické prospekce založených na zpracování rotačních složek seismického pohybu. Tyto složky by měly být zpracovávány spolu s tradičně měřenými translačními složkami. Bez rotačních složek nemůže být popis seismického pohybu úplný neboť, podle obecně přijímaných fyzikálních představ, pohyb obecného hmotného bodu má 6 stupňů volnosti a může být jednoznačně popsán pouze s uvážením jak tří translačních, tak tří rotačních složek, io Pro daný účel je podstatné, aby byl generován pulz rotačních seismických vln $ relativně vysokou frekvencí (desítky Hz), který má vhodnou rozlišovací schopnost pro nehomogenity horninového masívu. Toho je dosaženo okamžitým zastavením otáčivé části bez zpětného rázu. Takovýto generátor je navíc možné používat pro mnoho pokusů po sobě s tím, že je stále generován v podstatě stejný pulz rotačních seismických vln.Determination of rock structure in depth. In combination with said sensor system, preferably with a measurement kit, a special measurement and processing methodology is used which greatly increases the sensitivity of the measurement. The generator described herein has a significantly higher efficiency in generating rotational soil movements than any art-known artificial source hitherto used. This allows the development of new seismic prospection methods based on the processing of rotational components of seismic motion. These components should be processed together with traditionally measured translation components. Without the rotational components, the description of seismic motion cannot be complete because, according to generally accepted physical ideas, the motion of the general mass point has 6 degrees of freedom and can be clearly described only considering both three translational and three rotational components. a pulse of rotating seismic waves $ at a relatively high frequency (tens of Hz) was generated, which has a suitable resolution for inhomogeneities of the rock mass. This is achieved by immediately stopping the rotating part without recoil. Moreover, such a generator can be used for many consecutive experiments, with substantially the same pulse of rotating seismic waves still being generated.

Přehled obrázků na výkresechOverview of the drawings

Obr. 1: Schematické znázornění prospekčního měření s využitím vynálezu.Giant. 1: Schematic representation of prospection measurement using the invention.

Obr. 2: Jedna z možných realizací rotačního seismického senzorového systému.Giant. 2: One possible implementation of the rotary seismic sensor system.

Obr. 3a: Bokorys generátoru s otáčivými rameny při pohybu.Giant. 3a: Side view of a generator with rotating arms in motion.

Obr. 3b: Půdorys generátoru s otáčivými rameny při pohybu.Giant. 3b: Plan view of a generator with rotating arms in motion.

Obr, 4a: Bokorys generátoru s otáčivými rameny po zabrzdění.Fig. 4a: Side view of a generator with rotating arms after braking.

Obr. 4b: Půdorys generátoru s otáčivými rameny po zabrzdění.Giant. 4b: Plan view of the generator with rotating arms after braking.

Obr. 5: Blokové schéma činnosti řídicí jednotky.Giant. 5: Block diagram of the control unit operation.

Obr. 6: Schéma zpracování měření procesorem řídicí jednotky.Giant. 6: Scheme of measurement processing processor controller.

Obr. 7: Fotografie jednoho provedení senzorového systému.Giant. 7: Photograph of one embodiment of the sensor system.

Obr. 8a: Naměřené signály z geofonů.Giant. 8a: Measured signals from geophones.

Obr. 8b: Rotační seismogramy.Giant. 8b: Rotational seismograms.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Příklad 1 Rotační seismický senzorový systémExample 1 Rotary Seismic Sensor System

Prospekční měření s využitím rotačního seismického senzorového systému podle vynálezu je schematicky znázorněno na obr. 1, kde generátorem G vyvolané rotační seismické vlny odražené od jednotlivých rozhraní v horninové struktuře jsou měřeny například souborem tří rotačních seismických senzorových systémů S_L, S2 a S3.Prospective measurement using the rotary seismic sensor system of the invention is schematically illustrated in Fig. 1, where generator-induced rotational seismic waves reflected from individual interfaces in the rock structure are measured, for example, by a set of three rotary seismic sensor systems S1, S2 and S3.

Pro názornost je jedno provedení rotačního seismického systému S podle vynálezu schematicky znázorněno na obr. 2. V tomto provedení rotační seismický systém S obsahuje pět dvojic senzorůFor illustrative purposes, one embodiment of the rotary seismic system S according to the invention is shown schematically in Fig. 2. In this embodiment, the rotary seismic system S comprises five sensor pairs

12 a 13, které měří ve 3 navzájem kolmých směrech, 2 dvojice senzorů 12 ve svislém směru a 3 dvojice senzorů 13 ve vodorovném směru. V tomto provedení jsou vertikální senzory 12 i horizontální senzory 13 uchyceny na pevné kovové kostře 14 ve vrcholech pomyslných mnohoúhelníků J5 se sudým počtem vrcholů, kde středy všech párů senzorů L2 a Π, pomyslných mnohoúhelníků 15 a pevné kostry 14 mají shodný průmět IL12 and 13 which measure in 3 mutually perpendicular directions, 2 pairs of sensors 12 in the vertical direction and 3 pairs of sensors 13 in the horizontal direction. In this embodiment, both the vertical sensors 12 and the horizontal sensors 13 are mounted on a solid metal frame 14 at the apexes of an even number of vertex polygons J5, where the centers of all pairs of sensors L2 and Π, the imaginary polygons 15 and fixed carcasses 14 have the same projection IL

Rotační seismický senzorový systém S podle vynálezu obsahuje jeden nebo více párů shodných seismických senzorů 12 a 13 (termín shodný je míněn ve smyslu charakteristik výstupního signálu), např. běžně dostupných geofonů (tj. seismických senzorů, které jsou založeny na elektromagnetickém snímání pohybu setrvačné hmoty, zavěšené na speciálně tvarované pružině). PáryThe rotary seismic sensor system S according to the invention comprises one or more pairs of identical seismic sensors 12 and 13 (the term identical in the sense of the output signal characteristics), eg commercially available geophones (i.e., seismic sensors based on electromagnetic sensing of inertia motion) , suspended on a specially shaped spring). Couples

-4CZ 301217 B6 senzorů 12, 13 jsou vždy spojeny pevně s tuhou kostrou Γ4 systému S a jsou umístěny tak, že jejich osy leží na dvou rovnoběžných přímkách, a spojnice senzorů 12 nebo 13 v daném páruje kolmá na osu té složky rotačního pohybu, která se měří, a zároveň nesmí být rovnoběžná s osou, podél které se měří translační pohyby (toto umístění je v popisu dále stručně označováno termí5 nem rovnoběžné senzory). Zmíněné rovnoběžné přímky jsou od sebe ve vzdáleností mnohem menší než je vlnová délka podélných seismických vln (P-vln) v okolní hornině. Obvykle se jedná o vzdálenost několika decimetrů.The sensors 12, 13 are always connected firmly to the rigid body Γ4 of the system S and are positioned so that their axes lie on two parallel lines, and the sensor line 12 or 13 in a given pair is perpendicular to the axis of that component of rotational motion are measured, and at the same time they must not be parallel to the axis along which translational movements are measured (this location is hereinafter briefly referred to as parallel sensors). Said parallel lines are at a distance much smaller than the wavelength of longitudinal seismic waves (P-waves) in the surrounding rock. Usually this is a distance of several decimeters.

Počet párů senzorů 12, 13 závisí na počtu složek rotačního pohybu (počet os otáčení, kolem iú kterých probíhá měření současně) a dále na maximalizací poměru cítlívost/cena. Senzorový systém S s více páry senzorů 12,13 je citlivější, avšak je dražší. Jednotlivé senzory 12 nebo 13 měří jednu translační složku seismických kmitů.The number of pairs of sensors 12, 13 depends on the number of components of the rotational movement (the number of axes of rotation around which the measurement takes place simultaneously) and further on the maximization of the sensitivity / cost ratio. The multi-pair sensor system S 12.13 is more sensitive, but more expensive. The individual sensors 12 or 13 measure one translational component of seismic oscillations.

Princip měření rotačních složek pomocí páru shodných rovnoběžných senzorů 12,13 spočívá v tom, že se vypočte rozdíl mezi signálem z obou senzorů 12 nebo 13 (diferenciální pohyb). Pokud by v signálech nebyla rotační složka, byly by signály z obou senzorů 12 nebo 13 zcela identické, protože jsou pevně spojeny s kostrou 14, která se nemůže nijak deformovat. Diferenciální pohyb z páru senzorů 12 nebo ]_3 s rovnoběžnými osami tedy odpovídá rotačnímu pohybu v rovině dané těmito osami. Citlivost měření daného páru senzorů 12 nebo 13 je přitom přímo úměrná citlivosti jednotlivých senzorů 12, JJ a vzdálenosti os senzorů. Vzdálenost senzorů 12 nebo J_3 tvořících daný pár však nelze příliš zvětšovat, protože musí být zachována podmínka, že kostra 14 je nedeformovatelná a že její rozměry jsou v podstatě zanedbatelné vůči vlnové délce P-vln.The principle of measuring rotational components using a pair of identical parallel sensors 12, 13 is to calculate the difference between the signal from both sensors 12 or 13 (differential motion). If there was no rotational component in the signals, the signals from the two sensors 12 or 13 would be completely identical, since they are firmly connected to the frame 14, which cannot deform in any way. Thus, the differential movement of a pair of sensors 12 or 13 with parallel axes corresponds to a rotational movement in the plane given by these axes. The measurement sensitivity of a given pair of sensors 12 or 13 is directly proportional to the sensitivity of the individual sensors 12, 11 and the distance between the sensor axes. However, the distance of the sensors 12 or 13 forming the pair cannot be greatly increased, since the condition that the frame 14 is non-deformable and that its dimensions are substantially negligible relative to the wavelength of the P-waves must be maintained.

Výhodným konkrétním provedením výše uvedeného senzorového systému S je rotační seismický senzorový systém S pro měření rotačního pohybu kolem vertikální nebo horizontální osy (os). Pojmy „vertikální“ a „horizontální“ se vztahují k poloze (orientaci) přístroje vzhledem ke gravitačnímu poli v průběhu měření při upevnění přístroje k zemi. Není-li systém S fixován k zemi, užívají se tyto pojmy pouze k rozlišení dvou navzájem kolmých směrů, podél nichž mohou být orientovány osy senzorů 12, J_3 tvořících senzorový systém.A preferred specific embodiment of the aforementioned sensor system S is a rotary seismic sensor system S for measuring rotational movement about a vertical or horizontal axis (s). The terms "vertical" and "horizontal" refer to the position (orientation) of the instrument relative to the gravitational field during measurement when the instrument is fixed to the ground. If the system S is not fixed to the ground, these terms are used only to distinguish two perpendicular directions along which the axes of the sensors 12, 13 forming the sensor system can be oriented.

Mohou být tedy rozlišeny páry vertikálních senzorů 12 a páry horizontálních senzorů 13. Výhodné uspořádání senzorového systému S je takové, při kterém senzory 12, 13 jak vertikálních párů senzorů J_2 tak i horizontálních párů senzorů JJ leží v rovnoběžných rovinách, a vertikální senzory 12 i horizontální senzory 13 leží ve vrcholech pravidelných mnohoúhelníků JJ (ve spe35 ciálním případě dvou senzorů JJ nebo 13 se takový mnohoúhelník 15 redukuje na úsečku). Jak vertikální senzory 12 tak horizontální senzory J3 jsou pevně připojeny k pevné, např. kovové, kostře 14, jejíž podstatnou vlastností je to, že je nedeformovatelná.Thus, pairs of vertical sensors 12 and pairs of horizontal sensors 13 may be distinguished. A preferred arrangement of the sensor system S is one in which the sensors 12, 13 of both the vertical sensor pairs 12 and the horizontal sensor pairs 11 lie in parallel planes, and the vertical sensors 12 and horizontal the sensors 13 lie at the apexes of regular polygons 11 (in the special case of two sensors 11 or 13, such a polygon 15 is reduced to a line segment). Both the vertical sensors 12 and the horizontal sensors 13 are rigidly connected to a fixed, e.g. metal, skeleton 14, the essential feature of which is that it is non-deformable.

Pro měření rotace kolem jedné osy je potřeba alespoň jeden pár senzorů J2 nebo 13 s osami v rovině kolmé na tuto osu. Pro současné měření kolem tří navzájem kolmých os rotace je tedy třeba alespoň tří párů senzorů 12 nebo 13, kdy osy senzorů 12 nebo JJ v každém páru leží v jedné ze tri navzájem kolmých rovin. Pro dosažení větší citlivosti měření je na pevné kostře j4 namontováno více párů senzorů 12 nebo 13, než jsou výše uvedené minimální počty. Rotační seismický senzorový systém S podle vynálezu obsahuje tedy alespoň jeden pár senzorů ]2 neboTo measure rotation about one axis, at least one pair of sensors 12 or 13 with axes in a plane perpendicular to that axis is required. Thus, at least three pairs of sensors 12 or 13 are needed to simultaneously measure about three mutually perpendicular rotation axes, wherein the sensor axes 12 or 11 in each pair lie in one of three mutually perpendicular planes. To achieve greater measurement sensitivity, more sensor pairs 12 or 13 are mounted on the fixed frame 14 than the above minimum numbers. Thus, the rotary seismic sensor system S according to the invention comprises at least one pair of sensors 12 or 18

13, výhodně tří páry senzorů 12 nebo 13, výhodněji více než tři páry senzorům nebo 13, a to ve specifickém uspořádání výše popsaném.13, preferably three pairs of sensors 12 or 13, more preferably more than three pairs of sensors or 13, in the specific arrangement described above.

Příklad 2 Seismická měřicí souprava obsahující rotační seismický senzorový systém a generátor rotačních seismických vlnExample 2 Seismic measuring kit comprising a rotating seismic sensor system and a rotating seismic wave generator

Dalším předmětem vynálezu je seismická měřicí souprava obsahující rotační seismický senzorový systém S a generátor G rotačních seismických vln.A further object of the invention is a seismic measuring set comprising a rotary seismic sensor system S and a rotary seismic wave generator G.

Výhodný je generátor G, který má tyto základní části (obr. 3a, 3b): pevnou část P, otáčivou část O a brzdicí mechanismus B.Preference is given to a generator G having the following basic parts (Figs. 3a, 3b): a fixed part P, a rotating part O and a braking mechanism B.

-5CZ 301217 Bó-5GB 301217 Bo

Pevná část P generátoru G je tvořena alespoň dvěma, výhodně třemi, pevnými rameny 1, která se zakopávají do země, a jsou pevně spojena se středovým sloupem 2. Pro ukotvení jsou konce ramen I zapuštěny kolmo do země do děr, které jsou předvídány půdním vrtákem. Středový sloup 2 je umístěn v ose otáčení otáčivé části O generátoru G, která je ke sloupu 2 upevněna pomocí ložisek 4 s malým třením při otáčení.The fixed part P of the generator G consists of at least two, preferably three, fixed arms 1 which are buried in the ground and are firmly connected to the central column 2. For anchoring, the ends of the arms 1 are embedded perpendicularly into the ground into holes predicted by a soil drill . The central column 2 is located in the axis of rotation of the rotating part O of the generator G, which is fixed to the column 2 by means of bearings 4 with low friction during rotation.

Otáčivá část O generátoru G má výhodně podobu dvou či více otáčivých ramen 3 rozmístěných v pravidelných úhlových intervalech kolem osy otáčení, tj. středového sloupu 2. Každé otáčivé ío rameno 3 je tvořeno např, dvěma tyčemi 3.1, které jsou šikmo připevněny ke středovému sloupu s použitím ložisek 4. Mezi ložisky je ke středovému sloupu 2 upevněn brzdicí mechanismus B.The rotating part O of the generator G preferably takes the form of two or more rotary arms 3 spaced at regular angular intervals about the axis of rotation, i.e. the center column 2. Each rotary arm 3 is formed, for example, by two rods 3.1 which are inclined to the center column. using bearings 4. A braking mechanism B is mounted between the bearings to the center column 2.

Na konci tyčí 3.1 je upevněno závaží 3.2, které může být realizováno různými způsoby. Výhodné řešení je použít jako závaží 3.2 dutou válcová nádrž, do které se například napouští voda nebo nasype písek. To umožňuje snadnější přepravu a plnění závaží 3.2 až na místě. Válcový tvar závaží 3.2 je zvolen jako výhodný kvůli malému odporu vzduchu při rychlém otáčení.At the end of the bars 3.1 a weight 3.2 is fixed, which can be realized in various ways. A preferred solution is to use a hollow cylindrical tank as a weight 3.2 into which, for example, water is infused or sand is poured. This makes it easier to transport and load the 3.2 weights on site. The cylindrical shape of the weight 3.2 is chosen to be advantageous because of the low air resistance during rapid rotation.

Otáčivá část O může být také tvořena například prstencem nebo diskem rotujícím v rovině kolmé na středový sloup 2 pevné části P, který je zároveň osou rotace. Prstenec je ke středovému sloupu 2 připojen pomocí ramen 3.1 a ložisek 4 umožňujících otáčivý pohyb s minimálním třením,The rotating part O can also be formed, for example, by a ring or disc rotating in a plane perpendicular to the central column 2 of the fixed part P, which is also the axis of rotation. The ring is connected to the center column 2 by means of arms 3.1 and bearings 4 allowing rotational movement with minimum friction,

Brzdicí mechanismus B generátoru slouží k prudkému zabrzdění otáčivé části. Zabrzdění otáčivé části Oje výhodně realizováno náraze otáčivých ramen 3, resp. jejich tyčí 3.1, do brzdných tyčíThe generator braking mechanism B is used to sharply brake the rotating part. The braking of the rotating part O is preferably realized by the impact of the rotating arms 3 and 3, respectively. their bars 3.1, into the brake bars

5. Na obr, 3a, 3b je generátor G s otáčivými rameny 3 ve stavu před zabržděním, na obr. 4a, 4b je stav po zabrzdění. Brzdicí mechanismus B je zde tvořen dvěma nebo více brzdnými tyčemi 5. Ve výhodném řešení je zvolen stejný počet brzdných tyčí 5 jako je počet otáčivých ramen 3. Brzdné tyče 5 jsou umístěny tak, aby nebránily pohybu ramen 3 a jsou zajištěny pomocí západky 6, která je ovládána například elektromagneticky pomocí relé 7 a táhel 8. Na povel z řídící jednotky U je západka 6 uvolněna a brzdná tyč 5 překříží dráhu spodní tyče 3.1 ramene 3. Brzdné tyče 5 padají po uvolnění směrem dolů jednak vlastní tíhou, jednak je pohyb urychlen pružinou 9. Spodní Část brzdných tyčí 5 zapadne do žlábků v disku 10, který je součástí pevné části P a je spojen se středovým sloupem 2, Po zabrždění je třeba zabránit zpětnému rázu. To může být realizováno různými způsoby, např. gumovou přísavkou nebo elektromagnetem (další ekvivalentní možnosti odborník snadno nalezne). Výhodné řešení je použít mechanickou západku. V brzdné tyči 5 je v místě nárazu do tyče 3.1 otvor, do kterého se při nárazu vsune západka, spojená se spodní tyčí 3.1 otáčivého ramene 3. Západkový mechanismus může být například realizován v podobě západky, která je z obou stran vybavena trojúhelníkovými segmenty, které jsou od sebe oddalovány pružinou. Při průchodu otvorem se tyto segmenty stlačí, po průchodu se roztáhnou a zabrání zpětnému rázu. Výhodné řešení je, aby tato západka byla ovládána též elektromagneticky. To umožní řídicí jednotce U po skončení pokusu uvést celé zařízení opět do počátečního stavu bez ručního zásahu obsluhy. Tato vlastnost je výhodná kvůli tomu, že vysoké citlivosti se dosahuje mnohonásobným opakováním měření.Fig. 3a, 3b shows the generator G with the pivoting arms 3 in the pre-braked state, in Figs. 4a, 4b the braked state. The braking mechanism B is here formed by two or more brake rods 5. In a preferred solution, the same number of brake rods 5 as the number of rotating arms 3 are selected. The brake rods 5 are positioned so as not to impede the movement of the arms 3 and secured by a latch 6 is actuated, for example, electromagnetically by means of relays 7 and rods 8. At the command of the control unit U, the latch 6 is released and the brake rod 5 crosses the path of the lower rod 3.1 of the arm 3. The brake rods 5 9. The lower part of the brake rods 5 fits into the grooves in the disc 10, which is part of the fixed part P and is connected to the center column 2. After braking, kickback must be prevented. This can be accomplished in a variety of ways, such as a rubber suction cup or an electromagnet (other equivalent options will be readily appreciated by one skilled in the art). A preferred solution is to use a mechanical latch. In the brake bar 5, at the point of impact into the bar 3.1, a hole is received into which, in the event of impact, a latch engages with the lower bar 3.1 of the pivot arm 3. The latch mechanism can be realized in the form of a latch, they are spaced apart by a spring. As they pass through the aperture, these segments are compressed, expanded after passage and prevent kickback. An advantageous solution is that the latch is also operated electromagnetically. This allows the control unit U to return to the initial state after the attempt is completed without manual intervention by the operator. This feature is advantageous because the high sensitivity is achieved by repeated measurements.

Jinou variantou zabrždění otáčivé části, zejména je-li tvořena rotujícím prstencem nebo diskem, je zapadnutí zubů ozubeného kola pevně spojeného s otáčivou částí O do mezer mezi zuby ozubeného segmentu pevně spojeného s pevnou částí P. Oba ozubené prvky leží v rovině kolmé na osu otáčení. K aktivaci dojde například po uvolnění západky tak, že pohyblivá část se vlastní tíhou posune svisle dolů a přitlačí ozubené kolo k ozubenému segmentu.Another variant of braking the rotating part, especially if it is formed by a rotating ring or disc, is to engage the gear teeth fixedly connected to the rotating part O in the gaps between the gear teeth fixedly connected to the fixed part P. The two gear elements lie in a plane perpendicular to the axis of rotation. . Activation occurs, for example, when the latch is released by moving the movable part vertically downwards under its own weight and pressing the gear against the gear segment.

Motor generátoru (na obr. 3 není znázorněn) roztáčí otáčivou část O, na niž je točivý moment motoru přenášen například pomocí klínového řemenu. Výhodné řešení je použít motor, který může roztáčet generátor na jednu i na druhou stranu. Součástí motoru je výhodně i elektrický akumulátor, který slouží ke startování motoru, k napájení řídicí jednotky U a k napájení elektromagnetického ovládání 7 brzdicího mechanismu B,The generator motor (not shown in FIG. 3) rotates the rotating part O to which the engine torque is transmitted, for example, by a V-belt. A preferred solution is to use a motor that can rotate the generator to one side or the other. Preferably, the engine also includes an electric accumulator which serves to start the engine, to power the control unit U and to supply the electromagnetic control 7 of the braking mechanism B,

-6CZ 301217 Bč>-6GB 301217 Bč>

Řídicí jednotka U je realizována v podstatě jako počítač, který ve výhodném provedení zaznamenává údaje ze senzorů 12, 13, zapíná a vypíná motor, aktivuje brzdicí mechanismus B a uvádí generátor G do původního stavu. K řídicí jednotce U je připojen motor a elektromagnetická relé 7 generátoru G, rotační seismický měřicí systém S a otáčkoměr, např. optický otáčkoměr. Princip optického otáčkoměru spočívá v tom, že optický paprsek je přerušován průchodem otáčejících se ramen 3. K. aktivaci brzdicího mechanismu B dochází například ve vhodné poloze otáčivých ramen 3 vůči brzdným tyčím 5. Ve výhodném řešení v řídicí jednotce U probíhá také zpracování naměřených dat způsobem, který je popsán dále. Řídicí jednotka U výhodně obsahuje implementovaný počítačový program, který realizuje způsob vyhodnocení a zpracování dat, který je popsán io vývojovým diagramem na obr. 5 a v jednom konkrétním provedení je popsán v dalším příkladu. Uvedený počítačový program může být implementován i do vzdáleného jiného počítače, který je využit ke zpracování datThe control unit U is realized essentially as a computer which, in a preferred embodiment, records data from the sensors 12, 13, switches the engine on and off, activates the braking mechanism B and restores the generator G to its original state. The motor and the electromagnetic relays 7 of the generator G, the rotary seismic measuring system S and the tachometer, e.g. an optical tachometer, are connected to the control unit U. The principle of the optical tachometer is that the optical beam is interrupted by the passage of the rotating arms 3. K. Activation of the braking mechanism B occurs, for example, in a suitable position of the rotating arms 3 relative to the brake bars 5. In the preferred solution , which is described below. The control unit U preferably comprises an implemented computer program that implements a method for evaluating and processing data, which is also described in the flowchart of Fig. 5, and in one particular embodiment is described in another example. The computer program may also be implemented on a remote computer that is used for data processing

Řídicí jednotka U vybavená programem pro zpracování dat může být užita obdobně také pro samotný rotační senzorový systém $ v případě, že je využit jiný zdroj seismických pohybů (zemětřesení, výbuch).The control unit U equipped with a data processing program can similarly also be used for the rotary sensor system 8 itself in the case that another source of seismic movements (earthquake, explosion) is used.

Příklad 3 Měření uměle generovaných rotačních pohybů užitím prototypu senzorového systémuExample 3 Measurement of artificially generated rotary movements using a prototype sensor system

Byl proveden pokus s prototypem (obr. 7), v podstatě odpovídajícím zařízení na obr. 2, který potvrdil technickou způsobilost zařízení a jeho správnou funkci.An experiment was performed with a prototype (Fig. 7), essentially corresponding to the device in Fig. 2, which confirmed the technical capability of the device and its proper functioning.

Rotační seismický senzorový systém S sestával ze čtyř horizontálních senzorů 13, což byly geofony typu LF-24 (Sensor Nederland b.v.) s plochou frekvenční charakteristikou pro frekvence větší než 1Hz. Senzory J3 byly připevněny na nedeformovatelné (ocelové) kostře j4 ve tvaru válce (obr. 7) o průměru 40 cm. Senzorový systém S byl při měření umístěn na povrchu země v blízkosti pevné části P generátoru G rotačních pohybů půdy. Jako řídicí jednotky U byl použit počítač typu laptop s převodníkovou kartou UDAQ 1408 (Tedia).The rotary seismic sensor system S consisted of four horizontal sensors 13, which were geophones of type LF-24 (Sensor Nederland b.v.) with a flat frequency response for frequencies greater than 1Hz. The sensors 13 were mounted on a non-deformable (steel) frame 14 in the shape of a cylinder (FIG. 7) with a diameter of 40 cm. The sensor system S was placed on the ground surface near the fixed part P of the generator G of rotating soil movements. A UDAQ 1408 (Tedia) laptop computer was used as the U control unit.

Pro generování rotačních seismických pohybů půdy byl užit generátor G, který v podstatě odpovídá schématu na obr. 3a, 3b., a je zjednodušenou verzí dále popsaného prototypu, který byl též zkonstruován. Pevná část P generátoru G byla zapuštěna do země. Otáčivá ramena 3 byla čtyři. Brzdicí mechanismus B byl realizován železnými trubkami 5, které byly drženy původně ve vodorovné pozici a ve vhodný okamžik zablokovaly otáčení ramen 3 tím, že zapadly do drážek vyhloubených do země. Tím došlo k nárazu tyčí 3.1 otáčivých ramen 3 na brzdné tyče 5, a prakticky k okamžitému zastavení otáčivých ramen 3 a tudíž k vygenerování rotačních seismických pohybů.For generating rotational seismic soil movements, a generator G, which substantially conforms to the scheme of Figs. 3a, 3b, was used, and is a simplified version of the prototype described below, which was also constructed. The fixed part of P generator G was sunk into the ground. The pivoting arms 3 were four. The braking mechanism B was realized by iron pipes 5 which were originally held in a horizontal position and at the appropriate moment blocked the rotation of the arms 3 by engaging in grooves excavated into the ground. As a result, the rods of the pivot arms 3 impact the brake rods 5 and virtually immediately stop the pivot arms 3 and hence generate rotational seismic movements.

Bylo provedeno 5 pokusů, při kterých se otáčivá ramena 3 generátoru G otáčela po směru hodinových ručiček a 5 pokusů, při kterých se ramena otáčela 3 proti směru hodinových ručiček.5 experiments were carried out in which the rotating arms 3 of the generator G rotated clockwise and 5 experiments in which the arms were rotated 3 counterclockwise.

Výsledky měření ze dvou těchto pokusů jsou znázorněny na obr. 8. Na horním obrázku jsou časové průběhy signálů ze 4 geofonů L3 (křivky a,b,c,d). Rozdíly mezi těmito záznamy jsou způsobeny právě rotačními složkami, které jsou znázorněny na spodním obrázku pro 2 páry geofonů 13, a sice (a,c) a (b,d).The measurement results from two of these experiments are shown in Fig. 8. The upper figure shows the waveforms of the signals from the 4 L3 geophones (curves a, b, c, d). The differences between these records are due to the rotational components shown in the bottom figure for the two pairs of geophones 13, namely (a, c) and (b, d).

Výpočet citlivosti senzorového systémuSensitivity calculation of sensor system

Výpočet byl proveden pro konkrétní provedení senzorového systému S, pomocí kterého se uskutečnilo výše popsané pokusné měření. Při použití kvalitnějších komponent je možno dosáhnout ještě lepší, až řádově vyšší citlivostí.The calculation was performed for a particular embodiment of the sensor system S, by means of which the above-described experimental measurement was carried out. When using higher quality components, even better sensitivity can be achieved.

Jako senzory J_3 byty použity geofony od firmy Sensor Nederland b.v. typu LF-24, které mají základní citlivost l5V/(m/s). Signál je dále zesílen 100 krát, takže celková citlivost je 1500V/(m/s). Tento analogový signál je digitalizován pomocí A/D převodníku (Tedia s.r.o.),Geophones from Sensor Nederland b.v. Type LF-24, which have a basic sensitivity of 15V / (m / s). The signal is further amplified 100 times, so the total sensitivity is 1500V / (m / s). This analog signal is digitized using an A / D converter (Tedia s.r.o.),

-7CZ 301217 B6 s nastaveným rozsahem ±5V. Odtud plyne, že maximální rozsah zaznamenané rychlosti kmitání je přibližně ±3,33 mm/s. Převodník má dynamiku 21 bitů, to znamená, že jeho celkový rozsah je rozdělen na přibližně ±106 úrovní. Nejmenší rychlost kmitání, kterou je možno rozpoznat (LSB) je proto 3,33 nm/s. Poloměr kostry Γ4, na které jsou geofony upevněny, je 20 cm. Z toho plyne, že LSB vyjádřená v radiánech činí 16,65 nrad/s. Toto lze považovat za základní citlivost uvedeného konkrétního senzorového systému. Tato citlivost je konstantní ve frekvenčním pásmu 1 až 200 Hz.-7GB 301217 B6 with ± 5V range. Hence, the maximum range of the recorded vibration velocity is approximately ± 3.33 mm / s. The converter has a dynamics of 21 bits, ie its total range is divided into approximately ± 10 6 levels. Therefore, the lowest vibration velocity that can be detected (LSB) is 3.33 nm / s. The radius of the carcass Γ4 on which the geophones are fixed is 20 cm. It follows that the LSB expressed in radians is 16.65 nrad / s. This can be considered as the basic sensitivity of said particular sensor system. This sensitivity is constant in the frequency range 1 to 200 Hz.

Prototyp generátoru seismických rotačních pohybů io Generátor G v tomto konkrétním provedení má 2 otáčivá ramena 3 umístěná protilehle vzhledem k ose otáčení. Na tyčích 3.1 ramen 3 jsou připevněny nádrže 3.2 válcového tvaru o obsahu 16 1. Před uvedením do činnosti se pomocí půdního vrtáku připraví díry k ukotvení generátoru G a zakope se podzemní část pevné části P. Nádrže 3.2 se naplní vodou, každé ze závaží tak má hmotnost 21 kg. Přitom se kontroluje vodorovné uložení pomocí libely. Poté se spustí pomocí řídicí jednotky U měření. Dále celý postup kontroluje řídicí jednotka U. Nastartuje motor a tím se začnou roztáčet ramena 3. Při dosažení požadované hodnoty rychlosti otáčení vypne motor. Po několikasekundové pauze spustí brzdicí mechanismus B. Přitom zajistí, aby brzdné tyče 5 byly spuštěny ve vhodný okamžik tak, aby zcela zapadly do žlábků drive, než do nich narazí tyče 3.1 otáčivých ramen 3. Při nárazu dojde mechanicky k přichycení tyčí 3.1 otáčivých ramen 3 k brzdným tyčím 5, k zastavení otáčivých ramen 3 a ke generování rotačních seismických vln. Od okamžiku nárazu se začne zaznamenávat výstup z rotačního seismického senzorového systému S. Nejprve je použito malého zesílení, aby byl věrně zaznamenán silný budicí impulz, poté dojde ke zvýšení citlivosti (například stokrát) pro záznam odražených vln. Po ukončení záznamu jsou otáčivá ramena 3 pootočena zpět o několik desítek stupňů. Brzdné tyče 5 jsou vytaženy vzhůru a zajištěny pomocí západek 6. Tím je generátor G připraven k dalšímu použití. Pro rozpoznání velmi slabých odrazů se celý postup mnohokrát opakuje a výsledky se sčítají (viz výše). Přitom v polovině případů se roztáčí otáčivá část O generátoru G ve směru hodinových ručiček, v polovině případů proti směru hodinových ručiček.Prototype of Seismic Rotary Motion Generator 10 In this particular embodiment, the generator G has 2 pivoting arms 3 positioned opposite the axis of rotation. The cylinders 3.1 of the booms 3 are fitted with cylindrical tanks of 16 l capacity. Before actuation, the holes for anchoring the generator G are prepared by means of a soil drill and the underground part of the fixed part P is buried. weight 21 kg. The horizontal bearing is checked by means of a leveling device. It is then started with the U control unit. Furthermore, the whole process is monitored by the control unit U. It starts the engine and thus starts the arms 3. The engine stops when the set speed is reached. After a few seconds of pause, it triggers the braking mechanism B. In doing so, it ensures that the brake rods 5 are lowered at the appropriate moment so that they fully engage the drive grooves before the rods 3.1 of the swinging arms 3 hit them. to the brake bars 5, to stop the rotating arms 3 and to generate rotational seismic waves. From the moment of impact, the output of the rotary seismic sensor system S is recorded. First, a small amplification is used to faithfully record a strong excitation pulse, then the sensitivity (for example, a hundred times) to record the reflected waves is increased. Upon completion of the recording, the pivoting arms 3 are rotated back several tens of degrees. The brake rods 5 are pulled up and secured by means of the latches 6. Thus, the generator G is ready for further use. To detect very weak reflections, the whole procedure is repeated many times and the results are summed (see above). In this case, the rotating part O of the generator G rotates clockwise in half of the cases, and counterclockwise in half.

Metodika provádění měření a zpracování výsledkůMethodology of measurement and results processing

Výhodně je měření a zpracování výsledků prováděno pomocí jedné, případně i více řídicích jednotek U, ovládajících jeden nebo více senzorových systémů S podle vynálezu společně s výše popsaným generátorem G a provádějící zpracování popsané dále. Obr. 5 ukazuje provedení, kdy všechny tyto činnosti vykonává jedna řídicí jednotka U, která ovládá generátor G (v tomto provedení obsahující otáčivá ramena 3 a brzdné tyče 5) a soubor SOS senzorových systémů S. Řídicí jednotka U sestává z operační jednotky U1 a procesoru U2. Tato jednotka vyšle povel 111 generátoru G k uvedení do výchozího stavu (inicializace Gl). Poté vyšle jednotka povel _LL2 ovládání motoru G2 ke spuštění. Optická závora G3 vysílá signály 113 o rychlosti otáčení a momentální poloze ramen 3, tyto údaje jsou v řídicí jednotce IJ průběžně vyhodnocovány. Po dosažení dostatečné rychlosti ramen 3 vyšle jednotka povel 114 k vypnutí motoru. V optimální poloze ramen 3 pak vyšle jednotka povel 115 ovladači G4 pro spuštění brzdicího mechanismu B a zároveň povel 116 ke snížení citlivosti senzorového systému Sl umístěnému těsně pod generátorem G. Tento senzorový systém SJ zaznamená budicí rotační signál a vyšle o tom zprávu 117 řídicí jednotce U. Bezprostředně poté vyšle jednotka U povel 118 ke zvýšení citlivosti senzoro45 vého systému SL Senzorový systém Sl a případně další systémy S2 až SN poté zaznamenají rotační signály 119, 110, které se vracejí zpět z horninového masívu (například odražené od nehomogenit). Poté se všechna nashromážděná data předají 111 procesoru U2, kde dochází kjejich průběžnému a/nebo pozdějšímu zpracování. Je výhodné celý proces inicializace, spuštění a zastavení generátoru G mnohokrát opakovat s cílem zvýšení citlivosti měření. Výsledkem so měření a zpracování v procesoru U2 jsou výstupní rotační seismogramy 112 (obr. 8a, 8b), odpovídající jednotlivým senzorovým systémům S1 až SN.Preferably, the measurement and processing of the results is carried out by means of one or more control units U controlling one or more of the sensor systems S according to the invention together with the generator G described above and carrying out the processing described below. Giant. 5 shows an embodiment where all of these operations are performed by a single control unit U that controls a generator G (in this embodiment comprising rotating arms 3 and brake bars 5) and a set of SOS sensor systems S. The control unit U consists of an operating unit U1 and a processor U2. This unit sends a command 111 to the generator G to initialize (initializing G1). The unit then sends a command _LL2 of the motor control G2 to start. The optical barrier G3 sends signals 113 at the speed of rotation and the current position of the arms 3, these data being continuously evaluated in the control unit 11. After the booms have reached a sufficient speed 3, the unit sends a command 114 to stop the engine. In the optimal position of the arms 3, the unit then sends a command 115 to the actuator G4 to actuate the braking mechanism B and at the same time a command 116 to reduce the sensitivity of the sensor system S1 located just below the generator G. Immediately thereafter, the unit U sends a command 118 to increase the sensitivity 45 of the sensor system SL. The sensor system S1 and possibly other systems S2 to SN then record rotary signals 119, 110 that return back from the rock mass (e.g. reflected from inhomogeneities). Thereafter, all the collected data is passed to the U2 processor 111, where it is processed continuously and / or later. It is advantageous to repeat the entire process of initiating, starting and stopping the generator G many times in order to increase the sensitivity of the measurement. The result of the measurements and processing in the processor U2 is the output rotary seismograms 112 (Figs. 8a, 8b) corresponding to the individual sensor systems S1 to SN.

Procesor U2 provádí zpracování podle schématu na obr. 6, kde senzorové systémy SL S2 .. SN měří tři složky Cl až C3 rotačního pohybu generovaného generátorem G. Schéma odpovídáThe processor U2 performs the processing according to the diagram in Fig. 6, where the sensor systems SL S2 .. SN measure the three components C1 to C3 of the rotary motion generated by the generator G.

-8CZ 301217 B6 situaci, kdy se k měření používá více senzorových systémů S než jeden a každý z nich měří rotační pohyb kolem tří navzájem kolmých os (rovnoběžných pro všechny senzorové systémy). Modifikace ovládání generátoru G a měřícího systému S, např. v provedení, kdy je odlišný brzdicí mechanismus, je odborníkovi zřejmá.A situation where more than one sensor system S is used for measurement, and each of them measures rotary motion about three mutually perpendicular axes (parallel to all sensor systems). Modification of the operation of the generator G and the measuring system S, eg in an embodiment where the braking mechanism is different, is obvious to the person skilled in the art.

Při zpracování seismického měření jsou k dispozici následující časové průběhy:The following time courses are available when processing seismic measurements:

a) budicí signály blk(t) (prvních několik desetin sekundy záznamu),a) excitation signals b lk (t) (first few tenths of a second of recording),

b) odražené a/nebo refragované signály xlk(t) (zbytek záznamu), kde / je číslo pokusu a A je číslo seismického snímače, iob) reflected and / or refracted signals x lk (t) (the rest of the record), where / is the experiment number and A is the seismic sensor number, io

Zpracování se provádí v několika krocích:Processing is carried out in several steps:

I. V závislosti na orientaci senzorů 12 nebo JJ ve dvojici se odečtou nebo sečtou signály z protilehlých senzorů L2 nebo 13. Tím se dosáhne toho, že se odečtou translační složky a zbudou pouze rotační složky. Tak se dostane rotační budicí signály Bft) a hledají se odražené a/nebo refragované rotační signály v časových průbězích kde /je číslo pokusu a j je číslo dvojice senzorů 12 nebo 13.I. Depending on the orientation of the sensors 12 or 11 in pair, the signals from the opposite sensors L2 or 13 are subtracted or added together. This achieves that the translation components are subtracted and only the rotational components are left. Thus, the rotational excitation signals (Bft) are obtained and the reflected and / or refracted rotational signals are sought in time courses where / is the experiment number and j is the pair number of sensors 12 or 13.

II. Využije se toho, že odražené a/nebo refragované vlny by měly mít stejný časový průběh jako budicí signál. Vypočtou se proto korelační funkce podle vzorce V1:II. It will be appreciated that the reflected and / or refracted waves should have the same waveform as the excitation signal. Therefore, the correlation functions according to formula V1 are calculated:

*»(/)= (V1)* »(/) = (V1)

V praxi je ovšem budicí signál nenulový pouze v krátkém časovém intervalu, proto stačí integro25 vat pouze v těchto mezích. Pokud má odraz přicházející v čase t stejnou orientaci jako budicí signál je funkce Κ,/t) kladná, jinak je záporná. Pokud žádný odraz nepřichází, je Kft) nulová (pokud se předpokládá ideální případ bez šumu). Odrazy se tedy mohou identifikovat tak, že se najdou lokální maxima funkce |Xy (t)\.In practice, however, the excitation signal is non-zero only in a short period of time, so it is sufficient to integrate only within these limits. If the reflection coming at time t has the same orientation as the excitation signal, the function Κ, / t) is positive, otherwise it is negative. If there is no reflection, Kft) is zero (assuming an ideal noise-free case). Reflections can thus be identified by locating the local maxima of the function | X y (t) \.

III. Všechny funkce Kj/t) by měly být teoreticky totožné. V praxi však vždy existuje šum, který způsobí, že tyto funkce nejsou stejné a že některé slabé odrazy zanikají v Šumu. Rozdíly mezi jednotlivými páry senzorů 12 nebo 13 jsou větší než rozdíly mezi jednotlivými pokusy, protože zde se přidává ještě chyba způsobená nestejnými charakteristikami jednotlivých senzorů 12 nebo 13, například geofonů, nedokonalou tuhostí kostry 14 senzorového systému S atd. Proto se provádí sčítání nejprve přes jednotlivé pokusy (index i). Tím se potlačí šum a dostane se součtová funkce S(t).III. All functions K i / t) should be theoretically identical. In practice, however, there is always noise that causes these functions not to be the same and that some faint reflections disappear in the noise. The differences between the individual pairs of sensors 12 or 13 are greater than the differences between the individual experiments, since there is still an error due to unequal characteristics of the individual sensors 12 or 13, for example geophones, imperfect stiffness of the frame 14 of the sensor system S etc. experiments (index i). This suppresses noise and gives the sum function S (t).

ϊ(')=ΣΣκΑ) (V2) ) iϊ ()) = ΣΣ κ Α (V2)) i

V tomto vzorci se může použít nelineární skládání signálů například metodou GAS (Málek J., Kolínský P., Štrunc J., Valenta J. 2007: Generalized average of signals (GAS) - a new method for detection of very weak waves in seismograms. Acta Geodytt. et Geomat., 4, No.3., 5-10). Při použití této metody je nutno provést pouze menší počet pokusů, avšak na druhou stranu dochází k určitému zkreslení signálu. Výhodnost použití nelineárního skládání je proto různá pro různé případy. Pořadí sčítání je podstatné právě v případě, že se používá nelineární sčítání.Nonlinear signal compositing can be used in this formula, for example by the GAS method (Malek J., Kolinsky P., Strunc J., Valenta J. 2007: Generalized average of signals (GAS) - a new method for detection of very weak waves in seismograms. Acta Geodytt et Geomat., 4, No.3., 5-10). This method requires only a smaller number of attempts, but on the other hand there is some signal distortion. The advantage of using nonlinear folding is therefore different for different cases. The order of addition is essential if non-linear addition is used.

IV. Odečtou se časy a amplitudy odražených a/nebo refragovaných vln,IV. The times and amplitudes of the reflected and / or refracted waves are subtracted,

V. Odečtené amplitudy a Časy šíření odražených a/nebo refragovaných vln vstupují do výpočtu so struktury geologického prostředí. Tento výpočet není součástí předkládaného vynálezu.V. The read amplitudes and the propagation times of the reflected and / or refracted waves enter the calculation of the geological environment structure. This calculation is not part of the present invention.

-9CZ 301217 B6-9EN 301217 B6

Tento postup se liší oproti dosud používaným postupům, především v pořadí prováděných operací při použití nelineárního sčítání:This procedure differs from the procedures used so far, especially in the order of operations performed using non-linear addition:

1) výpočet korelační funkce podle vzorce VI,1) calculation of the correlation function according to formula VI,

2) sčítání podle vzorce V2 přes jednotlivé pokusy (index i),2) addition according to formula V2 via individual experiments (index i),

3) sčítání podle vzorce V2 přes dvojice senzorů (index j), přičemž důležité je uvedené pořadí kroků 2 a 3.3) addition according to formula V2 over sensor pairs (index j), the order of steps 2 and 3 being important.

Výhodou výše popsaného postupu je to, že i když jednotlivé naměřené rotační seismogramy io nejsou zcela totožné (vlivem šumu, ne zcela stejné charakteristiky použitých senzorů 1_2, J_3, např. geofonů, atd,), korelační funkce jsou si navzájem mnohem podobnější. Rovněž záznamy z různých pokusů jsou si podobnější než záznamy z různých párů senzorů 12,13. Při jejich skládání proto dojde k velkému zesílení signálu, zvláště pokud se použije nelineární metoda GAS.The advantage of the above-described procedure is that although the individual rotational seismograms 10 measured are not exactly identical (due to noise, not exactly the same characteristics of the sensors 12, 13 used, e.g., geophones, etc.), the correlation functions are much more similar to each other. Also, records from different experiments are more similar to records from different pairs of sensors 12,13. When assembling, therefore, the signal will be greatly amplified, especially if the non-linear GAS method is used.

Tím se značně zvyšuje citlivost celého zařízení,This greatly increases the sensitivity of the entire device,

Sčítání korelačních funkcí, jak je schematicky znázorněno na obr. 6, probíhá tedy nejprve pro všechna opakovaná spuštění a následného zastavení generátoru a teprve poté se sčítají korelační funkce odpovídající dané složce rotačního pohybu pro všechny páry senzorů 12,13 daného senzorového systému Sm, m=l ..N.Thus, the correlation function addition, as shown schematically in Figure 6, first proceeds for all repeated starts and subsequent stops of the generator before the correlation functions corresponding to a given rotational motion component are summed for all sensor pairs 12, 13 of the sensor system Sm, m = l ..N.

Claims (8)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Rotační seismický senzorový systém (S), vyznačující se tím, že obsahuje jeden nebo více párů shodných seismických senzorů (12, 13), kde pár senzorů (12, 13) je vždy spojen pevně s nedeformovatelnou kostrou (14) systému (S) a senzory (12, 13) jsou umístěny tak, že jejich osy leží na dvou rovnoběžných přímkách, přičemž tyto přímky jsou od sebe ve vzdálenostiRotary seismic sensor system (S), characterized in that it comprises one or more pairs of identical seismic sensors (12, 13), wherein the pair of sensors (12, 13) is always connected firmly to the non-deformable frame (14) of the system (S). ) and the sensors (12, 13) are positioned such that their axes lie on two parallel lines, the lines spaced apart 30 mnohem menší než je vlnová délka P-vln v okolní hornině, a spojnice senzorů (12, 13) v daném páruje kolmá na osu té složky rotačního pohybu, která se měří, a zároveň nesmí být rovnoběžná s osou, podél které se měří translační pohyby,30 much smaller than the wavelength of the P-waves in the surrounding rock, and the sensor line (12, 13) in this pair pairs perpendicular to the axis of that component of the rotational motion that is measured, and not parallel to the axis along which moves, 2) pro výpočet součtové funkce 5(ř) se sčítá podle vzorce V2:2) for the calculation of the sum function 5 (ø) it is summed according to the formula V2: Μ=ΣΣ*/')Μ = ΣΣ * / ' 15 1 1 přes index z, přičemž i a j mají shodný význam jako ve vzorci V1, a15 1 1 over the index z, where i and j have the same meaning as in formula V1, and 2. Rotační seismický senzorový systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že dáleA rotary seismic sensor system according to claim 1, characterized in that further 35 obsahuje řídicí jednotku (U) pro realizaci měření rotačních seismických pohybů s vysokou citlivostí a zpracování naměřených dat.35 includes a control unit (U) for realizing high sensitivity rotational seismic motion measurements and processing the measured data. 3) sčítá se podle vzorce V2:(3) add up according to formula V2: 50=ςς^(ο50 = ςς ^ (ο J i přes index j, přičemž i a j mají shodný význam jako ve vzorci VI,J despite the index j, where i and j have the same meaning as in formula VI, 20 přičemž sčítání je obvyklé sčítání nebo nelineární zobecněné sčítání, a v případě nelineárního zobecněného sčítání se kroky 2 a 3 provádějí v uvedeném pořadí.20 wherein the addition is a conventional addition or a non-linear generalized addition, and in the case of a non-linear generalized addition, steps 2 and 3 are carried out respectively. 9. Seismická měřicí souprava podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že řídicí jednotka (U) obsahuje implementovaný počítačový program pro realizaci způsobu podleSeismic measuring set according to claim 4 or 5, characterized in that the control unit (U) comprises an implemented computer program for implementing the method according to 25 kteréhokoliv z nároků 6 až 8.25 any one of claims 6 to 8. 3. Rotační seismický senzorový systém podle nároku 1 nebo2, vyznačující se tím, že obsahuje jeden nebo více párů vertikálních senzorů (12) a/nebo horizontálních senzorů (13),Rotary seismic sensor system according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises one or more pairs of vertical sensors (12) and / or horizontal sensors (13). 40 které leží v rovnoběžných rovinách, a jak vertikální senzory (12) tak horizontální senzory (13) leží ve vrcholech pravidelných mnohoúhelníků (15) se sudým počtem vrcholů.40 that lie in parallel planes, and both the vertical sensors (12) and the horizontal sensors (13) lie at the vertices of regular polygons (15) with an even number of vertices. 4. Seismická měřicí souprava, vyznačující se tím, že obsahuje rotační seismický senzorový systém (S) podle nároku 2 nebo 3 a generátor (G) rotačních seismických vln, kterýSeismic measuring set, characterized in that it comprises a rotary seismic sensor system (S) according to claim 2 or 3 and a rotary seismic wave generator (G) which: 45 obsahuje pevnou část (P) pro zakotvení do země, otáčivou část (O) a brzdicí mechanismus (B) pro okamžité zastavení otáčivé části.45 comprises a fixed part (P) for anchoring to the ground, a pivoting part (O) and a braking mechanism (B) for immediate stopping of the pivoting part. 5. Seismická měřicí souprava podle nároku 4, vyznačující se tím, že generátor (G) rotačních seismických vln dále obsahuje motor.Seismic measuring set according to claim 4, characterized in that the rotary seismic wave generator (G) further comprises a motor. 6. Způsob seismického průzkumu, vyznačující se tím, že užitím seismické měřicí soupravy podle nároku 4 nebo 5 se pomocí generátoru (G) generují rotační seismické pohyby, • 10CZ 301217 B6 rotačním senzorovým systémem (S) se měří odezva na generované rotační seismické pohyby a pomocí řídicí jednotky (U) se měření zpracovávají a vyhodnocují,Seismic exploration method, characterized in that the seismic measuring set according to claim 4 or 5 generates rotary seismic movements by means of a generator (G), the response to the generated rotary seismic movements is measured by the rotary sensor system (S), and the control unit (U) measures and evaluates the measurements, 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že se při generování rotačních 5 seismických pohybů měří časový průběh budicích seismických signálů generovaných generátorem (G) a časový průběh odražených a/nebo refragovaných seismických signálů.Method according to claim 6, characterized in that, when generating rotational 5 seismic movements, the time course of the excitation seismic signals generated by the generator (G) and the time course of the reflected and / or refracted seismic signals are measured. 8. Způsob seismického průzkumu podle nároku 6nebo7, vyznačující se tím, že vyhodnocení seismického měření zahrnuje kroky, kdy se ίο 1) vypočítají korelační funkce K,/t) podle vzorce V1:Seismic survey method according to claim 6 or 7, characterized in that the evaluation of the seismic measurement comprises the steps where ίο 1) calculates the correlation functions K / t) according to the formula V1: kde B,} je budicí signál v Čase r, Xy je odražený nebo refragovaný signál v čase z+Z, i je číslo pokusu a j je číslo dvojice snímačů,where B, } is the excitation signal at Time r, Xy is the reflected or refracted signal at time z + Z, i is the experiment number aj is the pair of sensors, 8 výkresů8 drawings
CZ20080688A 2008-10-30 2008-10-30 Rotary seismic sensor system, seismic measuring kit comprising such system and seismic prospecting method CZ301217B6 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20080688A CZ301217B6 (en) 2008-10-30 2008-10-30 Rotary seismic sensor system, seismic measuring kit comprising such system and seismic prospecting method
PCT/CZ2009/000129 WO2010048906A2 (en) 2008-10-30 2009-10-29 Device for generating rotational seismic waves, rotational seismic sensor system and seismic measuring set

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20080688A CZ301217B6 (en) 2008-10-30 2008-10-30 Rotary seismic sensor system, seismic measuring kit comprising such system and seismic prospecting method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2008688A3 CZ2008688A3 (en) 2009-12-09
CZ301217B6 true CZ301217B6 (en) 2009-12-09

Family

ID=41397253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20080688A CZ301217B6 (en) 2008-10-30 2008-10-30 Rotary seismic sensor system, seismic measuring kit comprising such system and seismic prospecting method

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ301217B6 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ306566B6 (en) * 2015-12-31 2017-03-08 Univerzita Karlova V Praze An opto-mechanical sensor system for measuring seismic movements of the soil and a method of seismic measurement using this system
US10274627B2 (en) 2015-10-30 2019-04-30 Ion Geophysical Corporation Ocean bottom seismic systems
US11204365B2 (en) 2018-09-13 2021-12-21 Ion Geophysical Corporation Multi-axis, single mass accelerometer

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU556395A1 (en) * 1975-02-27 1977-04-30 Всесоюзный научно-исследовательский геологоразведочный нефтяной институт Device for the excitation of seismic waves
US7477573B2 (en) * 2006-11-24 2009-01-13 Institut Fuer Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben Oscillation generator for seismic applications

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU556395A1 (en) * 1975-02-27 1977-04-30 Всесоюзный научно-исследовательский геологоразведочный нефтяной институт Device for the excitation of seismic waves
US7477573B2 (en) * 2006-11-24 2009-01-13 Institut Fuer Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben Oscillation generator for seismic applications

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10274627B2 (en) 2015-10-30 2019-04-30 Ion Geophysical Corporation Ocean bottom seismic systems
US10545254B2 (en) 2015-10-30 2020-01-28 Ion Geophysical Corporation Multi-Axis, single mass accelerometer
US11561314B2 (en) 2015-10-30 2023-01-24 TGS-NOPEC Geophysical Corporation Multi-axis, single mass accelerometer
US12019197B2 (en) 2015-10-30 2024-06-25 Tgs-Nopec Geophysical Company Multi-axis, single mass accelerometer
CZ306566B6 (en) * 2015-12-31 2017-03-08 Univerzita Karlova V Praze An opto-mechanical sensor system for measuring seismic movements of the soil and a method of seismic measurement using this system
WO2017114517A1 (en) 2015-12-31 2017-07-06 Univerzita Karlova V Praze Opto-mechanical sensor system for measuring seismic movements and a method of seismic measurements using the system
US10859720B2 (en) 2015-12-31 2020-12-08 Univerzita Karlova & Ústav Struktury A Mechaniky Hornin Av Cr, Vvi Opto-mechanical sensor system for measuring seismic movements and a method of seismic measurements using the system
US11204365B2 (en) 2018-09-13 2021-12-21 Ion Geophysical Corporation Multi-axis, single mass accelerometer

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2008688A3 (en) 2009-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Juhlin et al. Reflection seismic imaging of the end-glacial Pärvie Fault system, northern Sweden
Stokoe et al. Seismic-wave-based testing in geotechnical engineering
AU2016203013B2 (en) Self-positioning nodal geophysical recorder
US20060118353A1 (en) Rotary actuated seismic source and methods for continuous direct-push downhole seismic testing
CN110067554A (en) Three-component sound wave far detects well logging apparatus and its measurement method in well
JP6902614B2 (en) Internal structure grasping system
Murdoch et al. Probing the internal structure of the asteriod Didymoon with a passive seismic investigation
AU767001B2 (en) Obtaining an image of an underground formation
Yordkayhun et al. A university-developed seismic source for shallow seismic surveys
WO2010048906A2 (en) Device for generating rotational seismic waves, rotational seismic sensor system and seismic measuring set
US2740489A (en) Shear wave seismic exploration
CZ301217B6 (en) Rotary seismic sensor system, seismic measuring kit comprising such system and seismic prospecting method
US10859720B2 (en) Opto-mechanical sensor system for measuring seismic movements and a method of seismic measurements using the system
US20090126486A1 (en) Orientation independent gravity sensor
CN106154333B (en) Four component VSP measurement-while-drilling systems of one kind and method
Hefner et al. Revised magmatic source models for the 2015 eruption at Axial Seamount including estimates of fault‐induced deformation
KR102285803B1 (en) Optical fiber sensor cable system for measuring 3 components vibration of seismic profiling
Igel et al. Seismology, rotational, complexity
Poletto et al. Seismic while drilling (swd) methodology in support to moon subsurface stratigraphy investigations
Binder et al. Joint microseismic event location with surface geophones and downhole DAS at the FORGE geothermal site
CZ301218B6 (en) Rotating seismic wave generator, seismic measuring kit comprising such generator and seismic prospecting method
Constantinou et al. Comparison of fiber-optic sensor and borehole seismometer VSP surveys in a scientific borehole: DFDP-2b, Alpine Fault, New Zealand
CZ20013U1 (en) Generator of rotating seismic waves and seismic measuring kit containing such generator
CZ20014U1 (en) Rotary seismic sensor system and seismic measuring kit containing such system
Greenhalgh et al. Seismic imaging with application to mine layout and development

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20121030