DE102011120920A1 - Processing device for measurement data of geophysical investigation methods, method for processing measurement data of geophysical investigation methods and geophysical survey system - Google Patents
Processing device for measurement data of geophysical investigation methods, method for processing measurement data of geophysical investigation methods and geophysical survey system Download PDFInfo
- Publication number
- DE102011120920A1 DE102011120920A1 DE201110120920 DE102011120920A DE102011120920A1 DE 102011120920 A1 DE102011120920 A1 DE 102011120920A1 DE 201110120920 DE201110120920 DE 201110120920 DE 102011120920 A DE102011120920 A DE 102011120920A DE 102011120920 A1 DE102011120920 A1 DE 102011120920A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- processing device
- data
- digital
- geophysical
- analog
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/003—Seismic data acquisition in general, e.g. survey design
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/38—Processing data, e.g. for analysis, for interpretation, for correction
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verarbeitungseinrichtung (11) für Messdaten geophysikalischer Untersuchungsmethoden, ein Verfahren zur Verarbeitung von Messdaten geophysikalischer Untersuchungsmethoden und ein geophysikalisches Erkundungssystem (1). Damit wird ein flexibel einsetzbares und robustes geophysikalisches Messsystem (1) sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die industrielle Geophysik bereitgestellt. Dabei genügt das System (1) insbesondere den hohen Anforderungen der Grundlagenforschung an die Messgenauigkeit und weist andererseits für die industrielle Geophysik eine hohe Zuverlässigkeit bei unkomplizierter Bedienung und einfachem Aufbau auf. Weiterhin kann es insbesondere auch relativ kostengünstig für Meeresbodenuntersuchungen einsetzbar gemacht werden. Schließlich lässt es sich leicht an unterschiedliche geophysikalische Untersuchungsmethoden anpassen.The present invention relates to a processing device (11) for measurement data of geophysical investigation methods, to a method for processing measurement data of geophysical investigation methods and to a geophysical investigation system (1). This provides a flexible and robust geophysical measuring system (1) for both basic research and industrial geophysics. In this case, the system (1) satisfies in particular the high demands of basic research on the accuracy of measurement and on the other hand has a high reliability for uncomplicated operation and simple design for industrial geophysics. Furthermore, it can also be used in a relatively inexpensive manner for seabed investigations in particular. Finally, it can be easily adapted to different geophysical investigation methods.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verarbeitungseinrichtung für Messdaten geophysikalischer Untersuchungsmethoden nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein Verfahren zur Verarbeitung von Messdaten geophysikalischer Untersuchungsmethoden nach dem Oberbegriff von Anspruch 9 und ein geophysikalisches Erkundungssystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 10.The present invention relates to a processing device for measurement data of geophysical investigation methods according to the preamble of
Geophysikalische Untersuchungsmethoden werden in der angewandten Geophysik eingesetzt, zu der die Grundlagenforschung, aber auch die Lagerstättenerkundung und -erschließung gehören. Hierbei kommen zahlreiche Untersuchungsmethoden zum Einsatz, worunter beispielsweise Geoelektrik, Geomagnetik, Magnetotellurik, Seismik und Seismologie zu nennen sind.Geophysical survey methods are used in applied geophysics, which includes basic research as well as reservoir exploration and development. Numerous methods of investigation are used, including geoelectrics, geomagnetics, magnetotellurics, seismics and seismology.
Die Magnetollurik ist eine aus der
Man nutzt bei der Magnetotellurik die natürlichen Variationen des magnetischen Feldes der Erde, die in der leitfähigen Ionosphäre entstehen und in erster Näherung als ebene Welle auf die Erdoberfläche treffen. Die veränderlichen Magnetfelder erzeugen in der mehr oder weniger leitfähigen Erde Wirbelströme, deren Potenzialdifferenzen an der Erdoberfläche mittels Bodenelektroden gemessen werden können. Die Eindringtiefe der magnetischen Felder ist frequenzabhängig; höhenfrequente Felder werden mit zunehmender Tiefe stärker gedämpft als niederfrequente, was sich durch den Skin-Effekt erklären lässt. Bei der Magnetotellurik werden entweder die natürlichen Variationen des Erdmagnetfeldes genutzt, oder es werden, wie in der Controlled Source-MT bzw. Radiomagnetotellurik, Magnetfelder künstlich erzeugt.Magnetotelluric uses the natural variations of the magnetic field of the Earth, which arise in the conductive ionosphere and, in a first approximation, strike the earth's surface as a plane wave. The variable magnetic fields generate eddy currents in the more or less conductive earth whose potential differences on the earth's surface can be measured by means of bottom electrodes. The penetration depth of the magnetic fields is frequency-dependent; High-frequency fields are attenuated more with increasing depth than low frequency, which can be explained by the skin effect. In Magnetotellurik either the natural variations of the earth's magnetic field are used, or, as in the Controlled Source MT or Radiolotellurik, magnetic fields are artificially generated.
An eine Magnetotellurik-Messstation wird ein vektorielles Magnetometer angeschlossen. Außerdem werden die Bodenpotenzialdifferenzen mittels Bodenelektroden registriert, die von differenziellen Verstärkern aufbereitet werden. Üblicherweise werden die Signale der Sensoren zuerst verstärkt und gefiltert, dann digitalisiert und als digitale Zeitreihe gespeichert.A vector magnetometer is connected to a magnetotelluric measuring station. In addition, the ground potential differences are registered by means of ground electrodes, which are processed by differential amplifiers. Typically, the signals from the sensors are first amplified and filtered, then digitized and stored as a digital time series.
Die eigentliche Datenauswertung (auch Inversion genannt) erfolgt auf PCs, Workstations bzw. Rechenclustern, jedoch nicht auf den Messgeräten selbst. Dazu werden die Messdaten, im Folgenden auch Zeitreihen genannt, die je nach Messzeit und zu beobachtenden Perioden einige hundert Megabytes bis einige Gigabytes groß sein können, ausgelesen und auf die Rechner zur Datenauswertung übertragen.The actual data evaluation (also called inversion) takes place on PCs, workstations or computing clusters, but not on the measuring instruments themselves. For this purpose, the measurement data, also called time series below, depending on the measurement time and observed periods several hundred megabytes to several gigabytes in size can be read out and transferred to the computer for data evaluation.
Die Anforderungen an die Dynamik der Magnetfeldmessungen sind hoch: Das Hauptfeld der Erde kann bis zu 60000 nT betragen, während die größten für die Magnetotellurik interessanten Magnetfeldfluktuationen unter 1000 nT liegen. Einerseits erfordert es sehr hoch aufgelöste Systeme mit sehr geringem Eigenrauschen und hoher Stabilität, um Messartefakte von den natürlichen Fluktuationen zu unterscheiden, andererseits ist der Einfluss künstlicher Störungen nicht an allen Orten zu vernachlässigen. Deshalb werden Magnetotellurik-Messungen meist in zivilisationsfernen Gebieten durchgeführt, um künstliche Störungen zu vermeiden – z. B. solche, die durch das Stromnetz primär bei Frequenzen bei 50 bzw. 60 Hz auftreten oder durch das Leitungsnetz der Bahn bedingt sind, das in Deutschland hauptsächlich Störungen bei der Frequenz 16,7 Hz verursacht. Oft werden die Messungen in wenig erschlossenen Gebieten durchgeführt, so dass das Gesamtgewicht der zu transportierenden Ausrüstung wesentlich die Arbeitsproduktivität bestimmt. Den größten Posten in der Gewichtsbilanz stellt die Spannungsversorgung der Messgeräte dar, besonders bei Explorationen, die in der Grundlagenforschung Wochen bis Monate dauern können. Solche langen Messzeiten sind für Untersuchungen des oberen Erdmantels notwendig, bei der lange Perioden mit Periodendauern von 1000 bis 10000 s mit einem möglichst hohen Signal-Rauschverhältnis gemessen werden. Das Gewicht einer kompletten typischen Messstation kann 100 kg und mehr betragen. Im Gegensatz dazu beträgt die typische Messzeit in der industriellen Geophysik nur 8 bis 16 Stunden (vgl.
In der Magnetotellurik haben sich verschiedene Messanordnungen etabliert. In der Grundlagenforschung werden 3 bis 10 Stationen im Abstand von einigen 10 bis 100 km aufgebaut, wobei jede Station das Magnetfeld und die elektrischen Feldkomponenten aufzeichnet. Das hat den Vorteil, dass lokale Störungen durch Vergleich mit den Daten der anderen Stationen sofort erkannt werden können. Unter bestimmten Umständen kann man bei der Dateninversion auch die Magnetfelddaten entfernter Stationen verwenden. Dieses Verfahren wird als Remote Reference bezeichnet (vgl.
Unabhängig vom Messaufbau können die Daten nur dann ausgewertet werden, wenn die Abweichungen zwischen den Taktgeneratoren der einzelnen Stationen gering sind, damit die zeitliche Zuordnung der Messsignale eindeutig ist.Regardless of the measurement setup, the data can only be evaluated if the deviations between the clock generators of the individual stations are low, so that the temporal assignment of the measurement signals is unambiguous.
Geophysikalische Datenrekorder, also Messgeräte zur Aufnahme von zeitlichen Änderungen von elektrischen und/oder magnetischen Feldern im Bereich der Geophysik, sind schon lange bekannt (
Man setzt zur Aufnahme der Zeitreihen in der Magnetotellurik daher oft mehrkanalige Rekorder aus dem Bereich der Seismik ein, die über externe Geräte zur Signalanpassung an die Magnetfeldsensoren und Bodenelektroden angeschlossen sind.It is therefore often used to record the time series in the Magnetotellurik multi-channel recorder from the field of seismics, which are connected via external devices for signal matching to the magnetic field sensors and ground electrodes.
Damit müssen jedoch Nachteile, wie ein geringe Produktivität und hohe Anschaffungskosten in Kauf genommen. Die Kombination von Seismik-Rekordern mit externer Signalanpassung ist störanfälliger und aufwändiger zu verkabeln als voll integrierte Magnetotellurik-Systeme, es entstehen zwangsläufig neue Fehlerquellen durch die Übertragung von analogen Signalen über lange Leitungen, z. B. durch Thermospannungen oder Hochfrequenzeinstreuung. Für einen solchen Aufbau ist technisch versiertes Personal notwendig. Weiterhin sind mehrkanalige Seismik-Rekorder nicht primär auf geringe Leistungsaufnahme optimiert, sondern auf maximalen Dynamikbereich in einem Frequenzbereich > 100 Hz, der für die Untersuchungen mit langperiodischer Magnetotellurik uninteressant ist. Seismik-Rekorder weisen meist eine Leistungsaufnahme von mehreren Watt auf. Bedenkt man, dass das Gesamtgewicht des Aufbaus meist durch den Akkumulator bestimmt wird, der notwendig ist, um eine gesicherte Spannungsversorgung sicherzustellen und in üblichen Messszenarien ein Gewicht von 100 kg und mehr aufweisen kann, spielt die Leistungsaufnahme des Gerätes ein zentrale Rolle bei der Durchführbarkeit von Magnetotellurik-Explorationen, die oft in unwegsamen Gelände durchgeführt werden und nicht mit dem Auto erreichbar ist. Außerdem nimmt der Messaufbau eines Rekorders mit externer Signalanpassung sehr viel Platz ein und beschränkt damit weiterhin die Einsetzbarkeit in schwer zu erreichenden Gegenden bzw. reduziert die Möglichkeit, das System zu hermetisieren, um es z. B. für Messungen auf dem Meeresgrund einzusetzen. Weiterhin spielt auch der Anschaffungspreis eine Rolle, weil die Stationen üblicherweise während der Messung nicht kontrolliert werden und damit ein Verlust des gesamten Systems in Kauf genommen werden muss.However, disadvantages such as low productivity and high acquisition costs must be accepted. The combination of seismic recorders with external signal conditioning is more susceptible to interference and cumbersome than fully integrated Magnetotellurik systems, it inevitably creates new sources of error by the transmission of analog signals over long lines, eg. B. by thermal voltages or high-frequency entrainment. For such a structure technically skilled personnel is necessary. Furthermore, multi-channel seismic recorders are not optimized primarily for low power consumption, but for maximum dynamic range in a frequency range> 100 Hz, which is uninteresting for investigations with long period magnetotelluric. Seismic recorders usually have a power consumption of several watts. Considering that the total weight of the structure is usually determined by the accumulator, which is necessary to ensure a secure power supply and can have a weight of 100 kg and more in conventional measurement scenarios, the power consumption of the device plays a central role in the feasibility of Magnetotelluric exploration, which is often done in rough terrain and is not accessible by car. In addition, the measurement setup of a recorder with external signal conditioning takes a lot of space and thus further limits the usability in hard-to-reach areas or reduces the possibility to hermetize the system, for. B. for measurements on the seabed. Furthermore, the purchase price also plays a role because the stations are usually not monitored during the measurement and thus a loss of the entire system must be taken into account.
Um diese Probleme zu beseitigen, sind Datenaufzeichnungsgeräte entwickelt worden, die eine Signalaufbereitung für Magnetometer, Tellurikverstärker und den eigentlichen Datenlogger enthalten. Bekannt sind für Messungen auf dem Land eine Eigenentwicklung der Universität Göttingen, im Folgenden RAP genannt (
Wegen der nur unzureichenden Fortschritte in der Entwicklung der Datenaufzeichnungsgeräte für die Magnetotellurik hat diese heute nicht den Stellenwert, den die Seismik einnimmt. Der Mangel an Magnetotellurik-Rekordern bremst den Fortschritt in der Grundlagenforschung, so dass immer noch auf Eigenentwicklungen zurückgegriffen wird (vgl. zum Beispiel:
In der Magnetotellurik werden meist Sättigungskernmagnetometer (auch Fluxgate genannt) oder Induktionsspulen mit sehr großer Induktivität eingesetzt. Das Hauptfeld der Erde beinhaltet außer der Ausrichtung des Sensors relativ zum Erdmagnetfeld keine Sensorinformation und wird bei der Datenanalyse nicht weiter verwendet. Man setzt daher zum Teil Sensoren ein, die nur die Fluktuationen, jedoch nicht das Hauptfeld aufzeichnen. Damit lassen sich die Feldvariationen einfach auflösen; ein einfaches Datenaufzeichnungsgerät mit 16-Bit Analog-Digital-Wandler und verhältnismäßig geringen Anforderungen an das Rauschen und an die Stabilität ist dazu ausreichend. Nach diesem Prinzip arbeitet die RAP-Apparatur. Der Nachteil ist, dass für die Kompensation des Hauptfeldes zusätzliche elektrische Leistung aufgebracht werden muss. Außerdem wird zweckmäßigerweise der Sensor manuell in Richtung des magnetischen Feldes ausgerichtet, damit zumindest einer der drei Teilsensoren senkrecht zum Feld steht und nicht kompensiert werden muss.In Magnetotellurik usually saturation core magnetometer (also called Fluxgate) or induction coils are used with very high inductance. The main field of the earth contains no sensor information in addition to the orientation of the sensor relative to the earth's magnetic field and is not used in the data analysis. One therefore sets to Part of sensors that record only the fluctuations, but not the main field. This makes it easy to resolve the field variations; a simple data recorder with 16-bit analog-to-digital converter and relatively low noise and stability requirements is sufficient. The RAP apparatus works on this principle. The disadvantage is that additional electric power has to be applied for the compensation of the main field. In addition, the sensor is expediently aligned manually in the direction of the magnetic field so that at least one of the three component sensors is perpendicular to the field and does not have to be compensated.
Ein einmal justierter und kompensierter Sensor darf während der Messung nicht verschoben werden, damit die Sensoren nicht übersteuern. Alternativ verwendet man Vollbereichssensoren, die auch noch das Hauptfeld der Erde aufzeichnen können und damit lageunabhängig sind, weil das Magnetfeld mit der Messung der drei Komponenten festgelegt ist. Vorteilhaft ist neben der wegfallenden Sensorjustage auch die geringere Leistungsaufnahme und die geringeren Abmessungen durch den Wegfall der Kompensation. Allerdings stellen solche Sensoren um den Faktor 60000/1000 = 60 sehr viel höhere Anforderungen an die Messstation hinsichtlich des Eigenrauschens und der Stabilität, wenn mit der gleichen Genauigkeit gemessen werden soll. Es ist zwar möglich, Messstationen mit sehr rauscharmen Verstärkern zu konstruieren (z. B.
Ein Ansatz zur Reduzierung der Umwelteinflüsse liegt darin, die Messstation zu hermetisieren und die Messungen auf dem Seeboden durchzuführen, auf dem über lange Zeiten relativ gleichbleibende Temperaturen herrschen (vgl. Geolore). Dieses System ist jedoch auf ein Referenzsystem an Land für die magnetischen Komponenten angewiesen, da es nur die elektrischen Felder aufzeichnen kann. Eine zusätzliche hochauflösende Magnetfeldmessung würde schon auf Grund der Leistungsaufnahme selbst optimierter Magnetometer die Stromaufnahme um > 100 mW erhöhen. Bei
Bei Messungen auf dem Meer- und Seeboden werden hohe Frequenzen durch die leitfähige Wasserschicht stark gedämpft (vgl.
Geräte, die für See- und Meeresbodenmessungen konzipiert sind, können deshalb nicht ohne weiteres für Landmessungen eingesetzt werden. Hinzu kommt das Fehlen von Schutzschaltungen gegenüber elektrischen Entladungen (Blitzschutz), und es sind nur für Landmessungen unpraktische drahtgebundene Kommunikationsfähigkeiten vorhanden. Satelliten-Zeitsynchronisationsmethoden sind in See- und Meeresbodensystemen meist nicht vorgesehen.Devices designed for sea and seabed measurements can therefore not easily be used for land surveying. In addition, there is the lack of protection circuitry against electrical discharges (lightning protection), and there are impractical wireline communication capabilities only for land measurements. Satellite time synchronization methods are usually not provided in sea and seabed systems.
Die Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) in geophysikalischen Datenrekordern sind heute fast ausschließlich Sigma-Delta-Wandler, die in
Üblich ist, den A/D-Wandler mit einer Frequenz deutlich über der doppelten maximalen Nutzfrequenz zu betreiben. Damit wird das Abtasttheorem übererfüllt (Überabtastung), und man kann den analogen Schaltungsaufwand zu Lasten einer höheren Datenverarbeitungsgeschwindigkeit auf der digitalen Seite reduzieren.It is customary to operate the A / D converter with a frequency well above twice the maximum usable frequency. This overcomes the sampling theorem (oversampling) and reduces the amount of analog circuitry at the expense of a higher data processing speed on the digital side.
Der Taktgenerator eines geophysikalischen Rekorders ist ein kritisches Element, da der Rekorder über einen langen Zeitraum und den Umwelteinflüssen ausgesetzt extrem zeitstabil bleiben muss und im Falle der Magnetotellurik auch mit sehr geringer Leistungsaufnahme auskommen muss. Diese Präzision ist notwendig, um die Synchronität der Zeitreihen für die Auswertung nach der Messung zu erhalten.The clock generator of a geophysical recorder is a critical element, since the recorder has to remain extremely stable over time over a long period of time and under the influence of the environment, and in the case of magnetotellurics it also has to make do with very low power consumption. This precision is necessary in order to obtain the synchronicity of the time series for the evaluation after the measurement.
Ultrastabile, ofenstabilisierte Taktgeneratoren, wie sie in
Üblicherweise werden die Daten je nach Datenmenge und Umgebungstemperatur auf Halbleiterspeicherkarten (Flashspeicher-Karten) oder mechanischen Festplatten (
Die Datenübertragung erfolgt meist auch über serielle (RS232, R5422 oder RS485, USB oder
Neben der Datenübertragung dienen die Schnittstellen meist auch der Gerätesteuerung, Optimierung des Aufbaus (Lage der Magnetometer) bzw. zur Kontrolle des Zustands, wie z. B. der Batteriespannung oder der Temperatur. Allen oben genannten Schnittstellen gemein ist die Notwendigkeit, spezielle Software auf dem Auswerterechner zu installieren, um die Steuerung des Rekorders zu ermöglichen (vgl.
In vielen Fällen muss die Messung gestoppt sein, damit die Daten ausgelesen werden können. Eine Echtzeit-Datenauswertung ist dann nicht möglich. Bei Seismik- oder Audio-Magnetotellurik-Messungen ist das auch aus Gründen unzureichender Übertragungsgeschwindigkeit oft nicht realisierbar.In many cases, the measurement must be stopped so that the data can be read out. A real-time data analysis is then not possible. For seismic or audio magnetotelluric measurements, this is often not feasible due to insufficient transmission speed.
Als alternative Bedienungsmöglichkeit wird bei
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein flexibel einsetzbares geophysikalisches Messsystem sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die industrielle Geophysik bereitzustellen. Dabei soll das System insbesondere den Bedingungen der Grundlagenforschung an die Messgenauigkeit (Signal-Rauschverhältnis, etc.) und Stabilität (Temperaturdrift, Langzeitstabilität) auch unter widrigen Umwelteinflüssen bei handhabbarem Gesamtgewicht (erreichbar durch geringe Leistungsaufnahme und dementsprechend leichtere Batterien) genügen. Insbesondere soll beim Einsatz der Magnetometer der technische Fortschritt der Vollbereichssensoren genutzt werden können, wobei der tatsächliche Dynamik-Umfang des Messsystems ausreichen muss, Messungen der Feldvariationen mit einer zu existierenden Systemen mit Schmalbereichssensoren vergleichbaren Genauigkeit durchzuführen. Andererseits soll die Erfindung eine hohe Produktivität in der industriellen Geophysik bieten, was durch Zuverlässigkeit, unkomplizierte Bedienung und einfachen Aufbau erreicht wird. Es soll insbesondere auch an schwer erreichbaren Orten einsetzbar sein und dabei relativ kostengünstig für Meeresbodenuntersuchungen einsetzbar gemacht werden können.The object of the present invention is to provide a flexible geophysical measuring system for both basic research and industrial geophysics. The system should meet the conditions of basic research on the measurement accuracy (signal-to-noise ratio, etc.) and stability (temperature drift, long-term stability) even under adverse environmental conditions with manageable total weight (achievable by low power consumption and accordingly lighter batteries). In particular, when using the magnetometer, the technical progress of the full-range sensors should be able to be used, whereby the actual dynamic range of the measuring system must be sufficient to carry out measurements of the field variations with comparable accuracy to existing systems with narrow-range sensors. On the other hand, the invention should provide high productivity in industrial geophysics, which is achieved by reliability, ease of operation and simple design. It should also be used in hard to reach places and can be used relatively inexpensive for seabed studies.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Verarbeitungseinrichtung für Messdaten geophysikalischer Untersuchungsmethoden nach Anspruch 1, einem Verfahren zur Verarbeitung von Messdaten geophysikalischer Untersuchungsmethoden nach Anspruch 9 und einem geophysikalischen Erkundungssystem nach Anspruch 10. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved with a processing device for measurement data of geophysical investigation methods according to
Dabei haben die Erfinder erkannt, dass zwar ein technischen Fortschritt in den letzten zehn Jahren im Bereich der batteriebetriebenen digitalen Signalverarbeitung stattgefunden hat, so dass z. B. leistungsfähigere und schnellere Prozessoren mit geringerer Stromaufnahme z. B. für den Einsatz in Smartphones entwickelt wurden, sich diese Vorteile sich jedoch durch die steigende Chipkomplexität relativieren. Je höher die Anzahl der in einem Prozessor integrierten Transistorfunktionen ist, um so größer ist die Anzahl der heute in jedem Prozessor vorhandenen undokumentierten Fehler, die zwar unter normalen Bedingungen oft keine dramatischen Auswirkungen haben, jedoch bei Echtzeitsystemen, die extremen Bedingungen ausgesetzt werden, zu Datenverlust führen können.The inventors have recognized that, although a technical advance in the last decade in the field of battery-powered digital signal processing has taken place, so that z. B. more powerful and faster processors with lower power consumption z. B. were developed for use in smartphones, these advantages, however, by the increasing chip complexity perspective. The higher the number of transistor functions integrated in a processor, the greater the number of undocumented errors present in each processor which, while under normal conditions often have no dramatic impact, but data loss in real-time systems exposed to extreme conditions being able to lead.
Die Aufgabe der Erfindung konnte nicht auf Basis eines üblichen Standard-Einplatinencomputers gelöst werden, da dieser nur unzureichend die hohen Anforderungen nach einem weiten Arbeitstemperaturbereich, Zuverlässigkeit aller Komponenten sowie die Rahmenbedingungen bzgl. der Leistungsaufnahme, der minimalen Reaktionszeit, der mechanischen Abmessungen, der speziellen Spannungs- und der Taktversorgung erfüllen konnte. Außerdem sind solche standardmäßig erhältlichen Komponenten fast immer nur wenige Jahre verfügbar. Es wurde daher eine vollständige Eigenentwicklung betrieben.The object of the invention could not be solved on the basis of a conventional standard single-board computer, since this insufficiently meets the high demands for a wide operating temperature range, reliability of all components and the framework regarding the power consumption, the minimum reaction time, the mechanical dimensions, the specific voltage - and could meet the clock supply. In addition, such standard components are almost always available for only a few years. It was therefore operated a complete self-development.
Die Verarbeitungseinrichtung für Messdaten geophysikalischer Untersuchungsmethoden, insbesondere der Geoelektrik, Magnetotellurik, Seismik, Seismologie und dgl., umfasst einen Analogteil mit zumindest einem Eingang für einen geophysikalischen Sensor und einem Analog-Digital-Wandler, einen Digitalteil zur Weiterverarbeitung der digitalisierten Signale und zumindest eine Spannungsversorgung, und zeichnet sich dadurch aus, dass ein digitaler Signalprozessor zur Steuerung der Funktionen des Analogteils und des Digitalteils vorgesehen ist. Dass heißt, dass im Digitalteil keine weiteren Prozessoren zur Steuerung der Funktionen vorgesehen sind, außer bei separaten Modulen, wie beispielsweise GPS-Modulen oder Telemetrie-Modulen (z. B. für GPRS/UMTS).The processing device for measurement data of geophysical investigation methods, in particular geoelectrics, magnetotellurics, seismics, seismology and the like, comprises an analogue part with at least one input for a geophysical sensor and an analog-to-digital converter, a digital part for further processing of the digitized signals and at least one voltage supply , and is characterized in that a digital signal processor is provided for controlling the functions of the analog part and the digital part. This means that there are no other processors in the digital part for controlling the functions, except for separate modules, such as GPS modules or telemetry modules (eg for GPRS / UMTS).
Ein digitaler Signalprozessor (DSP) unterscheidet sich von herkömmlichen Prozessoren durch eine parallele Bus-Architektur und vereinfachte Ausführungseinheiten. Digitale Signalprozessoren ermöglichen eine Datenverarbeitung mit sehr kurzen Latenz- und Verzögerungszeiten, auch bei niedrigem Systemtakt, wodurch sich ein besonders gutes Verhältnis von Signalverarbeitungsgeschwindigkeit zur Leistungsaufnahme ergibt. Allerdings sind DSP weniger flexibel einsetzbar, da sie im Allgemeinen deutlich weniger Speicherressourcen, eine sehr primitive Speicherverwaltung und keine standardisierten Floating-Point-Einheiten beinhalten. Der Befehlssatz von DSP ist auf Grund der speziellen Architektur nicht zu dem von Standard-Prozessoren kompatibel. Deshalb gibt es für jeden DSP nur speziell angepasste Betriebssysteme, meist für Signalverarbeitungsaufgaben. Üblicherweise werden DSP deshalb auschließlich für zeitkritische Aufgaben zur Signalverabeitung verwendet und mit Standard-Prozessoren kombiniert, auf denen ein verfügbares Embedded-Betriebssystem zur Abarbeitung der restlichen, zeitunkritischen Aufgaben eingesetzt wird.A digital signal processor (DSP) differs from conventional processors in having a parallel bus architecture and simplified execution units. Digital signal processors enable data processing with very short latency and delay times, even at low system clock rates, resulting in a particularly good ratio of signal processing speed to power consumption. However, DSPs are less flexible because they generally have significantly less memory resources, very primitive memory management, and no standardized floating-point units. The DSP instruction set is not compatible with standard processors due to the special architecture. Therefore, there are only specially adapted operating systems for each DSP, mostly for signal processing tasks. Typically, DSPs are therefore used exclusively for time-critical signal processing tasks and combined with standard processors that use an available embedded operating system to handle the remainder of the non-time critical tasks.
Durch den neuartigen Einsatz eines DSP zur Steuerung der zeitkritischen Funktionen sowohl des Analogteils als auch der des Digitalteils wird erreicht, dass die Komplexität des gesamten Messsystems sehr gering ist. Außerdem ist die Leistungsaufnahme sehr niedrig, so dass auch für Anwendung in der Grundlagenforschung bei sehr langfristigen Messungen nur relativ kleine und damit leichte Batterien eingesetzt werden müssen. Durch den geringen Batteriebedarf und die kleinen Abmessungen der Verarbeitungseinrichtung ist eine Hermetisierung für Unterwasseranwendungen sehr einfach möglich.The novel use of a DSP to control the time-critical functions of both the analog part and the digital part ensures that the complexity of the entire measuring system is very low. In addition, the power consumption is very low, so that even for use in basic research for very long-term measurements only relatively small and therefore light batteries must be used. Due to the low battery requirement and the small size of the processing device, hermetization for underwater applications is very easy.
Besonders bevorzugt weist der Analogteil einen Tiefpass-Filter auf, der angepasst ist, künstliche Störungen in den Messdaten im Wesentlichen nicht zu filtern, so dass diese mit digitalisiert werden, und der Digitalteil weist einen Tiefpass-Filter auf, der angepasst ist, die künstlichen Störungen in den digitalisierten Signalen (Zeitreihen) zu filtern. Der Tiefpass-Filter im Digitalteil muss dabei nicht körperlich, sondern kann auch analytisch vorliegen. Durch diese besondere Ausgestaltung erfolgt eine Verlagerung analoger Schaltungskomplexität in den Digitalteil, und es wird verstärkt erreicht, dass das Signal-zu-Rauschverhältnis erhöht, die Temperaturdrift minimiert und die Leistungsaufnahme gesenkt werden. Beispielsweise können die Tiefpass-Filter (Anti-Alias-Filter) in dem Analogteil so arbeiten, dass künstliche Störungen (16,7 Hz und 50 bzw. 60 Hz) mit digitalisiert werden und erst im Preprocessing der Zeitreihen mittels digitaler Filter in dem Digitalteil vollständig entfernt werden. Insgesamt kann dadurch der analoge Schaltungsaufwand so vereinfacht werden, dass er in einem verhältnismäßig kleinen Gehäuse Platz findet.Particularly preferably, the analog part has a low-pass filter which is adapted to essentially not filter artificial disturbances in the measurement data so that they are also digitized, and the digital part has a low-pass filter adapted to the artificial disturbances in the digitized signals (time series). The low-pass filter in the digital part does not have to be physical, but can also be analytical. By this particular embodiment, a shift of analog circuit complexity takes place in the digital part, and it is increasingly achieved that the signal-to-noise ratio increases, the temperature drift minimized and the power consumption can be reduced. For example, the low-pass filters (anti-alias filters) in the analog part can be used to digitize artificial interference (16.7 Hz and 50 or 60 Hz) and only completely in preprocessing of the time series by means of digital filters in the digital part be removed. Overall, the analog circuit complexity can be simplified so that it fits into a relatively small housing.
Wenn der digitale Signalprozessor angepasst ist, die Steuerung des Analogteils und die Aufnahme der Messdaten und gegebenenfalls eine Steuerung der Mittel zur Datenübertragung sowie gegebenenfalls eine Datenspeicherung im Wesentlichen gleichzeitig abzuarbeiten, dann werden besonders kurze Reaktionszeiten auf externe Ereignisse dadurch erreicht, dass mit der angepassten Software auf dem DSP eine angepasste Priorisierung der anstehenden Aufgaben erzielt werden kann. Externe Ereignisse können z. B. das Auslesen von A/D-Wandlern, aber auch das Steuern von Verstärkerstufen sein. Vorteilhaft wird auch die Tiefpass-Filterung der digitalisierten Signale und ggf. eine weitere Signalverarbeitung (Preprocessing) sowie die Zeitsynchronisation im Wesentlichen gleichzeitig abgearbeitet.If the digital signal processor is adapted to handle the control of the analog part and the recording of the measured data and possibly a control of the means for data transmission and possibly a data storage substantially simultaneously, then particularly short reaction times to external events are achieved by the fact that with the customized software The DSP can be adapted to prioritization of the tasks to be performed. External events can, for. As the reading of A / D converters, but also the control of amplifier stages. Advantageously, the low-pass filtering of the digitized signals and possibly further signal processing (preprocessing) as well as the time synchronization are processed substantially simultaneously.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist in dem digitalen Signalprozessor eine Software, insbesondere eine assembleroptimierte Software, implementiert, die die Aufnahme der Messdaten, die Kalibrierung des Analog-Digital-Wandlers, die Tiefpass-Filterung der digitalisierten Signale und die weitere Signalverarbeitung (Preprocessing), die Zeitsynchronisation, die Überwachung der Verarbeitungseinrichtung und die Datenspeicherung im Wesentlichen gleichzeitig abarbeitet. Diese Software, insbesondere die assembleroptimierte Software, ist ausschließlich auf die o. g. Aufgaben spezialisiert und erreicht damit deutlich kürzere Reaktions- und Abarbeitungszeiten als Lösungen, die auf marktüblichen Echtzeit-Betriebssystemen (RTOS von verschiedenen Herstellern bzw. Real Time Linux) basieren. Somit bleibt bspw. bei Magnetotellurik-Messungen der DSP fast ausschließlich im nicht aktiven Zustand (Idle), in dem die Stromaufnahme zu vernachlässigen ist. Für diesen Betriebsmodus (Idle und kurzes Aufwachen) sind prinzipiell nur DSP geeignet, da die gängigen Embedded-Prozessoren auf Grund ihrer meist aus Kompatibilitätsgründen veralteten Rechnerarchitektur um den Faktor 100 bis 1000 längere Übergangszeiten vom Idle- in den aktiven Modus aufweisen. In den Übergangszeiten ist der Prozessor zwar inaktiv, er verbraucht jedoch den normalen Betriebsstrom. Je länger die Übergangszeit vom Idle-Zustand in den aktiven Zustand ist, um so niedriger ist die maximale Datenrate und um so höher die Leistungsaufnahme.In an advantageous further development, software, in particular an assembler-optimized software, which implements the recording of the measured data, the calibration, is implemented in the digital signal processor of the analog-to-digital converter, the low-pass filtering of the digitized signals and the further signal processing (preprocessing), the time synchronization, the monitoring of the processing device and the data storage processes substantially simultaneously. This software, in particular the assembler-optimized software, is exclusively specialized in the above-mentioned tasks and thus achieves significantly shorter reaction and processing times than solutions based on standard real-time operating systems (RTOS from various manufacturers or Real Time Linux). Thus, for example, in the case of magnetotelluric measurements, the DSP remains almost exclusively in the non-active state (idle), in which the current consumption is negligible. In principle, only DSPs are suitable for this operating mode (idle and short awakening), since the usual embedded processors have longer transition times from idle to active mode by a factor of 100 to 1000 due to their computer architecture, which is usually obsolete for compatibility reasons. While the processor is inactive during the transitional periods, it consumes the normal operating current. The longer the transition time from the idle state to the active state, the lower the maximum data rate and the higher the power consumption.
Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit, der Reaktionszeit und der Minimierung der Leistungsaufnahme kann vorgesehen werden, dass die Daten auf dem Speichermedium weder mit einem der im PC-Bereich üblichen Dateisysteme noch mit einem üblichen Echtzeit-Dateisystem organisiert werden, sondern durch ein speziell angepasstes und fehlertolerantes Dateisystem, das definierte maximale Zugriffszeiten bietet und dabei die Datenübertragungsrate des Speichermediums optimal ausnutzt. Es muss außerdem eine eindeutige Wiederherstellung der noch lesbaren Datensätze auch bei teilweiser Beschädigung des Datenträgers ermöglichen und dabei dem Prozessor bzw. Signalprozessor einen minimalen Verwaltungsaufwand und eine geringe Arbeitsspeicherauslastung abverlangen.To increase the reliability, the response time and the minimization of power consumption can be provided that the data is not organized on the storage medium with either the usual in the PC field file systems or a conventional real-time file system, but by a specially adapted and fault-tolerant file system , which offers defined maximum access times while optimally exploiting the data transfer rate of the storage medium. It must also allow a clear recovery of the still readable records even with partial damage to the disk, while the processor or signal processor require a minimum of administrative work and low memory usage.
Um dies zu realisieren, wird der in einer Datei abzulegende Datenstrom in einzelne Datenblöcke unterteilt auf das Medium geschrieben. Die Größe der Datenblöcke ist so gewählt, dass sie sich mit der vorgegebenen Einteilung bzw. Adressierung des Speichermediums deckt. Eine Fragmentierung des Datenstroms bzw. der Datei wird verhindert, indem das Löschen von einzelnen Dateien verbunden mit einer Freigabe des Speicherplatzes der zu löschenden Datei nicht gestattet ist, sondern nur eine vollständige Löschung des Speichermediums vorgesehen ist. In diesem Punkt unterscheidet sich das Dateisystem von vielen bekannten Systemen, da in den meisten Anwendungsbereichen diese Einschränkung nicht hinnehmbar ist. Die Funktionalität eines Datenrekorders mit sehr großem und wechselbarem Speicher wird damit jedoch nicht nennenswert eingeschränkt. Hingegen gewährleistet es die Echtzeitfähigkeit, und der Aufwand für die Verwaltung des Speichermediums wird minimiert: In der implementierten Software kann immer davon ausgegangen werden, dass nach dem letzten geschriebenen Datenblock wieder ein freier Datenblock folgt, solange nicht das Ende des Speichermediums erreicht ist. Verwaltungsinformationen des Dateisystems decken sich hierdurch wesentlich mit Verwaltungsinformationen des Speichermediums und verursachen dadurch keine künstlichen Beschränkungen hinsichtlich der möglichen Dateigröße. Weiterhin reduzieren sich die Zugriffszeiten im Wesentlichen auf die Zugriffszeiten des physikalischen Speichermediums, und es kann nahezu die maximale Datenübertragungsbandbreite des Speichermediums genutzt werden. Durch Speicherung einer Referenz in jedem Datenblock können Daten auch bei teilweise beschädigtem Datenträger korrekt zugeordnet werden, wodurch eine Rekonstruktion der Daten ermöglicht wird. Das Dateisystem unterscheidet sich damit vom oben genannten RTFS, da es sehr viel einfacher strukturiert, aber auch nicht kompatibel zu existierenden Dateisystemen ist. Durch die extrem vereinfachte Struktur ist das Dateisystem auch weniger fehleranfällig als existierende Lösungen gegenüber möglichen Software-Fehlern.In order to realize this, the data stream to be stored in a file is subdivided into individual data blocks written on the medium. The size of the data blocks is chosen so that it coincides with the predetermined classification or addressing of the storage medium. A fragmentation of the data stream or the file is prevented by the deletion of individual files associated with a release of the storage space of the file to be deleted is not permitted, but only a complete deletion of the storage medium is provided. In this point, the file system differs from many known systems because in most applications this limitation is unacceptable. However, the functionality of a data recorder with very large and removable memory is not significantly limited. On the other hand, it ensures the real-time capability, and the effort for managing the storage medium is minimized: In the implemented software, it can always be assumed that a free data block follows again after the last written data block unless the end of the storage medium has been reached. As a result, management information of the file system substantially coincides with management information of the storage medium, thereby causing no artificial restrictions on the possible file size. Furthermore, the access times are substantially reduced to the access times of the physical storage medium, and almost the maximum data transfer bandwidth of the storage medium can be used. By storing a reference in each data block, data can be correctly allocated even if the data carrier is partially damaged, which enables the data to be reconstructed. The file system differs from the above-mentioned RTFS because it is much easier to structure but also incompatible with existing file systems. The extremely simplified structure makes the file system less prone to error than existing solutions to potential software errors.
Besonders zweckmäßig ist für Analogteil und Digitalteil ein gemeinsamer Systemtaktgeber vorgesehen, der insbesondere ein temperaturkompensierter Taktgenerator (TCXO) ist. Dadurch wird erreicht, dass alle wesentlichen Komponenten in der Verarbeitungseinrichtung synchron arbeiten und damit weniger elektromagnetische Störungen erzeugen als asynchron arbeitende Komponenten. Die Temperaturdrift des Taktgebers wird durch die Verwendung eines temperaturkompensierten Taktgenerators minimiert, wobei der Taktgeber im Gegensatz zu ofenstabilisierten Oszillatoren (OCXO) nicht wesentlich zur Gesamtleistungsaufnahme des Systems beiträgt.Particularly expedient, a common system clock is provided for analog part and digital part, which is in particular a temperature-compensated clock generator (TCXO). This ensures that all essential components in the processing device operate synchronously and thus generate less electromagnetic interference than asynchronously operating components. The temperature drift of the clock is minimized by the use of a temperature compensated clock generator, which, in contrast to oven-stabilized oscillators (OCXO), does not significantly add to the overall power consumption of the system.
Vorteilhaft ist ein Satelliten-Empfänger zum Ermitteln von Zeit- und Positionsdaten (bspw. GPS oder Glonass) vorgesehen, wobei der Digitalteil bevorzugt angepasst ist, über den Satelliten-Empfänger Positionsdaten für die Verarbeitungseinrichtung zu ermitteln und/oder eine Zeitreferenz, um mit deren Hilfe den Systemtakt zu synchronisieren. Durch satellitengestütztes Nachjustieren des TCXO kann die Präzision des Systemtakts weiter erhöht werden. Auch bei ausbleibendem Satelliten-Signal können so Toleranzen bzw. das Temperaturverhalten des Taktgebers ausgeglichen werden.Advantageously, a satellite receiver for determining time and position data (eg GPS or Glonass) is provided, wherein the digital part is preferably adapted to determine position data for the processing device via the satellite receiver and / or a time reference, with their help synchronize the system clock. By satellite-based readjusting of the TCXO, the precision of the system clock can be further increased. Even in the absence of satellite signal tolerances or the temperature behavior of the clock can be compensated.
Vorzugsweise sind zumindest zwei, bevorzugt fünf Eingänge für Messdaten, insbesondere zwei Tellurikkanäle und drei Magnetometerkanäle, vorgesehen, die gemeinsam mit dem Analog-Digital-Wandler verbunden sind. Dann lässt sich als geophysikalische Untersuchungsmethode die Magnetotellurik einsetzen, wobei die Verarbeitung der Messdaten der einzelnen Kanäle quasi zeitgleich erfolgt. Es ist dabei möglich, die Messdaten aller Kanäle über einen Analog-Digital-Wandler zu verarbeiten, wenn dieser zeitversetzt über einen Multiplexer mit den einzelnen Kanälen verbunden ist und gewährleistet wird, dass zwischen den Kanälen keine gegenseitige Wechselwirkung stattfindet. Dies erfolgt beispielsweise durch eine elektromagnetische Schirmung der einzelnen Kanäle untereinander. Ein Übersprechen ist im Übrigen frequenzabhängig und bei Frequenzen von kleiner 100 Hz, also den für die Magnetotellurik interessanten Frequenzen von unterhalb 10 Hz, vollständig zu vernachlässigen. Außerdem werden Störspannungsimpulse infolge der parasitären Kapazitäten des Multiplexers durch entsprechend angepasste Messpausen wirksam verhindert, wobei die Abklingzeit der Spannungsimpulse durch geeignete Wahl der Eingangsimpedanz eingestellt wird. Die Zeitreihen zwischen den Kanälen weisen einen konstanten zeitlichen Versatz auf, jedoch lässt sich dieser Zeitversatz mit Hilfe von digitalen Filtern im DSP ausgleichen.Preferably, at least two, preferably five inputs for measurement data, in particular two Tellurikkanäle and three magnetometer channels, provided, which are connected together with the analog-to-digital converter. Then you can as geophysical investigation method using the Magnetotellurik, wherein the processing of the measured data of the individual channels takes place almost simultaneously. It is possible to process the measurement data of all channels via an analog-to-digital converter, if it is connected in a time-shifted manner via a multiplexer to the individual channels and it is ensured that no mutual interaction takes place between the channels. This is done for example by an electromagnetic shielding of the individual channels with each other. Crosstalk is, moreover, frequency-dependent and completely negligible at frequencies of less than 100 Hz, that is to say the frequencies of less than 10 Hz of interest for magnetotellurics. In addition, noise pulses due to the parasitic capacitances of the multiplexer are effectively prevented by appropriately matched measuring pauses, wherein the decay time of the voltage pulses is adjusted by appropriate choice of the input impedance. The time series between the channels have a constant time offset, but this time offset can be compensated with the aid of digital filters in the DSP.
Zweckmäßig ist zumindest ein Tellurikverstärker vorgesehen, der zumindest einen Zero-Drift-Instrumentenverstärker, auch Auto-Zero-Instrumentenverstärker genannt, beinhaltet, weil dieser durch ein besonders geringes und auf alle Frequenzen gleichverteiltes Rauschspektrum im niederfrequenten Frequenzbereich unterhalb von 1 Hz gekennzeichnet sind. Sie gehören zur Familie der getakteten Verstärker, zu denen auch die zerhackerstabilisierten Verstärker zählen, die jedoch im Gegensatz zu den Zero-Drift-Verstärkern durch eine parasitäre Welligkeit am Verstärkerausgang charakterisiert sind, die als Störspannung die Signale beeinflussen kann. Ungetaktete Verstärker weisen eine 1/f-Rauschcharakteristik auf, d. h. die Rauschleistungsdichte steigt mit abnehmender Frequenz unterhalb einer Eck-Frequenz von 10 bis 100 Hz reziprok zur Frequenz an.It is expedient to provide at least one telluric amplifier which contains at least one zero-drift instrument amplifier, also called an auto-zero instrument amplifier, because it is characterized by a particularly low noise spectrum uniformly distributed over all frequencies in the low-frequency frequency range below 1 Hz. They belong to the family of clocked amplifiers, which include the chopper-stabilized amplifier, but which are characterized in contrast to the zero-drift amplifiers by a parasitic ripple at the amplifier output, which can affect the signals as a noise voltage. Untacted amplifiers have a 1 / f noise characteristic, i. H. the noise power density reciprocally increases with decreasing frequency below a corner frequency of 10 to 100 Hz to the frequency.
Vorzugsweise weist zumindest ein Eingang einen Eingangswiderstand von größer gleich 1 MΩ, bevorzugt größer gleich 100 MΩ und insbesondere größer gleich 1 GΩ auf. Der Widerstand der festen Erde variiert im Bereich von einigen Ωm bis hin zu ca. 100000 Ωm (vgl.
Wenn der Analogteil vom Digitalteil abnehmbar ausgebildet ist, kann auf sehr einfache und kostengünstige Art und Weise eine Anpassung der Einrichtung an andere Untersuchungsmethoden, dass heißt an die zu verwendenden Sensoren vorgenommen werden. Beispielsweise kann eine Anpassung von Magnetotellurik- an Seismik-Anwendungen erfolgen. Dies kann mit dem erfindungsgemäßen Digitalteil sichergestellt werden, weil dieser primär auf die Bedürfnisse in geophysikalischen Anwendungen zugeschnitten ist. Zum Beispiel weist diese eine in der Magnetotellurik erforderliche möglichst geringe Leistungsaufnahme bei geringen Taktraten auf, während z. B. für die Seismik auch die Möglichkeit besteht, schnell veränderliche Messgrößen wie z. B. Schallwellen aufnehmen zu können. Dies wird durch die hohe Datenverarbeitungsgeschwindigkeit und die geringe Reaktionsverzögerung des digitalen Signalprozessors ermöglicht. Somit kann beispielsweise problemlos ein niedrig getakteter Analogteil mit 5 Eingangskanälen für die Magnetotellurik und ein hoch getakteter Analogteil mit einigen hundert Kanälen für die Seismik eingesetzt werden.If the analog part of the digital part is designed to be removable, can be made in a very simple and inexpensive way, an adaptation of the device to other methods of investigation, that is, to the sensors to be used. For example, an adaptation of magnetotelluric to seismic applications can take place. This can be ensured with the digital part according to the invention, because this is tailored primarily to the needs in geophysical applications. For example, this has a required in the Magnetotellurik lowest possible power consumption at low clock rates, while z. B. for seismic also has the possibility of quickly changing variables such. B. to record sound waves. This is made possible by the high data processing speed and the low response delay of the digital signal processor. Thus, for example, a low-clocked analog part with 5 input channels for the Magnetotellurik and a high clocked analog part with several hundred channels for seismic can be used without any problems.
Zur Produktivitätserhöhung und Vereinfachung der Bedienung kann vorgesehen werden, dass die Verarbeitungseinrichtung mit Ausnahme eines bevorzugt für die Start-Stopp-Funktion für spezielle Messszenarien vorgesehenen Betätigungsmittels auf sonstige Mittel zur Bedienung am Gerät verzichtet und Mittel zur Kontrolle auf eine einzige Status-Anzeige reduziert werden. Stattdessen verfügt die Verarbeitungseinrichtung über Funktionen zur Vordefinition der Messaufgabe und der automatischen Triggerung der Datenaufnahme und weitreichendere Kontrollmöglichkeiten über ein oder mehrere Schnittstellen, beispielsweise Bluetooth, WLAN, LAN, GPRS, UMTS, Ethernet und dgl., die auch während der Messung aktiv sein können. Mit diesen Funktionen und Schnittstellen kann auf eine manuelle Steuerung oder eine Kontrolle direkt an der Verarbeitungseinrichtung bei den meisten Messaufgaben verzichtet werden. Dann ist die Verarbeitungseinrichtung besonders einfach und robust aufgebaut.To increase productivity and simplify the operation can be provided that the processing device except for a preferred for the start-stop function for special measurement scenarios provided for actuating means dispensed with other means for operation on the device and means for checking are reduced to a single status display. Instead, the processing device has functions for predefining the measurement task and the automatic triggering of data acquisition and far-reaching control options via one or more interfaces, such as Bluetooth, WLAN, LAN, GPRS, UMTS, Ethernet and the like., Which may also be active during the measurement. With these functions and interfaces can be dispensed with a manual control or a control directly on the processing device in most measurement tasks. Then the processing device is particularly simple and robust.
Weiterhin zweckmäßig kann vorgesehen werden, dass zumindest ein Eingang gegen elektrische Überspannungen geschützt ist, insbesondere einen angepassten und mehrstufigen Schutz gegen Blitzeinschläge aufweist, der unzulässig hohe Eingangsspannungen mit sehr geringer Ansprechzeit wirksam überbrückt und so die Gefahr einer Zerstörung des vorzugsweise bei zulässigen Eingangsspannungen extrem hochohmigen Verstärkers durch Blitzeinschläge minimiert. Der Blitzschutz kann beispielsweise durch eine Kombination aus sehr schnell schaltenden Halbleiterbauelementen, Gasentladungsröhren und klassischen Schmelzsicherungen realisiert werden. Durch geeignete Wahl der Bauelemente kann erreicht werden, dass durch Ableitung der Ladung die Spannung an den Verstärkereingängen keine kritischen Werte erreicht. Bei sehr energiereichen Überspannungsimpulsen, die sehr selten auftreten, werden die Verstärkereingänge schließlich durch Ansprechen der Schmelzsicherungen vollständig von den überspannungsführenden Elektroden getrennt. Zusätzlich ist der Eingang des Verstärkers mit einem passiven RC-Filter gegen hochfrequente elektromagnetische Störsignale geschützt.Furthermore expediently it can be provided that at least one input is protected against electrical overvoltages, in particular an adapted and multi-level protection against lightning strikes effectively bridged the unacceptably high input voltages with very low response time and thus the risk of destruction of the preferably with permissible input voltages extremely high-impedance amplifier minimized by lightning strikes. The lightning protection can be realized for example by a combination of very fast switching semiconductor devices, gas discharge tubes and classic fuses. By suitable choice of the components, it can be achieved that the voltage at the amplifier inputs does not reach critical values due to the discharge of the charge. For very high-energy surge impulses, which are very rare Finally, the amplifier inputs are completely separated by the response of the fuses from the voltage-carrying electrodes. In addition, the input of the amplifier with a passive RC filter is protected against high-frequency electromagnetic interference.
Besonders vorteilhaft sind Mittel zur Wiederauffindung vorgesehen. Diese können beispielsweise als Mittel zum Senden der Position der Verarbeitungseinrichtung und/oder als Mittel zum Abstrahlen von Licht, insbesondere zumindest als eine Blitzlampe ausgebildet sein. Dann kann auch in unwegsamem Gelände und insbesondere bei zu erwartendem starken Wettereinfluss und/oder bei Tiereinwirkung die Wiederauffindbarkeit auch bei langen Messkampagnen gewährleistet werden.Particularly advantageous means for retrieval are provided. These may be formed, for example, as a means for transmitting the position of the processing device and / or as a means for emitting light, in particular at least as a flashlamp. Then, even in rough terrain and especially in the expected strong influence of the weather and / or in the event of animals, the retrievability can be ensured even during long measuring campaigns.
Unabhängiger Schutz wird beansprucht für das erfindungsgemäße Verfahren zur Verarbeitung von Messdaten der Geoelektrik, Magnetotellurik, Seismik, Seismologie und dgl. geophysikalische Untersuchungsmethoden, wobei die Messdaten analog vorliegen und mit Hilfe einer Vorrichtung mit einem Analogteil mit einem Analog-Digital-Wandler und einem Digitalteil in digitalisierte Signale umgewandelt werden, das sich dadurch auszeichnet, dass die Steuerung der Funktionen des Analogteils und des Digitalteils mit Hilfe eines digitalen Signalprozessors erfolgt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Verarbeitungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche verwendet wird.Independent protection is claimed for the method according to the invention for processing measurement data of geoelectrics, magnetotellurics, seismics, seismology and the like geophysical investigation methods, wherein the measurement data are analog and with the aid of a device with an analog part with an analog-to-digital converter and a digital part in digitized signals, which is characterized in that the control of the functions of the analog part and the digital part is done by means of a digital signal processor. It is preferably provided that a processing device according to one of the preceding claims is used.
Weiterer unabhängiger Schutz wird beansprucht für das erfindungsgemäße geophysikalische Erkundungssystem mit ein oder mehreren geophysikalischen Sensoren, bevorzugt Magnetometer und Bodenelektroden für den Einsatz in der Magnetotellurik oder Sensoren für den Einsatz in der Seismik, und einer Einrichtung zur Verarbeitung der von den Sensoren erzeugten Messdaten, das sich dadurch auszeichnet, dass die erfindungsgemäße Verarbeitungseinrichtung vorgesehen ist. Bevorzugt sind weiterhin Mittel zum Speichern der verarbeiteten Messdaten vorgesehen, die insbesondere ebenfalls von dem DSP gesteuert werden.Further independent protection is claimed for the geophysical survey system according to the invention with one or more geophysical sensors, preferably magnetometers and ground electrodes for use in magnetotellurics or sensors for use in seismics, and a device for processing the measurement data generated by the sensors characterized in that the processing device according to the invention is provided. Furthermore, means are preferably provided for storing the processed measurement data, which in particular are likewise controlled by the DSP.
Mit der erfindungsgemäßen Verarbeitungseinrichtung werden insbesondere folgende Vorteile erzielt:The following advantages are achieved in particular with the processing device according to the invention:
Grundlagenforschung:Basic research:
Es ist eine sehr hochauflösende und langzeitstabile Messung von veränderlichen Größen bei besonders hoher Unempfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen, wie z. B. Temperaturschwankungen und elektrischen Entladungen, möglich. In der Magnetotellurik können Vollbereichs-Magnetfeldsensoren genutzt werden, die neben dem kleinen Nutzsignal auch das verhältnismäßig große statische Hauptfeld der Erde aufzeichnen, um so die Sensorausrichtung zu ermitteln. Die Messgenauigkeit des kleinen Nutzsignals ist sonst nur von aufwändigeren Schmalbereichssensoren erreicht worden. Gegenüber den Schmalbereichssensoren ist jedoch keine Sensor-Justierung notwendig, womit der Anwendungsbereich auf Messungen an unzugänglichen oder sich bewegenden Stellen (Meerbodenmessungen, Wüste) ausgedehnt wird. Der Einsatzbereich wird darüber hinaus durch die in dieser Geräteklasse minimale Leistungsaufnahme und einen sehr weiten Arbeitstemperaturbereich von –40... 85°C erweitert, womit sich wegen der reduzierten Batteriekapazität ein geringes Gesamtgewicht sowie ein kompakter Messaufbau realisieren lässt. Die Vernetzung des Systems zur Kontrolle und Datenaufnahme von Mess-Arrays, wie sie in der Profiling-Technik in der Magnetotellurik eingesetzt werden, ist mit standardisierten Übertragungsverfahren (z. B. Ethernet) auch für Echtzeit-Anwendungen möglich.It is a very high-resolution and long-term stable measurement of variable sizes with a particularly high insensitivity to environmental influences, such. As temperature fluctuations and electrical discharges possible. In Magnetotellurik full-range magnetic field sensors can be used, which record not only the small useful signal but also the relatively large static main field of the earth, so as to determine the sensor orientation. The measurement accuracy of the small useful signal has otherwise been achieved only by more expensive narrow-range sensors. However, compared to the narrow range sensors, no sensor adjustment is necessary, extending the scope of application to measurements at inaccessible or moving locations (seabed measurements, desert). The range of application is further enhanced by the minimal power consumption in this device class and a very wide operating temperature range of -40 ... 85 ° C, which due to the reduced battery capacity, a low overall weight and a compact measurement setup can be realized. The networking of the system for the control and data acquisition of measuring arrays, as used in the profiling technology in magnetotellurics, is also possible for real-time applications with standardized transmission methods (eg Ethernet).
Außerdem kann eine Fernwartung über Mobilfunknetze (z. B. GSM) zum Auslesen der Messdaten und zur Kontrolle der Verarbeitungseinrichtung erfolgen. Es liegt ein gemeinsames Basissystem (Digitalteil) für Magnetotellurik- und Seismik-Messungen vor. Es beinhaltet eine sehr genaue (Frequenzabweichung < 1 ppm über den gesamten Betriebstemperaturbereich von –40... 85°C) und satellitensynchronisierbare (z. B. GPS/Glonass) Zeitbasis. Messungen mit korrekter Zeitbasis sind auch möglich, wenn kein Satelliten-Signal vorhanden ist, da ein zweiter batteriegepufferter temperaturkompensierter Taktgenerator mit geringerer, aber für die MT meist ausreichend hoher Genauigkeit zur Verfügung steht.In addition, remote maintenance via mobile radio networks (eg GSM) for reading out the measurement data and for controlling the processing device can take place. There is a common base system (digital part) for magnetotelluric and seismic measurements. It includes a very accurate (frequency deviation <1 ppm over the entire operating temperature range of -40 ... 85 ° C) and satellite-synchronizable (eg GPS / Glonass) time base. Measurements with the correct time base are also possible if there is no satellite signal, since a second battery-buffered temperature-compensated clock generator with lower, but for the MT usually sufficiently high accuracy is available.
Die Einrichtung ist relativ preiswert. Ein weiterer Kostenvorteil ergibt sich durch den Einsatz der gegenüber den Schmalbereichssensoren vergleichsweise günstigen Vollbereichssensoren.The decor is relatively inexpensive. Another cost advantage results from the use of the compared to the narrow range sensors comparatively favorable full-range sensors.
Industrielle GeophysikIndustrial geophysics
Bei der Lagerstättenerkundung und -erschließung tragen die Gerätekosten nur einen geringen Anteil zu den Gesamtkosten bei, während der Hauptkostenfaktor durch Bohrungen und die Durchführung der Feldmessungen bestimmt wird. Kostenintensive Fehlbohrungen lassen sich minimieren, in dem geologische Strukturen mit vergleichsweise billigen nichtinvasiven Methoden besser aufgelöst werden. Voraussetzung dafür ist die Verbesserung der Messdaten was durch Verlängerung der Messzeit zur Verbesserung des Signal-Rauschverhältnisses und/oder durch Erhöhung der gleichzeitig registrierenden Sensoren bzw. Messstationen zur Verbesserung der lokalen Auflösung und des Signal-Rauschverhältnisses erreicht werden kann. Außerdem kann je nach Strukturierung und Zusammensetzung des Untergrundes die Kombination von unterschiedlichen Methoden wie Seismik und Magnetotellurik sinnvoll sein. Der Erfolg oder Misserfolg einer Prospektion bzw. Exploration hängt damit entscheidend von der Produktivität der Messungen ab, die mit der erfindungsgemäßen Einrichtung sowie dem Verfahren und dem System wesentlich verbessert wird.In reservoir exploration and development, equipment costs account for only a small percentage of the total cost, while the main cost factor is determined by drilling and field measurements. Cost-intensive false drilling can be minimized by better solving geological structures with comparatively cheap non-invasive methods. The prerequisite for this is the improvement of the measured data, which can be achieved by extending the measuring time to improve the signal-to-noise ratio and / or by increasing the simultaneously registering sensors or measuring stations to improve the local resolution and the signal-to-noise ratio. In addition, depending on the structuring and composition of the substrate The combination of different methods such as seismic and Magnetotellurik be useful. The success or failure of a prospection or exploration thus crucially depends on the productivity of the measurements, which is significantly improved with the device according to the invention and the method and the system.
Das geringe Gewicht und die kompakten Maße tragen dazu wesentlich bei, da die Messungen oft an Stellen durchgeführt werden, die nicht mit dem Auto erreicht werden können. Weiterhin ist die Einrichtung sehr robust auf Grund ihrer reduzierten Komplexität, durch die Integration sämtlicher digitalen Datenverarbeitungsaufgaben auf einen einzigen Signalprozessor, und redundante Auslegung von Speichermedien und Spannungsversorgungen, das fehlertolerante Dateisystem sowie die Nutzung von hoch zuverlässigen Komponenten aus dem Flug- und Fahrzeugbau. Durch den angepassten Anti-Alias-Filter in Kombination mit digitalen Filtern ist die Einrichtung unempfindlich gegenüber Zivilisationsstörungen. Für den Aufbau der Einrichtung ist kein Fachpersonal notwendig: Telemetrie- und Satellitensynchronisations-Antennen sind in die Einrichtung integriert, die Messdatenaufnahme sowie die Satelliten-Zeit-Synchronisation kann automatisch erfolgen.The low weight and the compact dimensions contribute significantly, as the measurements are often performed in places that can not be reached by car. Furthermore, the device is very robust due to its reduced complexity, by the integration of all digital data processing tasks on a single signal processor, and redundant design of storage media and power supplies, the fault-tolerant file system and the use of highly reliable components from aircraft and vehicle manufacturing. Due to the adapted anti-alias filter in combination with digital filters, the device is insensitive to civilization disturbances. No specialist personnel are necessary for setting up the facility: Telemetry and satellite synchronization antennas are integrated into the facility, the measurement data acquisition and the satellite time synchronization can be carried out automatically.
Darüber hinaus lässt sich die Einrichtung mittels Ethernet in bestehende Messsysteme integrieren.In addition, the device can be integrated into existing measuring systems via Ethernet.
Die Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie weitere Merkmale werden anhand der Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Figuren deutlich. Dabei zeigenThe characteristics and features of the present invention as well as other features will become apparent from the illustration of a preferred embodiment in conjunction with the figures. Show
Es ist zu erkennen, dass das Erkundungssystem
Der Analogteil
Der Digitalteil
Die Spannungsversorgung
Der Systemtaktgeber
Die Datenentnahme aus der Verarbeitungseinrichtung
Es ist zu erkennen, dass aus Gründen der Ausfallsicherheit sowohl die Spannungsversorgung
Im Folgenden soll der genaue Aufbau und die Funktionsweise noch weiter verdeutlicht werden:
Mit der erfindungsgemäßen Verarbeitungseinrichtung
With the processing device according to the
Während der Messung arbeitet das Gerät meist unbeaufsichtigt, um künstliche Störungen zu vermeiden.During the measurement, the device usually works unattended to avoid artificial interference.
Das Auslesen der Zeitreihen erfolgt normalerweise während der Wartung oder nach der Messung mit einem handelsüblichen Laptop
Das Gehäuse der Verarbeitungseinrichtung
An der Vorderseite des Gehäuses befinden sich alle für die Sensorverkabelung notwendigen Stecker, an der Rückseite die Steckverbinder für die Spannungsversorgung der Verarbeitungseinrichtung
Zur manuellen Kontrolle der Verarbeitungseinrichtung
Die gesamte Elektronik besteht aus zwei Platinen, nämlich der digitalen Hauptplatine (Digitalteil
Die Magnetometer-Sektion
Außerdem beinhaltet der Analogteil
Die insgesamt 5 Kanäle, nämlich die 3 Magnetometerkanäle und 2 Tellurik-Kanäle, werden von einem im Vergleich zur Filtergrenzfrequenz des analogen Tiefpassfilters schnell getakteten Analog-Digital-Wandler
Auf dem Analogteil
Der Temperatureinfluss auf die Verarbeitungseinrichtung ist mit Offset-Driftwerten von < 0,1 μV/K bzw. Verstärkungsfehlern von < 1 ppm/K sehr gering. Der gesamte Analogteil einschließlich des Analog-Digital-Wandlers benötigt dazu eine elektrische Leistung von weniger als 0,1 W. Das Preprocessing umfasst eine Filterung der Zeitreihen mittels digitaler Filter und Dezimierung zur Rauschreduzierung und Datenreduktion. Digitale Filter sind absolut unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen und können deütlich rauschärmer als analoge Filter ausgelegt werden. Der Vorteil in der Signalverarbeitung ergibt sich aus der Kombination einer vereinfachten analogen Schaltung mit einer weiterführenden digitalen Filterung. Verbleibende analoge Schaltungsartefakte können weiter mit angepassten Softwarealgorithmen kompensiert werden.The temperature influence on the processing device is very low with offset drift values of <0.1 μV / K or gain errors of <1 ppm / K. The entire analog part, including the analog-to-digital converter, requires an electrical power of less than 0.1 W. The preprocessing comprises filtering of the time series by means of digital filters and decimation for noise reduction and data reduction. Digital filters are absolutely insensitive to environmental influences and can be designed with lower noise than analogue filters. The advantage in signal processing results from the combination of a simplified analog circuit with a further digital filtering. Remaining analog circuit artifacts can be further compensated with customized software algorithms.
Die digitale Hauptplatine
Der Analogteil
Die digitale Hauptplatine
Der Analogteil
Der Kern des Echtzeit-Computers ist ein digitaler Signalprozessor
Auf dem digitalen Signalprozessor
Zum einen kann damit der Datenstrom auf eine minimale Latenz und auf einen maximalen Durchsatz optimiert werden, andererseits kann man die Stromsparfunktionen des Signalprozessors im Idle-Modus bestmöglich ausnutzen.On the one hand, the data stream can be optimized to a minimum latency and to a maximum throughput, on the other hand one can make the best possible use of the power-saving functions of the signal processor in idle mode.
Somit lassen sich die bei Signalprozessoren üblicherweise sehr kurzen Übergangszeiten zwischen Idle-Modus und aktivem Modus ausnutzen, um die Leistungsaufnahme bei langsam veränderlichen Messgrößen und den damit verbundenen niedrigen Abtastfrequenzen zu reduzieren. Andere gängige Prozessortypen für allgemeinere Anwendungen, die prinzipiell für batteriebetriebene Geräte geeignet sind, weisen in der Regel um den Faktor 100 bis 1000 längere Übergangszeiten auf und lassen sich daher nicht oder nur ineffizient für diese Signalverarbeitungsanwendungen einsetzen, in der die Leistungsaufnahme kritisch ist.Thus, the transition times between idle mode and active mode, which are usually very short in signal processors, can be exploited in order to reduce power consumption with slowly changing measured variables and the associated low sampling frequencies. Other popular processor types for more general applications, which are generally suitable for battery-powered devices, usually have a factor of 100 to 1000 longer transition times and can therefore not or only inefficiently for those signal processing applications in which the power consumption is critical.
Weniger zeitkritische Aufgaben, wie z. B. die Bedienung des TCP/IP-Stacks, sind ebenfalls im Signalprozessor implementiert, was auf Grund der begrenzten Speicherressourcen des Signalprozessors unüblich ist, in diesem Fall jedoch maßgeblich zur Verringerung der Gesamtleistungsaufnahme, der Antwortzeit auf externe Ereignisse und der Schaltungskomplexität beiträgt. Durch das minimalistische DSP-Design ist die Verarbeitungseinrichtung kleiner, leichter und weniger störanfällig als komplexere gemischte Prozessorsysteme.Less time-critical tasks, such. The operation of the TCP / IP stack is also implemented in the signal processor, which is unusual due to the limited memory resources of the signal processor, but in this case significantly contributes to the reduction of total power consumption, response time to external events, and circuit complexity. The minimalist DSP design makes the processing device smaller, lighter, and less prone to interference than more complex mixed processor systems.
Für schnell veränderliche Signale ist es notwendig, dass gemessene Datensätze schnell und mit definierter Verzögerung auf das Datenspeichermedium geschrieben werden, damit der Datenpuffer neue Messwerte aufnehmen kann, ohne dass Datenverlust auftreten kann. Dies wird mit dem angepassten Dateisystem realisiert, mit dem im wesentlichen die maximale Schreibgeschwindigkeit des Datenträgers bei vernachlässigbarer Schreibverzögerung erreicht wird.For rapidly changing signals, it is necessary for measured data sets to be written to the data storage medium quickly and with a defined delay so that the data buffer can acquire new readings without loss of data. This is realized with the adapted file system, which essentially achieves the maximum write speed of the data carrier with negligible write delay.
Für die Magnetotellurik werden als Magnetometer
Die Variationen der elektrischen Felder werden durch Messungen der Potenzialdifferenzen zwischen je zwei Bodenelektroden
Aus dem Vorstehenden ist deutlich geworden, dass mit der erfindungsgemäßen Verarbeitungseinrichtung
Dabei genügt das System insbesondere harten Bedingungen der Grundlagenforschung an die hohe Dynamik und Stabilität bei niedriger Leistungsaufnahme und kann andererseits die Produktivität in der industriellen Geophysik wegen der hohen Zuverlässigkeit, der kompakten Abmessung, des geringen Gewichts und der vereinfachten Bedienkonzepte erhöhen. Weiterhin kann es insbesondere auch relativ kostengünstig für Meeresbodenuntersuchungen einsetzbar gemacht werden. Die Anwendungen des Systems
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2677801 A [0003] US 2677801 A [0003]
- US 6191587 B1 [0007, 0008, 0008, 0013, 0023, 0023, 0023, 0026, 0028, 0045] US 6191587 B1 [0007, 0008, 0008, 0013, 0023, 0023, 0023, 0026, 0028, 0045]
- US 2240520 A [0010] US 2240520 A [0010]
- DE 1623103 [0010, 0018] DE 1623103 [0010, 0018]
- US 5770945 A [0013, 0017, 0020, 0024] US 5770945A [0013, 0017, 0020, 0024]
- US 2011/0031973 A1 [0013] US 2011/0031973 A1 [0013]
- US 7705599 B2 [0013] US 7705599 B2 [0013]
- DE 2043538 A [0016, 0020] DE 2043538 A [0016, 0020]
- US 4866442 A [0020] US 4866442 A [0020]
- US 7872477 B2 [0020] US 7872477 B2 [0020]
- US 8046558 B2 [0024] US 8046558 B2 [0024]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Steveling, E.; Leven, M.: Stand der RAP-Geräteentwicklung. in: 15. Koll. Elektromagnetische Tiefenforschung, Höchst, Hrsg: K. Bahr (Göttingen), A. Junge (Frankfurt/M.), 1994. 431–438 [0013] Steveling, E .; Leven, M .: Status of RAP device development. in: 15. Coll. Electromagnetic Depth Research, Höchst, eds .: K. Bahr (Göttingen), A. Junge (Frankfurt / M.), 1994. 431-438 [0013]
- S. Golden, R. Roßberg, A. Junge, „Langperiodische MT-Messungen in einem See mit dem Langzeit-Datenlogger Geolore”, 20. Kolloquium Elektromagnetische Tiefenforschung, Königstein, 29.09.–3.10.2003, Hrsg.: A. Hördt und J. B. Stoll [0014] S. Golden, R. Rossberg, A. Junge, "Long-period MT Measurements in a Lake with the Long-Term Data Logger Geolore", 20th Colloquium Electromagnetic Depth Research, Königstein, 29.09.-3.10.2003, Ed .: A. Hördt and JB Stoll [0014]
- IEEE1394 [0025] IEEE1394 [0025]
- IEEE1394 [0025] IEEE1394 [0025]
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201110120920 DE102011120920A1 (en) | 2011-12-09 | 2011-12-09 | Processing device for measurement data of geophysical investigation methods, method for processing measurement data of geophysical investigation methods and geophysical survey system |
PCT/DE2012/001173 WO2013083114A2 (en) | 2011-12-09 | 2012-12-05 | Processing device for measurement data of geophysical exploration methods, method for processing measurement data of geophysical exploration methods and geophysical survey system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201110120920 DE102011120920A1 (en) | 2011-12-09 | 2011-12-09 | Processing device for measurement data of geophysical investigation methods, method for processing measurement data of geophysical investigation methods and geophysical survey system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102011120920A1 true DE102011120920A1 (en) | 2013-06-13 |
Family
ID=47882101
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201110120920 Withdrawn DE102011120920A1 (en) | 2011-12-09 | 2011-12-09 | Processing device for measurement data of geophysical investigation methods, method for processing measurement data of geophysical investigation methods and geophysical survey system |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102011120920A1 (en) |
WO (1) | WO2013083114A2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9335432B2 (en) | 2010-08-30 | 2016-05-10 | King Abdulaziz City For Science And Technology | Semi-permeable terrain geophysical data acquisition |
US11385366B2 (en) * | 2016-04-18 | 2022-07-12 | Westerngeco L.L.C. | Lightning protection for land seismic sensor unit |
CN107170349A (en) * | 2017-07-19 | 2017-09-15 | 东华理工大学 | Exploration geophysics teaching experiment data harvester based on wireless network |
CN109752768A (en) * | 2019-01-14 | 2019-05-14 | 上海艾都能源科技有限公司 | The electric earth magnetism high density dot matrix measurement acquisition big data system in solar powered field ground |
CN114200527B (en) * | 2021-10-26 | 2024-04-26 | 山东省物化探勘查院 | Unmanned aerial vehicle aeromagnetic measurement method and system based on oblique photography |
Citations (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2240520A (en) | 1939-02-03 | 1941-05-06 | Schlumberger Marcel | Method and apparatus for electrical underground prospecting |
US2677801A (en) | 1950-10-06 | 1954-05-04 | Centre Nat Rech Scient | Geophysical exploration method |
DE1623103A1 (en) | 1966-06-23 | 1970-12-03 | Centre Nat Rech Scient | Procedure and arrangement for magnetotelluric underwater prospection |
DE2043538A1 (en) | 1969-09-04 | 1971-03-11 | Texaco Development Corp | Amplifier circuit for seismic signals |
US4866442A (en) | 1987-06-01 | 1989-09-12 | Steim Joseph M | Analog to digital converter employing delta-sigma modulation |
US5770945A (en) | 1996-06-26 | 1998-06-23 | The Regents Of The University Of California | Seafloor magnetotelluric system and method for oil exploration |
US6191587B1 (en) | 1996-04-26 | 2001-02-20 | Anthony Charles Leonid Fox | Satellite synchronized 3-D magnetotelluric system |
EP0780704B1 (en) * | 1995-12-21 | 2001-06-20 | White's Electronics, Inc. | Plural frequency method and system for identifying metal objects in a background environment |
DE69723056T2 (en) * | 1996-01-31 | 2004-04-01 | Schlumberger Technology B.V. | ACOUSTIC SYSTEM FOR RECORDING DATA |
US20080091354A1 (en) * | 2006-10-11 | 2008-04-17 | Byerly Kent A | Methods of processing magnetotelluric signals |
DE602004008930T2 (en) * | 2003-07-18 | 2008-06-19 | Metrotech Corp., Sunnyvale | METHOD AND DEVICE FOR DIGITALLY DETECTING THE ELECTROMAGNETIC SIGNAL STRENGTH AND SIGNALING DIRECTION IN METAL TUBES AND CABLES |
US7705599B2 (en) | 2007-07-09 | 2010-04-27 | Kjt Enterprises, Inc. | Buoy-based marine electromagnetic signal acquisition system |
US20100231222A1 (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-16 | Quantec Geoscience | Very low noise magnetometer |
US7872477B2 (en) | 2007-04-30 | 2011-01-18 | Kjt Enterprises, Inc. | Multi-component marine electromagnetic signal acquisition cable and system |
US20110031973A1 (en) | 2006-01-09 | 2011-02-10 | D Eu Jean-Francois | Geophysical measurement device for natural soil resource exploration in aquatic environment |
US8046558B2 (en) | 2005-09-16 | 2011-10-25 | The Research Foundation Of State University Of New York | File system having predictable real-time performance |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4008469A (en) * | 1974-08-06 | 1977-02-15 | Terrestrial Systems, Incorporated | Signal processing in short-pulse geophysical radar system |
US6756783B2 (en) * | 1999-06-01 | 2004-06-29 | Merlin Technology, Inc | Multi-frequency boring tool locating system and method |
-
2011
- 2011-12-09 DE DE201110120920 patent/DE102011120920A1/en not_active Withdrawn
-
2012
- 2012-12-05 WO PCT/DE2012/001173 patent/WO2013083114A2/en active Application Filing
Patent Citations (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2240520A (en) | 1939-02-03 | 1941-05-06 | Schlumberger Marcel | Method and apparatus for electrical underground prospecting |
US2677801A (en) | 1950-10-06 | 1954-05-04 | Centre Nat Rech Scient | Geophysical exploration method |
DE1623103A1 (en) | 1966-06-23 | 1970-12-03 | Centre Nat Rech Scient | Procedure and arrangement for magnetotelluric underwater prospection |
DE2043538A1 (en) | 1969-09-04 | 1971-03-11 | Texaco Development Corp | Amplifier circuit for seismic signals |
US4866442A (en) | 1987-06-01 | 1989-09-12 | Steim Joseph M | Analog to digital converter employing delta-sigma modulation |
EP0780704B1 (en) * | 1995-12-21 | 2001-06-20 | White's Electronics, Inc. | Plural frequency method and system for identifying metal objects in a background environment |
DE69723056T2 (en) * | 1996-01-31 | 2004-04-01 | Schlumberger Technology B.V. | ACOUSTIC SYSTEM FOR RECORDING DATA |
US6191587B1 (en) | 1996-04-26 | 2001-02-20 | Anthony Charles Leonid Fox | Satellite synchronized 3-D magnetotelluric system |
US5770945A (en) | 1996-06-26 | 1998-06-23 | The Regents Of The University Of California | Seafloor magnetotelluric system and method for oil exploration |
DE602004008930T2 (en) * | 2003-07-18 | 2008-06-19 | Metrotech Corp., Sunnyvale | METHOD AND DEVICE FOR DIGITALLY DETECTING THE ELECTROMAGNETIC SIGNAL STRENGTH AND SIGNALING DIRECTION IN METAL TUBES AND CABLES |
US8046558B2 (en) | 2005-09-16 | 2011-10-25 | The Research Foundation Of State University Of New York | File system having predictable real-time performance |
US20110031973A1 (en) | 2006-01-09 | 2011-02-10 | D Eu Jean-Francois | Geophysical measurement device for natural soil resource exploration in aquatic environment |
US20080091354A1 (en) * | 2006-10-11 | 2008-04-17 | Byerly Kent A | Methods of processing magnetotelluric signals |
US7872477B2 (en) | 2007-04-30 | 2011-01-18 | Kjt Enterprises, Inc. | Multi-component marine electromagnetic signal acquisition cable and system |
US7705599B2 (en) | 2007-07-09 | 2010-04-27 | Kjt Enterprises, Inc. | Buoy-based marine electromagnetic signal acquisition system |
US20100231222A1 (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-16 | Quantec Geoscience | Very low noise magnetometer |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
IEEE1394 |
S. Golden, R. Roßberg, A. Junge, "Langperiodische MT-Messungen in einem See mit dem Langzeit-Datenlogger Geolore", 20. Kolloquium Elektromagnetische Tiefenforschung, Königstein, 29.09.-3.10.2003, Hrsg.: A. Hördt und J. B. Stoll |
Steveling, E.; Leven, M.: Stand der RAP-Geräteentwicklung. in: 15. Koll. Elektromagnetische Tiefenforschung, Höchst, Hrsg: K. Bahr (Göttingen), A. Junge (Frankfurt/M.), 1994. 431-438 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013083114A3 (en) | 2014-04-03 |
WO2013083114A2 (en) | 2013-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ceylan et al. | Companion guide to the marsquake catalog from InSight, Sols 0–478: Data content and non-seismic events | |
Anderson et al. | The Gem infrasound logger and custom‐built instrumentation | |
Visacro et al. | Statistical analysis of lightning current parameters: Measurements at Morro do Cachimbo Station | |
McPherron et al. | Studies of the magnetospheric substorm: 2. Correlated magnetic micropulsations and electron precipitation occurring during auroral substorms | |
Wielandt | Seismic sensors and their calibration | |
DE102011120920A1 (en) | Processing device for measurement data of geophysical investigation methods, method for processing measurement data of geophysical investigation methods and geophysical survey system | |
Aguilar et al. | AMADEUS—The acoustic neutrino detection test system of the ANTARES deep-sea neutrino telescope | |
Yan et al. | The Langmuir Probe onboard CSES: Data inversion analysis method and first results | |
CN103278846B (en) | Microseismograph, microseismic signals collection denoising method and microseismic signals acquisition method | |
EP2102688B1 (en) | A process and device for measurement of spectral induced polarization response using pseudo random binary sequence (prbs) current source | |
DE2541085A1 (en) | SENSOR FOR PRESSURE DISPLAY | |
Liu et al. | Apsu: a wireless multichannel receiver system for surface nuclear magnetic resonance groundwater investigations | |
CN102236106A (en) | Method and device for measuring resistivity of underground medium on ground and in gallery in quasi-three-dimension mode | |
Leitner et al. | Design of the Magnetoresistive Magnetometer for ESA’s SOSMAG Project | |
Davis et al. | An assessment of the accuracy of GSN sensor response information | |
Taylor et al. | Initial results from the search coil magnetometer at Siple, Antarctica | |
CN103149593A (en) | Method and device for solving field source stability of natural electric field geophysical prospecting instrument | |
Di Chiara et al. | Paleoproterozoic geomagnetic field strength from the Avanavero mafic sills, Amazonian Craton, Brazil | |
DE60025533T2 (en) | Autonomous recording device for digital data of the noise floor of a place | |
Ringler et al. | Introduction to the digitization of seismic data: A user’s guide | |
Le Boulicaut | Cosmic Ray Muon Detection | |
DE3490745T (en) | Recorder for seismoelectric signals | |
WO2005073749A1 (en) | Method and device for finding objects | |
Steinitz et al. | Indications for influence of artificial (man-made) activity on radon signals, in simulation experiments | |
Zhmud et al. | Measurer and recorder of electrical signals for electrical geophysical surveys |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |