DE10327757A1 - Transportable shear wave generator for geophysical exploration has battery driven electromechanical generator on wheel barrow frame - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen tranportabler Scherwellenvibrator, bestehend aus einem Transversalwellen-Schwingungserreger mit elektrischem Antrieb, einem Akkumulator und einem Steuergerät.The The invention relates to a portable shear wave vibrator from a transversal wave vibration exciter with electric Drive, an accumulator and a control unit.
In der Rohstoffexploration werden seismische Vibrationsverfahren (sogen. Vibroseis-Methode) zur geophysikalischen Erkundung von tiefen Untergrundstrukturen und Materialeigenschaften eingesetzt. Bei der Anwendung dieses Verfahrens werden üblicherweise künstliche Schwingungsanregungen an der Erdoberfläche ausgeführt, deren Wellen sich dann im Untergrund ausbreiten. Dabei werden Longitudinal- und Transversalwellen verwendet. Die wesentlichen Vorteile dieses Verfahrens liegen im steuerbaren Signal, der hochgradigen Reproduzierbarkeit, der exakten Bestimmung der Signallaufzeiten und den im Vergleich zu Impulsquellen (z.B. Sprengstoff) geringen Schäden und Umweltgefährdungen bei der Anwendung. Die gleiche Methodik eignet sich auch für die Erkundung des oberflächennahen Untergrundes bis einige hundert Metern Tiefe für ingenieurgeophysikalische Aufgabenstellungen.In The raw material exploration seismic vibration method (so-called. Vibroseis method) for geophysical exploration of deep underground structures and material properties used. In the application of this method become common artificial Vibrational excitations carried out on the earth's surface, the waves then spread in the underground. This will be longitudinal and transverse waves uses. The main advantages of this method are in controllable signal, the high degree of reproducibility, the exact Determination of the signal propagation times and the compared to pulse sources (e.g., explosive) minor damage and environmental hazards the application. The same methodology is also suitable for exploration of the near-surface Subsoil up to several hundred meters depth for engineering geophysical Tasks.
Für diesen Aufgabenbereich sind auf dem Markt nur wenig geeignete Geräte erhältlich, die in der Regel mit elektrischem Antrieb ausgestattet sind, da die in der Explorationsseismik übli cherweise verwendeten hydraulischen Antriebe aufgrund des systembedingten Gewichts zu einer unhandlichen Größe des Geräts führen würden.For this The scope of the market, only a few suitable devices are available on the market, which are usually equipped with electric drive, since those in exploration seismology used hydraulic drives due to the systemic Weight would lead to an unwieldy size of the device.
Die auf dem Markt verfügbaren vibrationsseismischen Anregungssysteme mit elektrischem Antrieb benötigen aufgrund der erforderlichen Betriebsspannungen üblicherweise eine Energiequelle in Form eines Stromgenerators, der eine Wechselspannung von 110 V bzw. 220 V liefert. Neben dem Gewicht einer derartigen Einheit erweisen sich insbesondere die durch die Wechselspannungen verursachten induktiven Einstreuungen in das Empfängersystem sowie die durch den Generator produzierte Bodenunruhe als nachteilig im Verlauf seismischer Messungen.The available in the market Vibration seismic excitation systems with electric drive need due to the required operating voltages usually a source of energy in Form of a power generator, which has an AC voltage of 110 V or 220V supplies. Beyond the weight of such a unit in particular, the inductive caused by the AC voltages Interference in the receiver system and the soil turbulence produced by the generator is disadvantageous in the course of seismic measurements.
Mit
der Patentanmeldung
Mit diesem tragbaren Gerät lassen sich nur geringe seismische Vibrationskräfte erzeugen, die für viele geophyskalische Untersuchungen nicht ausreichend sind.With this portable device Only small seismic vibration forces can be generated for many Geophysical investigations are not sufficient.
Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein mobiles, kompaktes und für den Zeitraum einer Tagesproduktion energieautarkes Gerät zur Anregung von Transversalwellen nach dem Vibroseis-Verfahren mit elektrischem Antrieb, das im Gelände von einer Person bewegt werden kann, zu schaffen. Dabei soll die Betriebsenergie in Form von Gleichstrom aus einer mitgeführten aufladbaren Batterie geliefert werden, um induktive Einstreuungen in das Empfängersystem und Bodenunruhe auszuschließen. Die Masse der Batterie und des Transportgerätes soll weitestgehend auch als Auflastmasse zur Verfügung stehen, um die koppelnden Reibungskräfte zu erhöhen.The Invention avoids the disadvantages of the prior art It is the object of the invention, a mobile, compact and for the period of a Daily output energy self-sufficient device for excitation of transversal waves according to the Vibroseis method with electric drive, in the field of a person can be moved to create. Here is the operating energy in the form of direct current from an accompanying rechargeable battery can be supplied to inductive interference in the receiver system and to exclude ground turbulence. The mass of the battery and the transport device should as far as possible available as a load mass stand to increase the coupling friction forces.
Die Erfindung besteht darin, daß der Scherwellenvibrator unter und der Akkumulator auf bzw. an einem nach Art einer Schubkarre gestalteten Fahrgestell angebracht sind.The Invention is that the Shear wave vibrator under and the accumulator on or at one mounted in the manner of a wheelbarrow designed chassis.
Im Unterschied zu vergleichbaren Geräten wird das Energiereservoir im Gerät mitgeführt und dient dabei gleichzeitig als Auflastmasse, die mittels Airbags schwingungsmechanisch gegen den Schwingungsgenerator isoliert ist. Durch die Verwendung einer Gleichstrom-Batterie anstelle eines Stromgenerators werden Motorlärm, unerwünschte induktive Einstreuungen in das Empfängersystem und gefährliche Betriebsspannungen vermieden. Aufgrund der durch die Kaskadierung erhöhten Leistung und der damit und durch die Verlängerung der Produktionskapazität notwendigen Vergrößerung des Energiereservoirs ist das Gerät gegenüber Akz. 102 36 126.0 DPA nicht mehr von einer Person tragbar. Es stellt demgegenüber eine etwa dreifach höhere Schwingungsleistung zur Verfügung, mit der sich erheblich größere Eindringtiefen erzielen lassen. Die Mobilität von Schwingungserreger und Energiereservoir im Gelände wird durch die Integration in ein von einer Person zu bedienendes, geländegeeigneten Fahrgestells erzielt, das zusätzlich eine optimale Anordnung von Schwingungserreger und Auflastmasse gewährleistet. Daraus ergibt sich eine für den Zeitraum einer Tagesproduktion energieautarke Einheit für die Anregung seis mischen Wellen, die von einer Person transportiert werden kann.in the Difference to comparable devices becomes the energy reservoir in the device carried and serves at the same time as ballast mass, the means of airbags is isolated by vibration against the vibration generator. By using a DC battery instead of a power generator be engine noise, unwanted inductive Interference in the receiver system and dangerous Operating voltages avoided. Because of the cascading increased Performance and with it and by the extension of production capacity necessary Magnification of the Energy reservoir is the device across from Acc. 102 36 126.0 DPA no longer portable by one person. It puts In contrast, about three times higher Vibration power available, with the significantly greater penetration depths achieve. The mobility of vibration generator and energy reservoir in the terrain becomes by integrating it into a one-person, off-road chassis scored that extra ensures an optimal arrangement of vibration exciter and Aufaufmasse. This results in a for the period of a daily production energy self-sufficient unit for stimulation Seis mix waves that can be transported by a person.
Das spezielle Einsatzgebiet dieses Schwingungserregers ist die oberflächennahe seismische Erkundung mit künstlichen Signalquellen bis vorzugsweise 150 m Eindringtiefe. Der Schwingungserregen kann aber auch in der Materialprüfung verwendet werden. Der Schwingungserreger erzeugt eine von einem elektrischen Steuersignal vorgegebene frequenzmodulierte mechanische Transversalschwingung mit definierter Länge und Modulation (sogen. Sweep) vorzugsweise im Frequenzbereich von 1 Hz bis 300 Hz. Der so erzeugte Wellenzug breitet sich als elastische Welle (Scherwelle) mit materialtypischer Geschwindigkeit (Scherwellengeschwindigkeit) im Untersuchungsobjekt aus, wird gebrochen bzw. reflektiert und von geeigneten, am Untersuchungsobjekt angebrachten Sensoren (Geophonen bzw. Beschleunigungsaufnehmern) registriert und in digitaler Form gespeichert. Anschließend erfolgt eine Kreuzkorrelation dieser registrieten Signale mit einem identisch modulierten Korrelationsoperator, der zur Vermeidung von Oberwellen in der Regel sinusförmig ausgebildet ist. Das Ergebnis dieser Operation ist ein impulsförmiges Signal, über dessen Laufzeitverzögerung gegenüber dem Initialsignal mittels des Wellenweges die Materialgeschwindigkeit und Materialstruktur ermittelt werden kann.The special field of application of this vibration exciter is the near-surface seismic exploration with artificial signal sources up to a depth of penetration of preferably 150 m. The vibration excitation can also be used in material testing. The vibration generator generates a predetermined by an electrical control signal Frequency-modulated mechanical transversal oscillation with defined length and modulation (so-called sweep) preferably in the frequency range of 1 Hz to 300 Hz. The wave train thus generated spreads as elastic wave (shear wave) with material-typical speed (shear wave velocity) in the examination object, is refracted or reflected and registered by suitable, attached to the object under investigation sensors (geophones or accelerometers) and stored in digital form. Subsequently, a cross-correlation of these registered signals with an identically modulated correlation operator, which is designed to avoid harmonics usually sinusoidal. The result of this operation is a pulse-shaped signal over the propagation delay relative to the initial signal by means of the wave path, the material velocity and material structure can be determined.
Bedingt durch die elektrische Steuerung und elektromechanische Wandlung ist das Initialsignal hochgradig reproduzierbar, so daß ein Stapeln beliebig vieler Signalanregungen ohne Qualitätsverlust möglich ist. Durch das Korrelationsverfahren wird ein exakter zeitlicher Abgleich mit dem Steuersignal und dem mittels Beschleunigungsaufnehmern abgegriffenen Bewegungsverhalten des Schwingens erzielt, so daß eine gegenüber impulsverfahren erheblich genauere Geschwindigkeitsermittlung möglich ist. Durch die zeitliche Dehnung des Signals treten bei der Anregung nur geringe Momentankräfte auf, die eine praktisch zerstörungs freie Objektuntersuchung ermöglichen.conditioned through the electrical control and electromechanical conversion the initial signal is highly reproducible, so that stacking Any number of signal excitations without loss of quality is possible. Through the correlation process is an exact time comparison with the control signal and the by means of accelerometers tapped movement behavior achieved the swing, so that a across from pulse method significantly more accurate speed determination is possible. By the temporal stretching of the signal occurs only slightly at the excitation instantaneous forces on, which is a virtually non-destructive Allow object examination.
Es ist zweckmäßig, wenn bei dem transportable Scherwellenvibrator zwischen dem Scherwellenerzeuger und dem Akkumulator Federn, insbesondere Luftfederbälge, angeordnet sind, die der Entkopplung des Scherwellenerzeugers von der Auflast dienen.It is appropriate if at the transportable shear wave vibrator between the shear wave generator and the accumulator springs, in particular air spring bellows, arranged which are the decoupling of the shear wave generator from the ballast serve.
Bei diesem transportablen Scherwellenvibrator ist es zweckmäßig, daß der Akkumulator in einem Gehäuse untergebracht ist, das auch das Steuergerät aufnehmen kann.at This portable shear wave vibrator, it is expedient that the accumulator in a housing is housed, which can also accommodate the controller.
Von Vorteil kann es sein, daß auf oder in dem Gehäuse Zusatzmassen untergebracht sind.From Advantage may be that on or in the housing Additional masses are accommodated.
Bei diesem transportablen Scherwellenvibrator ist es von Vorteil, daß das Fahrgestell aus zwei parallel verlaufenden Rohren besteht, die zweifach abgewinkelt sind, am eine. Ende ein Schubkarrenrad, am anderen Ende einen Handgriff tragen.at This portable shear wave vibrator, it is advantageous that the chassis consists of two parallel tubes that are bent twice are, at one. End a wheelbarrow wheel, at the other end a handle wear.
Die Abwinkelung der Fahrgestellrohre sollte dabei so gestaltet sein, daß bei abgestelltem Vibrator das Schubkarrenrad den Boden nicht berührt, damit Kräfte in den Boden nur durch die vibrierende Bodenplatte eingeleitet werden.The Angulation of the chassis tubes should be designed so that at shut off vibrator the wheelbarrow wheel does not touch the ground so that forces in the Ground can be initiated only by the vibrating bottom plate.
Bei diesem transportablen Scherwellenvibrator ist es weiterhin von Vorteil, wenn der Vibrator aus mindestens einem elektromechanischen Schwinger besteht, der auf einer Bodenplatte montiert ist, die an ihrer Unterseite mit Bodenkoppelelementen versehen ist.at this portable shear wave vibrator, it is also advantageous if the vibrator consists of at least one electromechanical oscillator, which is mounted on a base plate at the bottom provided with floor coupling elements.
Zur Vergrößerung der Auflast ist es bei diesem transportabler Scherwelienvibrator von Vorteil, wenn auf dem Gehäuse ein Sitzmöglichkeit für eine die Auflast vergrößernde Person angebracht ist.to Magnification of the Overload is with this portable Scherwelienvibrator of Advantage if on the case a seat for one the Charge increasing person is appropriate.
Weiterhin ist es bei diesem transportablen Scherwellenvibrator zweckmäßig, daß an der im Gehäuse untergebrachten Masse und an der Bodenplatte je ein Schwingungsaufnehmer angebracht sind, die der Steuerungskontrolle des Vibrators dienen.Farther it is useful in this transportable shear wave vibrator that at the in the case accommodated mass and at the bottom plate ever a vibration sensor are attached, which serve the control of the control of the vibrator.
Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:The Essence of the invention is described below with reference to a in the drawing schematically illustrated embodiment explained in more detail. Show it:
Der
transportable Scherwellenvibrator besteht aus einer Bodenplatte,
auf die ein Scherwellenvibrator
- 11
- ScherwellenvibratorShear wave vibrator
- 22
- Luftfederbalgsuspension bellows
- 33
- Akkumulatoraccumulator
- 44
- Gehäusecasing
- 55
- Handgriffhandle
- 66
- SchubkarrenradSchubkarrenrad
- 77
- gewinkeltes Rohrangled pipe
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2003127757 DE10327757B4 (en) | 2003-06-18 | 2003-06-18 | Transportable shear wave vibrator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2003127757 DE10327757B4 (en) | 2003-06-18 | 2003-06-18 | Transportable shear wave vibrator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE10327757B4 DE10327757B4 (en) | 2011-05-26 |
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ID=33520745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2003127757 Expired - Lifetime DE10327757B4 (en) | 2003-06-18 | 2003-06-18 | Transportable shear wave vibrator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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- 2003-06-18 DE DE2003127757 patent/DE10327757B4/en not_active Expired - Lifetime
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KNÖDEL, K., KRUMMEL, H. & LANGE, G. Geophysik.- Handbuch zur Erkundung des Untergrundes von Depo- nien und Altlasten, Band 3, 1997, Springer, Berlin , S. 473-478 |
KNÖDEL, K., KRUMMEL, H. & LANGE, G. Geophysik.- Handbuch zur Erkundung des Untergrundes von Depo- nien und Altlasten, Band 3, 1997, Springer, Berlin, S. 473-478 * |
Also Published As
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R082 | Change of representative | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20110827 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: LEIBNIZ-INSTITUT FUER ANGEWANDTE GEOPHYSIK, DE Free format text: FORMER OWNER: INSTITUT FUER GEOWISSENSCHAFTLICHE GEMEINSCHAFTSAUFGABEN, 30655 HANNOVER, DE Effective date: 20111213 |
|
R071 | Expiry of right |