DE1252914B

DE1252914B - Arrangement for digital recording of seismograms

Info

Publication number: DE1252914B
Application number: DEP36731A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Hans-Wilhelm Maass
Original assignee: PRAKLA GmbH
Current assignee: PRAKLA GmbH
Priority date: 1965-05-07
Filing date: 1965-05-07
Publication date: 1967-10-26

Description

Anordnung zur digitalen Aufzeichnung von Seismogrammen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur digitalen Aufzeichnung von Seismogrammen geophysikalischer Messungen.Arrangement for digital recording of seismograms The invention relates to an arrangement for the digital recording of geophysical seismograms Measurements.

Mit der steigenden Anwendung elektronischer Rechenanlagen zur Auswertung geophysikalischer Messungen ergibt sich die Forderung, das bisher in Form von kontinuierlichen Schwingungszügen aufgenommene Seismogramm in digitale Werte umzuwandeln und so in eine zur Eingabe in eine elektronische Rechenanlage geeignete Form umzuwandeln. With the increasing use of electronic computing systems for evaluation geophysical measurements results in the requirement that so far in the form of continuous To convert vibration tracks recorded seismograms into digital values and so in to convert a form suitable for input into an electronic computer system.

Eine derartige Umwandlung kann durch an sich bekannte Analog-Digital-Wandler gegebenenfalls im Zusammenwirken mit einem Multiplexer sofort bei der Aufnahme des Seismogramms durchgeführt werden. Eine derartige Umrüstung der seismischen Trupps erfordert jedoch einen hohen Kapitalaufwand und eine entsprechende Ausbildung des Meßpersonals. Such a conversion can be carried out by analog-to-digital converters known per se if necessary in conjunction with a multiplexer, immediately when the Seismogram can be carried out. Such a conversion of the seismic troops however, requires a high level of capital expenditure and appropriate training in the Measuring staff.

Da die bisher bekannten seismischen Apparaturen relativ umfangreich sind und eine Reihe von Einstellungen von Aufnahme zu Aufnahme verändert bzw. überprüft werden müssen, erfolgt die Überprüfung der Einstellung und der Funktion der Anlage an Hand des in sichtbarer Form, beispielsweise über eine Spiegelgalvanometeraufzeichnung auf lichtempfindlichem Papier, aufgenommenen Seismogramms. Bei sofortiger Aufzeichnung der aufgenommenen Schallschwingungen in digitaler Form würde diese einfache Überprüfungsmöglichkeit fehlen. Since the previously known seismic apparatus is relatively extensive and a number of settings changed or checked from recording to recording the setting and the function of the system are checked on the basis of this in visible form, for example via a mirror galvanometer recording on photosensitive paper, recorded seismogram. With immediate recording the recorded sound vibrations in digital form would make this simple verification option miss.

Ferner ist auch bei direkter Aufzeichnung in digitaler Form eine vorherige Verarbeitung der über Geophone aufgenommenen Schallschwingungen erforderlich, so daß sich der Umfang der gegebenenfalls bei Einsatz in unwegsamem Gelände in tragbare Einheiten zu zergliedernden Apparatur infolge der zur digitalen Registrierung erforderlichen zusätzlichen Geräte erhöht. Furthermore, even with direct recording in digital form, there is a prior processing of the sound vibrations recorded via geophones is required, so that the scope of the possibly portable when used in rough terrain Units to be dismantled as a result of the equipment required for digital registration additional devices increased.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine digitale Aufzeichnung eines Seismogramms unter weitgehender Verwendung der vorhandenen seismischen Apparaturen in Form einer fotografischen Registrierung zu erhalten. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß das von einem Galvanometerspiegel reflektierte Lichtband auf die in Übereinstimmung mit einem Digitalschlüssel angeordneten Stirnenden von Lichtfadenbündeln geworfen wird deren zweite Enden nach Stellenwerten geordnet zusammengefaßt sind und über der entsprechenden Stelle des lichtempfindlichen Aufzeichnungsträgers stehen. The object of the invention is therefore to provide a digital recording a seismogram with extensive use of the existing seismic equipment in the form of a photographic registration. This is done according to the invention achieved in that the light band reflected by a galvanometer mirror on the front ends of bundles of light filaments arranged in accordance with a digital key thrown is the second ends of which are grouped according to importance and are above the corresponding point on the photosensitive recording medium.

Es sind bereits Verfahren und Einrichtungen be- kanntgeworden, die optisch abgetastete Informationen mittels lichtleitender Elemente verarbeiten. So gehört es zum bekannten Stand der Technik, durch eine entsprechende Anordnung und Zusammenfassung von lichtleitenden Elementen eine Code-Umwandlung von beispielsweise auf Lochkarten oder Lochstreifen gespeicherten Informationen vorzunehmen. Auch werden lichtleitende Elemente, insbesondere Lichtfäden, in Lochkartenlesegeräten eingesetzt, um durch günstige Auslegung der optischen Wege zu einer einfachen elektronischen oder elektromechanischen Konstruktion zu kommen. Ferner ist ein Verfahren veröffentlicht worden, das es ermöglicht, bereits optisch vorliegende Informationen durch eine aus lichtleitenden Elementen bestehende Optik in ein numerisches System umzusetzen. There are already procedures and facilities got to know the Process optically scanned information using light-conducting elements. So it belongs to the known state of the art, through a corresponding arrangement and Summary of light-guiding elements a code conversion of for example information stored on punched cards or tape. Also be light-conducting elements, in particular light threads, used in punch card readers, in order to achieve a simple electronic one through favorable design of the optical paths or electromechanical construction. A procedure has also been published which makes it possible to use a to convert optics consisting of light-conducting elements into a numerical system.

Diese Verfahren und Einrichtungen verwenden jedoch die lichtleitenden Elemente nur zur Verarbeitung von bereits in optischer Form vorliegenden Informationen. Gemäß der Erfindung werden dagegen die in analoger Form aufgenommenen oder gespeicherten elektrischen Informationen über seismische Ereignisse direkt in eine binär codierte Form umgesetzt. Je nach Auslenkung des Galvanometerspiegels und des von diesem abgelenkten Lichtbandes wird eine bestimmte Anordnung von Lichtfäden beleuchtet, die das einfallende Licht entsprechend dem Amplitudenwert des an die Galvanometerspule angelegten elektrischen Signals nach Stellen geordnet weiterleiten und fotografisch aufzeichnen. However, these methods and devices use the photoconductive ones Elements only for processing information that is already available in optical form. According to the invention, however, those recorded or stored in analog form are electrical information about seismic events directly into a binary coded Form implemented. Depending on the deflection of the galvanometer mirror and that deflected by it Light band, a certain arrangement of light threads is illuminated, which is the incident Light corresponding to the amplitude value of the electrical applied to the galvanometer coil Forward signals according to position and record them photographically.

Vorteilhaft sind die das einfallende Licht führenden Lichtfäden in der Weise zusammengefaßt, daß die nach Stellen geordnet dicht nebeneinanderliegenden zweiten Stirnflächen der Lichtfäden über einen Lichtverteiler und gegebenenfalls einen Lichtverstärker in je einem über der entsprechenden Registrierbahn des lichtempfindlichen Aufzeichnungsträgers endenden Lichtfaden eingeleitet werden. The light threads in guiding the incident light are advantageous summarized in such a way that those arranged according to places are close to one another second end faces of the light threads via a light distributor and optionally a light amplifier in each one above the corresponding registration path the light-sensitive recording medium ending light thread are introduced.

Als Lichtquelle kann vorteilhaft eine steuerbare Impuls-Lichtquelle, beispielsweise ein Impuls-Laser, Verwendung finden, dessen Auslösung in Abhängigkeit von einer Taktfrequenz oder dem Auftreffen des über den Galvanometerspiegel abgelenkten Lichtstrahles auf bestimmte Stellen erfolgt. Dadurch kann auf einen kontinuierlich bewegten lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger eine punktförmige Aufzeichnung bewirkt werden. A controllable pulse light source, For example, a pulse laser can be used, depending on its triggering from a clock frequency or the impact of the deflected over the galvanometer mirror Light beam takes place on certain points. This allows one continuously moving photosensitive recording medium causes a punctiform recording will.

Eine nach dem geschilderten Verfahren erhaltene sichtbare Aufzeichnung ergibt bei Anwendung einer reinen binären Umwandlung für eine sinusförmige Schwingung ein hinsichtlich des Auftretens höherer Stellenwerte optisch charakteristisches Bild, in dem die Schwärzungspunkte des jeweils höchsten Stellenwertes so aufeinanderfolgen, daß sie den Verlauf des Schwingungszuges annähernd wiedergeben, so daß eine Prüfmöglichkeit der Aufnahmeapparatur gegeben ist. A visible record obtained by the method outlined results when using a pure binary conversion for a sinusoidal oscillation a visually characteristic with regard to the occurrence of higher priority values Image in which the blackening points of the respective highest priority follow one another in such a way that that they approximately reproduce the course of the vibration train, so that a test possibility the recording apparatus is given.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Anordnung eines optischen Analog-Digital-Wandlers mit direkter Aufzeichnung der einzelnen Stellenwerte auf einem lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger, F i g. 2 eine Draufsicht auf eine in die Ebene geklappte halbe Codierbahn, wie sie in der Anordnung der F i g. 1 benutzt ist, F i g. 3 eine Auswahleinrichtung zur aufeinanderfolgenden Aufzeichnung mehrerer seismischer Spuren unter Benutzung je einer Codierbahn, Fig. 4 eine Draufsicht auf die Einrichtung nach Fig. 3 und F i g. 5 eine Schaltanordnung zur Steuerung des Belichtungsmomentes. The invention is illustrated below with reference to some of the drawings illustrated embodiments explained in more detail. It shows F i g. 1 a schematic Arrangement of an optical analog-digital converter with direct recording of the individual place values on a light-sensitive recording medium, FIG. FIG. 2 shows a plan view of a half coding track folded into the plane, as shown in FIG Arrangement of the F i g. 1 is used, F i g. 3 a selection device for successive Recording of several seismic traces using one coding track each, Fig. 4 shows a plan view of the device according to FIGS. 3 and F i g. 5 shows a switching arrangement to control the exposure moment.

Gemäß F i g. 1 wird die von einem Geophon 1 in ein analoges elektrisches Signal umgesetzte seismische Bodenbewegung nach Verstärkung, Filterung und Regelung in einem seismischen Verstärker 2 der Spule eines Spiegelgalvanometers 3 zugeleitet. Von einer steuerbaren Lichtquelle 5 wird ein Lichtband 6 über den Spiegel 4 des Galvanometers 3 auf eine Codierbahn 7 geworfen. Das Lichtband 6 fällt als Lichtlinie 14 auf die Codierbahn 7 und überdeckt die Breite der Codierbahn 7. According to FIG. 1 turns the from a geophone 1 into an analog electrical Signal converted ground seismic movement after amplification, filtering and regulation fed to the coil of a mirror galvanometer 3 in a seismic amplifier 2. From a controllable light source 5, a light band 6 is over the mirror 4 of the Galvanometer 3 thrown onto a coding track 7. The light band 6 falls as a line of light 14 onto the coding track 7 and covers the width of the coding track 7.

Die einzelnen Bits der Codierbahn 7 (F i g. 2) werden je durch das Stirnende eines Lichtfadens 8 gebildet. Die Stirnenden sind so längs der Bahn 7 verteilt, daß die Stellenwerte in Richtung der Lichtlinie 14 des vom Galvanometerspiegel 4 auf die Bahn 7 geworfenen Lichtstrahles 6 liegen und sich daher quer über die Bahn 7 erstrecken. Die Lage der Lichtlinie 14 in Längsrichtung der Bahn 7 entspricht dem umzuwandelnden Amplitudenwert. Da dem Analogwert Null ein auf die Mitte der Codierbahn 7 auftreffender Lichtstrich 14 entspricht, ist diese aus zwei zueinander symmetrischen Hälften aufgebaut. Das Vorzeichen kann über eine nur auf einer Hälfte der Codierbahn 7 angeordnete Lichtfadenreihe auf dem Vorzeichenstellenwert des Aufzeichnungsträgers geleitet werden. Die von der Codierbahn 7 ausgehenden Lichtfäden 8 sind jeweils stellenwertweise zusammengefaßt und enden an der dem Stellenwert entsprechenden Stelle 9 eines Lichtverteilers 10. Zur Verringerung der Zahl der erforderlichen Lichtfäden 8 können die in der F i g. 2 zu einem Stellenwert gehörigen und nebeneinanderliegenden Lichtfäden (z. B. der höchsten Stelle 16) auch als ein flaches Segment ausgebildet sein, das in einen Lichtfaden ausläuft. The individual bits of the coding track 7 (FIG. 2) are each represented by the Front end of a light thread 8 is formed. The front ends are thus along the path 7 distributed that the place values in the direction of the line of light 14 of the galvanometer mirror 4 on the web 7 thrown light beam 6 are and therefore across the Track 7 extend. The position of the light line 14 in the longitudinal direction of the web 7 corresponds the amplitude value to be converted. Since the analog value is zero on the middle of the Coding path 7 corresponds to incident light line 14, this is composed of two to each other symmetrical halves. The sign can be over one only on one half of the coding track 7 arranged light thread row on the sign position value of the recording medium be directed. The light threads 8 emanating from the coding track 7 are each put together in places and end at the one corresponding to the place value Position 9 of a light distributor 10. To Reduction in the number of filaments of light required 8, the in the F i g. 2 belonging to one place and lying next to each other Light threads (z. B. the highest point 16) also formed as a flat segment that ends in a thread of light.

Zur Steuerung der Lichtaussendung der Lichtquelle 5 kann die in der F i g. 5 gezeigte Anordnung Verwendung finden. Die Lichtquelle 5 erhält von einem nicht dargestellten Taktgeber über einen Schalter 24 fortlaufend Einschaltimpulse. Es kann nun vorkommen, daß in diesem Augenblick das vom Galvanometerspiegel reflektierte Lichtband 14 gerade zwischen zwei Reihen der Lichtfadenenden auf der Bahn 7 steht und keine entsprechende digitale Aufzeichnung bewirken kann. To control the light emission of the light source 5, the in the F i g. 5 find the arrangement shown use. The light source 5 receives from one clock generator, not shown, via a switch 24, continuous switch-on pulses. It can now happen that at this moment it was reflected by the galvanometer mirror The light band 14 is just between two rows of the light thread ends on the web 7 and cannot effect a corresponding digital recording.

Die Abschaltung der Lichtquelle 5 ist daher unter die Steuerung einer weiteren, lückenlos den einzelnen digitalen Werten der Codierbahn 7 zugeordneten Lichtfadenreihe 20 gestellt, deren zweite Stirnenden über eine Linse 21 auf ein Fotoelement 22 abgebildet werden, das über einen Begrenzerverstärker 23 nur dann einen Ausschaltimpuls auf den Schalter 24 leitet, wenn die Lichtstärke einen vorbestimmten Wert überschreitet. Dies bedeutet, daß die Lichtaussendung der Lichtquelle 5 mindestens um eine Zeit verlängert wird, bis das Lichtband 14 genügend weit über eine Reihe der Lichtfadenenden auf der Bahn 7 ausgelenkt ist, um eine digitale Aufzeichnung sicherzustellen. The shutdown of the light source 5 is therefore under the control of a further, seamlessly assigned to the individual digital values of the coding track 7 Light thread row 20 placed, the second end of a lens 21 on a Photo element 22 are mapped via a limiter amplifier 23 only conducts a switch-off pulse to the switch 24 when the light intensity is a predetermined Value exceeds. This means that the light emission of the light source 5 at least is extended by a time until the light band 14 far enough over a row the light thread ends on the web 7 is deflected to a digital recording to ensure.

Der Lichtverteiler 10 kann von verschiedener Bauart sein. In der F i g. 1 ist eine Anordnung dargestellt, bei der die einer Stelle zugeordneten Enden 9 der Lichtfäden 8 im Brennpunkt einer Linse 10 enden, in deren anderem Brennpunkt ein Lichtfaden 11 beginnt, dessen anderes Ende über dem zugeordneten Stellenwert 12 eines lichtempfindlichen Aufzeichnungsträgers 13 steht. Auf dem lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger 13 wird durch Lichtaustritt aus den entsprechenden Stirnenden der Lichtfäden 11 eine Spur 27 aufgezeichnet, die im Beispiel sieben Stellenwerte 12 aufweist. Die in nahezu beliebig gebogenen Bahnen verlegbaren und eine relativ geringe Dämpfung aufweisenden Lichtfäden 11 können so angeordnet werden, daß auf dem Aufzeichnungsträger 13 z. B. die in der Seismik üblichen 24 Spuren nebeneinander aufgezeichnet werden. The light distributor 10 can be of various types. In the F i g. 1 shows an arrangement in which the ends associated with a point 9 of the light filaments 8 end in the focal point of a lens 10, in the other focal point a light thread 11 begins, the other end of which is above the assigned place value 12 of a photosensitive recording medium 13 is available. On the photosensitive Recording medium 13 is produced by light emerging from the corresponding end faces of the light filaments 11 recorded a track 27, which in the example has seven places 12 has. The ones that can be laid in almost any curved paths and one relatively low attenuation having light threads 11 can be arranged so that on the recording medium 13 z. B. the usual in seismic 24 tracks next to each other to be recorded.

Für die meist übliche 24spurige seismische Aufzeichnung sind gemäß F i g. 3 mehrere Impuls-Lichtquellen 5 z. B. in Form gesteuerter Laser 5 angeordnet. Die Laser 5 können durch einen Taktschalter 15 (Fig. 1) nacheinander zur Abgabe eines Lichtimpulses angeregt werden und sind so ausgerichtet, daß der einzelne Lichtstrahl jeweils über den Spiegel des der betreffenden Spur entsprechenden Galvanometers 3 auf die zugehörige Codierbahn 7, 7' usw. geworfen wird. Die Galvanometer 3 sind in bekannter Weise gegen die Senkrechte schwenkbar in einer Reihe nebeneinander in einem gemeinsamen Schleifenmagnetblock 25 angeordnet, so daß jedes Galvanometer 3 den auftreffenden Lichtstrahl 26, 26' in Richtung der zugeordneten Codierbahn 7, 7' wirft. Die den einzelnen Spuren entsprechenden Codierbahnen 7, 7' ... sind schuppenartig gegeneinander um den Betrag des Abstandes der Galvanometer im Schleifenblock 25 versetzt angeordnet, während die Lichtquellen 5 je neben der zugehörigen Codierbahn 7, 7'... stehen. Die Codierbahnen 7, 7' können mit den Lichtfäden flache, durch aushärtbare Kunststoffe gefüllte Platten bilden. For the most common 24-lane seismic recording, according to F i g. 3 several pulse light sources 5 z. B. arranged in the form of controlled laser 5. The lasers 5 can be output one after the other by a tact switch 15 (FIG. 1) a light pulse are excited and are aligned so that the individual light beam in each case via the mirror of the galvanometer corresponding to the relevant track 3 is thrown onto the associated coding track 7, 7 ', etc. The galvanometers 3 are in a known manner against the vertical pivotable in a row next to each other arranged in a common loop magnet block 25, so that each galvanometer 3 the incident light beam 26, 26 'in the direction of the assigned coding path 7, 7 'throws. The coding tracks 7, 7 '... corresponding to the individual tracks are scale-like against each other by the amount of the distance between the galvanometer in the loop block 25 arranged offset, while the light sources 5 each next to the associated coding track 7, 7 '... stand. The coding tracks 7, 7 'can with the threads of light Form flat plates filled with curable plastics.

Der Aufzeichnungsträger 13 wird nach der Belichtung in bekannter Weise als Positiv oder Negativ entwickelt und fixiert und der Eingabe für optische Aufzeichnungsträger einer Rechenanlage zur Auswertung und Bearbeitung zugeführt. Um von den relativ dicht nebeneinanderliegenden Stellen eine zur Anordnung der die Stellenwerte abtastenden fotoelektrischen Wandler genügende räumliche Verteilung zu erhalten, können Lichtfäden zwischen dem einzelnen Stellenwert und dem Eingang des zugehörigen fotoelektrischen Wandlers ausgespannt werden. The recording medium 13 is known after exposure Way developed as positive or negative and fixed and input for optical Recording medium fed to a computer system for evaluation and processing. In order to arrange one of the relatively close-together locations for the Significant scanning photoelectric converters sufficient spatial distribution To obtain, threads of light can place between the individual and the entrance of the associated photoelectric converter.

Claims

Claims: 1. Arrangement for converting a seismogram into Digital values using one of the seismic pickup and amplifier channels downstream exposed mirror galvanometer, characterized in that the Mirror galvanometer (3) is assigned a code plate (7, 7 '... In the corresponding the selected code, the end faces of light threads (8) are distributed and that each the second ends (9) of the light threads of a place value are combined and opposite the corresponding recording point of a movable photosensitive Recording medium (13) are.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the the The light source (5) illuminating the mirror of the individual galvanometer (3) is pulsed is controllable and that the control electrode is connected to a clock frequency source is.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the light source (5) a pulse laser is used.

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the individual Coding plates (7) in the form of scales corresponding to the mutual spacing of the in one common loop block (25) pivotally arranged galvanometer (3) against each other are arranged shifted and that the light sources (5) each next to the associated Coding plate (7, 7 '...).

5. Arrangement according to one or more of claims 1 to 4, characterized characterized in that between the combined light threads at the other end one Place value and the recording point a light distributor is switched on, of the light rays emerging from the individual ends (9) of the light threads in a single light thread (11) introduces, the other end of which is above the recording point (12) ends.

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the light distributor has a converging lens (10) and that the end faces (9) of the light guide Light filaments (8) and the end of the light filament (11) which transmits the light each lie in a focal plane of the converging lens (10).

Publications considered: Austrian patent specification No. 206 208; French Patent No. 1,293,297; U.S. Patent No. 2 938 666.