DE1210575B - Method and device for the analysis of vibration recordings, preferably for seismic purposes - Google Patents

Method and device for the analysis of vibration recordings, preferably for seismic purposes

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DE1210575B DEC23376A DEC0023376A DE1210575B DE 1210575 B DE1210575 B DE 1210575B DE C23376 A DEC23376 A DE C23376A DE C0023376 A DEC0023376 A DE C0023376A DE 1210575 B DE1210575 B DE 1210575B
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Description

Verfahren und Einrichtung zur Analyse von Schwingungsaufzeichnungen, vorzugsweise für seismische Zwecke Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Analyse von Schwingungsaufzeichnungen durch Bestimmung einer Phasen-oder Zeitkoinzidenz einer Bezugsschwingung mit einer von dieser abgeleiteten Schwingung in einem Schwingungsgemisch, vorzugsweise zur Auswertullg von Schwingungszügen, die von einem seismischen Empfangsgerät empfangen wurden und von einem als Bezugssignal dienenden, in die Erde gesandten, verhältnismäßig lange andauernden, mindestens mehrere Schwingungsperioden umfassenden Schwingungssignal stammen.Process and device for the analysis of vibration recordings, preferably for seismic purposes. The present invention relates to a method and means for analyzing vibration records by determination a phase or time coincidence of a reference oscillation with one derived from it Vibration in a vibration mixture, preferably for the evaluation of vibration trains, received by a seismic receiving device and by a reference signal serving, sent into the earth, relatively long lasting, at least several oscillation periods comprehensive oscillation signal originate.

Bei der Suche nach neuen Lagerstätten im Erdinneren bedient man sich häufig seismischer Verfahren, bei welchen an einem bestimmten Punkt auf oder in der Nähe der Erdoberfläche ein Schwingungssignal erzeugt wird und die an Unstetigkeiten im Erdinneren gebrochenen und/oder reflektierten Schwingungen an einem oder mehreren von der Sendestelle entfernten Orten durch Seismometer od. dgl. empfangen werden. When looking for new deposits in the earth's interior, one makes use of it often seismic procedures in which at a certain point on or in an oscillation signal is generated near the earth's surface and at discontinuities in the interior of the earth refracted and / or reflected vibrations at one or more Locations distant from the broadcasting station or the like can be received by seismometers.

Das in die Erde gesendete Signal kann aus einem einzigen Impuls bestehen, der in der Praxis meistens mittels einer Sprengladung erzeugt wird, es kann jedoch auch ein länger dauernder Schwingungszug sein, der im Vergleich zu dem bei einer Sprengung erzeugten Impuls einen verhältnismäßig geringen Energieinhalt hat. Die vorliegende Erfindung dient zur Auswertung von Schwingungen, wie sie bei dem zuletzt genannten Verfahren erhalten werden. The signal sent into the earth can consist of a single pulse, which in practice is mostly generated by means of an explosive charge, but it can also be a longer-lasting vibration train, which in comparison to that of a Explosion generated pulse has a relatively low energy content. the The present invention is used to evaluate vibrations, as they were in the last mentioned method can be obtained.

Könnte man in der Praxis ein sehr kurzes, einzelnes Signal in die Erde senden, so ließen sich die Laufzeiten der auf den verschiedenen Wegen zum Empfangsort gelangten Signale ohne Schwierigkeit bestimmen. In der Praxis ist dies jedoch bisher nicht möglich. Die idealen Bedingungen werden bei der Sprengseismik auch nicht annähernd erreicht, und ihre größten Nachteile bestehen darin, daß die Form des in die Erde gesendeten Schwingungsimpulses nicht definiert ist und daß gleichzeitig Störsignale beträchtlicher Stärke entstehen. Das andere der oben genannten Verfahren, bei welchem ein länger dauernder Schwingungszug in die Erde gesendet wird, ist von den obenerwähnten Nachteilen der Sprengseismik frei und ermöglicht außerdem eine weitgehende Ausschaltung des Einflusses von Störungen, wenn die Frequenz des Signals gesteuert wird. In practice, it would be possible to insert a very short, single signal into the Send earth, so the transit times of the on the different ways to the receiving place could be determine received signals without difficulty. In practice, however, this has so far been the case not possible. The ideal conditions are not even close with the explosive seismic achieved, and their main drawbacks are that the shape of the in the earth sent vibration pulse is not defined and that at the same time interfering signals considerable strength arise. The other of the above methods in which a longer lasting vibrational train is sent into the earth, is of the above mentioned Disadvantages of explosive seismic and also enables extensive elimination the influence of interference when controlling the frequency of the signal.

Wenn man ein Signal längerer Dauer in die Erde sendet, sind die verschiedenen Komponenten des empfangenen Signals, die den verschiedenen von den Schwingungen durchlaufenen Wegen entsprechen, im allgemeinen zeitlich nicht getrennt, sondern sie überlappen sich in der verschiedensten Weise, so daß das empfangene Signal ein sehr komplexer Schwingungszug ist. Die Bestimmung der Laufzeiten der einzelnen Signalkomponenten läuft daher auf eine Bestimmung einer Phasen- oder Zeitkoinzidenz zwischen dem gesendeten Signal und den einzelnen Komponenten des empfangenen Signals hinaus. If one sends a signal of longer duration into the earth, the different ones are Components of the received signal representing the different from the vibrations correspond to the paths traversed, generally not separated in time, but they overlap in various ways, so that the received signal is one is a very complex vibration train. The determination of the transit times of the individual signal components therefore runs on a determination of a phase or time coincidence between the transmitted one Signal and the individual components of the received signal.

Schwingungszüge der obenerwähnten Art lassen sich elektronisch analysieren. Hierbei wird für eine ganze Reihe von verschiedenen Phasenlagen zwischen einer Bezugsschwingung und dem zu analysierenden Signal jeweils ein Produkt der beiden Signale hergestellt, und dieses Produkt wird integriert. Ein Maximum des Integralwertes zeigt dann an, daß die Phase des Bezugssignals mit der Phase einer bestimmten Komponente des empfangenen Signals übereinstimmt. Dieses sogenannte »Kreuzkorrelationsverfahren« hat sich in der Praxis ausgezeiclmet bewährt, es erfordert jedoch eine sehr komplizierte und umfangreiche Ausrüstung, außerdem ist es verhältnismäßig zeitraubend, da für jedes einzelne Phasenverhältnis zwischen dem Bezugssignal und dem zu analysierenden Signal eine Multiplikation und Integration durchgeführt werden muß. Dieses Verfahren ist daher auch verhältnismäßig unwirtschaftlich. Vibrational trains of the type mentioned above can be analyzed electronically. Here, a reference oscillation is used for a whole series of different phase positions and the signal to be analyzed a product of the two signals is produced, and this product will be integrated. A maximum of the integral value then indicates that the phase of the reference signal with the phase of a particular component of the received Signal matches. This so-called "cross-correlation method" has proven itself in Proven in practice, but it requires a very complicated and extensive equipment, in addition, it is relatively time consuming as for each individual phase relationship between the reference signal and the signal to be analyzed a multiplication and integration must be carried out. This procedure is therefore also relatively uneconomical.

Die Auswertung von Schwingungszügen der obenerwähnten Art kann auch auf optischem Wege erfolgen. Hierzu werden die zu vergleichenden Signale als Spur veränderlicher Fläche auf einem lichtdurchlässigen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet. Die beiden Aufzeichnungsträger werden durch einen in zwei getrennte Bündel aufgeteilten Lichtstrahl durchleuchtet, um unabhängig voneinander die Produkte der positiven und der negativen Teile des Signals zu bilden. Die beiden Strahlenbündel werden, nachdem sie die Aufzeichnungsträger durchsetzt haben, vereinigt und fallen auf einen gemeinsamen Empfänger. The evaluation of vibration trains of the type mentioned above can also be done optically. For this purpose, the signals to be compared are used as a track variable area recorded on a transparent recording medium. The two record carriers are divided into two separate bundles by one Beam of light shines through to independently display the products the to form positive and negative parts of the signal. The two bundles of rays are united and fall after they have penetrated the recording media to a common recipient.

Bei diesem optischen Verfahren werden praktisch genau dieselben Multiplikations- und Integrationsvorgänge ausgeführt wie bei dem oben beschriebenen elektronischen Verfahren. Die optische Multiplikation erfordert zwei räumlich getrennte Lichtstrahlen, und für jeden dieser Strahlen muß der das zweite Signal darstellende Aufzeichnungsträger im Abstand von dem das erste Signal darstellenden Aufzeichnungsträger angeordnet sein, da der das zweite Signal darstellende Aufzeichnungsträger durch das gesamte Licht beleuchtet werden muß, der von dem entsprechenden Teil des ersten Aufzeichnungsträgers, der das erste Signal darstellt, durchgelassen wurde, da die Multiplikation durch eine sukzessive Verringerung des Lichtstromes beim Durchsetzen der beiden Aufzeichnungsträger bewirkt wird. Die Anordnungen zur Ausübung dieses Verfahrens sind dementsprechend groß und kompliziert.With this optical method, practically exactly the same multiplication and integration operations carried out as in the electronic one described above Procedure. Optical multiplication requires two spatially separate light beams, and for each of these rays the record carrier representing the second signal must arranged at a distance from the record carrier representing the first signal since the record carrier representing the second signal runs through the entire Light must be illuminated from the corresponding part of the first recording medium, which represents the first signal, was passed because the multiplication was through a successive reduction in the luminous flux when the two recording media are passed through is effected. The orders for carrying out this procedure are accordingly big and complicated.

Durch diese Erfindung sollen die Nachteile der obengenannten Verfahren vermieden werden. Ein Verfahren zur Analyse von Schwingungsaufzeichnungen durch Bestimmung einer Phasen- oder Zeitkoinzidenz einer Bezugsschwingung mit einer von dieser abgeleiteten Schwingung in einem Schwingungsgemisch, vorzugsweise zur Auswertung von Schwingungsziigen, die von einem seismischen Empfangsgerät empfangen wurden und von einem als Bezugssignal dienenden, in die Erde gesandten, verhältnismäßig lange andauernden, mindestens mehrere Schwingungsperioden umfassenden Schwingungssignal stammen, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal und das auszuwertende Signalgemisch jeweils in Form einer Spur, die senkrecht zu einer in Aufzeichnungsrichtung verlaufenden Nullinie eine konstante Aufzeichnungsbreite hat, entsprechend den Signalamplituden senkreckt zur Nullinie ausgelenkt ist und eine andere Lichtdurchlässigkeit besitzt als der Aufzeichnungsträger selbst, auf getrennten Aufzeichnungsträgern aufgezeichnet werden, daß die Aufzeichnungsträger dann so aufeinandergelegt werden, daß sich die Nulllinien der Spuren decken, und daß die Aufzeichnungsträger in Richtung der Nullinien gegeneinander verschoben werden, während gleichzeitig die Lichtdurchlässigkeit der die Spuren tragenden Bereiche in Abhängigkeit von der Verschiebung gemessen wird. This invention addresses the disadvantages of the above methods be avoided. A method for analyzing vibration records by Determination of a phase or time coincidence of a reference oscillation with one of this derived vibration in a vibration mixture, preferably for evaluation of vibration waves received by a seismic receiver and from a reference signal sent into the earth, proportionally Long-lasting vibration signal comprising at least several vibration periods originate, is characterized according to the invention in that the reference signal and the composite signal to be evaluated in the form of a track perpendicular to a The zero line running in the recording direction has a constant recording width has, according to the signal amplitudes perpendicular to the zero line is deflected and has a different light transmission than the recording medium itself separate recording media are recorded that the recording media are then placed on top of one another that the zero lines of the tracks coincide, and that the recording media are shifted against one another in the direction of the zero lines, while at the same time the transparency of the areas bearing the tracks is measured as a function of the displacement.

Eine Einrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, um die beiden Aufzeichnungsträger übereinanderliegend zu haltern und gegeneinander in Längsrichtung zu verschieben, durch eine auf der einen Seite der Aufzeichnungsträger angeordneten Lichtquelle und eine auf der anderen Seite angeordnete, auf das durchfallende Licht ansprechende lichtempfindliche Einrichtung und durch ein Meßgerät, das mit der Vorrichtung zum Verschieben der Aufzeichnungsträger und mit der lichtempfindlichen Einrichtung gekoppelt ist. Apparatus for practicing this method is in accordance with the invention characterized by a device to place the two recording media one on top of the other to hold and move against each other in the longitudinal direction, by one on the one side of the recording medium arranged light source and one on the other Side arranged light-sensitive device responsive to the transmitted light and by a measuring device which is connected to the device for moving the recording media and coupled to the photosensitive device.

Da bei dem Verfahren und der Einrichtung gemäß der Erfindung keine Aufteilung des Lichtstrahles erforderlich ist und die Aufzeichnungsträger auch nicht in größerem Abstand voneinander angeordnet werden müssen, werden Aufwand und Raumbedarf ganz beträchtlich verringert. Das Verfahren gemäß der Erfindung erlaubt außerdem ein sehr rasches Arbeiten. Since in the method and the device according to the invention no Division of the light beam is required and the recording medium is not either must be arranged at a greater distance from each other, costs and space requirements are reduced quite considerably. The procedure according to the Invention also allows very quick work.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden; dabei bedeutet F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur seismischen Lagerstättenforschung, die Signale liefert, welche durch das Verfahren und die Einrichtung gemäß der Erfindung ausgewertet werden können, Fig. 2 ein Beispiel einer Aufzeichnung eines gesendeten Signals, F i g. 3 ein Beispiel einer Aufzeichnung eines empfangenen Signals, Fig. 4 eine schematische Darstellung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Vorrichtung zur Analyse von Schwingungszügen der in F i g. 3 dargestellten Art und Fig. 5 eine Darstellung eines das Ergebnis der Auswertung darstellenden Signals. The invention will now be explained in more detail with reference to the drawings; where F i means g. 1 a schematic representation of a system for seismic Reservoir research that provides signals that are driven by the process and facility can be evaluated according to the invention, FIG. 2 shows an example of a recording of a transmitted signal, FIG. 3 is an example of a record of a received Signal, FIG. 4 shows a schematic representation of a according to the method according to the invention working device for the analysis of vibration trains of the in F i g. 3 shown Art and FIG. 5 shows a representation of the result of the evaluation Signal.

Die in F i g. t schematisch dargestellte Anlage zur seismischen Lagerstättenforschung im Gelände enthält einen vorzugsweise mechanisch arbeitenden Schwingungserzeuger oder Vibrator 10, der auf der Erdoberfläche 12 aufliegt. Der Schwingungserzeuger 10 kann zwei in entgegengesetzter Richtung umlaufende exzentrische Massen enthalten, und er übt auf die Erdoberfläche eine senkrecht gerichtete periodische Kraft aus, deren Frequenz durch die Drehzahl der umlaufenden Massen bestimmt wird. Vorzugsweise wird die Frequenz des Schwingers zyldisch von einem niedrigen Wert auf einen hohen und wieder zurück zum niedrigen Wert geändert. Das Senden eines Schwingungszuges, dessen Frequenz sich in der angegebenen Weise ändert, soll im folgenden als Durchgang bezeichnet werden. Es ist in der Regel zweckmäßig, an jedem Sendeort mehrere Durchgänge zu senden. The in F i g. t Schematic facility for seismic deposit research in the field contains a preferably mechanically operating vibration generator or vibrator 10 resting on the earth's surface 12. The vibrator 10 can contain two eccentric masses rotating in opposite directions, and it exerts a perpendicular periodic force on the surface of the earth, whose frequency is determined by the speed of the rotating masses. Preferably the frequency of the oscillator is cyclical from a low value to a high one and changed back to the low value. Sending a vibration train, the frequency of which changes in the specified manner is intended below as a passage are designated. As a rule, it is advisable to have several rounds at each broadcast location to send.

Das vom Schwinger 10 erzeugte seismische Signal wird in Form eines elektrischen Signals nachgebildet, z. B. durch ein auf den Schwinger 10 aufgesetztes Seismometer 13. The seismic signal generated by the transducer 10 is in the form of a electrical signal simulated, e.g. B. by a placed on the transducer 10 Seismometer 13.

In einem bestimmten Abstand vom Sendeort ist eine Anzahl von Seismometern 14, 15, 16, 17 aufgestellt, mit denen die seismischen Wellen empfangen werden, die sich vom Sendeort längs der verschiedenen Wege zum Empfangsort ausgebreitet haben. Ein Teil der vom Schwinger in die Erde gesandten Schwingungsenergie erreicht die Seismometer 14 bis 17 auf einem Weg 18 längs der Erdoberfläche; dies ist die sogenannte Oberflächenwelle. Ein anderer Teil der in die Erde gesandten Energie wird in einer oberflächennahen Schicht 20 gebrochen, in der die Fortpflanzungsgeschwindigkeit verhältuismäßig hoch ist; dies ist die sogenannte Refraktionswelle, die die Seismometer über die Wege 19 erreicht. Ein weiterer Teil der Schwingungsenergie dringt tiefer in die Erde ein und wird an Orenzflächen 21, 22 reflektiert, an denen Bereiche mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften aneinandergrenzen. Dieser Teil der Energie wird als Reflexionswellen bezeichnet, die die Seismometer über die Wege 23, 24 erreichen. At a certain distance from the transmission point there is a number of seismometers 14, 15, 16, 17 set up with which the seismic waves are received, the have spread from the sending location along the various paths to the receiving location. Part of the vibrational energy sent into the earth by the vibrator reaches the Seismometers 14 to 17 on a path 18 along the surface of the earth; this is the so-called Surface wave. Another part of the energy sent into the earth becomes in a near the surface layer 20 broken, in which the speed of propagation is relatively high; this is the so-called refraction wave, which the seismometer Reached via path 19. Another part of the vibration energy penetrates deeper enters the earth and is reflected on orenz surfaces 21, 22, where areas with different mechanical properties adjoin one another. This part of the Energy is referred to as reflection waves that the seismometers travel through 23, 24 reach.

Die von den Seismometern empfangenen Signale entstehen durch Überlagerung aller obenerwähnten Wellen; es ist einleuchtend, daß die einzelnen Bestandteile des zusammengesetzten empfangenen Signals die Frequenzmerkmale des gesendeten Signals besitzt und daß der Zeit- bzw. Phasenunterschied zwischen dem gesendeten Signal und den einzelnen Komponenten den Laufzeiten der betreffenden Komponente längs des durchlaufenen Weges ist. The signals received by the seismometers are caused by superposition all waves mentioned above; it is evident that the individual components of the composite received signal, the frequency characteristics of the transmitted signal and that the time or phase difference between the transmitted signal and the individual Components the runtimes of the relevant component along the path traversed.

Die von den Seismometernl3 bis 17 erzeugten elektrischen Signale werden gleichzeitig auf getrennten Spuren eines Aufzeichnungsträgers aufgezeichnet. The electrical signals generated by the seismometers 13-17 are recorded simultaneously on separate tracks of a recording medium.

Im Gelände erfolgt die Aufzeichnung vorzugsweise mittels eines nicht dargestellten elektromagnetischen Aufzeichnungsgerätes, so daß sie für eine später durchzuführende Analyse zur Verfügung stehen. Die einzelnen Signale können jedoch auch schon im Gelände mittels eines Aufzeichnungsgerätes 25 in Form von Spuren, die senkrecht zu einer in Aufzeichnungsrichtung verlaufenden Nullinie eine konstante Aufzeichnungsbreite hat, auf einem transparenten Träger aufgezeichnet werden, wobei die einzelnen Spuren entsprechend den Signalamplituden senkrecht zur Nullinie ausgelenkt sind und eine andere Lichtdurchlässigkeit besitzen als der Rest des Aufzeichnungsträgers. Wenn die Signale im Gelände zuerst magnetisch aufgezeichnet werden, spielt man sie später wieder ab und zeichnet sie mittels des optischen Aufzeichnungsgerätes 25 erneut auf, so daß optische Spuren der erwähnten Art gebildet werden, deren Zeitmaßstab dem der ursprünglichen Signale entspricht.In the field, the recording is preferably carried out by means of a non illustrated electromagnetic recording device, so that it can be used for a later analysis to be performed are available. However, the individual signals can even in the field by means of a recording device 25 in the form of tracks, the perpendicular to a zero line running in the recording direction is constant Recording width has to be recorded on a transparent support, wherein the individual tracks are deflected perpendicular to the zero line according to the signal amplitudes and have a different light transmission than the rest of the recording medium. If the signals are first recorded magnetically in the field, they are played later from again and records them by means of the optical recording device 25 again, so that optical tracks of the type mentioned are formed, their time scale corresponds to that of the original signals.

Durch das Aufzeichnungsgerät 25 werden dabei eine Reihe paralleler Spuren aufgezeichnet, die jeweils einem der von den Seismometern empfangenen Signale entsprechen. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel werden die von den Seismometern erzeugten elektrischen Signale sofort als optische Spuren registriert. Eine bestimmte Strecke in Aufzeichnungsrichtung entspricht also einer bestimmten Zeitspanne, gerechnet vom Zeitpunkt der Aussendung des Schwingungssignals durch den Schwinger 10. Das vom Seismometer 13 empfangene Signal, das dem gesendeten Signal entspricht, kann zunächst eine geeignete Vorrichtung, z. B. ein nicht dargestelltes elektromagnetisches Aufnahme- und Wiedergabegerät, durchlaufen, in der es um eine definierte Zeitspanne verzögert wird, bevor es durch das Aufzeichnungsgerät 25 aufgezeichnet wird. The recording device 25 thereby makes a series of parallel ones Traces are recorded, each one of the signals received by the seismometers correspond. In the example shown in FIG. 1, the seismometers generated electrical signals are immediately registered as optical tracks. A particular The distance in the recording direction therefore corresponds to a certain period of time, calculated from the time of the transmission of the vibration signal by the oscillator 10. The signal received by seismometer 13 that corresponds to the transmitted signal first a suitable device, e.g. B. an electromagnetic, not shown Recording and playback device, in which it runs for a defined period of time is delayed before it is recorded by the recorder 25.

Das vom Seismometer 13 erzeugte Signal wird außerdem auf einem getrennten Aufzeichnungsträger auf mehreren parallelen Spuren aufgezeichnet, diese Aufzeichnung dient zur Analyse der von den Seismometern aufgenommenen und vom Aufzeichnungsgerät 25 aufgezeichneten Signalen, wie im folgenden erläutert werden wird. The signal generated by the seismometer 13 is also on a separate Record carrier recorded on several parallel tracks, this recording is used to analyze the data recorded by the seismometers and by the recording device 25 recorded signals, as will be explained below.

F i g. 2 zeigt das frequenzveränderliche Signal, das dem vom Schwinger 10 in die Erde gesendeten seismischen Schwingungszug entspricht. Fig. 2 zeigt, daß das Signal als Spur 26 aufgezeichnet ist, die senkrecht zur Aufzeichnungsrichtung (Pfeil) eine konstante Breite hat. Die Spur kann undurchsichtig und der Rest des Aufzeichnungsträgers kann durchsichtig sein, oder umgekehrt. Damit die von den verschiedenen Seismometern empfangenen Signale alle gleichzeitig ausgewertet werden können, wird das dem gesendeten Schwingungszug entsprechende Signal auf einer entsprechenden Anzahl paralleler Spuren aufgezeichnet. Die Auslenkung der Mittellinie 30 der Spur in bezug auf die Nullinie 32 entspricht den Amplituden des aufgezeichneten Signals. F i g. 2 shows the variable frequency signal that corresponds to that from the transducer 10 corresponds to seismic vibrational train sent into the earth. Fig. 2 shows that the signal is recorded as track 26 which is perpendicular to the recording direction (Arrow) has a constant width. The trail can be opaque and the rest of the The recording medium can be transparent, or vice versa. So that the different Seismometers received signals can all be evaluated simultaneously the signal corresponding to the transmitted vibration train on a corresponding Number of parallel tracks recorded. The deflection of the center line 30 of the track with respect to the zero line 32 corresponds to the amplitudes of the recorded signal.

Die konstante Breite der Spur 26 wird vorzugsweise derart gewählt, daß sie etwa gleich der Hälfte der maximalen Auslenkung von Spitze zu Spitze gemessen ist. Mit anderen Worten ist die Breite der Spur annähernd gleich dem Variationsbereich des aufgezeichneten Signals. Die seitlichen Grenzen der Spur 26 kreuzen dann die Nullinie 32 der Spur nicht. The constant width of the track 26 is preferably chosen such that that they are measured approximately equal to half the maximum tip-to-tip deflection is. In other words, the width is the Track approximately equal to the variation range of the recorded signal. The lateral boundaries of the track 26 then cross the Zero line 32 of the track is not.

Die in Fig. 3 dargestellte Aufzeichnung 34 stellt das von einem der Seismometer 14, 15, 16 oder 17 aufgenommene komplizierte Signal dar. Die Spur 34 wird in der gleichen Weise wie die Spur 26 (F i g. 2) aufgezeichnet; ihre konstante Aufzeichnungsbreite ist gleich der Hälfte der maximalen Auslenkungsamplituden, so daß die seitlichen Grenzen der Spur 34 die Nullinie 38 nicht schneiden. Der Zeitmaßstab der Spuren 26 (F i g. 2) und 34 (Fig. 3) ist gleich. The record 34 shown in Fig. 3 represents that of one of the Seismometer 14, 15, 16 or 17 recorded complicated signal. The track 34 is recorded in the same manner as track 26 (Fig. 2); their constant Recording width is equal to half of the maximum displacement amplitudes, see above that the lateral boundaries of the track 34 do not intersect the zero line 38. The time scale of lanes 26 (Fig. 2) and 34 (Fig. 3) is the same.

In der Praxis zeichnet man die dem gesendeten und die den empfangenen Signalen entsprechenden Spuren gleichzeitig nebeneinander auf einem gemeinsamen Aufzeichnungsträger 36 auf, wie oben bereits erwähnt worden ist. Außerdem wird eine getrennte Aufzeichnung 28 hergestellt, die mehrere parallele Spuren umfaßt, die alle dem gesendeten Signal entsprechen. Die letztgenannte Aufzeichnung dient als Bezugssignal zur Feststellung der Phasengleichheit und damit des zeitlichen Abstandes zwischen dem gesendeten Signal und den einzelnen von den Seismometern empfangenen Signalen, die in der Spur 34 (F i g. 3) enthalten sind. In practice, one draws the one sent and the one received Signals corresponding tracks simultaneously next to each other on a common Record carrier 36, as has already been mentioned above. In addition, a separate record 28 is produced, which comprises several parallel tracks, the all correspond to the transmitted signal. The latter record serves as the Reference signal to determine the phase equality and thus the time interval between the transmitted signal and the individual received by the seismometers Signals contained in track 34 (Fig. 3).

Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung eine Einrichtung, die sich zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Analyse von Schwingungsaufzeichnungen durch Bestimmung einer Phasen-oder Zeitkoinzidenz einer B ezugsschwingung (Spur 26) mit einer von dieser abgeleiteten Schwingung in einem Schwingungsgemisch (Spur 34) eignet. Die Einrichtung enthält eine längliche Lichtquelle 40, z. B. eine übliche Leuchtstoffröhre, die von einer Stromquelle 41 gespeist wird. Die Stromquelle liefert eine konstante Spannung, so daß die Lichtquelle 40 eine konstante Strahlungsleistung liefert. Zwei mit ihren Enden aneinanderstoßende und elektrisch in Reihe an 300 Volt Gleichstrom angeschlossene gewöhnliche Leuchtstoffröhren ergeben eine sehr gut geeignete Lichtquelle der gewünschten Länge. Fig. 4 shows a schematic representation of a device that for carrying out the method according to the invention for analyzing vibration recordings by determining a phase or time coincidence of a reference oscillation (trace 26) with an oscillation derived from this in a mixture of oscillations (track 34) is suitable. The device includes an elongated light source 40, e.g. B. a common one Fluorescent tube fed by a power source 41. The power source delivers a constant voltage, so that the light source 40 has a constant radiant power supplies. Two end-to-end and electrically in series at 300 Ordinary fluorescent tubes connected to volts DC give a very good result well-suited light source of the desired length.

Die Lichtquelle 40 leuchtet ein Gebiet gleichmäßig aus, in dem die beiden Aufzeichnungen entsprechend F i g. 2 und 3 in Berührung aufeinanderliegen. Die Mittellinien 32, 38 der Spuren 26, 34 müssen sich decken. Die eine der Aufzeichnung, beispielsweise die Aufzeichnung 36 in F i g. 4, wird durch eine Antriebsrolle 42 definiert in Längsrichtung bewegt. Die andere Aufzeichnung 28 wird in flacher Lage unmittelbar über oder unter der Aufzeichnung 36 festgehalten. Vorzugsweise wird diejenige Aufzeichnung bewegt, die die dem empfangenen Signal entsprechenden Spuren trägt, während die ruhende Aufzeichnung das Bezugssignal trägt, also Spuren, die dem gesendeten Signal entsprechen. Für die Bestimmung der zeitlichen Verschiebung zwischen dem Bezugssignal und den Komponenten des auszuwertenden Signals ist natürlich nur der Relativwert der Verschiebung der Aufzeichnungen in Bezug aufeinander von Bedeutung. The light source 40 uniformly illuminates an area in which the two records according to FIG. 2 and 3 are in contact with one another. The center lines 32, 38 of the tracks 26, 34 must coincide. The one of the record for example record 36 in FIG. 4, is driven by a drive roller 42 defined moved in the longitudinal direction. The other record 28 becomes flat held immediately above or below the record 36. Preferably will that record moves the tracks corresponding to the received signal carries, while the resting recording carries the reference signal, i.e. tracks that correspond to the transmitted signal. For determining the time shift between the reference signal and the components of the signal to be evaluated is natural only the relative value of the displacement of the records with respect to each other from Meaning.

Die Menge des Lichtes, das die beiden übereinanderliegenden Aufzeichnungen durchsetzt, wird durch eine langgestreckte lichtempfindliche Einrichtung, z. B. eine Photozelle 44, gemessen. Die Änderung der die beiden Aufzeichnungen durchsetzenden Lichtmenge wird als Funktion der Längsverschiebung der beiden Aufzeichnungen in Bezug aufeinander durch ein Registriergerät 46 aufgezeichnet, das beispielsweise ein üblicher Oszillograph sein kann. The amount of light that the two superimposed records interspersed is through an elongated photosensitive device, e.g. B. a photocell 44 is measured. The change in the enforcement of the two records The amount of light is given as a function of the longitudinal displacement of the two records in Are recorded in relation to each other by a recorder 46, the for example can be an ordinary oscilloscope.

Die Bewegung der Transportrolle42, die die Verschiebung der beiden Aufzeichnungen in Bezug aufeinander steuert, ist mit der Schreibgeschwindigkeit bzw. der Vorschubgeschwindigkeit eines Aufzeichnungsträgers des Registriergerätes 46 synchronisiert, wie durch die Linie 47 schematisch angedeutet ist.The movement of the transport roller42, which is the displacement of the two Controlling records in relation to each other is with writing speed or the feed speed of a recording medium of the recording device 46 synchronized, as indicated schematically by the line 47.

Die Lichtmenge, die zwei übereinanderliegende Aufzeichnungen der oben beschriebenen Art durchsetzt, ist eine Funktion der Phasenverschiebung zwischen den entsprechenden Signalen. Sind f (t) und g (t) die beiden aufgezeichneten Signale und h (z) die Änderungen der die beiden Aufzeichnungen durchsetzenden Lichtmenge bei Verschiebung der beiden Aufzeichnungen um eine der Zeitz entsprechende Strecke, so gilt: Dabei ist T das gesamte Zeitintervall, währenddessen das gesendete Signal als Bezugs signal verwendet wird.The amount of light that passes through two superimposed recordings of the type described above is a function of the phase shift between the corresponding signals. If f (t) and g (t) are the two recorded signals and h (z) are the changes in the amount of light penetrating the two recordings when the two recordings are shifted by a distance corresponding to Zeitz, then: T is the entire time interval during which the transmitted signal is used as a reference signal.

Die oben angegebene Formel zeigt, daß sich das dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegende Prinzip grundsätzlich von dem bekannten Kreuzkorrelationsverfahren unterscheidet. Die Kreuzkorrelation liefert eine Funktion 0 (t), die durch Multiplikation und Integration zweier SignaleS (t) und g (t) entsprechend der folgenden Gleichung gebildet wird: Die Multiplikation der beiden Signale macht das Kreuzkorrelationsverfahren sehr umständlich. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist wesentlich einfacher und anpassungsfähiger und liefert bei der Analyse von Schwingungsaufzeichnungen, die relativ lange Schwingungszüge enthalten, praktisch dieselben Ergebnisse.The formula given above shows that the principle on which the method according to the invention is based differs fundamentally from the known cross-correlation method. The cross-correlation provides a function 0 (t), which is formed by multiplying and integrating two signals S (t) and g (t) according to the following equation: The multiplication of the two signals makes the cross-correlation method very cumbersome. The method according to the invention is considerably simpler and more adaptable and provides practically the same results when analyzing vibration records which contain relatively long vibration trains.

Wird das Verfahren gemäß der Erfindung in der seismischen Lagerstättenforschung zur Bestimmung der Laufzeiten eines langdauernden Schwingungssignals veränderlicher Frequenz verwendet, so soll der durch die Lichtquelle 40 erfaßte, in Aufzeichnungsrichtung gemessene Längenbereich der Spuren 26, 34 mindestens so lang sein wie ein Stück der Spur 26, das sowohl die niedrigste als auch die höchste gesendete Frequenz enthält. Wird z. B. ein Signal gesendet, das einem Durchgang entspricht, so soll die Lichtquelle mindestens einen Längenbereich der Aufz.eichnungen erfassen, der einem Durchgang entspricht, damit gewährleistet ist, daß der ganze Frequenzbereich der Signale zur Bildung des vom Empfänger 44 erzeugten Signals beiträgt. If the method according to the invention is used in seismic reservoir exploration to determine the transit times of a long-lasting vibration signal more variable Frequency is used, so that detected by the light source 40, in the recording direction measured length range of the tracks 26, 34 be at least as long as a piece of track 26 which contains both the lowest and highest frequencies transmitted. Is z. B. sent a signal that corresponds to a passage, the light source should record at least one length range of the recordings that is one pass corresponds to ensure that the entire frequency range of the signals to Formation of the signal generated by the receiver 44 contributes.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist erstaunlich anpassungsfähig. So läßt sich beispielsweise eine Filterwirkung zur Beeinflussung der Form der sich ergebenden Anzeige (F i g. 5) der Phasenübereinstimmung einfach dadurch erzielen, daß man in den verschiedenen Frequenzbereichen des Bezugssignals 26 (Fig.2) entweder die Intensitätsverhältnisse des einfallenden Lichtes oder die Empfindlichkeit der lichtempfindlichen Einrichtung entsprechend einstellt. Man kann also z. B. anstatt der in F i g. 4 dargestellten einzigen länglichen Photozelle 44 der einzelnen Kanäle mehrere kürzere Einheiten verwenden, deren Ausgangssignale unabhängig voneinander regelbar sind. Jede einzelne dieser Photozellen zeigt dann die Phasen- oder Zeitkoinzidenz innerhalb desjenigen Frequenzbereiches des gesendeten Signals an, den der über ihr liegende Bereich des Bezugssignals enthält. Durch geeignetes Einstellen der Empfindlichkeit der verschiedenen Photozellen kann eine Filterwirkung erreicht werden, die die Anzeige der einzelnen Koinzidenzen verbessert. Sind z. B. die Maxima 52, 54 usw. in F i g. 5, die einer Koinzidenz zwischen dem Bezugssignal und einem empfangenen Signal entsprechen, zu breit, so bedeutet dies, daß der niederfrequente Anteil des empfangenen Signals überwiegt, und zur Kompensation können dann die höheren Frequenzen durch Einstellen einer größeren Empfindlichkeit der entsprechenden Photozellen angehoben werden, so daß sich die Koinzidenzanzeige dann besser aus dem übrigen Signal heraushebt. The method according to the invention is surprisingly adaptable. For example, a filter effect can be used to influence the shape of the The resulting display (FIG. 5) of the phase correspondence can be achieved simply by that one in the different frequency ranges of the reference signal 26 (Fig.2) either the intensity ratios of the incident light or the sensitivity of the adjusts the light-sensitive device accordingly. So you can z. B. instead of the in F i g. 4 shown single elongated photocell 44 of the individual channels use several shorter units, their output signals independent of each other are adjustable. Each of these photocells then shows the phase or time coincidence within the frequency range of the transmitted signal that is above it area of the reference signal. By setting the sensitivity appropriately of the various photocells, a filter effect can be achieved that the display of the individual coincidences improved. Are z. B. the maxima 52, 54 etc. in F i G. 5, showing a coincidence between the reference signal and a received signal correspond to too wide, it means that the low-frequency portion of the received Signal predominates, and the higher frequencies can then be used to compensate Setting a higher sensitivity of the corresponding photocells raised so that the coincidence display then stands out better from the rest of the signal.

In F i g. 5 ist eine Aufzeichnung 48 dargestellt, wie sie das Registriergerät 46 (Fig. 4) für einen Kanal liefert. In der Praxis enthält die Aufzeichnung 28 natürlich eine größere Anzahl von Kurven, entsprechend der Anzahl der parallel aufgezeichneten empfangenen Signale 34. Die in F i g. 4 dargestellte Einrichtung enthält natürlich ebenso viele Strahlungsempfänger 44 wie Kanäle, als übereinanderliegende Spurenpaare vorhanden sind. Im allgemeinen genügt eine einzige Lichtquelle 40, und es wird ein Registriergerät 46 verwendet, das eine gleichzeitige Aufzeichnung der Ausgangssignale aller Kanäle erlaubt. In Fig. 5, a record 48 is shown as it is the recorder 46 (Fig. 4) provides for a channel. In practice, of course, the record will contain 28 a larger number of curves, corresponding to the number of parallel recorded received signals 34. The in F i g. 4 includes the device shown, of course as many radiation receivers 44 as there are channels, as pairs of tracks lying one above the other available. In general, a single light source 40 is sufficient and it becomes one Recording device 46 is used which allows a simultaneous recording of the output signals all channels allowed.

Es war oben erwähnt worden, daß der Aufzeichnungsträger 36 außer den die empfangenen Signale darstellenden Spuren 34 außerdem noch eine synchron aufgezeichnete Spur 26 enthält, die dem gesendeten Signal entspricht. Die dem gesendeten Signal entsprechende Spur auf dem Aufzeichnungsträger 36 liefert bei Koinzidenz des aufgezeichneten Signals mit dem zugehörigen Bezugssignal des Aufzeichnungsträgers 28 ein Signal 50, das die Bezugszeit angibt und dem Zeitpunkt der Sendung entspricht. Das Signal 50 wird in sämtlichen anderen Kanälen geschrieben, und es kann zur Einschaltung eines Zeitmarkengenerators dienen. Im Verlauf der Verschiebung der Aufzeichnungsträger 28, 36 in Bezug aufeinander erscheinen dann in den einzelnen Kanälen der Aufzeichnung 48 Signale, die einer Phasen- bzw. It was mentioned above that the recording medium 36 except the tracks 34 representing the received signals also have one synchronous contains recorded track 26 corresponding to the transmitted signal. The one sent to Signal corresponding track on the recording medium 36 delivers in the event of coincidence of the recorded signal with the associated reference signal of the recording medium 28 a signal 50 which indicates the reference time and corresponds to the point in time of the transmission. The signal 50 is written in all other channels and it can be switched on serve as a time stamp generator. In the course of the movement of the recording medium 28, 36 in relation to one another then appear in the individual channels of the recording 48 signals that correspond to a phase or

Zeitkoinzidenz zwischen dem Bezugssignal und einer Komponente des empfangenen Signals entsprechen.Time coincidence between the reference signal and a component of the received signal.

So zeigt beispielsweise das kurz nach dem Zeitnullpunkt 50 erscheinende Maximum 52 die Ankunft der Oberflächenwelle an, das Maximum 54 die Ankunft einer Refraktionswelle und die später auftretenden Maxima 56, 58 die Ankunft von Reflexionswellen.For example, the 50 that appears shortly after zero time shows Maximum 52 the arrival of the surface wave, the maximum 54 the arrival of one Refraction wave and the later occurring maxima 56, 58 the arrival of reflection waves.

An Stelle der oben beschriebenen Aufzeichnungsart, die einer Aufzeichnung veränderlicher Fläche entspricht, kann natürlich auch eine Aufzeichnung veränderlicher Dichte verwendet werden, wie sie beispielsweise in der Tonfimtechnik bekannt ist (Sprossenschrift), ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung iiberschritten wird. Instead of the type of recording described above, that of a recording A variable recording can of course also correspond to a variable area Density can be used, as it is known, for example, in the Tonfimtechnik (Sprossenschrift) without going beyond the scope of the invention.

Claims (10)

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Analyse von Schwingungsaufzeichnungen durch Bestimmung einer Phasen-oder Zeitkoinzidenz einer Bezugsschwingung mit einer von dieser abgeleiteten Schwingung in einem Schwingungsgemisch, vorzugsweise zur Auswertung von Schwingungszügen, die von einem seismischen Empfangsgerät empfangen wurden und von einem als Bezugssignal dienenden, in die Erde gesandten, verhältnismäßig lange andauernden, mindestens mehrere Schwingungsperioden umfassenden Schwingungssignal stammen, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal und das auszuwertende Signalgemisch jeweils in Form einer Spur, die senkrecht zu einer in Aufzeichnungsrichtung verlaufenden Nullinie eine konstante Aufzeichnungsbreite hat, entsprechend den Signalamplituden senkrecht zur Nullinie ausgelenkt ist und eine andere Lichtdurchlässigkeit besitzt als der Aufzeichnungsträger selbst, auf getrennten Aufzeichnungsträgern aufgezeichnet werden, daß die Aufzeichnungsträger dann so aufeinandergelegt werden, daß sich die Nullinien der Spuren decken, und daß die Aufzeichnungsträger in Richtung der Nullinie gegeneinander verschoben werden, während gleichzeitig die Lichtdurchlässigkeit der die Spuren tragenden Bereiche in Abhängigkeit von der Verschiebung gemessen wird. Claims: 1. Method for analyzing vibration recordings by determining a phase or time coincidence of a reference oscillation with a from this derived oscillation in a vibration mixture, preferably for the evaluation of vibrations generated by a seismic receiver received and received by a reference signal sent into the earth, relatively long lasting, at least several periods of oscillation Vibration signal originate, characterized in that the reference signal and the The composite signal to be evaluated is in the form of a track perpendicular to an in The zero line running in the recording direction has a constant recording width, is deflected according to the signal amplitudes perpendicular to the zero line and one has a different light transmission than the recording medium itself, on separate Recording media are recorded in such a way that the recording media are then placed one on top of the other that the zero lines of the tracks coincide and that the recording media are shifted against each other in the direction of the zero line, while at the same time the Light transmission of the areas bearing the tracks as a function of the displacement is measured. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spuren in einer Breite etwa gleich der Hälfte der maximal vorkommenden Auslenkungen der Spuren, gemessen von Spitze zu Spitze, aufgezeichnet werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that the tracks in a width approximately equal to half of the maximum deflections that occur Traces measured from tip to tip are recorded. 3. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, um die beiden Aufzeichnungsträger (28, 36) übereinanderliegend zu halten und gegeneinander in Längsrichtung zu verschieben, durch eine auf der einen Seite der Aufzeichnungsträger angeordnete Lichtquelle (40) und eine auf der anderen Seite angeordnete, auf das durchfallende Licht ansprechende lichtempfindliche Einrichtung (44) und durch ein Meß- gerät (46), das mit der Vorrichtung zum Verschieben der Aufzeichnungsträger und mit der lichtempfindlichen Einrichtung (44) gekoppelt ist. 3. Device for performing the method according to claims 1 and 2, characterized by a device to record the two record carriers (28, 36) to be held one on top of the other and to slide against each other in the longitudinal direction, by a light source (40) arranged on one side of the recording medium and one on the other side responsive to the transmitted light light-sensitive device (44) and a measuring device (46) with the device for moving the recording medium and with the light-sensitive device (44) is coupled. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Längenbereich des für die Messung verwendeten Aufzeichnungsträgers, dessen Lichtdurchlässigkeit bestimmt wird, mehreren Schwingungsperioden des Bezugssignals entspricht. 4. Device according to claim 3, characterized in that the length range of the recording medium used for the measurement, its light transmission is determined, corresponds to several oscillation periods of the reference signal. 5. Einrichtung nach Anspruch 4 unter Verwendung eines Bezugssignals, dessen Frequenz sich zeitlich ändert, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Messung verwendete Längenbereich des Aufzeichnungsträgers etwa gleich dem Längenbereich der Frequenzänderung des Bezugssignals ist. 5. Device according to claim 4 using a reference signal, whose frequency changes over time, characterized in that the one for the measurement length range of the recording medium used approximately equal to the length range is the frequency change of the reference signal. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche verschiedener Frequenz bei der Auswertung verschieden bewertbar sind. 6. Device according to claim 5, characterized in that the areas different frequency can be evaluated differently in the evaluation. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche höherer Frequenz stärker bewertet werden als die niedrigere Frequenz. 7. Device according to claim 6, characterized in that the areas higher frequency are rated more strongly than the lower frequency. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Einrichtung (44) der Länge nach unterteilt und die Empfindlichkeit der einzelnen Teile getrennt einstellbar ist. 8. Device according to claim 7, characterized in that the light-sensitive Device (44) divided lengthwise and the sensitivity of each Parts is adjustable separately. 9. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsträger (28, 36) mehrere parallele Spuren enthalten und daß eine entsprechende Anzahl von in seitlicher Richtung getrennten lichtempfindlichen Einrichtungen vorhanden ist. 9. Device according to claims 3 to 8, characterized in that that the recording media (28, 36) contain a plurality of parallel tracks and that a corresponding number of laterally separated photosensitive Facilities is present. 10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät (46) eine der Anzahl der Spuren entsprechende Zahl getrennter Kanäle aufweist. 10. Device according to claim 9, characterized in that the Measuring device (46) has a number of separate channels corresponding to the number of tracks.
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