DE1623565C - Seismic investigation method and device with shock waves generated by energy pulses - Google Patents
Seismic investigation method and device with shock waves generated by energy pulsesInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft ein seismisches Unter- rungswellen die Funkenstrecke 2- bis 4mal je SekundeThe invention relates to a seismic sub-wave the spark gap 2 to 4 times per second
suchungsverfahren zur Bestimmung reflektierender auszulösen. Auch dort beginnt jedoch die Registrie-search method to determine reflective trigger. However, registration begins there too.
Schichten in einem Medium, bei dem ein Signal aus rung jeweils mit dem ausgesendeten Impuls undLayers in a medium, in which a signal from tion with the emitted pulse and
einer Folge von durch Energieimpulsserien erzeugten zeichnet die auf diesen Impuls zurückzuführendeof a sequence of energy pulse series generated draws the attributable to this pulse
Erschütterungswellen mit einer Sendedauer, die grö- 5 Echoserie auf. Bei einer 4maligen Auslösung jeShock waves with a transmission duration, the larger 5 echo series. With a 4-time trip each
ßer ist als die der untersten der gesuchten reflek- Sekunde ergibt sich somit eine Empfangszeit' vonis greater than that of the lowest of the searched reflect seconds, the result is a reception time 'of
tierenden Schichten entsprechende Laufzeit, von einem 250 ms, da bei einer längeren Empfangszeit einecorresponding transit time, of 250 ms, since with a longer reception time a
einzigen Sendepunkt abgestrahlt wird und nach Überlagerung mit der dem nächsten gesendeten Im-single transmission point is emitted and after superimposition with the next transmitted im-
Reflexion an den reflektierenden Schichten von Meß- puls entsprechenden Echoserie auftreten würde. DieReflection at the reflecting layers of the corresponding echo series would occur. the
fühlern aufgenommen und zur Auswertung nach io maximale Untersuchungstiefe ist somit auf 600 msensors and for evaluation according to io maximum examination depth is thus at 600 m
einem Korrelationsverfahren aufgezeichnet wird. begrenzt. Die gegenüber den anderen vorbekänntena correlation method is recorded. limited. Who knew about the others
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung Verfahren relativ rasche Impulsfolge trägt dabei nichtThe invention also relates to a device that does not carry a relatively rapid pulse sequence
zur Durchführung dieses Verfahrens. etwa zu einer Erhöhung der Auflösung bei, sondernto carry out this procedure. about increasing the resolution, but rather
Bekanntlich beruhen seismische Untersüchungs- gibt lediglich die Möglichkeit, eine nahezu kontiverfahren darauf; daß von einem Sender erzeugte 15 nuierliche Aufzeichnung des Profils in horizontaler mechanische Erschütterüngswellen in das jeweilige Richtung zu erhalten; derartige Vorrichtungen wer-Medium eindringen und nach Brechung und/odei den nämlich für gewöhnlich von Schiffen aus einteilweiser Reflexion an den verschiedenen Schichten gesetzt und dienen zur Ermittlung des Verlaufs, der in zeitlicher Staffelung, also zerlegt in einzelne Korn- Schichtung des Meeresbodens nicht etwa fiür an ponenten bei einer oder mehreren Empfangsstellen. 20 einem einzigen Punkt, sondern in einem ganzen den sogenannten Geophonen, eintreffen. Aus der Gebiet, wofür zweckmäßig an Stelle der langwierigen Laufzeit der einzelnen Komponenten, die sich aus Punkt-zu-Punkt-Messung eine kontinuierliche Aufdem Zeitunterschied zwischen Sendezeitpunkt und zeichnung verwendet wird,- bei der das Schiff sich Empfangszeitpunkt ergibt, läßt sich die Lage der mit gleichbleibender Geschwindigkeit bewegt und zugehörigen Schicht, an der die betreffende Kompo- 25 eine Vorrichtung der soeben beschriebenen Gattung nente reflektiert wurde, ermitteln. an Bord hat, welche Impulse in relativ rascherIt is well known that seismic investigations are based only on the possibility of an almost continuous procedure thereon; that by a transmitter generated 15 natural recording of the profile in horizontal receive mechanical shock waves in the respective direction; such devices wer-medium penetrate and after breaking and / or den namely usually from ships in part Reflection at the various layers are set and are used to determine the course that in temporal staggering, that is, broken down into individual grain stratifications of the sea floor, not for example components at one or more receiving centers. 20 a single point, but in one whole the so-called geophones arrive. Out of the area for what purpose in place of the tedious Run time of the individual components, which result from point-to-point measurement a continuous Aufdem The time difference between the time of transmission and the drawing is used - at which the ship itself The time of reception results, the position of the moves at a constant speed and associated layer on which the relevant component is a device of the type just described nent was reflected. has on board which impulses in relatively quicker
Die Erschütterungswellen werden vielfach durch Aufeinanderfolge auszusenden vermag.The shock waves are often able to send out in succession.
Detonation eines Sprengstoffes erzeugt. Hierbei wird Aus der USA.-Patentschrift 2 989 726 ist es be-Detonation of an explosive generated. From the USA. Patent 2,989,726 it is
jedoch nur ein einziger und zudem ungerichteter und kanntj an Stelle einzelner Energieimpulse mit einerbut only a single and undirected one and knows instead of individual energy impulses with a
oberwellenreicher Impuls erhalten, der die Auswer- 30 Folgedauer, die größer ist als die der untersten derReceive a high-harmonic pulse that has the following duration, which is greater than that of the lowest of the
tung der empfangenen Signalkomponenten erschwert. gesuchten reflektierenden Schichten entsprechendeprocessing of the received signal components made more difficult. sought-after reflective layers
Um zumindest eine bessere Bündelung der ab- Laufzeit; ein Signal aus einer Folge von durch gestrahlten Erschütterungswelle zu erreichen, wurde Energieimpulsserien erzeugten Erschütterüngswellen bekanntlich mit der britischen Patentschrift 826 932 zu verwenden, dessen Sendedäuer, größer ist als die bereits vorgeschlagen, eine Anzahl mechanischer 35 maximal in Betracht kommende Laufzeit. Im Unter-Signalgeneratoren zu verwenden, deren gegenseitige schied zu allen anderen vorstehend behandelten Anordnung und zeitversetzte Auslösung durch die seismischen Untersuchungsverfahren handelt es sich Art der zu erzeugenden Welle bzw. deren Bündelung also dabei nicht um ein kurzzeitiges Einzelsignal, bestimmt wird. Dieses vorbekannte Verfahren ar- sondern der Sender gibt eine Impulsserie mindestens beitet somit nicht von einer Folge von Erschütte- 40 während der ganzen als Maximallauf zeit ia Beträcht rungswellen, sondern nur mit einer einzigen Welle, kommenden Zeitdauer ab. Die Impulsserie ist dabei die durch Überlagerung der von den einzelnen Signal- nicht periodisch, d. h., daß sich während der Sendegeneratoren abgegebenen Einzelwellen entsteht. dauer die Frequenz, die Amplitude oder das Tast-In order to at least better bundle the starting time; a signal from a sequence of through To achieve radiated vibration waves, series of energy pulses were generated to generate vibration waves known to be used with British Patent 826 932, whose transmission time is greater than that already proposed a number of mechanical 35 maximum possible running time. In sub-signal generators to use, the mutual difference to all other arrangements discussed above and time-delayed triggering by the seismic investigation method is concerned The type of wave to be generated or its bundling, i.e. not a single short-term signal, is determined. This known method ar- but the transmitter gives at least one series of pulses thus does not work from a series of shocks during the entire period, generally considered to be the maximum running time rungswellen, but only with a single wave, coming time duration from. The series of impulses is included which is not periodic by superimposition of the individual signal, d. i.e. that during the transmit generators emitted single waves arises. the frequency, the amplitude or the tactile
Aus der Zeitschrift The Oil and Gas Journal, verhältnis der einzelnen Impulse ändern. Durch dieFrom The Oil and Gas Journal, Change the Ratio of Each Impulse. Through the
3. 1. 1966, S; 54 und 55, ist auch bereits die Ver- 45 fortlaufende Überlagerung der auf verschiedenenJanuary 3, 1966, p; 54 and 55, is also already the 45 continuous superposition of the on different ones
wendung eines mit einem zündfähigen Gasgemisch Wegen eintreffenden Einzelimpulse am Empfangsortapplication of a single pulse arriving at the receiving location with an ignitable gas mixture
gefüllten deformierbaren Balges aus elastischem Ma- ist zwar bei diesem Verfahren eine unmittelbarefilled deformable bellows made of elastic material is an immediate one in this method
terial an Stelle von Sprengstoff zur Erzeugung von Entnahme der Laufzeit aus der Aufzeichnung dermaterial in place of explosives to generate extraction of the running time from the record of the
Erschütterungswellen bekannt. Durch diese Vorrich- empfangenen Signale nicht möglich, sondern es mußKnown vibration waves. This device received signals not possible, but must
turig wird jedoch lediglich die Ausübung des Ver- 50 hierzu ein Korrelätionsverfähren angewendet werden,However, only the practice of a correlation procedure will be used for this purpose,
fahrens insbesondere unter dem Sicherheitsgesichts- Hierzu wird ein unmittelbar vom Sendesignal abge-driving, especially under the safety face- For this purpose, a signal is sent directly from the transmission signal.
punkt verbessert; Erschütterungswellen, deren Sende- leitetes Bezugssignal schrittweise um feste Beträgepoint improved; Vibration waves, whose transmit-conducted reference signal gradually increases by fixed amounts
dauer größer ist als die der untersten der gesuchten gegenüber dem Empfangssignal phasenverschobenduration is greater than that of the lowest of the searched phase shifted with respect to the received signal
reflektierenden Schichten entsprechenden Laufzeit, und bei jedem Schritt mit diesem multipliziert undreflective layers corresponding transit time, and at each step multiplied by this and
lassen sich damit jedoch ebensowenig erzeugen wie 55 das Produkt integriert. Das Ergebnis ist die Korrela-however, they cannot be used to generate the product any more than it is integrated. The result is the correlation
bei der Verwendung von Sprengstoff. tionsfunktion, deren Maximum bei einer ganz be-when using explosives. function, the maximum of which at a very
Das gleiche gilt für das aus der Zeitschrift World stimmten Phasenverschiebung zwischen SendesignalThe same applies to the phase shift between the transmission signal, as stated in the magazine World
Oil, April 1964, S. 107 bis 110, bekannte Verfahren, und Empfangssigfial auftritt, welch letzteres dann derOil, April 1964, pp. 107 to 110, known processes, and reception sigfial occurs, which latter then the
wobei es keine Rolle spielt, daß hier die Erschütte- zugehörigen Laufzeit entspricht. Bekanntlich ist esit does not matter that the duration corresponds to the shock. It is well known
rungswellen durch zwei gleichzeitig ausgelöste Unter- 60 mit derartigen Korrelationsverfahren möglich, denripples caused by two simultaneously triggered sub-60 with such a correlation method, the
wasser-Funkenstrecken erzeugt werden. Die Zeiten Rausch- oder Störabstand eines empfangenen Signaleswater spark gaps are generated. The times to noise or noise ratio of a received signal
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Auslösungen zu verbessern, wobei die Verbesserung der Integra-between two successive releases, whereby the improvement of the integra-
sind nämlich auch bei diesem Verfahren länger als tionsdauer proportional ist. Nachteilig an diesemare namely longer than is proportional to the duration of this process. Downside to this
die Laufzeit der mechanischen Wellen im zu unter- vorbekannten Untersuchungsverfahren ist jedoch diehowever, the running time of the mechanical waves in the previously known investigation method is the
suchenden Medium. 65 durch das Korrelationsverfahren bedingte langwierigeseeking medium. 65 lengthy due to the correlation procedure
Nun ist es zwar aus der Zeitschrift World Oil, und zeitraubende Auswertung der am EmpfangsortNow it is from the World Oil magazine, and time-consuming evaluation at the receiving point
April 1959, S. 107 bis 110, bekannt, bei einer der- aufgezeichneten Signale,April 1959, p. 107 to 110, known in one of the recorded signals,
artigen Vorrichtung zur Erzeugung der Erschütte- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einlike device for generating the shock The invention is based on the object a
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seismisches Untersuchungsverfahren der einleitend F i g. 2 eine teilweise im Blockschaltbild gehalteneseismic investigation procedure of the introductory F i g. 2 is a partially kept block diagram
angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem die zeit- Darstellung einer weiteren Ausführungsform derto create specified genre, in which the time representation of a further embodiment of the
liehe Aufeinanderfolge der Erschütterungswellen so Vorrichtung,lent succession of vibration waves so device,
gewählt ist, daß die Durchführung der Korrelation Fig. 3 das Schema eines Elementarimpulses,it is chosen that the implementation of the correlation Fig. 3 shows the scheme of an elementary pulse,
mit den empfangenen Signalen in kurzer Zeit mög- 5 Fig. 4 das durch gleichzeitige sowie gestaffelteWith the received signals in a short time, this is possible by simultaneous and staggered
lieh ist und damit Zeit bei der Signalauswertung Impulssendungen (Elementarimpulse) gewonneneis borrowed and thus time gained in the signal evaluation of pulse transmissions (elementary pulses)
eingespart wird. Signal,is saved. Signal,
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei dem hier F i g. 5 eine andere Kombination von nach demThe solution to this problem succeeds in the case of FIG. 5 another combination of after
vorgeschlagenen Verfahren erfindungsgemäß da- erfindungsgemäßen Verfahren gesendeten-Impulsen,proposed method according to the invention the method according to the invention transmitted pulses,
durch, daß die Erschütieruhgswellen zeitlich derart iö F i g. 6 eine weitere Kombination von Impulsenby that the shock waves temporally so iö F i g. 6 another combination of impulses
gestaffelt sind, daß ihre Frequenz sich in der gleichen zur Ausarbeitung des in F i g. 5 erwähnten Signals,are staggered so that their frequency is the same for the elaboration of the one in FIG. 5 mentioned signal,
Weise ändert wie die Lichtstärke entlang eines Inter- Fig. 7 eine Kombination von ElementarsignalenManner as the light intensity changes along an inter- Fig. 7 a combination of elementary signals
ferenzbildes in einem System Newtonscher Ringe. für die Optische Korrelation und die resultierendereference image in a system of Newtonian rings. for the optical correlation and the resulting
Hierdurch gelingt es, bei der Auswertung die HuIIkUrVe*This makes it possible to evaluate the HuIIkUrVe *
Signale durch optische Transformation in Newtonsche 15 F i g. 8 die Anwendung des Betriebsgeräts züi
Ringe zu überführen* welche bei Beleuchtung mit Seildung voH Signalen zur Meereserforschung·
kohärentem Licht einen einzigen Beugüngsfleck er- F i g. 9 zeigt schließlich die Anwendung des gegeben,
was gleichbedeutend mit einer unmittelbaren nannten Betriebsgeräts für die Erdknistenefforschung.
Signalkompression ist. Das erfindungsgemäße Ver- Ih Fig. 1 wurde bei 1 eifi Mägfietbänd-Abtästfahreh
schafft sonach die Voraussetzungen zur Aus- ab gerät-dargestellt. Auf einem Magnetband 2 werden
Wertung der erhaltenen Signale nach einem beson- Symbole eingeschrieben^ die bei der Abtastung durch
deren optischen Köfrelationsverfahren, das wesentlich den Abtastkopf 3 elektrische Impülssignale liefern,
rascher vonstatteri geht als die elektronische Korre- Das Magnetband 2 läuft unter den! Abtastkopf 3
latioii bei dem.zuletzt genahnten bekannten Unter- durch, dem ein Verstärker 6 nachgeschaltet ist. Die
süchungs- bzw. Auswerteverfahren. ig Magnetbänder werden von den Spülen 4 und 5 äöge-Signals by optical transformation in Newtonian 15 F i g. 8 to transfer the use of the control gear to rings * which, when illuminated with cords, produce signals for marine exploration
A single diffraction spot is obtained from coherent light. 9 finally shows the application of the given, which is synonymous with an immediate called operating device for the Erdknistenefforschung. Signal compression is. The method according to the invention, FIG. 1, was shown at 1 eifi Mägfietbänd-Abtästfahreh, thus creating the prerequisites for outputting the device. On a magnetic tape 2, evaluation of the signals received are written according to a special symbols ^ which, when scanned by their optical correlation method, which essentially supplies the scanning head 3 with electrical impulse signals, proceeds faster than the electronic correction. The magnetic tape 2 runs under the! Scanning head 3 latioii in the last mentioned known sub through which an amplifier 6 is connected downstream. The search or evaluation process. ig magnetic tapes are removed from sinks 4 and 5
Wie bereits erwähnt, ist es auch auf andere Weise trieben, wovon die eine als Antriebsspule wirkt und als durch Änderung der Frequenz möglich, ein nicht- die andere frei läuft. Die am Ausgang des Verperiodisches* aus ImpUlsserien bestehendes Signal stärkers 6 erscheinenden Signale werden mit Hilfe mit einer über der maximalen Laufzeit liegenden eines Wählers 7 zwei öder mehreren symmetrischen Dauer zu erhalten. Nach einer Abwandlung des 30 Signalformungsstufen 8 urid 9 zugeführt. Die Stufe 8 erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt dies z.B. da- empfängt ein erstes Signal vom Magnetband, während durch, daß die Amplitude der Erschütterüngswellen ein zweites Signal einer zweiten Stufe 9 zugeführt veränderlich ist und die Verteilung deren Minima wird, die parallel zur ersteh angeordnet ist, wobei und Maxima der Minima- und Maximaverteilung die Auswahllenkung zur einen Oder anderen Signalder Lichtstärke entlang eines Durchmessers eines 35 formungsstufe vom Wähler 7 vorgenommen wird: Die Interferenzbildes in einem System Newtonseher von der Signalföröiurtgsstufe körnmenden und geeich-Ringe ähnlich ist. ten Impulse werden über eine Leitung 10 einerAs already mentioned, it is also driven in other ways, one of which acts as a drive coil and than possible by changing the frequency, one not - the other runs freely. The at the exit of the periodic * from pulse series existing signal strengthens 6 appearing signals are with the help with a selector 7 above the maximum running time, two or more symmetrical ones To obtain duration. After a modification of the 30 signal shaping stages 8 and 9 are supplied. The level 8 The method according to the invention succeeds, for example, by receiving a first signal from the magnetic tape while by the fact that the amplitude of the vibration waves is fed to a second signal of a second stage 9 is variable and the distribution of its minima is arranged parallel to the first, where and maxima of the minimum and maximum distribution, the selection control for one or the other signal Luminous intensity along a diameter of a 35 shaping stage is made by the selector 7: The Interference image in a Newtonian system rather from the signal transmission stage graining and calibrated rings is similar. th pulses are via a line 10 one
Nach einer weiteren zweckmäßigen Abwandlung Steuerfunkenstrecke 11 zugeführt, in der diese einenAccording to a further useful modification, control spark gap 11 is supplied, in which this one
des Verfahrens kann das gleiche Ergebnis auch da- schwachen Funken erzeugen. Dieser Funke bewirktof the process can produce the same result with weak sparks. This spark causes
durch erreicht werden, daß die den Symmetrieachsen 40 die Leitfähigkeit dieser Funkenstrecke und löst diebe achieved by that the axes of symmetry 40 the conductivity of this spark gap and solves the
der Erschütterungswellen entsprechenden Zeitpunkte Entladung einer Kondensätörenbatterie 12 aus, wo-times corresponding to the vibration waves discharge a capacitor battery 12, where-
einerseits und die die Erschütterungswellen trennen- durch es zu einer Fünkenseiidung zwischen deüon the one hand and which separate the shock waves through it to a spark separation between deü
den Unterbrechungszeiträume andererseits in der beiden Elektroden 13 kömmt.the interruption periods on the other hand in the two electrodes 13 comes.
gleichen Weise verteilt sind wie die Maxima und In der gleichen Zeit, in der der Impuls der Steüer-are distributed in the same way as the maxima and at the same time as the momentum of the control
Minima der Lichtstärke entlang eines Durchmessers 45 funkenstrecke 11 zugeführt wird, wirkt der ImpulsMinima of the light intensity along a diameter 45 is fed to the spark path 11, the pulse acts
eines als Newtonsche Ringe bekannten Interferenz- auf eine Verzögerungsstüfe 14, die beispielsweiseone known as Newton's rings interference to a delay stage 14 which, for example
bildes. durch eine rilönöstäbile Kippstufe dargestellt wird.picture. is represented by a rilönöstäbile tilting stage.
Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung Im weiteren Verlauf wird der verzögerte Impuls überAn expedient device for carrying out the further course of the delayed pulse is over
des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus die Leitung 15 einem Heißkathoden-Thyrätfon zü-of the method according to the invention consists of the line 15 to a hot cathode thyrätfon zü-
einer elektrischen Spahnungsquelle, einem Hoch- 50 geführt und öffnet dieses.an electrical Spahnungsquelle, a Hoch- 50 led and opens this.
spannungstransformator mit nachgeschaltetem Gleich- In gleicher Weise wird auch das folgende Signalvoltage transformer with downstream DC In the same way, the following signal
richter, Vorrichtungen zur Speicherung elektrischer der Signalförmungsstufe 9 und anschließend derRichter, devices for storing electrical signal shaping stage 9 and then the
Energie sowie aus Schaltelementen zur zeitweiligen Stfeüertünkenstrecke 18 zugeführt* wonach es zu einerEnergy as well as from switching elements to the temporary Stfeüertünkenstrecke 18 supplied * after which it becomes a
Unterbrechung der Verbindung zwischen den Spei- Entladung einer Kondensatorenbätterie 19 über dieInterruption of the connection between the Spei discharge a capacitor bank 19 over the
chervorrichtungen und dem Ausgang des Hoch- 55 Elektroden 2Ö kommt. Das gleiche Und durch einechervorrichtungen and the output of the high 55 electrodes 2Ö comes. The same and by one
Spannungstransformators, ferner Schaltungen zur monostabile Kippstufe 21 verzögerte Signal wirdVoltage transformer, furthermore circuits for the monostable multivibrator 21 delayed signal
Funkenauslösung und Funkengeneratoren und zeich- über eine Leitung 22 einem Thyratron 23 zugeführt,Spark triggering and spark generators and drawn via a line 22 to a thyratron 23,
net sich dadurch aus, daß das Produkt aus der Der GleiChrichtertrartsformätor 24 besteht ausThe fact that the product consists of the GleiChrichtertrartsformätor 24 consists of
wirksamen Kapazität der Elektroden der Speicher- einem Drehström-Aufwärtstransforrnätor, eineni voneffective capacity of the electrodes of the storage unit a three-phase upward transformer, one of
vorrichtung und dem Elektrodenwiderstand zwischen 60 Festdiöden hoher Spanöühgsfestigkeit gebildetendevice and the electrode resistance between 60 fixed diodes of high chip strength
1O3 und 1O5S liegt. Gleichrichter, einem DroSselfilter und einer Koriden-1O 3 and 1O 5 S lies. Rectifier, a DroSself filter and a corid
In der Zeichnung ist das Verfahren nach der Er- sätorenbätterie. Dieser Transformator liefert ' eineIn the drawing, the procedure is according to the Erätorenbätterie. This transformer delivers' one
findung sowie die Vorrichtung zu dessert Durchfüh- Spannung von 11 kV.Finding as well as the device for dessert implementation voltage of 11 kV.
rung an Hand von Ausführüngsbeispielen und er- Bei einem bevorzugten Aufbau befinden sich dietion on the basis of exemplary embodiments and the. In a preferred structure, the
läuternden Diagrammen veranschaulicht. Es zeigt 65 Elektroden 13 und 20 zueinander in geringer Erttfer-Purifying diagrams illustrated. It shows 65 electrodes 13 and 20 to one another in a small distance
F i g. 1 das Blockschaltbild einer bevorzugten Aus- nüng in einem Block aus isolierendem. Material,F i g. 1 shows the block diagram of a preferred opening in a block of insulating. Material,
führungsform der Vorrichtung zur .Durchführung Außerdem sind die Steüerfünkenstrecken mit einermanagement form of the device for. Implementation In addition, the control spark paths are with a
>des Verfahren, Ventilation versehen* die nach der Kondensatoren-> of the process, ventilation provided * that after the condenser
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Entladung eine Durchwirbelung der ionisierten Luft diese Signale im Verhältnis zueinander in KoinzidenzDischarge a vortex of the ionized air these signals in relation to each other in coincidence
bewirkt. oder phasenverschoben auftreten und diese Koinzi-causes. or out of phase and these coincidences
Die grundsätzliche Arbeitsweise des in Fig. 1 ge- denz oder Phasenverschiebung wiederum durch dieThe basic mode of operation of the in Fig. 1 ge denz or phase shift in turn by the
zeigten Betriebsgeräts läßt sich wie folgt zusammen- Koinzidenz oder Phasenverschiebung der auf demThe operating device shown can be summarized as follows- Coincidence or phase shift of the on the
fassen: . 5 Magnetband 2 eingeschriebenen Symbole gesteuertgrasp: . 5 magnetic tape 2 inscribed symbols controlled
Bei 25 wird einem Wechselrichter eine Wechsel- wird. Hieraus ist nunmehr erkennbar, daß die zwi-At 25 an inverter becomes an inverter. From this it can now be seen that the
spannung zugeführt, die in eine Spannung von sehen den Elektroden 13 und den Elektroden 20voltage is supplied, which can be seen in a voltage of the electrodes 13 and the electrodes 20
380 V, 50 Hz umgeformt wird, wobei die Leistung auftretenden Funken entweder in Koinzidenz oder380 V, 50 Hz is converted, with the power occurring either in coincidence or sparks
des Wechselrichters 50 kW beträgt. phasenverschoben auftreten.of the inverter is 50 kW. occur out of phase.
Der Gleichrichtertransformator 24 liefert an seine io F i g. 2 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel eines Klemmen eine sehr hohe Spannung von 11 kV. Diese erfindungsgemäßen Betriebsgeräts. Bei 25 liegt eine Spannung wird einem Ladekreis einer Konden- Wechselspannungsquelle, die mit einem Aufwärtssatorenbatterie 19 zugeführt, die mit einem Heiß- transformator 24 verbunden ist, an dessen Ausgang kathoden-Thyratron sowie einer Verdopplerdrossel ein eingebauter Gleichrichter eine Spannung von ausgerüstet ist, wovon letztere mit der Kondensatoren- 15 beispielsweise 22 kV abgibt. Eine der Ausgangsbatterie 19 in. Reihe verbunden ist. Die Zwischen- klemmen dieses Transformators ist mit Masse verschaltung der Drossel hat zur Folge, daß die Kon- bunden, während die andere Klemme mit einem densatorenbatterie wie ein Resonanzkreis arbeitet, Spannungsabgreifer 29 a verbunden ist. Dieser Spanier eine Spitzenspannung von 22 kV liefert. Diese nungsabgreifer berührt eine Reihe von Leiterschienen, Spannung .wird' allerdings durch die Thyratrons 16 20 die auf einer Trommel 23 liegen, wobei diese Trompnd 23 gesperrt.; Sobald nun. jiiese Thyratrons 16 mel von einem Elektromotor 26 angetrieben wird, der und .23 leitend geworden sind, verwendet man diese den Strom von der Spannungsquelle 25 erhält. Berührt Spannung.zür Aufladung der Kondensatorenbatterien der Spannungsabgreifer 29a eine der von der Trom-12 und 19. ,...; , :; mel 28 getragenen Leiterschienen, z.B. die SchieneThe rectifier transformer 24 supplies its io F i g. 2 shows another application example of a Clamp a very high voltage of 11 kV. This operating device according to the invention. At 25 there is one Voltage is supplied to a charging circuit of a condenser AC voltage source, which is connected to a step-up battery 19, which is connected to a hot transformer 24, at its output cathode thyratron and a doubler choke a built-in rectifier a voltage of is equipped, of which the latter with the capacitors 15 delivers 22 kV, for example. One of the output batteries 19 in. Row is connected. The intermediate terminals of this transformer are connected to ground the choke has the consequence that the connec- tions, while the other terminal with a capacitor battery works like a resonance circuit, voltage tap 29 a is connected. That Spaniard delivers a peak voltage of 22 kV. This voltage pick-up touches a number of conductor rails, Tension .wird ', however, through the thyratrons 16 20 which lie on a drum 23, this trompnd 23 blocked .; As soon as now. jiiese thyratrons 16 mel is driven by an electric motor 26 which and .23 have become conductive, this is used to receive the current from the voltage source 25. Touched Voltage. For charging the capacitor banks of the voltage taps 29a one of the from the Trom-12 and 19th, ...; ,:; The conductor rails carried on 28, e.g. the rail
■ Erreicht nun .ein auf dem Band 2 eingeschriebenes 25 28 a, so wird diese vom Strom durchflossen. Der Symbol den'Abtastkopf 3, so erzeugt es einen elek- mit der Schiene 28a zur gleichen .Zeit mit dem irischen: Impuls, der durch 6 verstärkt wird und der Spannungsabgreifer 29 a. in Berührung kommende Signalformüngsstufe 8 zur Verfügung steht. Im An- Spannungsabgreif er 29 b empfängt diesen elektrischen Schluß daran läßt dieses Signal die Steuerfunken- Strom und verwendet diesen zur Ladung einer Konstrecke 11 leitend werden, woraufhin die in der 30 densatorenbatterie, z. B. der Batterie 19. Der Motor Kondensatorenbatterie 12 gespeicherte Spannung von 26 bewegt eine Scheibe 26 a, auf der sich eine Anzahl 22 kV zu den beiden Elektroden 13 gelangt. Zwi- Kontakte befinden, die gegenüber den Schienen 28 α. sehen den Endpolen der beiden in einer isolierenden 28 b, 28 c, 28 d versetzt sind. Ein Schaltschütz 26 b, Keramikmuffe befindlichen Elektroden tritt nunmehr das mit der Spannungsquelle 25 verbunden ist, beein Funke mit einer Stärke von 100 Joule auf, wo- 35 rührt die Scheibe 26 α, auf die ebenfalls ein zweites durch die 0,41-Mikrofarad-Kondensatoren entladen Schaltschütz 26 c wirkt. Verbindet eine auf der werden. Die Entladezeit beträgt in der Regel 1 bis Scheibe 26 a liegende Brücke die Schaltschütze 26 b 100 Mikrosekunden. . und 26 c, so fließt ein Strom, der die mittlere Elek-Nach einer gewissen von der Verzögerungsstufe 14 trode der Zündvorrichtung 27 polarisiert. Diese bestimmten Zeit wird das elektrische Steuersignal 40 Polarisationsspannung bewirkt die Entladung des dem Thyratron 16 zugeführt, das hierdurch öffnet Kondensators sowie die Bildung eines Funkens zwi- und leitend wird. Der Gleichrichtertransformator 24 sehen den beiden Elektroden 30. Zwischen dem lädt nunmehr die Kondensatorenbatterie 12 so lange Spannungsabgreifer 26 c und der Zündvorrichtung 27 auf, wie der Ladestrom noch über dem Strom liegt, liegt. ein UND-Gatter 27 a, das vom Abtastgerät 3 der dem direkten Haltestrom des Thyratrons 16 ent- 45 gesteuert wird. Die von diesem Gerät gelieferte spricht. Die Steuerelektrode dieses Thyratrons 16 ist Spannung öffnet das UND-Gatter 27 α bei Abtastung außerdem ständig negativ polarisiert, und zwar durch eines auf dem Band 2 eingeschriebenen Signals. Wird eine Spannung, deren Wert unter dem der Spannung hingegen auf dem Band kein Signal angetroffen, so liegt, die vom von 6 kommenden Signal geliefert wird keine Spanung zum UND-Gatter 27 a geliefert, wird. Auf diese Weise ist nunmehr das Thyratron mit 50 Das in Fig. 2 dargestellte Betriebsgerät arbeitet großer Sicherheit gesperrt und jegliche ungewollte in der nunmehr beschriebenen Weise: Dreht sich die Zündung: der Hochspannungsquelle ausgeschlossen. die Leiterschienen tragende Trommel 28 infolge des Die Arbeitsweise der zweiten Sendeeinheit ist mit Antriebs durch den Motor 26, so lädt sich der Konder der ersten Einheit identisch. densator 19 in dem Augenblick auf, in dem die . Hiervon abgesehen, wurden zwei Einheiten dar- 55 Spannungsabgreifer 29 α und 29 b eine. Leiterschiene, gestellt, zwischen die eine große Anzahl von Sende- z.B. 28a, berühren. Die Aufladung wird in dem einheiten geschaltet werden können. Ferner wird Augenblick beendet, in dem der Kontakt der Spanaus dieser Darstellung deutlich, daß man der Erfin- nungsabgreifer 29 α und 29 & mit einer Leiterschiene dung entsprechend über ein Gerät verfügt, das in- unterbrochen wird. Während dieser Aufladeunterfplge der hohen Funkenzahl in der Lage ist, Signale 60 brechung wird mit Hilfe der auf der Scheibe 26 a hoher Energie auszusenden. (Antrieb durch Motor 26) liegenden; Leiter —- vor-. Bei einem speziellen Aufbau kann das Magnetband ausgesetzt, daß einer dieser Leiter mit den Spannungsmehrere Spuren besitzen, wobei jede Spur als Adresse abgreifern 26 b und 26c Kontakt bildet — das EIeeine Kette von Kondensatoren sowie Lade- und ment 27 polarisiert, das wiederum die Entladung des Entladeelemente besitzt. „ 65 Kondensators 19 auslöst, wodurch ein Funke ent-■ If a 25 28 a inscribed on tape 2 reaches it, the current flows through it. The symbol den'Abtastkopf 3, so it generates an electrical with the rail 28a at the same time with the Irish: pulse, which is amplified by 6 and the voltage pick-up 29 a. Signalformüngsstufe 8 coming into contact is available. When the voltage tap 29 b receives this electrical circuit, this signal lets the control spark current and uses it to charge a capacitor 11 to become conductive. B. the battery 19. The motor capacitor battery 12 stored voltage of 26 moves a disk 26 a, on which a number of 22 kV to the two electrodes 13 arrives. Zwi- contacts are located opposite the rails 28 α. see the end poles of the two in an insulating 28 b, 28 c, 28 d are offset. A contactor 26 b, ceramic sleeve located electrodes now occurs that is connected to the voltage source 25, a spark with a strength of 100 joules, where- 35 stirs the disk 26 α, on which a second one is also driven by the 0.41 microfarad Capacitors discharge Contactor 26 c works. Connects one to the be. The discharge time is usually 1 to disk 26 a lying bridge the contactors 26 b 100 microseconds. . and 26 c, a current flows which polarizes the central electrode after a certain amount of the delay stage 14 trode of the ignition device 27. This specific time the electrical control signal 40 polarization voltage causes the discharge of the thyratron 16 supplied, which thereby opens the capacitor and the formation of a spark between and becomes conductive. The rectifier transformer 24 see the two electrodes 30. Between which the capacitor battery 12 now charges the voltage tap 26c and the ignition device 27 as long as the charging current is still above the current. an AND gate 27 a, which is controlled by the scanner 3 of the direct holding current of the thyratron 16 45 is controlled. The one delivered by this device speaks. The control electrode of this thyratron 16 is voltage opens the AND gate 27 α when scanning is also constantly negatively polarized, namely by a signal written on the tape 2. If a voltage, the value of which is below that of the voltage, on the other hand, no signal is found on the tape, then that is supplied by the signal coming from 6, no voltage is supplied to the AND gate 27 a. In this way, the thyratron is now locked at 50. The operating device shown in FIG. 2 works with great security and any undesired operations in the manner now described: If the ignition is rotating: the high-voltage source is excluded. The drum 28 carrying the conductor rails as a result of the operation of the second transmitter unit is driven by the motor 26, so the condenser of the first unit charges itself identically. capacitor 19 at the moment in which the. Apart from this, two units were DAR 55 Spannungsabgreifer 29 α and 29 b a. Conductor rail, placed between which a large number of transmission, e.g. 28a, touch. The charging is done in the units can be switched. Furthermore, the moment is ended when the contact of the chip from this representation clearly shows that the invention taps 29α and 29 & with a conductor rail connection accordingly have a device that is interrupted. During this Aufladeunterfplge the high number of sparks is able to refract signals 60 with the help of the high energy on the disk 26 a. (Driven by motor 26) lying; Head --- before-. In a specific structure, the magnetic tape may be suspended, that one of these conductors have to voltage Multiple tracks, each track pick-offs as the address 26 b and 26c contact forms - the EIeeine chain of capacitors as well as charging and management 27 is polarized, in turn, the discharge of the Has discharge elements. "65 capacitor 19 trips, causing a spark
. Das erfindungsgemäße Betriebsgerät ermöglicht steht. Das ständig arbeitende System ermöglicht. The operating device according to the invention enables stands. The constantly working system enables
insbesondere die Aussendung von Signalen mit Hilfe demnach die Aussendung von Funken nach einerin particular the emission of signals with the help of the emission of sparks after a
zweier Kondensatorenbatterien 12 und 19, wobei von der Motorgeschwindigkeit abhängenden Takt-two capacitor batteries 12 and 19, with the clock cycle depending on the motor speed
folge. Nachdem diese Geschwindigkeit verändert werden kann, ist es demnach ebenfalls möglich, die Taktfolge der Funken jeweils einzustellen. Auf der Polarisationsleitung des Elements 27 befindet sich ein UND-Gatter 27 a, das den Polarisationsspannungsfluß so lange sperrt, solange auf dem zweiten Eingang dieses Gatters keine Spannung vorliegt. In gleicher Weise kann auch bei geschlossenem Gatter 27 kein Spannungsfiuß für die Entladesteuerung auftreten, und das Fehlen eines Steuerimpulses hat das Aussetzen der Funkenbildung zur Folge, d. h., es entsteht ein Unterbrechungsintervall. Gelangt eine Spannung an das UND-Gatter 27 a, so öffnet dieses und die Steuerung der Zündvorrichtung 27 verläuft nunmehr in gewohnter Form, d. h., es werden Impulse empfangen.consequence. Since this speed can be changed, it is therefore also possible to change the Set the cycle sequence of the sparks in each case. On the polarization line of the element 27 is located an AND gate 27 a, which blocks the polarization voltage flow as long as on the second There is no voltage at the input of this gate. In the same way, when the gate is closed 27 there is no voltage flow for the discharge control, and the absence of a control pulse has that Cessation of sparking, d. That is, there is an interruption interval. Get one Voltage to the AND gate 27 a, this opens and the control of the ignition device 27 runs now in the usual form, d. i.e., pulses are received.
Es besteht die Möglichkeit, zwei oder mehrere Betriebsgeräte zu kombinieren, wobei die verschiedenen Motoren 26 synchronisiert werden können. Hierdurch erhält man gleichzeitig auftretende Entladungsfunken sowie eine Amplitudenänderung der gesendeten Signale. Die Zeitintervalle, während denen die Gatter 27a der einzelnen miteinander verbundenen Geräte geöffnet sind, können unabhängig voneinander eingestellt werden, wodurch man die verschiedenen und das Sendesignal bildenden Erschütterungswellen beliebig modulieren kann.It is possible to combine two or more control gear, with the different Motors 26 can be synchronized. In this way, discharge sparks that occur at the same time are obtained as well as a change in amplitude of the transmitted signals. The time intervals during which the gates 27a of the individual interconnected devices are open, can be set independently of one another whereby the various vibration waves forming the transmission signal can be arbitrarily selected can modulate.
Bei einer Variante der obengeschilderten Vorrichtung wurde auf die Spannungsabgreifer 29 a und 29 b verzichtet.In a variant of the device described above, the voltage taps 29 a and 29 b were dispensed with.
F i g. 3 zeigt die Stromkennlinie des Entladekreises in Abhängigkeit von der Zeit, wobei dieser Strom einen Elementarimpuls erzeugt, der die Anstiegszeit des Entladestroms ohne weiteres erkennen läßt, d. h. die Zeit, während der der über die Funkenstrecke gelangende Strom zunimmt. Außerdem wird die Abfallzeit entsprechend der Entladung der von den Kondensatoren 19 gebildeten Kapazität ersichtlich.F i g. 3 shows the current characteristic of the discharge circuit as a function of time, this current an elementary pulse is generated which allows the rise time of the discharge current to be readily recognized, d. H. the time during which the current passing through the spark gap increases. It also becomes the fall time corresponding to the discharge of the capacitance formed by the capacitors 19 can be seen.
Dieser Elementar-Energieimpuls wird in der weiteren Beschreibung als »SONON« bezeichnet.This elementary energy pulse is referred to as »SONON« in the following description.
F i g. 4 zeigt eine Reihe von Impulsen, die von einem wie dem in F i g. 2 dargestellten Gerät ausgesendet werden, bei dem 10 Elektrodenpaare kombiniert wurden. Der erste dargestellte Energieimpuls entspricht der Sendung von fünf »Sonons«, d. h., daß 5 der 10 Geräte durch Öffnen der 5 UND-Gatter 27 a synchronisiert wurden. Der zweite Energieimpuls entspricht der Sendung von 6 Sonons, d. h., daß 6 von 10 Geräten durch Öffnen der 6 UND-Gatter 27 a synchronisiert wurden. Der dritte Energieimpuls entspricht der Sendung von 7 Sonons, der vierte der Sendung von 8 Sonons, der fünfte der von 9, der sechste der von 10, der siebente der von 9, usw.F i g. FIG. 4 shows a series of pulses emitted by one like the one in FIG. 2 device shown combining 10 pairs of electrodes. The first energy pulse shown corresponds to the broadcast of five »Sonons«, i. This means that 5 of the 10 devices can be opened by opening the 5 AND gates 27 a have been synchronized. The second energy pulse corresponds to the transmission of 6 sonons, i.e. i.e. that 6 of 10 devices were synchronized by opening the 6 AND gates 27 a. The third energy pulse corresponds to of the broadcast of 7 sonons, the fourth of the broadcast of 8 sonons, the fifth of the broadcast of 9, the sixth that of 10, the seventh that of 9, etc.
Nach dem fünfzehnten Impuls, der der Aussendung eines einzigen Sonons entspricht, beginnt ein neuer Kreislauf, in dem ein, zwei, drei, vier Impulse ausgesendet werden, um eine entsprechend der zweiten in Fig. 4 dargestellten Gruppe gemäße Sendung zu erwirken. Im Anschluß daran wird noch eine dritte sowie eine vierte Gruppe gesendet. Bei dieser Sendung arbeiten die einzelnen Motoren 26 mit konstanter Geschwindigkeit, wodurch ebenfalls die Wiederholfrequenz der einzelnen Impulse konstant gehalten wird. Die Synchronisierung der UND-Gatter 27a übernehmen die auf dem Band 2 eingeschriebenen Symbole.After the fifteenth pulse, which corresponds to the transmission of a single sonon, a new cycle begins in which one, two, three, or four pulses are transmitted in order to achieve a transmission corresponding to the second group shown in FIG. A third and a fourth group are then sent. In this broadcast, the individual motors 26 work at a constant speed, whereby the repetition frequency of the individual pulses is also kept constant. The synchronization of the AND gates 27a is carried out by the symbols written on the tape 2.
Nach einer gewissen Bodendurchlaufzeit stellt man fest, daß die, wie in F i g. 4 angegeben, ausgesendeten Elementardruckwellen nicht einzeln erscheinen, sondern eine Hüllkurve entsteht, die einer Sinuskurve ähnelt, deren Ordinatenachse um einen Wert gleich einer halben Amplitude nach unten verschoben ist, woraufhin alle Ordinaten positiv sind.After a certain time through the floor, it is found that, as shown in FIG. 4 specified, sent out Elementary pressure waves do not appear individually, but an envelope curve is created, which is a sinusoidal curve whose ordinate axis is shifted downwards by a value equal to half an amplitude, whereupon all ordinates are positive.
F i g. 5 zeigt eine weitere Impulsfolge, bei der während der ersten zehn Impulse ein einziges Gerät arbeitet, während der zehn folgenden Impulse zwei Geräte synchronisiert sind, während der zehn darauffolgenden Impulse drei Geräte synchronisiert sind; im Verlauf von weiteren zehn Impulsen sind nunmehr nur noch zwei Geräte synchronisiert und während der wiederum zehn darauffolgenden Impulse arbeitet nur noch ein einziges' Gerät. Auf diese Weis'e erzielt man eine Einheits-Erschütterungswelle, die sich im Boden fortpflanzt und von der man im wesentlichen die Hüllkurve empfängt, dadurch bedingt, daß der Boden sich gegenüber den Einheitsimpulsen wie ein Filter verhält. Diese Erschütterungswellenfolgen können aufeinanderfolgend wiederholt werden, wobei die Dauer dieser Wellenfolgen entsprechend der Öffnungs- und Schließzeit des UND-Gatters 27a verändert werden kann.F i g. 5 shows a further pulse train in which a single device operates during the first ten pulses, two devices are synchronized during the ten following pulses, and three devices are synchronized during the ten subsequent pulses; in the course of a further ten impulses only two devices are now synchronized and during the ten subsequent impulses only a single device is working. In this way a uniform vibration wave is obtained which propagates in the ground and from which one essentially receives the envelope curve, due to the fact that the ground behaves like a filter in relation to the standard impulses. These vibration wave sequences can be repeated successively, and the duration of these wave sequences can be changed in accordance with the opening and closing times of the AND gate 27a.
F i g. 6 zeigt eine Reihe von Impulsen, die vom in F i g. 2 dargestellten Gerät ausgesendet wurden, dessen Motorgeschwindigkeit (Motor 26) variiert. Die Drehbewegung des ,Motors steuert sowohl die Ladeais auch die Entladefrequenz des Kondensators 19, wie aus den in F i g. 2 ersichtlichen Angaben hervorgeht. F i g. 6 shows a series of pulses generated by the in FIG. 2 device shown were sent out, its Motor speed (motor 26) varies. The rotary motion of the motor controls both the loading ais also the discharge frequency of the capacitor 19, as shown in FIG. 2 evident information.
F i g. 7 zeigt das Sendeschema einer hinsichtlich der optischen Korrelation besonders vorteilhaften Impulsfolge. Eine erste Erschütterungswelle setzt sich aus vier Einheitsimpulsen zusammen, eine zweite Erschütterungswelle aus sechs Einheitsimpulsen, wobei zwischen diesen beiden Erschütterungswellen ein gewisses Unterbrechungsintervall liegt; eine gewisse Zeit nach der zweiten Erschütterungswelle wird eine dritte Erschütterungswelle ausgesendet. Während der dritten Erschütterungswelle werden neun Impulse ausgesendet, während der vierten schließlich 24 Impulse. Im Anschluß hieran kommt es zur Sendung einer fünften Erschütterungswelle der Dauer der dritten Welle und zu einer sechsten Erschütterungswelle der Dauer der zweiten und zu einer siebenten Erschütterungswelle der Dauer der ersten Welle. Die Dauer der Erschütterungswellen sowie die Unterbrechungsintervalle sind in der Weise gestaffelt, daß die Aufzeichnung bei optischer Dichte auf einem Film der in Fig. 7 dargestellten Erschütterungswelle einem Streifen entspricht, der aus einer Reihe von Newtonschen Ringen ausgeschnitten ist, wobei die Anzahl der genannten Impulse lediglich zur Erläuteterung erfolgte.F i g. 7 shows the transmission scheme of a particularly advantageous one with regard to the optical correlation Pulse train. A first vibration wave is composed of four unit pulses, a second vibration wave from six unit pulses, with a vibration wave between these two certain interruption interval lies; a certain time after the second wave of vibrations becomes a third vibration wave sent out. During the third wave of tremors there are nine impulses sent out, during the fourth 24 pulses. Following this, it is broadcast a fifth vibration wave of the duration of the third wave and a sixth vibration wave the duration of the second and a seventh vibration wave the duration of the first wave. the Duration of the shock waves and the interruption intervals are staggered in such a way that the Optical density recording on a film of the shock wave shown in FIG corresponds to a strip cut from a series of Newton's rings, the The number of impulses mentioned was given for illustrative purposes only.
Die einzelnen Funken erzeugen Druckwellen, die sich zeitlich wiederholen. Auf diese Weise erhält man eine Reihe von Druckwellen, die als Erschütterungswelle bezeichnet wird. Die mittlere Dauer der Druckwelle sowie die Dauer der Unterbrechungsintervalle zwischen den einzelnen Erschütterungswellen können stark abweichen, und ihre Staffelung erfolgt lediglich mit Hilfe der' Symbole, die auf dem Magnetband eingeschrieben sind, das unter dem Abtastkopf 1 vorbeiwandert. ■The individual sparks generate pressure waves that are repeated over time. That way you get a series of pressure waves known as a shock wave. The mean duration of the pressure wave as well as the duration of the interruption intervals between the individual vibration waves differ greatly, and their graduation is only done with the help of the 'symbols that are inscribed on the magnetic tape that wanders under the scanning head 1. ■
Aus dieser Darstellung geht insbesondere hervor, daß eine Erschütterungswelle innerhalb einer gewissen Zeit T ausgesendet werden kann. Diese Erschütterungswelle der Dauer T wird durch eine Folge vonFrom this illustration it can be seen in particular that a vibration wave can be emitted within a certain time T. This vibration wave of duration T is caused by a sequence of
9 109 10
auf dem Magnetband 2 eingeschriebenen Symbolen Die Erfindung umfaßt gleichermaßen die Anwen-on the magnetic tape 2 inscribed symbols The invention equally includes the application
geregelt. Nach Ablauf einer bestimmten Zeit kann dung des erfindungsgemäßen Betriebsgeräts auf dieregulated. After a certain time has elapsed, the operating device according to the invention can access the
nunmehr eine neue Erschütterungswelle gebildet wer- seismische Untersuchung des Erd- und des Meeres-now a new vibration wave is formed. Seismic investigation of the earth and sea
den. Bei dieser Zeit handelt es sich um ein gegebenes bodens.the. This time is a given soil.
Unterbrechungsintervall. Die Anzahl der Impulse 5 Die Anwendung auf den Meeresboden ist einfach, dieser neuen Erschütterungswelle wird ebenso wie die Die Elektroden befinden sich in einer gewissen Tiefe Gesamtzeit der Erschütterungswelle vorher festgelegt. und die Sendung erfolgt durch Schaffung eines Plas-Die Zeitdauer T' ist vollkommen unabhängig von der mas, aus dem wiederum Elementardruckwellen entZeitdauer T. Auf diese Weise können Erschütte- stehen. Beim Auftreffen auf dem Boden werden die rungswellen zu vorherbestimmten Zeitpunkten aus- io Druckwellen in Signale bestimmter Dauer umgewangelöst werden. In gewisser Entfernung vom Sende- delt und pflanzen sich im Meeresboden mit der ihnen punkt werden die Impulse nicht mehr mit der glei- eigenen Frequenz fort. Die hierzu verwendete Lei-: chen Intensität aufgenommen, und zwar infolge des stung ist beträchtlich, denn jeder Elementarfunke Durchlaßbereichs des Mediums, eines bestimmten erzeugt beispielsweise 100 Joule; verwendet man Elastizitätsmoduls und einer gewissen Eigenperiode. 15 einen Sender mit 10 gekoppelten Ketten, so kann Man erhält somit ebenfalls eine Druckwelle, deren man während einer Sendedauer von einer Sekunde Gesamtdauer der Dauer der Erschütterungswelle ent- eine elektrische Leistung von 50 Kilojoule abspricht. In gleicher Weise empfängt man nunmehr die strahlen.Interruption interval. The number of impulses 5 The application to the sea floor is simple, this new shock wave, like the electrodes are at a certain depth, the total time of the shock wave is predetermined. and the mission is accomplished by creating a Plas The duration T 'is completely independent of the mas, from the turn elementary pressure waves entZeitdauer T. In this way, from vibrations can stand. When they hit the ground, the waves are converted from pressure waves into signals of a certain duration at predetermined times. At a certain distance from the emitting delt, the impulses are no longer propagated with the same frequency in the sea floor at which they point. The corpus intensity used for this purpose : recorded, and indeed as a result of the stung, is considerable, because every elementary spark of the medium's transmission range, of a particular one, generates, for example, 100 joules; one uses the modulus of elasticity and a certain natural period. 15 a transmitter with 10 coupled chains, a pressure wave can thus also be obtained, which is denied an electrical power of 50 kilojoules during a transmission duration of one second total duration of the duration of the shock wave. The rays are now received in the same way.
Hüllkurve der ausgesendeten Impulse, deren Ampli- Infolge der rechteckigen Form der ausgesendetenEnvelope of the emitted pulses, the amplitude of which is due to the rectangular shape of the emitted
tude gegenüber der der anderen Impulse in einem 20 Wellen weist das Signal eine steile Front auf undtude to that of the other impulses in a wave, the signal has a steep front and
Verhältnis vermindert ist, das sich nach dem Ver- kann somit leicht mit dem von einem Detektor bzw.Ratio is reduced, which after the Ver can thus easily with that of a detector or
hältnis der Sende- und Ruhezeiten während der Seismographen empfangenen Signal korreliert wer-ratio of the transmission and rest times during the seismograph received signal are correlated
Dauer der Erschütterungswelle richtet. den, und zwar nachdem dieses Signal von einemDuration of the shock wave is aimed. after this signal from a
Das Betriebsgerät arbeitet nunmehr wie ein NF- Spiegelreflektor bzw. Horizontalspiegel reflektiertThe operating device now works like a low-frequency mirror reflector or reflected horizontal mirror
Sender, wobei die Frequenzdauer veränderlich und 25 wurde. Die Interkorrelationsfunktion des empfan-Transmitter, the frequency duration being variable and 25. The intercorrelation function of the received
nach Belieben einstellbar ist. Die Sende- bzw. Ruhe- genen und des gesendeten Signals kann von irgend-is adjustable at will. The transmit or quiescent genes and the transmitted signal can be
zeiträume zwischen jeder Erschütterungswelle kön- einem Gerät, insbesondere mit Hilfe eines RechnersTime periods between each vibration wave can be achieved with a device, in particular with the help of a computer
nen beliebig lang gewählt werden. Insbesondere ar- herbeigeführt'werden, dem die Daten des vom Gene-can be chosen as long as you like. In particular, to which the data of the gen-
beitet dieses Betriebsgerät wie ein Sender sehr tiefer rator gesendeten Signals zugeführt werden, wobeiIf this operating device works like a transmitter, the signal sent is fed to a very deep rator, whereby
Frequenzen, dessen Bereich nach unten praktisch 30 das Signal zur Abbildung des übertragenen SignalsFrequencies, the range of which is practically 30 below the signal used to map the transmitted signal
unbegrenzt ist. In gleicherweise kann dieses Betriebs- gefiltert werden kann und die Aufzeichnung des emp-is unlimited. In the same way, this operating mode can be filtered and the recording of the received
gerät auch als MF-Sender verwendet werden, mit dessen fangenen Signale ausdrücken und für die man einedevice can also be used as an MF transmitter, with its captured signals express and for which one
Hilfe Druckwellen einer Frequenz von über 1000 Hz wird, der sich im Meer befindet und die empfangenenHelp pressure waves with a frequency of over 1000 Hz that is in the sea and is received
erzeugt werden können. Zudem ermöglicht die aus- Schwingungen in ein elektrisches Signal umwandelt,can be generated. In addition, it allows converting vibrations into an electrical signal,
gesendete Druckwelle einen sehr guten Wirkungsgrad. 35 Die Interkorrelationsfunktion komprimiert diesent pressure wave has a very good efficiency. 35 The intercorrelation function compresses the
Analog zur Datenauswahl, bei der Momentwerte empfangenen Signale und ermöglicht die Bestimeiner
Funktion ausgewertet bzw. die Funktion durch mung der Laufzeit der einzelnen Wellen. Diese
Momentwerte ausgedrückt wird, kann man hier von Rechenoperation entspricht einer Ermittlung der Vereiner
gestaffelten Sendung sprechen, d. h., beim Aus- Schiebung zwischen den beiden Funktionen, die die
senden von Signalen eines bestimmten Wertes und 40 zu verschiedenen Zeitpunkten gesendeten und empzu
bestimmten Zeitpunkten sendet man außer den fangenen Signale ausdrücken und für die man eine
Elementarimpulsen eine Druckfunktion, deren maximale Kohärenz erhält. Der Sendezeitpunkt wird
Periode durch die Sendezeit definiert wird. Es treten durch die Autokorrelationsfunktion des gesendeten
hierbei demnach Niederfrequenzerscheinungen auf, Signals bestimmt. Die Laufzeit der mechanischen
wobei hinzuzufügen ist, daß der Boden niedere Fre- 45 Bodenwellen erhält man durch Vergleich dieser beiquenzen
besser überträgt, die überdies bei ihrer Fort- den Funktionen,
pflanzung weniger gedämpft werden. Die mechanischen Wellen können auf verschiedeneAnalogous to the data selection, in the case of the momentary values received signals and enables the determination of a function to be evaluated or the function to be evaluated by measuring the transit time of the individual shafts. When these instantaneous values are expressed, one can speak of arithmetic operation corresponding to a determination of the unifying staggered transmission, that is, when shifting between the two functions that send signals of a certain value and 40 sent at different times and receive certain times, one sends in addition to expressing the captured signals and for which an elementary pulse is a pressure function whose maximum coherence is obtained. The sending time is defined by the sending time period. The autocorrelation function of the transmitted signal means that low-frequency phenomena occur here, determined by the signal. The running time of the mechanical one has to add that the ground transmits lower fre- 45 ground waves by comparing these sequences better, which moreover with their continuation functions,
planting are less steamed. The mechanical waves can be different
Hiermit werden die Vorteile des in F i g. 1 darge- Art ausgesendet werden. So kann man einmal wäh-The advantages of the in FIG. 1 as shown. So you can once
stellten Betriebsgeräts sowie seine Anpassungsfähig- rend einer bestimmten Zeit eine Wellenfolge mit festdetermined the control gear as well as its adaptability of a certain period of time with a wave sequence
keit klar ersichtlich, insbesondere hinsichtlich der 50 zugeordneter Frequenz aussenden und nach einerspeed clearly visible, especially with regard to the 50 assigned frequency and after a
Aussendung von ausgewählten Signalen unterschied- gewissen Zeit eine Wellenfolge unterschiedlicher Fre-Emission of selected signals at different times a wave sequence of different frequencies
licher Stärken. . quenz nachsenden. Hierbei wird in der Weise verfah-lighter strengths. . forward sequence. This is done in the way
Mit Hilfe des die Symbole tragenden Magnetban- ren, daß die Wellenfolgen zu einem bestimmten des erfolgt nun die Koinzidenz oder Phasenverschie- Zeitpunkt, vorzugsweise zu Sendebeginn, in Phase bung der von verschiedenen Ketten gesendeten Si- 55 liegen. Dies wird durch Verwendung eines Prognale untereinander. Überlappt man bei einer Va- grammierbandes erreicht, woraufhin die empfanriante mehrere Sendeketten, so erwirkt man dadurch genen Signale addiert werden. Ein reflektiertes Sieine Sendung, die einem in geringer Entfernung vom gnal wird somit verstärkt, da alle mit der gleichen Sendegerät stehenden Betrachter als absolut gleich- Phase gesendeten Signale in Koinzidenz liegen und mäßig erscheint, vorausgesetzt, daß die Elementar- 60 da das seiner Natur nach ungewisse Grundgeräusch Unterbrechungszeiten der ersten Kette durch Sende- sich zumindest teilweise aufhebt. Man erhält somit Intervalle anderer Ketten ausgefüllt sind. eine Bestimmng des Horizontreflektors, die um soWith the help of the magnetic tape carrying the symbols, that the wave sequences to a certain the coincidence or phase shifting time now takes place, preferably at the start of transmission, in phase exercise of the Si sent by different chains. This is done by using a forecast among themselves. If you overlap at a programming tape, whereupon the received several transmission chains, so that genes signals are added. A reflected Sieine Transmission that is a short distance from the gnal is thus amplified, since all with the same Transmitter standing observer as absolutely in-phase transmitted signals lie in coincidence and appears moderate, provided that the elementary basic noise is uncertain by its nature Interruption times of the first chain due to transmission at least partially cancel. One thus obtains Intervals of other chains are filled. a determination of the horizon reflector, which is so
Hieraus wird ersichtlich, daß bei Koinzidenz genauer ausfällt, je größer der Anteil der gesendetenFrom this it can be seen that the more precise the coincidence, the greater the proportion of the sent
zweier Ketten zu einem bestimmten Zeitpunkt die mittleren Frequenzen ist. Dieses Verfahren ist inso-of two chains at a given point in time is the middle frequencies. This procedure is
Sendung eines Signals doppelter Amplitude erfolgt. 65 fern sehr interessant, da man die Horizontspiegel inA signal of double amplitude is sent. 65 very interesting because the horizon mirror is in
Das in F i g. 2 gezeigte Betriebsgerät bietet bei ständig angenäherter Form beobachtet. In gleicherThe in Fig. The operating device shown in FIG. 2 offers observed with continuously approximated form. In the same
gleichen Vorteilen eine noch größere Anpassungs- Weise können auch Impulsfolgen bzw. WellenfolgenPulse sequences or wave sequences can also have the same advantages and an even greater adjustment method
fähigkeit. verwendet werden, deren Programm die Frequenz-capability. the program of which the frequency
staffelung bestimmt, wobei die Korrelationsfunktionen verwendet werden müssen.graduation determined, whereby the correlation functions must be used.
Es wurde ein spezielles Sendeverfahren festgelegt, das sich für die optische Korrelation als besonders vorteilhaft erweist. Zur näheren Definition dieses Verfahrens sollten einige Begriffe der klassischen Physik eingeführt werden.A special transmission method was specified, which is particularly useful for the optical correlation proves beneficial. For a more detailed definition of this procedure, a few terms from the classical Physics to be introduced.
Es ist bekannt, daß beim Auftreffen eines kohärenten Lichtbündels auf einer aus einer reflektierenden Platte und einer durchscheinenden Kugelschale bestehenden Anordnung (die Kugelschale liegt hierbei an einem Punkt auf der Platte auf) eine Anzahl von Interferenzstreifen sichtbar wird, die als »Newtonsche Ringe« bezeichnet werden.It is known that when a coherent light beam strikes one of a reflective Plate and a translucent spherical shell arrangement (the spherical shell lies here at one point on the plate) a number of interference fringes becomes visible, called "Newtonian Rings «are called.
Bewegt man sich von dieser Ringdarstellung ausgehend entlang eines Durchmessers, so bemerkt man einen ständigen Wechsel der Lichtstärke, gemäß einem Gesetz, das wir als Gesetz der Newtonschen Ringe bezeichnen.If you move from this ring representation along a diameter, it is noted there is a constant change in the intensity of the light, according to a law that we call Newton's law Designate rings.
Bei einer Variante folgt das Gesetz der Intensitätsverteilung der Erschütterungswellen einem Gesetz Λ der Newtonschen Ringe.In a variant, the law of the intensity distribution of the shock waves follows a law Λ of Newton's rings.
^ Bei einer weiteren, einfacheren Anwendungsvariante ersetzt man die Erschütterungswellen veränderlicher Amplitude durch Erschütterungswellen konstanter Amplitude, die durch Unterbrechungsintervalle voneinander getrennt sind. Das Verteilungsgesetz der Medien jeder dieser Erschütterungswellen entspricht dem Verteilungsgesetz der Tntensitätsmaxima im Gesetz der Newtonschen Ringe und die Medien der Unterbrechungsintervalle entsprechen den Intensitätsminima des Gesetzes der Newtonschen Ringe.^ For another, simpler application variant one replaces the vibration waves of variable amplitude by vibration waves of constant one Amplitude, which are separated from each other by interruption intervals. The law of distribution of the media of each of these shock waves corresponds to the distribution law of the intensity maxima in the law of Newton's rings and the media of the interruption intervals correspond to the intensity minima of the law of Newton's rings.
Eine Anwendung auf die Geophysik der Erde ist möglich. Hierzu wird das Sendegerät, d. h. insbesondere der die beiden Elektroden enthaltende Isolierkörper, der mit den Kondensatoren und der Entladevorrichtung verbunden ist, in einen Hohlraum gebracht, der mit einer Flüssigkeit, z. B. Wasser, angefüllt ist. Die Signale gelangen somit in das Wasser und werden in den Boden übertragen. Die Verbindung zwischen zwei Punkten kann somit durch genaues Modulieren der ausgesendeten Wellen \ erfolgen, die sich infolge ihrer schwachen zu-' geordneten Frequenz über sehr große Strecken fortpflanzen. An application to the geophysics of the earth is possible. For this purpose, the transmitting device, d. H. in particular the insulating body containing the two electrodes, the one with the capacitors and the discharge device is connected, placed in a cavity which is filled with a liquid, e.g. B. water filled is. The signals get into the water and are transmitted to the ground. The connection between two points can thus be achieved by precisely modulating the transmitted waves \, which, due to their weak assigned frequency, propagate over very long distances.
F i g. 8 zeigt schematisch die Verwendung des erfindungsgemäßen Betriebsgeräts für die seismische Erforschung des Meeresbodens.F i g. 8 shows schematically the use of the operating device according to the invention for the seismic Exploration of the sea floor.
Auf dem Schiff 31 sind Stromquelle und Signalgenerator montiert und als Einheit mit der Kennziffer 32 bezeichnet. Ein Kabel 33 verbindet den Signalgenerator mit den in einem Isolierzylinder 34 liegenden Elektroden, wobei das Ende der Elektroden um einige Millimeter aus der Rückseite des Isolierzylinders 34 herausragt.On the ship 31, the power source and signal generator are mounted and as a unit with the code number 32 designated. A cable 33 connects the signal generator to those located in an insulating cylinder 34 Electrodes, with the end of the electrodes a few millimeters from the back of the insulating cylinder 34 protrudes.
Sendet man bei 34 Signale aus, so entsteht wie vorher beschrieben eine Anzahl Funken, die ihrerseits mechanische Wellen erzeugen, die sich im flüssigen Medium 45 fortpflanzen. Die gleichen Wellen pflanzen sich nunmehr auch unter dem Meeresboden 44 fort, wobei die mit 35, 36 und 37 bezeichneten Bahnen beschritten werden. Nach Überschreiten der Mediumgrenze zwischen flüssigem Medium 45 und festem Untergrund 44 werden diese Wellen an einem Horizontspiegel 38 reflektiert. Diese reflektierten Wellen werden wiederum von den Seismographen 39, 40 und 41 erfaßt, die mit einer ■ Datenverarbeitungseinheit 42 verbunden sind, die die Aufzeichnung der von den Seismographen 39, 40 und 41 kommenden Signale vornimmt.If you send out signals at 34, a number of sparks are generated, as described above, which in turn generate mechanical waves that propagate in the liquid medium 45. Plant the same waves now also continues under the sea floor 44, the orbits indicated by 35, 36 and 37 are trodden. After exceeding the medium boundary between liquid medium 45 and Solid ground 44, these waves are reflected on a horizon mirror 38. These reflected Waves are in turn detected by the seismographs 39, 40 and 41 with a data processing unit 42 connected to the record of the seismographs 39, 40 and 41 Signals.
In F i g. 8 wurde die Datenverarbeitungseinheit aufIn Fig. 8 the data processing unit was on
dem zweiten Schiff dargestellt, die jedoch in gleicher Weise auf dem ersten Schiff 31 untergebracht sein kann. Die Kennziffer 46 bezeichnet außerdem eine Welle, die von den Seismographen nicht erfaßt wird.the second ship, which are, however, housed on the first ship 31 in the same way can. The number 46 also denotes a wave that is not detected by the seismograph.
Die Arbeitsweise des verwendeten BetriebsgerätsThe mode of operation of the control gear used
ist einfach: Die Wellenfolgen gelangen in das Medium 44 mit einer Verstärkung, die vom Anteil der Niederfrequenzwellen abhängt und gelangen als solche in den Meeresboden. Die gleichen Wellen werden am Horizontspiegel 38 reflektiert und von den Seismographen 39, 40 und 41 aufgenommen. Die Interkorrelationsfunktion des bei 31 gesendeten Signals sowie jedes bei 39, 40 und 41 empfangenen Signals führt zur zeitlichen Zusammenführung der verschiedenen und zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten bei 34 ausgesendeten mechanischen Wellen und bietet eine Darstellung, die einer solchen bei Empfang eines Impulssignals bei 39, 40 und 41 vergleichbar wäre. Die Verwendung dieser Interkorrelationsfunktionen und der Autokorrelationsfunktion ermöglicht die Bestimmung der Bodenlaufzeit der mechanischen WeI-len. Da andererseits die Wellengeschwindigkeit eine bekannte Größe ist, wird die Tiefe des Horizontspiegels 38 hieraus, abgeleitet.is simple: the wave sequences get into the medium 44 with a gain that depends on the proportion of low-frequency waves and arrive as such in the ocean floor. The same waves are reflected on the horizon mirror 38 and from the seismograph 39, 40 and 41 added. The intercorrelation function of the signal sent at 31 as well as each signal received at 39, 40 and 41 results in the temporal merging of the various and mechanical waves transmitted at 34 consecutive times and bids a representation which would be comparable to one if a pulse signal was received at 39, 40 and 41. The use of these intercorrelation functions and the autocorrelation function enables the determination the ground travel time of the mechanical shafts. On the other hand, since the wave speed is a is known variable, the depth of the horizon mirror 38 is derived therefrom.
F i g. 9 zeigt die Sendung eines vom erfindungsgemäßen Betriebsgerät verwendeten Signals für die Bodenuntersuchung.F i g. 9 shows the transmission of a signal used by the operating device according to the invention for the Soil investigation.
Der Signalgenerator 50 sendet über die Kabel 51The signal generator 50 transmits via the cables 51
Signale zum Sendekopf 52, der in einen mehr oder weniger großen Hohlraum (wassergefüllt) getaucht ist.Signals to the transmitter head 52, which is immersed in a more or less large cavity (water-filled).
Vorzugsweise sollte der untere Teil dieses Hohlraumes unterhalb der verwitterten Oberflächenzone (»Wenthering zone«) liegen.Preferably the lower part of this cavity should be lie below the weathered surface zone (“wenthering zone”).
Nach Ingangsetzung des Signalgenerators 50 kommt es bei 52 zur Aussendung von Signalen, die im Boden gruppenweise mit einer niedrigen Frequenz übertragen werden.After the signal generator 50 has been started, signals are transmitted at 52 which are transmitted in groups at a low frequency in the ground.
Die Bezugsziffern 55 und 56 bezeichnen bevorzugte Bahnen der Wellenfolgen, die nach Reflektierung am Horizontspiegel 53 auf den Bahnen 57 und 58 zurückkehren und von den auf der Bodenoberfläche oder in gewisser Tiefe in den Hohlräumen aufgestellten Seismographen 63 und 64 empfangen werden. Eine Datenverarbeitungseinheit 65 analysiert die von den Seismographen 63 und 64 ausgesendeten elektrischen Signale. Die die Bahnen 59 und 60 einschlagenden Wellenfolgen werden ebenfalls von einem zweiten Horizontspiegel 54 reflektiert und werden nach Rückkehr über die Bahnen 61 und 62 von den gleichen Seismographen 63 und 64 aufgenommen, die mit der Datenverarbeitungseinheit 65 verbunden sind.The reference numerals 55 and 56 denote preferred paths of the wave trains, which after reflection return at the horizon mirror 53 on the trajectories 57 and 58 and from those on the ground surface or seismographs 63 and 64 set up in the cavities can be received at a certain depth. A data processing unit 65 analyzes the electrical signals transmitted by the seismographs 63 and 64 Signals. The wave sequences hitting the tracks 59 and 60 are also of a second horizon mirror 54 and are reflected upon return via the paths 61 and 62 of the same Seismographs 63 and 64 included, which are connected to the data processing unit 65.
Die Zeitspanne zwischen der Ankunft der beiden in Koinzidenz gesendeten Signale ermöglicht die Bestimmung der Entfernung zwischen den beiden Horizontspiegeln 53 und 54. Diese Zeit ist um so genauer definiert, je größer die Genauigkeit der Interkorrelationsfunktion des empfangenen und des gesendeten Signals ist, d. h. je größer der Frequenzbereich der empfangenen Signale ist.The time span between the arrival of the two signals sent in coincidence enables the determination the distance between the two horizon mirrors 53 and 54. This time is all the more accurate defined, the greater the accuracy of the intercorrelation function of the received and the transmitted Signal is, i. H. the greater the frequency range of the received signals.
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