DE2024332A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Zusammensetzen von Aufzeichnungen von Wellen variabler Größe - Google Patents

Description

INSTITUT FRAITCAIS" DU PJETROLE DES CARBÜRAHTS ET LUBRIFIANTS, Buell - Malmaison, Prankreich

Verfahren und Vorrichtung sum Zusammensetzen von AufseIchnungen von Wellen variabler öröße

Die Erfindung bezieht aich auf ein Verfahren wem 2aeaB«enaeteen von Aufzeichnungen von Wellen rariabler öröß· Über die Zeit, entsprechend räumlich verteilter Bmlaeiona- und/oder Empfangepunkte» um entweder reflektierende Körper oder brechende Körper in Ihrer reellen Lage in JSaua su reetituieren·

Ein sehr interesaantes Anwendungsgebiet für dieses Verfahren kann beispielsweise die seismische Prospektion sein·

Nach dem sur Zeit zur seismischen Prospektion Verfahren emittiert man in den Erdboden Wellen» dl· nach Reflexion oder Diffraktion während der 2tlt aittel· Oebern aufgeseichnet werden·

Die Reflexionen und Diffraktionen sind auf den Aufseich

durch Impulse großer Amplitude erkennbar oder naohiuweieen,

uüHcnxir

MüMoaax. KTO.-a». ai«ito«

welche erhöhten Energieniveaus zu genau festgelegten Zeitpunkten entsprechen. Jede Ankunfts&eit entspricht der Laufzeit der Wellen von der Energiequelle sum reflektierenden oder brechenden Punkt und von dort stm Geber» Für den Fall einer klassischen Darstellung der Aufzeichnungen ermittelt man da® Vorhandensein der Reflexionspunkte entsprechend einem unterirdischen Spiegel dadurch, daß diese verschiedenen Impulse starker Amplitude in Phase gebracht werden, wobei die Elementaraufaeichnungen oder -spuren, die einen an der Seite der anderen in der gleichen Reihenfolge wie die entsprechenden Geber angeordnet sind.

Din das Verhältnis Signal/Störung zn verbessern, ist es bereits bekannt, die Summe der Aufzeichnungen, die aus den unterschiedlichen Bahnen der reflektierten Wellen stammen, an ein und der gleichen Stelle eines Spiegele zu bilden und so den unter dem Hamen "multiple Überlagerung oder multiple Uberdeckimg" bekannten Torgang zu realisieren, wie ©r beispielsweise in der US-Patentschrift 2 732 906 beschrieben wird» Diee bedeutet jedocfe, daß es notwendig wir&₈ di© IuaiseionBiitiellen, und die G@"b®r an geneia ¥<s@tijiatea Stellen anzuordnen. Darüber hinatzs imS aaa ffe dia fell, wo die Etapfangsstellen eicii von den
für jede atifgesBeictaete Spur
türen vornebia©Ji_f um <ä@» eckÄi
eingenommenen Bateea Bectoi
rung Vorgeaomaea wird»

!!an mufi dasuß den Spiegel

Ist der Spiegel

SspiTanftepunktio ©Ä©r ··
im Baum reetituierte punkt·

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den Fall, wo der Spiegel eine Neigung aufweist, befindet sich jeder im Raum restituierte Spiegel nicht mehr in der Vertikalen zu den entsprechenden Enissiona-Empfangspunkten, und es wird notwendig, einen relativ komplizierten Vorgang, die sogenannte "Migration", vorzunehmen, um für jeden Punkt des Spiegels seine reelle Lage wiederzufinden.

Um die dynamischen Korrekturen und die Migration durchzuführen, ist es notwendig, das Gesetz der Geschwindigkeit der Wellen zu kennen, das ist die Verteilung der Fortpflanzungsgeschwindigkeiten der Wellen im explorierten Medium. t

Das Verfahren nach der Erfindung für die Zusammensetzung von Aufzeichnungen nützt Aufzeichnungen der üblichen Art aus.

Im Falle der Anwendung auf die seismische Prospektion handelt ee sich beispielsweise um Aufzeichnungen von Wellen, die aus Explosivschüssen, die im Verlauf der Zeit vorgenommen wurden, ' stammen.

Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht eine Operation äquivalent zur "multiplen überlagerung" "brv. äquivalent zu den "multiplen Deckschichten", ohne daß jedoch die Position

der Eaissions- und Empfangepunkte zwingend wäre· I

Zm übrigen ist es nach diesem Verfahren nicht notwendig, eine "Migrations"-Operation durchzuführen, um die reelle Position der verschiedenen Punkte eines Spiegels zu erhalten« Diese reelle Position wird direkt nach dem neuen Verfahren ohne Zwischenstufe erhalten, wenn »an das Gesets der Fortpflan- ■ zungegeschwindigfceiten der Wellen Is explorierten Medium kennt.

Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß »an Wellen wenigstens an einer Bnlsaionsstelle (S^, 82« ··»« S_a) ta einer zu untersuchenden Zone emittiert! daß nan mittels Gebern die

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Wellen nach Diffraktion oder Reflexion an verschiedenen Stellen der Zone an wenigstens einer Empfangsstelle (O^ „ Og₁, ..., C) als !Funktion der Seit auf unterschiedlichen Spuren empfängt und aufzeichnet, die jeweils einem Geber entsprechen; daß man ein Restitutionsgitter bildet, das aus Punkten P" zusammengesetzt ist, die sich in der zu unterauchenden Zone ■befinden, wobei die Entfernung jedes Punktes P" an den verschiedenen Emissionsstellen oder -punkten (P'S,», P'S«» ·.., P¹S ) und/oder den verschiedenen Empfangspraikten oder -stellen P¹G₁, P¹C₂, ..., P¹G_n) gewählt wird; daß man die Zeit (t'_is t'o, ..., ^¹J₁) berechnet, die die Wellen brauchen, um jed© Bahn von einem Emissionspunkt (£L) zu einem Punkt Ρ' und au jedem der entsprechenden Empfangepunkte (CL) entsprechend

S₁ p^! O₁ ' .

der Besiehung t\ « -——«——— su durchlaufen, wobei V die

mittlere Geschwindigkeit der Wellen in der zu untersuchenden Zone ist ι daß man in jed©r Spur der Aufzeichntang ©in© Prob© dieser Spur jeweils entsprechend d©n Zeiten ti'^₉ fg* ·.·» t^f wählt; daß man diese Proben untereinander zusammeneötzt und an der entsprechenden Stelle P' einen_ Wert repräsentativ für das Ergebnis dieser Zusammensetzung zuordnet| daB man diese Operation für jeden Punkt P' de® Hestitutionsgittere vornimmt i und daß man die brechenden Bankt© (P) raid di© Punkte (S¹, G¹) an den. Stellen der Punkte/P" l©fealisi@rt_?. die dieser Wert am größten

Die Erfindung umfaßt auch.die Yorrich dee Verfahrens»

Diese Forrielrtnaag s©iefeii©t sieb, ©rfiaös; d,sß si© aus ein on Hodell mit

boßtelife, welches g

Emittern odar 8ead©rn

die über Kupplungselement© mit

bnnämi sind, uelcfe© in der zu mrteeratietemilöa Eon©

und in dieser Zone gebrochen und reflektiert werden, wobei aas empfindliche Element Abmessungen in einem Proportionalibatsverhältnis mit der zu untersuchenden Zone aufweist, wobei die Entfernung zwischen den Emittern oder Sendern im gleichen Proportionalitätsverhältnis zu der Entfernung zwischen den Gebern und den Kupplungseinrichtungen zwischen den Gebern und den Emittern gegeben ist und eine Vorrichtung zur elektrischen Verstärkung der Signale aufweist, wobei deren momentane Speicherung und Wiederablesung über die Zeit so gewählt wird,

yt. . vt₂ ■ ■

daß das Verhältnis γττττ~ « γτρ— ··· -oCist, wobei V die Fortpflanzungsgeschwindigkeit und t^, t2 die Eortpflanzungszeiten der Wellen in der untersuchten Zone sind und V die i Fortpflanzungsgeschwindigkeit bedeutet und t*V, fg ··. die Fortpflanzungszeiten der Wellen im empfindlichen Element sind, derart, daß Punkte P" des empfindlichen Elemente« entsprechend unterschiedlichen Energiekonzentrationen der emittierten Wellen in diesem Element sich zeigen und in diesem unter Entfernungen von den Sendern angeordnet sind, die im Proportionalitätsverhältnis «C mit den Entfernungen an den Gebern der entsprechenden brechenden und reflektierenden Funkte der untersuchten Zone sind.

Das Verfahren zum Zusammensetzen von Aufzeichnungen nach der Erfindung sowie die Vorrichtung zu dessen Durchführung werden nun genauer mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen be- " schrieben, in denen Ausführungsbeiepiele für dae Sebiat der seismischen Prospektion gegeben werden·

Xn den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 schematisch die Anwendung des .ariiataage» g«mäßen Verfahrene auf 41· Btetitutioxi eine« brechenden- oder ^©yfeadtsa Rankten für den fall, wo <ti« SaieeiüiiB- odor

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punkte und die falleni

SapfangspualEte zusammen

stellt eine Aufzeichnung Zeit der nach Fig» 1 dar?

als Jtoktioa der

zeigt schematisch die Aatfendumg d©a

sich vom Ssiiasionspunkt unterscheiden

Pig. 4· zeigt schematised di©

oder Einf

Fig» 5

zeigt 'di© Aiafaeicteaasg al® fysk$i@® &©£· Zeit der nmoh Figo 4 re£l@kfci®g1&<® ÜQ31©a§

Fig. 6 geigt di© l©©titmti©a

f a

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Qiaoo

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O # O

Spiegels für den Fall, wo die Schüsse und die G-eber auf dem Erdboden entsprechend einem an sich bekannten Verfahren, dem sogenannten "transponierten Verfahren", angeordnet sind s

Fig= 10 zeigt eine erste optische Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung\

Fig. 11 zeigt eine zweite optische Ausführungsform der erfindungBgemäßen Vorrichtung}

Fig. 12 zeigt eine drittejoptische Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung}

Fig« 13 zeigt eine vierte hydraulische Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 14- zeigt eine Variante zu der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform und

Fig. 15 zeigt ein Ausführungsdetail der Vorrichtung nach Fig.

Nach Fig. 1 sind die Wellen Emissions- oder Sendequellen ß^, So» S₇, ..., S in einer Linie auf der Erdbodenoberfläche angeordnet. Geber C^, Cg₁ C*, . ·., C_n sind Jeweils an den gleichen Stellen wie die Quellen S^, S2, S», «.., S_n auge- . · ordnet. An jeder dieser Emissionastellen wird nacheinander ein Schuß abgegeben, der in den Erdboden einen relativ kurzen Impuls gibt» -dessen Länge gleich oder kleiner als die Entfernung zwischen den brechenden Punkten, die man studieren will, ist.

Die durch die Geber C^, Gg, C,, ..., G_Q nach Brechung axt^ einer

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Stelle P empfangenen Wellen werden in Form von Impulsen auf den entsprechenden Spuren zu den Zeitpunkten t,-, to» t*, ..., t_n entsprechend Jeweils den Wegen S

wie in Fig. 2 dargestellt, aufgezeichnet.

Um, ausgehend von dieser Aufzeichnung, die reelle Lage des Punktes P zu restituieren, setzt man ein Gitter aus Punkten P¹ entsprechend der Zone, die man explorieren will (Fig. 1), zusammen, indem man sich willkürlich ihre Koordinaten in einer durch die Linie der Emissions-Empfangseinrichtung S₁C₁, S₂C₂, ^S3^C3' **·' ^Sn^Cn ^verlauienden Vertikalebene vorgibt. Man kann also für jeden Punkt P¹ dieses Gitters die Entfernungen S₁P¹C₁, S₂P¹C₂, S₅P¹C₅, ..., S_nP¹C_n berechnen.

Kennt man die mittlere Geschwindigkeit V in der Zone zwischen den Punkten P¹ und der Emissions-Empfangseinrichtung, so leitet man die Fortpflanzungszeiten t'„., t'₂, ..., t¹ jeweils entsprechend den Bahnen S₁P¹C₁, SgP¹C₂, ..., S_nPO_n hieraus nach der Beziehung her:

2S P¹

wobei 2S„P■ - S* P ¹C und t'_ » -^— wobei 2SP¹ »

wobei 2S₁P - S₁PC₁ und t » -tp— wobei 2S

^vm m

Man nimmt für jede aufgezeichnete Spur eine Probe, die jeweils entweder den Zeitdauern V₁, t*₂, ···, t¹ sehr genau oder den Zeitdauern (V₁ + Δ-t) ..., (t'_n +At) entspricht (dae Zeitintervall At enspricht beispielsweise der Impulelänge). Man setzt dann die Teile der so gewählten Aufzeichnung zusammen, beispielsweise durch Summierung oder Korrelation«

Man kann, beispielsweise alle Millisekunden, die verschiedenen Amplituden der Proben (t'_n + ΔΌ untereinander summieren, die auf den Spuren genommen wurden, und den Absolutwert jeder dieser Elementarsummen nehmen und dem entsprechenden Punkt P*

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dee Gittea die Summe dieser Absolutwerte zuweisen.

Man kann auch das Produkt der verschiedenen Amplituden der Proben (t_n + At) zu gleichen Zeitpunkten bilden und dem Punkt P' die Summe dieser verschiedenen Produkte zuweisen.

Jedem Punkt P' des Restitutionsgitters wird also ein Wert zugewiesen, der gleichzeitig von der Amplitude der Impulse, die auf den Spuren zu gewählten Augenblicken auftreten und * von der Methode der Zusammensetzung abhängig ist.

In dem Fall, wo man einen einzigen brechenden oder beugenden Punkt P (Pig. 1) zu restitu^eren sucht, erhält man, so lange f kein Punkt P¹ des Gitters mit dem Punkt P zusammen*ällt, für P' - unabhängig von dem Verfahren des Zusammensetzens - einen geringen Wert. Erhält man dagegen für einen Punkt P¹ einen Maximalwert, so fällt dieser Punkt P¹ mit dem Punkt P zusammen, der dann auf seine reelle Position im Erdboden restituiert wird. Für den Fall mehrerer Brechungspunkte erhält man am Gitter nach Zusammensetzung so viele Maximalwerte wie Brechungspunkte vorhanden sind.

Wenn das Gesetz der verwendeten Geschwindigkeit korrekt iet, / so wird der so restitutierte Funkt P mn seiner reellen Stelle im Erdboden lokalisiert, d. h· das Verfahr«! nach der Er- ' ' ~ i findung hat eine selbsttätige Migration herbeigeführt. Sa soll darauf hingewiesen werden, daß das Geschwi&digkeitegese^sü entsprechend den üblichen wohlbekannten Verfahren bestimmt werden kann.

Man kann das Restitutionsgitter beispielsweise darstellen, indem man auf Papier oder auf photographieche filme die verschiedenen Werte übersetzt, die für die verschiedenen Punkte P' durch farbpunkte unterschiedlicher Iatessltlt erhalten wurdea. Man kann zwischen den verschiedenen Punkten.Interpolationen

, - 10 -009048/1312

vornehmen, um kontinuierliche Änderungen zu erhalten·

Jede andere Darstellung, welche die Abstufung zwischen den verschidenen Werten von P¹ in Erscheinung treten läßt, kann übernommen werden.

Man kann so lediglich die Punkte darstellen, deren Wert eine bestimmte Schwelle überschreitet, um alle diejenigen zu eliminieren, welche nicht den Brechungspunkten entsprechen und deren Werte geringer sind« Man erhält so ein klares Bild eines Teils des Untergrundes oder des unterirdischen Gebirges in einer Vertikalebene.

Diese Darstellung ist sehr klar, da ^jeder Brechungspunkt tatsächlich durch einen Punkt restituiert wird, während nach den bekannten Verfahren der seismischen Prospektion die Brechungspunkte auf den Aufzeichnungen durch Hyperbole übertragen werden, die die Interpretation dieser Aufzeichnungen ungünstig beeinflussen können.

Im Fall der Fig. 1 fallen die Empfangspunkte mit den Emiasionspunkten zusammen. Fig. 3 zeigt den PaIl₉ wo eine Hmissionequelle S in einer Linie mit mehreren Gebern G^, Og, C«, ···, C_n angeordnet ist.

Man wendet dann zur Restitution der Brachungepunkts das gleiche Verfahren wie im vorhergehenden Fall an. Der Wert für die Zeitdauer V^ entsprechend dem Funkt P¹ auf der Bahn SP¹O^ wird also iui V₁- ^P>C . Di® Zeiten V_g$ ...,V_n werden auf analoge Weise berechnet. Dann werden dl® Anfseich» nungsteile, die auf den Spuren den verschiedenen t'p* ■*·, V_n entsprechen» iuiuereiaiader^ wie zusammengesetzt. Wenn der Punkt P* dm Oittass chungepunkt P zusammenfällt ₉ wird der «ig©@Biaat© ¥@rt masisels,

- 11 .

SP + PCL wie vorher, da federn Bahnzeitpunkt t » m auf jeder

t » m

m Spur η tatsächlich ein Amplitudenmaximum entspricht.

Man sieht, daß nach dem bekannten Verfahren die Anzahl der aufgezeichneten Spuren der Anzahl der Empfangspunkte entspricht. Man kann auch, unter Anwendung des Verfahrens nach . .-der Erfindung, ein abschließendes Dokument vorlegen, welches aus Spuren analog den Spuren des bekannten Verfahrens gebildet wird, indem nacheinander die Punkte des Gitters bestimmt werden, die sich auf ein und der gleichen Vertikalen befinden. Wie nach dem Verfahren nach der Erfindung ist die Dichte der Punkte J ' des Gitters nicht fixiert, die Spuren im abschließenden Dokument, die durch vertikale Ausrichtungen dieser Punkte gebildet werden, können einen vorher gewählten Abstand haben, der nicht vom Abstand der Geber auf dem Erdboden zusammenhängt*

Zur Restitution der Brechungspunkte wird dieses Gitter vorteilhaft verbreitert.

Pig. 4 zeigt schematisch die Anwendung des Verfahrene auf die Restitution eines reflektierenden Spiegele H. Eine Emissionsquelle S und Geber G^, Cg, ..·, C_ werden in einer Linie angeordnet. Sie bei S emittierten Wellen, die einem Impuls entsprechen, deren Länge gleich der zwei aufeinanderfolgende zu resti-tniierende Spiegel trennenden Entfernung ist, werden am Spiegel M bei in^, mg, .;.,&_ reflektiert, bei C^, Cg, ··., G_n empfangen und auf den verschiedenen Spuren zu den Zeitpunkten t^, tg_f ..., t_n (Pig. 5) aufgezeichnet. Auf dieser üblichen Aufzeichnung führt die Auarichtung der Wellen zu den Zeitpunkten t^', tg, .·., t_n zu einem Bild dee Spiegel· M, Jedoch mit einem falschen Einfall. Im Übrigen trägt nan graphisch willkürlich die Punkte atj, mg, ..., »^ des Spiegels eenkrecht zu den Empfangspunkten C₁, Og, ..., C_Q tuf, was nicht exakt

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Man muß dann den sogenannten "Migrationsvorgang¹¹ durchführen, um den exakten Einfallswinkel des Spiegels M zu erhalten und die Punkte m^, ül^, ..„, M_n in ihre reelle Position zu restituieren.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren restituiert man nicht die Punkte m^, hu,, ..., Hi_n des Spiegels, sondern das Bild S¹ der Quelle S gegenüber diesem Spiegel.

Hierfür verwendet man, wie vorher erwähnt, ein fiestitutions«- gitter. Man berechnet für jeden Punkt P¹ dieses Gitters (Fig. 4) die Bahnen P¹C^, P¹O₂, ..., P'C_no Da man das Gesetz der mittleren Fortpflanzungsgeschwindigkeit V_m der Wellen in dieser Zone kennt, leitet man die Laufzeiten her %a:

P¹O. P«C

m m

Man wählt dann wie vorher für Jeden Punkt P¹ auf der in Pig. dargestellten Aufzeichnungsspur eine Probe jeweils entsprechend den Zeitpunkten t'^, t'g, .·.» t¹ und man setzt sie beispielsweise durch Summierung oder Korrelation ausammen« Der mit dem Maximalwert behaftete Punkt P¹ ist derjenige, der dem Punkt S¹ enspricht.

Man stellt fest, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren d®r Punkt S¹ in seine reelle Lage restituiert ist, da des hier beschriebene Zusammensetzverfahren selbsttätig den Vorgang der Migration durchführt,und zwar unabhängig von der Position der Geber C^, O₂, ..., C^,, Im übrigen wird dieser Punkt S' mittels η unterschiedlicher Bahnen entsprechend dta restituiort, was ©inen Vorgang der "multiplen überdeckung" darstellt.

Wie vorher erwähnt, ist der restituierte Pankfc S' d©r Bildpunkt der Quelle S gegenüber dem Spiegel M. Hau restittiiert

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den Punkt entsprechend a des Spiegele einfach dadurch, daß ,

SS' man die Beziehung ß_e - -3- zur Anwendung bringt und trägt diese Länge auf der SS'-verbindenden Geraden auf» was darin besteht, eine Eomothetie dee Verhältnisses 1/2 vorzunehmen· ■

Wiederholt man die Operation mit mehreren Emiasionequellen S,j, S₂, .···, S_n (Fig. 6), so restituiert man nach dem Verfahren der Erfindung die Bildpunkte der Quellen S'^_v S'g, ..«, S'_n und leitet hieraus über ein Homothetieverhältnis von 1/2 die Punkte s^, Sg, ·.., B_n des Spiegele Il her. Sie Ausrichtung dieser Punkte s^, Sg, ...,S_n bildet die Darstellung des Spiegels H in reeller Lage bei einer genauen Neigung bzw. einem exakten Einfallswinkel.- |

Im Falle von mehreren Spiegeln M^, FU, ···, M (Pig. 7) erhält man bei Anwendung des Verfahrene nach der Erfindung so viele Bilder S ¹^, S'₂, .·., S'_n der Quelle S, wie Spiegel vorhanden sind, und man leitet durch ein Homothetieverhältnia von 1/2 die Punkte stj, sV», ·.·, s*_n der verschiedenen Spiegel her.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß ansprechend der Anwendung dieses Verfahrens die für die Punkte P' des Beetitutionsgittere erhaltenen Werte, die nicht mit de» Bild der Quelle oder dem tu reetituierenden Brechungipunkt aueeaaenfallen, nicht zu null werden, und swar aufgrund der Störung bsw. des Geräusche· und der Grundprinsipien des Verfahren·· Es ist jedoch möglich, eine Störungsichwelle su schätsen, um nur die Bildpunkte dartueteilen, d* der für einen Punkt P¹ erhaltene Wert, der sit eines Bildpunkt »uiaesenfällt, «uf alle Fälle größer al· eile anderen Wert· wird·

Pig. θ ieifft die Anwendung de· erfindungegemäflen Verfahren· auf die Restitution eine· Spiegel·, dessen !«igung oder Binfall β wink·! 6°, bMOgan auf die Horieontale, nicht Über-

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schreitet, was bei der seismischen Prospektion ein ziemlich häufiger Pail ist. Pur diesen Fall gibt man sieh ein Gitter aus Punkten P¹ innerhalb eines Winkel von i2° top (6° zn beiden Seiten der Vertikalen), wobei der Scheitel im Emissionspunkt S^ zu liegen kommt» Kam geht in gleicher Weise von den Emissionspunkten Sp« ···, S aus» Man stellt fest, daß man eo die Bildpunkte der Quellen S^₉ S₂* ···» ^_n gegenüber den Spiegeln restituiert, deren leiguag oder Einfall swinkel 6° nicht überschreitet· Dies exnuglicht die Eliminierung der Spiegel, deren Einfall gröBer und deren Bild nicht gewünscht ist. Ma» nimmt so ein® direkt© Wahl der Spiegel entsprechend" ihrem Einfall vor«,

Wünscht man, ausgehend von einer Amiaeictaangs gleichzeitig die Brechungspunkte und die reflektierenden Funkt® der explorierten Zone zu reatitulieren,, s© gilbt smea sich ©la ziemlich ausgedehntes Gitter aus Punlrte» J?" vor«» las begrenst einen Teil' dieses Gitters durch ©iaea" Uiatel,, d@se©a Scteit©!

die Emissionsquelle ist wad den Doppelte» des Einfs-llawinkols der Spiegel, die man reetituiarea WiIl₁

wendet an den Puakten P¹

kela das Heatitmtioasverfalrea Mr die flektierenden .Spiegel am₉ wie

läutert wurde,, uad leitet

Hau wendet an
gelegenen Gittere das punkte, das bereite «Aaaä.

Auf dieee

treffend die irecliettsapieM®, ii· glelölteeiMs <üq ®oäl Üoo Gittere iiimerlBÄ &>o& IlSs^olo cato^oAcso BrecliiiiigsliypeA©! ai&h &3 tjooca^li^cei Äo& ofe von Spmrea ereteeckt^ iit oe atof oll® BffiHo sieslicli omf rieäeiastoileaäo GooM^a^loa 'öäooc®

zu erhalten.

Man kann ebenfalls für die Restitution der Brechungspunkte oder reflektierenden Spiegel ein Verfahren, das sogenannte transponierte Verfahren, zur 'Anwendung bringen, d. h., daß man in diesem Fall das Bild der Geber gegenüber dem Spiegel restituiert, da man für Jede der Bahnen S^m^C, ..., S_nBi₀C entsprechend dem Prinzip der Reversibilität der Bahn der _; Wellen annehmen kann, daß C der Emissionspunkt und S^, ..., 8 die verschiedenen Geber wären. Nach Pig. 9 sind mehrere Emissionsquelle S^, S«» .-.., S in einer Linie mit einem Geber C angeordnet und geben gleiche Wellen ab. Wendet man g das bereits beschriebene Bildrestitutionsverfahren für re- ' flektierende Punkte mittels eines Gitters an, so restituiert nan das Bild C des Empfangspunktes C und durch Homothetie des Verhältnisses 1/2 den reflektierenden Punkt ansprechend c des Spiegels M. Pur diesen Fall werden die Schüsse aus den Emissionsquellen nacheinander derart abgegeben, daß man mehrere Aufzeichnungen entsprechend-unterschiedlichen Wellenbahnen · für ein und den gleichen Empfangspunkt erhält, die man so zusammensetzen kann.

Es ist ebenfalls möglich, eine Kombination des normalen Verfahrens mit dem transponierten Verfahren vorzunehmen.

Die vorhergehenden Beispiele beziehen sich insbesondere auf die seismische Prospektion in den Fällen, wo die .Sender · und Geber in Reihe angeordnet sind· Man kann offensichtlich auch die Emissionspunkte und Empfangepunkte entsprechend zwei _: Richtungen auf dem Erdboden anordnen· In diesen Fällen werden die Punkte des Restitutionsgitters nicht mehr in einer Vertikalebene, sondern in einem Volumen angeordnet·

Man kann auch die verschiedenen reflektierenden und/oder brechenden Punkte in dem Volumen der explorierten Zone re-

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stituieren»

Die vorhergehenden Beispiele wurden mit Bezug auf die seismische Prospektion gegeben. Selbstverständlich kann man daa zum Zusammensetzen der Aufzeichnungen beschriebene Verfahren genauso gut auf Aufzeichnungen- akustischer Ultraschallwellen oder radioelektrischer Wellen im Rahmen der Erfindung zur Anwendung bringen.

So kann man, wie bereits erwähnt, das Restitutionsgitter darstellen, indem man beispielsweise auf Papier oder photographische Filme die verschiedenen erhaltenen Werte für die verschiedenen Punkte P' dee Gitters durch Farbpunkte unterschiedlicher Intensitäten überträgt.

Für diese Ausführungsform kann man beispielsweise einen Abschnitt der untersuchten Zone mit dem Restitutionsgitter entsprechend einer Vertikalebene oder entsprechend eines Volumens mittels eines Modells materialisieren.

Ein solches Modell kann beispielsweise ein optisches Modell sein, in dem der Abschnitt der behandelten Zone durch ein Material materialisiert wird, das optisch empfindlich für Signale ist, die ausgehend von den empfangenen Wellen erzeugt wurden. In diesem Fall werden die den verschiedenen Punkten P¹ zugeordneten Werte dargestellt durch verschiedene Farben an Punkten P" des Modells.

Das Modell kann aber auch von hydraulischer Art sein. In diesem Fall werden die den Punkten P¹ zugeordneten Werte durch die verschiedenen vertikalen Amplituden dargestellt, welche die verschiedenen Punkte der Oberfläche der Flüssigkeit unter dem Einfluß der ausgehend von den empfangenen Wellen erzeugten Signale bilden.

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Die Lichtpunkte mit der größten Intensität und mit einer gewissen Farbe im ersten Fall oder die Punkte der größten Amplitude im-zweiten Fall stellen aufgrund des Heduktionskoeffizienten des Modells die brechenden Punkte und/oder die Bilder der Emisaionopunkto oder Empfangspunkte gegenüber einer reflektierenden Ebene in ihrer wahrhaftigen Lage in der untersuchten Zone dar.

In diesen verschiedenen Fällen kann der Zustand des Modells durch photographische Einrichtungen aufgezeichnet werden.

Ausrührungsformen für diese Vorrichtung und deren Realisierung . · λ sollen mit Bezug auf die seismische Prospektion durch Reflexion beschrieben werden. Andere interessante Anwendungsgebiete können aber ebenfalls in Betracht gezogen werden, die beispielsweise auf dem Gebiet der Biologie oder Medizin zu finden sind, um das Innere von Körpern zu studieren.

Bei dem in Fig. 10 dargestellten optischen Modell verwendet iran ein Material, dessen optische Eigenschaften sich als Punktion der aufgenommenen akustischen Energie ändern. Dies ist beispielsweise der Fall bei Substanzen, die unter dem Namen flüssige Kristalle bekannt geworden sind. Gewisse dieser Substanzen sind von der Art, daß sie ihre Farbe entsprechend

der Intensität der Wellen ändern. I

Für den Fall, daß man einen' vertikalen Abschnitt des unterirdischen Gebirges darstellen will, der eich einer durch Δίο Empfangseinrichtung verlaufenden Ebene befindet (beispielsweise C^, C₂, ..., C_n in Fig. 1), ordnet man einen feinen Abschnitt dieser Substanz zwischen zwei transparenten Platten an, die entweder aus Glas oder einem Künstetoffmaterial bestehen«

Die Vorrichtung umfaßt ein elektrisches Verstärkerelement 1,

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welches momentan aus den Gebern G^, Gg, »«>.« Q kommende Signale speichert und welches in geeigneter Porm eben, diese Signale wieder zur Ablesung bringt.

Eine dünne Scheibe 2 flüssiger Kristalle, die das empfindliche Element bilden, ist zwischen Platten 3 aus Glas oder einem transparenten Eunststoffmaterial enthalten» Ultraschall Bender e,p β2» .»»j β , die beispielsweiü® aus piezoelektrischen Plättchen gebildet 8ind₉ sind auf einen Abschnitt des Elementes 2 gesetsst und empfangen vom Element 1 über elektrische Kreise d^, dg, ..., dL die aus den Gebern O^, Og^ ®_οβ C stammenden Signale*

Eine Kamera oder eine photographiselie llnriehtraag 4 seickaet das optische Aussehen dea Elementes 2, wiche© dareia Reflexion oder Trenamission uatersuelht; wird₉ auf β

Der obere Abschnitt des Element©© 2 o«», e angeordnet @iad_s stellt fläche entsprechend dea g©wIM,t®a v® ATbsclmitt dar wnd, di© Achse TY⁹ d e„|_f θο» ·..» β stellt di@ unterirdiachen Gebirge

Man aeadet ia JS

Signale gespeist

Innern- der ßcblcht

konzeatrationea atellen siefe, qs Hos IPffialsfeoa <ä©o wo Wellen ia Phase ealiosMsa naad äioo® BaalriiO cm^ dem oben besehsiisteesiosa Ves'fo&g'ea ogaiwoaos¹ B£2.!äosiäi ü punkte oder teeeliendea Btaakt©a ocIqe² ia IFqII

transponierten Verfateeiui Il!i©m f©a

sich dann eiae FaAiaäerune ©la_ffl

—6 —8

Beispielsweise erzeugt eine Energie von 10 bis 10 V. Sekunden · cm eine Änderung-von 1000 Ä in der Länge der durch das Modell reflektierten Lichtwelle. Diese .Änderung ist leicht nachzuweisen und aufzuzeichnen, beispielsweise mittels eines photographischen Filme.

Damit das Modell eine exakte Darstellung gibt, ist es notwendig, daß die Entfernungen im untersuchten Medium und im Modell sämtlich proportional sind.

Für den Fall der Fig. 3 beispielsweise, die einen Brechungspunkt P und über den Erdboden verteilte Geber C^., 0«, ..., g C sum Gegenstand hat, muß das Kestitutionsmodell Sender β,».

Xl ι -

©pi . · <■ , e aufweisen, die eine Ultraschallenergiekonzentrati.on. an einer Stolle P" des Modells in folgender Weise hervorrufen:

cc (1)

(2)

wo öl das Ähnlichkeitsverhältnie oder der Proportionalitäte-

koeffizient ist. J

Bezeichnet man mit t^, tg, «..,-^_n die reellen Portpflanzüngezeiten im unterirdischen Gebirge vom Brechungapunkt P bis zu den Gebern C^, Gp, ...,C und bezeichnet man mit t¹¹^» *%* t" die entsprechenden Fortpflanzungazeiten im Modell, so ergibt die vorgenannte Ähnlichkeitsbedingung die folgende Beziehung:

VL Vt₃ Vt

V¹ hⁿ ^

	P	■ °1	(j2	C1 °n
1		Γ	P
e1	β2	pH * ··	η

V t"₂

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In dieser Gleichung bedeutet V die mittlere Portpflanzungsgeschwindigkeit der Wellen im untersuchten Medium und V die mittlere Portpflanzungsgeschwindigkeit der Ultraschallwellen im Modell insgesamt. Zweckmäßig gibt man dem Modell eine Dicke, die kleiner als die Länge der Ultraschallwelle ist.

Wenn beispielsweise die Länge der von den Sedern e^, 82» ...» e abgegebenen Ultraschallwellen in der Größenordnung von 1 cm bis 2 cm beträgt, bo gibt man dem Modell eine Gesamtdicke von 2 bis 4- mm.

In diesem Fall steht die Fortpflanzungsgeschwindigkeit V der Ultraschallwellen im Modell in an sich bekannter Weise 121 Beziehung zu den Dichten und den jeweiligen Dicken der Elemente 2 und 3 der Pig» 1 sowie mit den Fortpflanzungsgeschwindigkeiten in diesen verschiedenen, isoliert betrachteten Elementen. Man kann von folgendem Beispiel ausgehen:

V_» 3.OOO m/s
V - 2.3OO m/s
oc . 5.OOO

Damit die Beziehung erfüllt wird, wird es also notwendig, daß die Fortpflanzungszeiten im untersuchten Medium und im Modell dieser anderen Beziehung genügen:

pr - γ- Ot* 3825 ,

wo t die Zeitdauern im untersuchten Medium und t" die Zeitdauern im Modell bedeuten.

Dem Zeitmaßstab im Augenblick der Restitution im Modell wird also eine Zusammenziehung in einem Verhältnis von 3*825* bezogen auf den Zeitmaßstab im Augenblick der Aufzeichnung, zugeordnet.

- 21 -

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- ΖΛ -

Diese Kontraktion oder Zusammenziehung wird im Element 1 der Fig. 10 sichergestellt, welches die von den Gebern O^, Gg, ..., C_n kommenden Signale speichert und sie mittels der Kreise d^, dg» ·.., d^ an den Sendern e^, eg» ..., e des Modells mit der gewünschten Kontraktion, mittels schneller analoger Ausgänge restituiert.

Dies wird möglich, weim man beispielsweise Scheibenmagnetspeicher mit 15 Bit verwendet. Es ist nämlich üblich, numerisch auf dem Boden eine Signalprobe alle 2 Millisekunden aufzuzeichnen. Werden die Signale auf die Magnetscheiben übertragen, so kann man sie bei einer Geschwindigkeit von 2 yus für 60 Bit entsprechend 4 Proben ablesen oder nachlesen. I

Das Verhältnis zwischen der Aufzeichnungszeit und der Ablesezeit beträgt also 4.000.

Im übrigen soll vorzugsweise das Element 1 die Signale an die Sender e-, 6g, ..., e derart schicken, daß die als erste im Modell ausgesandten Signale den als letzten durch die Geber ^, Qg, ..., C_n aufgezeichneten Signalen entsprechen.

Auf diese Weise erscheinen auf dem Modell Punkte, welche starken Energiekonzentrationen entsprechen und die somit die Farbe entsprechend der Stärke dieser Konzentration ändern. g Sie materialisieren so das Vorhandensein von Brechungepunkten, wie z. B. V (Fig. 2), oder Bildern des üaiseionepunktes, vie ζ. B. S* (Fig. 4). Wenn man das mit weißem Licht beleuchtete Modell über ein geeignetes filter betrachtet, so sieht man, daß diese funkte sich in dem Augenblick erhellen bzw. entzünden, wo die Ultraschallwellen dorthin gelangen und «ine Energieaneaismlung erzeugen. Man kann mittels der Vorrichtung (Fig. 10) den optischer· Zustand des Modells auf einem farbfilm aufnehmen.

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Man beobachtet, wie bei dieser optischen Vorrichtung sich gleichzeitig sämtliche Bildpunkte und sämtliche Brechungspunkte relativ zu ein und dem gleichen Sendepunkt einfärben Coder die Farben wechseln).

Wenn der Brechungspunkt P beispieleweise unter 1.000 m von der Erdbodenoberfläche entfernt ist, so liegt das Ähnlichkeitsverhältnis bei 5.000, der entsprechende Punkt P" des Modells befindet sich dann unter einem Abstand von 20 cm vom oberen Abschnitt des Modells, wo die Sender e., e«, ..., e angeordnet sind.

In diesem Fall färbt der Punkt P" sich am Ende eines Zeitintervalls At ein, das vom Beginn der Emission der Wellen im Modell durch den auf der Vertikalen von P" angeordneten Sender gezählt wird und welches gleich ist!

wobei eine Fortpflanzungsgeschwindigkeit V' der Wellen im Modell gleich 2.300 m/s. gewählt wird.

Da die Änderung der optischen Eigensctiaften dea aus flüssigen Kristallen geformten Elementes 2 durch Erwärmung aufgrund der Ultraschallwellen erzeugt wird©» "aeigt sick, daß das Modell insgesamt auf einer ziemlich koastanten Temperatur gehalten werden muß, beispielsweise mittels einer Wärmekaamer 5 (Fig. 10), derart, da£ die Farbändermagen von einem Punkt zum anderen, nicht auf Amplitudemmterschiede der Ultraschall-* wellen zurückzuführen sind»

Die Bildaufnahmeeinrichtung 4 kaum au@@rfcalb dieser Kasiier angeordnet sein mnd kann
(Fig. 10) photograph! ereil *

Bisher wurde angenommen, daß die Fortpflanzungsgeschwindigkeit V der Ultraschallwellen im Innern des Modells konstant war. So gibt das Modell nur eine getreue Wiedergabe der untersuchten Zonen, in denen man eine mittlere, im wesentlichen für die Gesamtheit der Punkte stabile Geschwindigkeit definieren kann.

Um jedoch eine genauere Darstellung für den Fall zu erhalten, wo die Fortpflanzungsgeschwindigkeit mit der Tiefe in einer gewissen Zone variiert, beispielsweise im unterirdischen Gebirge bei der seismischen Prospektion, kann man ein Modell g herstellen, in welchem die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Wellen entsprechend dem gleichen Gesetz variiert. Tatsächlich steht, wie vorher erwähnt, die Geschwindigkeit V im Modell in Beziehung zu den relativen Dicken der Elemente 2 und 3 (Fig. 10), Durch sorgfältiges Variieren der Dicken kann man unterschiedliche Fortpflanzungsgeschwindigkeiten V¹ in bestimmten Zonen des Modells erhalten. Man kann beispielsweise, indem man linear die Dicke der Elemente 3 variieren läßt, eine lineare Variation von V als Funktion der Entfernung zu den Sendern e* ... e herbeiführen.

Jedem Sendepunkt an der Erdbodenoberfläche entsprechen also im Element 2 des Modells so viele Lichtpunkte wie Brechungs- | punkte vorhanden sind und reflektierende Schichten durch die akustischen Wellen erreicht werden, die man mittels der Geber nach Brechung oder ßeflexion an diesen Brechurigspunliteri oder diesen reflektierenden Schichten aufgezeichnet hat.

Nach der photographischen Aufzeichnung nimmt, wenn kein Signal mehr die Sender e,., eg, ...» e_n erreicht, das Modell insgesamt aufgrund seiner thermostatisch gesteuerten Kammer eine gleichförmige Färbung an und man kann dann gegen die Sender e,, , egi ··-, e_n die Signale relativ zu einem anderen Sendepunkt schicken.

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Erfindungsgemäß kann man auch ein Restitutionsmodell, das anders aufgebaut und in Fig. 11 dargestellt ist, verwenden.

Gleich wie das in Figc 10 dargestellte Modell umfaßt dieses Modell ein empfindliches Element 2, welches aus einem Abschnitt flüssiger Kristalle gebildet ist, der sich zwischen den transpartenten Elementen 3 in einer horizontalen Lage befindet und einen horizontalen Abschnitt der unterirdischen zu studierenden Schicht repräsentiert.

Ultraschailsender e,.., βρ·, - · · , β sind beispielsweise in A einer Linie angeordnet» Der empfindlichen,durch die Elemente 2 und 5 gebildeten Anordnung sind mechanische Einrichtungen, beispielsweise Getriebeeinrichtungen 7 und 8 zugeordnet, die über einen Motor 9 betätigt werden, welcher es ermöglicht, die empfindliche Anordnung entsprechend einer Translation in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Linie der Sender e^., ep, ..., e zu verschieben. Die Elemente 2 und 5 sind in eine Flüssigkeit 10 gebaucht, bei der es sich um Wasser handeln kann, wobei das Ganze in einem Behälter 11 enthalten ist. Die Sender e^, βρ, ..., e sind beispielsweise an der freien Oberfläche der Flüssigkeit 10 oder in ihrer Nähe angeordnet. Man kann so, indem man die Anordnung aus den Elementen 2 und J mittels der mechanischen Elemente 7 und 8 auf einer W gewählten Kote Z¹ anordnet, im Detail das Bild eines unterirdischen Abschnittes auf einer,genau bestimmten Tiefe@C Z' untersuchen, wenn man das Ähnlichkeitsverhältnis <C berücksichtigt, ohne daß· die der zu untersuchenden Zone entsprechenden Informationen durch andere Informationen gestört wurden, die unter anderen Tiefen befindlichen Zonen entsprechen.

Bisher wurde eine Einrichtung beschrieben, in der die Sender e^■, βρ, ..., e in einer Linie bzw. Reihe angeordnet waren, genauso wie die Geber 0^_f Cg, >.·, C es an der Erdbodenober-

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oberfläche waren. Offensichtlich jedoch muß, wenn die Geber Cj, Op, ..ι, C entsprechend zwei Abmessungen angeordnet sind, die Anordnung der Sender im Modell dann ähnlich wie die von 0^, Og, *.., C_n ausgebildet sein. Man kann dann eine Restitution im Raum vornehmen. Das empfindliche Elemente 2 der Fig. 1 ist nicht mehr durch einen feinen Abschnitt flüssiger Kristalle, sondern durch ein Volumen aus diesen Kristallen gebildet.

Dagegen kann die Vorrichtung nach Fig. 11, wo das Element 2 eine horizontale unterirdische Schicht materialisiert, Gebern zugeordnet sein, die entsprechend zwei Abmessungen auf der <| Erdbodenoberfläche verteilt sind. In diesem Fall behält das Element 2 seine Form (rechteckig oder quadratisch) bei. Es genügt, daß dieses Element in einer Horizontalrichtung ausreichend große Abmessungen aufweist, um die verschiedenen Bilder zu bilden, welche verschiedenen Abschnitten des Untergrundes oder des unterirdischen Gebirges entsprechen und die sich nicht auf der Vertikalen des Emissionspunktes befinden.

Bei den vorhergehenden Beispielen hat man ein empfindliches, aus flüssigen Kristallen gebildetes Element 2 gewählt, selbstverständlich kann man Jedoch jede Substanz verwenden, deren optische Eigenschaften sich unter dem Einfluß der Ultraschallwellen ändern. "

Nach einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung kann man anstatt eines optischen Modells ein hydraulisches Modell, wie beispielsweise in Fig. 12 dargestellt, verwenden.

Dieses Modell umfaßt eine mit Flüssigkeit 14 gefüllte Kammer 13ν üie das empfindliche Element bildet und bei der es sich um Wanβer handeln kann. Ultraschallsender &a » Qn* * *"' ^Θη werden, wie vorher erwähnt, durch die 3ignale betätigt,

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aus den Gebern Cp O₂, ..,, C_n (Fig. $) über das Element 1 kommen. Diese Sender sind beispielsweise in Reihe.auf der Oberseite einer Trägerplatte 12 angeordnet, die horizontal in der Kammer 11 angeordnet ist und die über ein mechanisches Hubsystem (7, 8, 9) an die freie Oberfläche der flüssigkeit 14 angenähert oder γόη dieser entfernt werden kann.

Die gegen die Oberfläche durch die Sender e,., e«, ··., e ausgesandten Ultraschallwellen werden miteinander kombiniert und erzeugen an der Oberfläche der flüssigkeit kleine Wellen, die umso höher sind, je größer die Energiekonsenbration an den entsprechenden Punkten ist« Aufgrund des übernommenen Maßstabes kann man so, indem man mehr oder weniger die Platte von der Flüssigkeitsoberflache entfernt, auf dieser das akustische Bild eines entsprechenden unterirdischen Abschnittes reproduzieren, welcher auf einer bestimmten Tiefe sich befindet.

Die Oberfläche der Flüssigkeit kann beispielsweise durch Reflexion photographiert werden, indem auf diese Flüssigkeit bei einem gegebenen Inzidenswiakel ein Lichtbündel 15 ausgeßandt wird· Dieses wird durch die Oberfläche der Flüssigkeit 14 reflektiert und mittele eines optischen, durch, einen Spiegel 16 und eine Linse 17 gebildeten Systems wird in einer Ebene 18 das Bild der Oberfläche ausgebildet.

Nach einer anderen, in J?ig. 1J dargestellten Ausführungsform kann man auch ein hydraulisches Modell verwenden, das sich geringfügig unterscheidet, derart, daß das Bild der Anordnung eines Vertikalabschnittes des Untergrundes für den fall einer Vorrichtung zur Reihenemission und zum Reihenempfang reproduziert wird.

Dao Modell umfaßt eine Wanne 15, welche eine Flüssigkeit 14 enbhält, bei der es sich um Wasser handeln kann, Die ültra-

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schallwellen werden durch Sender e,*, e.«, ..., e_ ausgesandt, welche in der Nähe der freien Oberfläche der Flüssigkeit -angeordnet sind, beispielsweise in einer Linie in einer Richtung parallel zu dieser Oberfläche»

Ea bilden sich so auf der Oberfläche der Flüssigkeit kleine Wellen, die, indem sie sich kombinieren, ein horizontales Bild eines vertikalen Abschnittes des Untergrundes erg«³"?" n Einem Bildpunkt oder einem Brecliungspunkt entspricht dann ein Punkt großer Amplitude einer kleinen Welle.

Nach einer anderen Ausführungsform des Modells, die in Fif^yi4 Λ angedeutet ist, kann man euch Ultraschallwellen vermittelsγ Elementen f,., f^, ·.., f_n aussenden, die senkrecht zur Oberfläche der Flüssigkeit sind und in diese eintauchen., und zwar mit einer Amplitude entsprechend der der ausgesandten Signale. Diese Elemente können aus kleinen Stäbchen f^, f«, ..., f gebildet sein, die jedes mit der vibrierenden Membran eines Lautsprechers Ί9 verbunden sind (Fig. 15). Jeder dieser Lautsprecher entspricht einem Empfänger G> , C«, ...,O und wird durch einen Verstärker 20 betätigt, der die aus einem Element austretenden Signale empfängt, beispielsweise dem Element 1 nach Fig. 1. Die Stäbchen f^ ... f_n vibrieren also entsprechend einer vertikalen Richtung und setzen die Oberfläche der Flüssigkeit entsprechend den aus den Verstärkungselementen 20 | austretenden Signalen in Bewegung.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß im Falle der hydraulischen Anordnungen - Fig. 12 und 13 - die Modelle nur dann ein getreues Bild des Untergrundes abgeben, wenn die Entfernungen zwischen den kleinen Wellen größer als 0,1 mm sind. Dem muß also bei der Wahl der Maßstäbe für das Modell Bechnung getragen werden. Dies ist leicht für den Fall von Modellen der seismischen Reflexion herbeizuführen.

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BADORlGfIWl

Bei den vordi3kutierten Beispielen wurde angenommen, daß die Geber C^, Gp, ·«., C auf ein und der gleichen Ebene an der Erdoberfläche eingeordnet waren. Hieraus resultierte, daß man die Sender des Modells e-, e~, .»« , e ebenfalls in ein und cfer gleichen. Ebene anordnen konnte» Für den Fall, wo diese Anordnung nicht möglich ist, kann man eine Einrichtung realisieren, die es ermöglicht, die Position der Sender e^,, βρ, ..c, e des Modells entsprechend der Position der Geber an tier Erdbodenoberi'.läche zu variieren, wenn man daa Ihnlich-Iseit3verhältnis (X, berücksichtigt. Man kann auch in die elektrischen Schaltkreise der Vorrichtung 1 Verzögerungen entsprechend den Portpflanzunßazeitunterschieden aufgrund der Unterschiede in der Position der Geber einführen.

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. - 29 Pate η tans ρ r ü c h e

   1J Verfahren zum Zusammensetzen von Aufzeichnungen variabler Größen über den Verlauf der Zeit, entsprechend räumlich verteilter Sende- und/oder Empfangspunkte, wodurch die Restitution in die reelle Lage im Baum von Brechungspunkten P und/oder Bildern dieser Sendepunkte oder von Empfangspunkten, bezogen auf einen reflektierenden Spiegel M, mögXleh wird, dadurch gekennzeichnet, daß Wellen an wenigstens einer" Sendestelle (S^j, Sg, · .·ι S_n) in einer zu untersuchenden Zone ausgesandt werden; daß man mittels Gebern die Wellen. nach Diffraktion oder Reflexion an verschiedenen Stellen der Zone an wenigstens einer Empfangsstelle (C,j, Q^ ...,O_n) als IHinktion der Zeit auf unterschiedlichen Spuren, die jeweils einem Geber entsprechen, empfängt und aufzeichnet, daß man ein Restitutionsgitter, zusammengesetzt aus Punkten P¹, die sich in der zu untersuchenden Zone befinden, bildet, wobei die Entfernung jedes Punktes P¹ zu den verschiedenen Sendepunkten (P¹S^, P'Sp» ···> £'S) und/oder dan verschiedenen Empfangspunkten (P'Cyj, P¹C₃* -··» P¹C_n) gewählt wird j daß man die Zeit Ct¹^, t'pi ···> t'_n) berechnet, welche die Wellen brauchen, um Jede Bahn von einem Sendepiinkt (S^) zu einem Funkt P¹ und jedem der entsprechenden Empfangspunkte (O₁) entsprechend der Beziehung t¹^ - ⁸^ ^ö<1 *u durohlaufen wobei V_m die mittlere Geschwindigkeit Λ der Weifen in der zu untersuchenden Zone lot; daß man in jeder lufzeichnung» spur eine Probe für diese Spur jeweils, entsprechend den Zeiten t'*p t'2» ···»**!! auswählt; daß man diese Proben untereinander zusammensetzt und dem entsprechenden Funkt F' einen Verb repräsentativ für das Ergebnis dieser Zusammensetzung zuordne fc; daß man diese Operation für jeden Funkt P' dee Reetitu-. tlonsgitters durchführt und die Diffraktionspunkte F oder die Punkte (a¹, C¹) an den Stellen der Punkte P' lokalisiert, an denen dieser Wert am größten ist.

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   2. ¥erfahren nach Anspruch 1, dadurch·gekennzeichnet, daß die Meilen an einer Sendestelle (S^) ausgesandt werden, daB die reflektierten und/oder gebeugten ©der gebrochenen Wellen an verschiedenen Esapfangspunkten (C , Cp, ..., 0 ) empfangen werden.! daß man diese Operationen, für andere Sendepunkte (Sg, .·., S_n) wiederholt imd daß man hei jaäer ©pöratiojä die Bilder (S '.,, S'_o, ..., S') der ßendepuakte (S^, S₀, ..., S„) bezüglich des Spiegels H oder die Diffraktionspimkte P restifcuier-fc·

   3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekeaazeichnet, daß gleiche Wellen an mehreren Emissions- ©der S©a&@8tflien (S^, Sg, ».., S_n) nacheinander auegesandt-werden; äaß man diese gebrochenen oder reflektierten Wellen an eiaer Empfangsstelle (0,j) empfängt; daß man die· Operationen für andere Empfangspunkte (C^, . o., C_n) wiederholt und daß man die Bilder (C^, £*ο> · · ·» ^¹J₁) sowie die Diffraktionspunkte ? restituiert.

   ¹Y. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3_S dadurcli gekennzeichnet, daß man gleichseitig die Bilder (S') d@r Raisaionspunkte \ß besüglich der Verhältnisse am Spiegel und die Bilder (C) der Empfangspunkte 0 mit Bezug auf diesen Spiegel sowie di© Diffraktionspunkte P restituiert.

   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch

   die ausgesandten Wellen eine Länge aufweisen, die gleich oder kleiner als die zwei reflektierende Punkte odar zw©i Diffrakfcionopunkbe, die reabibuiert werden sollen, trennend® Entfernung ist.

   6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet_t daB dar Piiiikb (ß¹, 0') das Bild eines Emissiongpunktos odar ©imoa lämpfangspunktes, bezogen auf den Spiegel H iafcj und daB man die reelle Position des entsprechenden reflektierenden Punktes (S, G) auf dem Spiegel M erhält, indem man eine Homothetie

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   des Verhältnisses 1/2 zwischen den Punkten S und S¹ oder C und O¹ vornimmt· -

   7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Punkt (S*, O¹) das Bild eines Sende- oder Etapf angspunktes, bezogen auf einen Spiegel H mit einer Neigung oder einem Einfallswinkel gleich oder kleiner η-Grad gegen die Horizontale ist, wobei das Restitutionsgitter durch Punkte P¹ gebildet wird, die im Innern eines Kegels mit vertikaler Achse &αΟιι befinden, dessen Spitze auf dem Emissions- oder Sendepunkt oder dem Empfangepunkt liegt und dessen Scheitelwinkel 2n Grad beträgt,

   8» Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig die Punkte P¹ dee Gitters im Innern dieses Winkels zur Eestitution der Beflexionspunkte \ und die Punkte des Gitters außerhalb dieses Winkele zur Restitution der Diffraktionspunkte verwendet werden.

   9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewählte Probe auf jeder Aufzeichnungsspur eine Breite gleich der Länge der ausgesandten Welle aufweist.

   -10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene nach Anspruch 1, unter Herbeiführung einer Materialieierung der zu . ä untersuchenden Zone entsprechend dem aus Funkten P* zusammengesetzten Restitutionsgitter, gekennzeichnet durch ein^ Modell, welches im wesentlichen ♦in gegen Ultraschallwellen empfindliches Element(2, 14) umfaßt, welches Sendern Ce^₁ ^e2' ***' ^en^ ^{fur Ultraecliallwellen} zugeordnet let, die durch Kupplungselemente mit den Empfangern (C^, Gg, ...,C_n) der Wellen verbunden sind, welche in der zu untersuchenden Zone ausgesandt sind und die in dieser Zone gebrochen oder reflektiert werden, wobei das empfindliche Element (2, 14) Ab*· messungen in einem Proportionalitätsverhaltnie (Ot) mit der

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   zu untersuchenden Zone aufweist, wobei die Entfernung zwischen den Sendern (e_is e^·* ···» ¹O ^ gleichen Proportionalitätsverhältnis ( Q*) mit der Entfernung zwischen den Gebern (CL, Cg, ..., C) steht: und die Kupplungseijorichtungen zwischen den Gebern und Sendern ©ine Vorrichtung (i) sur elektrischen Verstärkung der Signale aufweist, wobei deren momentan© Speicherung und deren Wiedergabe bzw. Ablesung während der Zeitpunkte Ct¹¹^, t"₂, .«., t^M _n) in Erfüllung der Beziehung Vt₁ Vt₂

   » γτφτ- *.· * OL gewählt wird, wobei f die Fortpflan-

   Zungsgeschwindigkeit und t^, tg die Fortpf lanirangszeiten der Wellen in der untersuchten Zone sind und V die Fortpflanzungsgeschwindigkeit und t"^_t t"« ··· die For tpf lan sun gs«- zeiten der Wellen im empfindlichen Element sind, derart, daß Punkte P" des empfindlichen Elementes in Erscheinung treten, welche verschiedenen Energiekonzentrationen der in diesem Element ausgesandten Wellen entsprechen und.' In diesen unter Abständen von den Sendern (e^, e«» .\»» e_Q) angeordnet sind', die im Froportionalitätsverhältnis (X mit den Entfernungen zur den Gebern (C^, Cg, ..., O_n) der brechenden oder reflektierenden Punkte entsprechend der untersuchten Zone stehen.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch zugeordnete Aufzeichnungseinrichtungen (4) für den Zustand des empfindlichen Elementes (2,

   12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das empfindliche Element (2) ein Abschnitt aus flüssigen Kristallen ist, welche Lichttransformationen unter den Einfluß der Ultraschallwellen erleiden.

   13· Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das empfindliche Element (2) zwischen zwei Platten aus transparentem Material (3) enthalten ist.

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   Vorrichtung nach. Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das empfindliche Element (2) und die Platten aus transparentem Material.(3) gebildete Anordnung in eine Wärmekammer (5) eingesetzt ist.

   15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das empfindliche Element (2) und die Platten aus transparentem Material (3) gebildete Anordnung in eine Flüssigkeit (10) enthaltende Wanne (11) gesetzt ist, wobei die Sender Ce^, β2» ...» e_n) in Kontakt mit der Flüssigkeitsoberfläche stehen und die Anordnung Elementen (7, 8, 9) zur Translationsbewegung dieser Anordnung (2, 3) i& einer vertikalen Richtung zugeordnet ist. "

   16. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das empfindliche Element (14·) aus einem in einer Wanne ("i3-) enthaltenen i'lüssigkeitsvolumen besteht, dessen Oberfläche sich unter dem Einfluß der Ultraschallwellen modifiziert.

   17· Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, ₍ daß die Sender (e,j, e₂» · ··, ^_n) auf der Oberfläche einer im wesentlichen horizontalen Platte (12) angeordnet sind, welche Elementen (7, 8, 9) zur Rranalationsbewegung dieser

   Platte in einer vertikalen Richtung zugeordnet ist· ä

   18. Vorrichtung nach Anspruch 17) dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (e^, e^, ·■··» e_) auf einer Wandung der Wanne (13) angeordnet sind.

   19 c Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 und 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (3, 12) in einer IPiefe in der Wanne (11, 13) angeordnet sind, die im gewählten Proportionalitätsverhältnis ( Ot) zur'Tief e des in der zu untersuchenden Zone gewählten Abschnittes steht.

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   20. Vorrichtung nach Anspruch ΊΟ, dadurch gekennzeichnet, daß das empfindliche Element eiae Dicke kleiner als die Wellenlänge der ausgesandten Ultraschallwellen aufweist.

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