DE2057844A1

DE2057844A1 - Verfahren und Verarbeitungsgeraet zur Messung seismischer Signale

Info

Publication number: DE2057844A1
Application number: DE19702057844
Authority: DE
Inventors: Maurice Barbier
Original assignee: Societe Nationale des Petroles dAquitaine SA
Current assignee: Societe Nationale des Petroles dAquitaine SA
Priority date: 1969-11-28
Filing date: 1970-11-24
Publication date: 1971-06-09
Also published as: JPS5227081B1; YU291070A; FR2068147A5; DE2057844B2; OA03531A; GB1335101A; ES385889A1; NL7017139A; YU34566B; US3698009A; DE2057844C3; NL174188C; SU465803A3; CA955322A; NL174188B; SU953998A3; RO61974A

Description

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DIElRICH LEWiHSKY

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SOCIETE NATIONALE DES PETROLES D¹AQUITAINE, Courbevoie, Tour Aquitaine (Frankreich)

"Verfahren und Verarbeitungsgerät zur Messung seismischer Signale"

Priorität vom 28. November 1969 aus der französischen Patentanmeldung Nr. 69 41157

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Augenblicksamplitude eines seismischen Signales, das nach Durchlaufen eines festen Mediums von einem Meßwertaufnehmer empfangen wird, bei dem die Messung der Signalamplitude in zeitlich aufeinanderfolgenden Schritten vorgenommen wird und die Aussendung des Signales in Form von Energieimpulsen erfolgt, deren zeitliche Aufeinanderfolgen einem vorbestimmten Gesetz gehorcht. Gleichzeitig 1st Gegenstand der Erfindung ein Verarbeitungsgerät zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist ein Verfahren zur Aussendung impulBförmiger seismischer Signale bekannt, bei dem auf ein festes Medium nach einem vorbestimmten Verteilungsgesetz eine Serie von Impul- j sen ausgesendet wird und wobei die Serie eine zeitlich be- j grenzte Dauer hat, die Jedoch notwendigerweise größer ist, als die maximale Laufzeit einer mechanischen Erschütterungswelle

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- 2 zwischen dem Sendepunkt und den verschiedenen Empfangspunkten.

Die von dem Sender ausgesendeten und durch die Diskontinuitäten des zu untersuchenden Mediums reflektierten mechanischen Wellen werden von Meßwertaufnehmern empfangen. Diese empfangenen Informationen sollen nun während einer Zeitdauer aufgezeichnet werden, die wenigstens gleich der Sendezeitdauer zuzüglich der maximalen Laufzeit der mechanischen Wellen in dem festen Medium ist.

Unter der Voraussetzung,* daß die Impulse zu Zeitpunkten ausgesendet werden, deren zeitliche Abstände ein Vielfaches einer bestimmten Zeiteinheit sind und daß die aus diesen Impulsen sich ergebenden Daten mit Hilfe eines numerischen Aufzeichnungsgerätes oder Speichers aufgezeichnet werden, ergibt sich folglich die Notwendigkeit, eine Zahl von vollständigen Speicherplätzen für diese Daten bereitzustellen, die mindestens gleich der Zahl der Zeiteinheiten ist, die in der um die maximale Laufzeit vermehrten Sendedauer des Signales enthalten sind.

Man kommt auf diese Weise zu außerordentlich umfangreichen Datenaufzeichnungen, insbesondere im Falle der Anwendung des aus der französischen Patentschrift 1 583 239 bekannten kontinuierlichen Aufzeichnungsverfahrens.

Diese Datenmenge wird anschließend durch Interkorrelation verarbeitet, was beispielsweise in einem Rechner erfolgen kann. Man gelangt so zu einer kürzeren Aufzeichnung, deren Dauer gleich der maximal gesuchten Laufzeit ist, die durch die Differenz zwischen dem Empfang3zeitpunkt und dem Sendezeitpunkt definiert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein nach diesem Verfahren arbeitendes Verarbeitungsgerät

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zu schaffen, bei dem das Volumen der tatsächlich aufgezeichneten Daten erheblich reduziert ist und nur eine begrenzte Zahl von Worten, d.h. von Informationen in numerischer Form, verwendet wird, wobei die Zahl der Worte höchstens gleich der Zahl der in der maximalen Laufzeit der mechanischen Wellen im Boden enthaltenen Zeiteinheiten ist.

Diese Aufgabe ist bei dem Verfahren der einleitend angegebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mittels eines Taktgebers eine Zeitbasis geschaffen wird, daß am Ende jeder Zeiteinheit der Zeitbasis ein Synchronisiersignal ausgelöst wird, daß in einem Summierzähler die Zahl dieser ausgesendeten Synchronisierimpulse gezählt wird, daß während jeder Zeiteinheit der Zeitbasis der Inhalt des Summierzählers nacheinander mit dem Inhalt jedes der Speicher einer ersten Serie von Speichern verglichen wird, in der die Zahlen eingespeichert sind, die die Augenblicke bezeichnen, zu denen ein Energieimpuls ausgesendet werden soll, daß durch den Vergleich bei Ergebnisgleichheit ein Steuersignal zur EnergieausSendung ausgelöst wird, daß in einer zweiten Serie von Speichern, die aus einer bestimmten Anzahl von mit Adressen bezeichneten Einzelspeichern besteht, der Augenblickswert, der vom Meßwertaufnehmer nach Reflexion an einer Diskontinuität des Untergrundes aufgenommen und/einen numerischen Wert umgewandelten Energie zum Zeitpunkt der Abtastung, d.h. in der betreffenden Zeiteinheit, erhalten wird, daß jeder Abtastwert mit einer Anzahl von durch den Zeitpunkt der Abtastung und die verschiedenen Zeitpunkte, in denen die vorhergehenden Aussendungen stattgefunden haben, bestimmten : Adresse»! versehen wird, wobei zwischen diesen Aussendungen und j dem Abtasifseitpunkt eine Zelt liegt, deren Dauer höchstens ! gleich der maximalen Laufzeit der mechanischen Wellen im Unter- j grund ist. :

- 4 - i

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Bei diesem Verfahren erübrigt sich in vorteilhafter Weise die bei den bisher bekannten Verfahren notwendige Aufzeichnung einer außerordentlich großen Anzahl von Daten und die Durchführung der nachfolgenden Interkorrelation oder Kreuzkorrelation. Volumen und Kosten der Aufzeichnung verringern sich» Gleichfalls wird selbstverständlich auch die für das Auslesen der durch die seismische Untersuchung des Mediums gelieferten Daten notwendige Zeit verringert.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird so vorgegangen, daß die abgetasteten und in numerische Form gebrachten Werte in jedem zugeordneten Speicher zu den Werten hinzu addiert werden, die dort bereits am Ende der Aussendezeit vorhanden sind und der Summenwert jedes der Speicher auf ein mit konstanter Geschwindigkeit ablaufendes Magnetband übertragen wird, wobei der Inhalt jedes Speichers durch seine räumliche bzw. örtliche Stellung auf dem Magnetband bezeichnet ist und das Magnetband während einer Zeit abläuft, die gleich der maximalen Wellenlaufzeit ist, und der jedem Speicher zugeordnete Zeitpunkt die zeitliche Lage des von dem Meßwertaufnehmer aufgenommenen Signales bezeichnet, während der Inhalt des Speichers die Amplitude der reflektierten Welle wiedergibt.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß eine Vielzahl eon mechanisch- elektrischen Meßwertwandlern verwendet wird und Jeder Wandler nacheinander über einen zyklisch arbeitenden Meßstellenwahlschalter mit einer zugeordneten Serie von Speichern, die Teil einer Parallelschaltung einer Anzahl von Serien von Speichern ist, verbunden wird, wobei jede Serie nach jedem Verarbeitungszyklus getrennt gelesen und der Inhalt jedes der Speicher jeder Serie sequentiell auf das Magnetband aufgezeichnet wird.

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Das Verarbeitungsgerät zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch ausgezeichnet, daß es am Ausgang des mechanischelektrischen Meßwertwandlers liegt und eine erste Serie von Speichern umfaßt, wobei jeder Speicher eine bestimmte Anzahl von Speicherplätzen enthält, in denen die die Aufeinanderfolge Energieimpulsaussendungen bestimmliende Serie von Zeitpunkten numerisch gespeichert ist, sowie eine zweite, gleichartig wie die erste aufgebaute Serie von Speichern, die zeitabhängig die Folge der Aussendezeltpunkte speichert, wobei diese Folge auf eine Dauer begrenzt ist, die höchstens gleich der maximalen Laufzeit ist und sich zeitlich verschiebt, unddaß weiterhin ein dritte gleichartig wie die beiden anderen aufgebaute Serie von Speichern vorgesehen ist, die numerischen Werte des von dem Meßwertwandler empfangenen, während jeder Zeiteinheit der 'Zeitbasis abgetasteten, numerisch kodierten und an die verschiedenen Speicher in Abhängigkeit von der relativen zeitlichen Stellung des Signalabtastwertes in Bezug auf die dem Abtastaugenblick um eine Zeit vorhergehenden Aussendezeltpunkte, die kleiner als die maximale Laufzeit der mechanischen Wellen im Untergrund ist, adressierten Signales speichert, wobei diese Aussendezeitpunkte im betrachteten Augenblick in der zweiten Serie von Speichern enthalten sind und daß eine Recheneinheit zur Durchführung der Addition und Subtraktion , die bei jeder Ankunft eines Abtastwertes in der zweiten Serie von Speichern notwendig sind, zur Bestimmung der Adressen, an die der ankommende Abtastwert weitergeleitet werden soll, zur Verbindung mit den entsprechenden Speichern der dritten Serie, zur aufeinanderfolgenden Entnahme der in jedem der Speicher enthaltenen Werte, zur aufeinanderfolgenden Bildung der Summe aus den entnommenen Werten und den Abtastwerten und zur Wiedereinspelcherung der Summe in den Speicher, dem der Wert entnommen wurde, vorgesehen ist

und daß das Verarbeitungsgerät ferner enthält: einen Taktgeber

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zur Bestimmung der Zeitbasis und zur Aussendung eines Synchronisiersignales in jeder Zeiteinheit der Zeitbasis, einen Summierzähler, der die Synchronisiersignale des Taktgebers erhält und die seit Beginn des Vorganges verstrichene Zeit bestimmt, einen numerischen Vergleicher, der einerseits den Inhalt des Summiersählers und andererseits nacheinander die Inhalte der verschiedenen Speicher der ersten Serie erhält und bei Inhaltsgleichheit das Auslösen eines Impulses steuert, ein Übertragungsorgan, das nacheinander mit den verschiedenen Speichern der ersten Serie und zyklisch mit den verschiedenen Speichern der zweiten Serie verbunden ist, wobei die Verbindung der verschiedenen Speicher untereinander über das übertragungsorgan jedes Mal dann erfolgt, wenn der numerische Vergleicher Inhaltsgleichheit feststellt, einen weiteren Vergleicher oder Rückwärtszähler, der den Inhalt des Summierzählers erhält und die Subtraktion eines bestimmten Pestwertes vom Inhalt des Summierzählers vornimmt, wobei der Festwert der maximalen Laufzeit der mechanischen Wellen im Untergrund, ausgedrückt in Zeiteinheiten entspricht, einen weiteren numerischen Vergleicher, der einerseits den Inhalt des Rückwärtszählers und andererseits nacheinander über einen Schrittwähler den Inhalt der Speicher der zweiten Serie erhält und nach einer bestimmten Zeit den Inhalt des betrachteten Speichers auf Null zurückstellt und den folgenden Speicher anschaltet, wobei die Rechfieinheit den Inhalt des Summierzählers erhält und nacheinander die Differenz zwischen dem augenblicklichen Inhalt des Summierzählers und jedem der Inhalte der einzelnen Speicher der zweiten Serie bildet, der Taktgeber einen Meßwertabtaster steuert, der den Augenblickiwert des von dem Meßwertaufnehmer empfangenen

an einen Signales bestimmt und diesen Wert/analog/numerischen Wandler weiterleitet, dessen numerisches Ausgangsergebnis an die Recheneinheit gelangt, die nacheinander die Differenz zwischen dem Inhalt des Summlerzählers und den verschiedenen Inhalten

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der Speicher der zweiten Serie bildet und so die Speicher der dritten Serie bestimmt, deren Stellung den gebildeten Differenzen entspricht, und die Recheneinheit weiter nacheinander die Inhalte der so bestimmten Speicher entnimmt und die Summe aus diesen Inhalten dieser verschiedenen Speicher unter dem numerischen Wert des Signales im betrachteten Augenblick bildet, und die Ergebnisse wieder in die entsprechenden Speicher einspeichert.

Eine vorteilhafte Ausfuhrungsform des Verarbeitungsgerätes zeichnet sich dadurch aus, daß der Inhalt jedes der Speicher der dritten Serie am Ende jeder Aussendung auf ein Magnetband mit mehreren Spuren gelangt, deren jede einer anderen Ziffernstelle jedes Speichers entspricht, und daß das Magnetband abzulaufen beginnt, sobald der Vergleicher die Gleichheit zwischen der seit dem Beginn der Aussendung verstrichenen Zeit und einer vorbestimmten in einem Pestwertspeicher festgehaltenen Zeit, die die Gesamtdauer der Aussendung festlegt, feststellt, wobei das Magnetbaiüwährend einer festen Zeit abläuft, die durch ein Binärelement festgelegt ist und der maximalen Laufzeit der mechanischen Wellen im Untergrund entspricht.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Verarbeitungsgerätes zeichnet sich dadurch aus, daß es mit einer Anzahl parallel geschalteter Meßwertaufnehmer verbunden ist, und daß es eine dritte Klasse von Speichern aufweist, die aus einer Anzahl von Serien von Speichern besteht, welche gleichartig mit der Serie von Speichern ist, wobei die Anzahl durch die Zahl der unabhängigen Gruppen von Meßwertaufnehmern bestimmt ! 1st und ein zyklisch arbeitender Meßstellenwahlschalter mit

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Mehrfacheingängen die elektrischen Signale, die von den einzelnen Gruppen von Meßwertaufnehmern kommen, erhält, und zyklisch die Verbindungen jeder der Gruppen schaltet und nacheinander während einer Zeiteinheit der Zeltbasis die Abtastwerte des Augenblickswertes jedes der elektrischen Signale erhält, und sie dem analog/numerischen Wandler zuführt, der das von jeder Gruppe von Meßwertaufnehmern kommende Signal in einen numerischen Wert umsetzt und diesen an die Recheneinheit abgibt, während gleichzeitig der Meßstellenwahlschalter jede der entsprechenden Serien aus der dritten Klasse von Speichern auswählt und diese mit der Recheneinheit verbindet.

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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zu seiner Durchführung sollen an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, der eine beispielsweise gewählte vereinfachte Ausführung des Verfahrens und der entsprechenden Vorrichtung zugrunde gelegt ist. Es zeigen:

Fig. 1 ein Aussendungsschema mit sechs Signalen,

Fig. 2 die Folge der abgetasteten numerischen Werte eines durch einen Meßwertaufnehmer aufgenommenen schematischen Signales mit einer Abtastzeit, die gleich der Zeiteinheit der Zeitbasis ist,

Tabelle I das Schema des Auftretens jedes der Abtastwerte in Bezug auf jede EnergieausSendung,

Tabelle II eine numerische Angabe der Amplituden jedes der in der Tabelle I bezeichneten Signale, wobei die Zeilen ; und Spalten der Tabellen einander entsprechen,

Fig. 3 die sich aus der Anwendung des Verfahrens ergebende

in Aufzeichnung für sechs Signale, wobei/Fig. 3a dieselbe ΐ Aufzeichnung für eine Zahl von Aussendungen dargestellt ' ist, die sie in der französischen Patentschrift 1 1 582 534 beschrieben ist, ·

Fig. 4 den Weg der mechanischen Wellen für einen Aussendepunkt j

und einen Meßwertaufnehmer, wobei im einzelnen drei ;

Schichten angenommen sind, die bei Null, sechs und zehn I

Zeiteinheiten der Zeltbasis liegen, j

Fig. 5 das Blockschaltbild eines Aufzeichnungsgerätes, das die Signale einer Gruppe von Meßwertaufnehmern erhält.

Die Marken in Fig. 1 stellen sechs aufeinanderfolgende Energieaus Sendungen dar, die zu den entsprechenden Zeltpunkten,

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AO

nämlich bei O, 3, Ik, 15, 22, 33 Zeiteinheiten der Zeitbasis ausgesendet werden.

Die Sendedauer beträgt folglich 33 Zeiteinheiten der Zeitbasis . Die' maximale Laufzeit ist mit 13 Zeiteinheiten angenommen.

Fig. 2 zeigt schematisch die Abtastwerte der von einem Meßwertaufnehmer empfangenen Signale.

Die empfangenen Werte sind mit a....z, aa....au bezeichnet. Sie le&gen in numerischer Form in dieser Reihenfolge am Eingang eines Aufzeichnungsgerätes vor, d.h. daß der Signalabtastwert durch eine Anzahl von Spannungsstufen wiedergegeben wird. In der Fig. sind Signale dargestellt, deren Werte von 0 bis 100 Spannungsstufen reichen können.

Bei bekannten Verfahren der Aufzeichnung werden die Signale nacheinander aufgezeichnet und im Anschluß daran wurde zur Zurückgewinnung des einer einzigen Aussendung entsprechenden empfangenen Signales eine Interkorrelation der Signale der Fig.l und 2 beispielsweise durch einen Rechner vorgenommen.

Dagegen werden nach der Erfindung die Signale in der folgenden Weise an verschiedene Speicher adressiert:

Die erste Energieaussendung löst das Anlaufen des Gerätes aus. Zum Zeitpunkt 0 wird die Spannung, die der erste Meßwertaufnehmer, der die erste Welle erhält, abgibt, abgetastet.

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ψΙ ll| ippifllH pi|I 1 HI] 1 nKpi ι IJI

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Die Abtastung in der folgenden Zeiteinheit b der Zeitbasis ergibt in dem gewählten vereinfachten Beispiel den Wert O.

Am Ende der zweiten Zeiteinheit c 1st der abgetastete Wert ebenfalls 0. Diese Werte werden in die drei Speicher a,b,c,in der dritten Serie von Speichern nach Durchgang durch die Recheneinheit eingeschrieben. Sie gehen auf die Aussendung 1 zurück. Die Speicher sind Teil des Aufzeichnungsgerätes, das im einzelnen noch beschrieben werden wird.

In der vierten auf die Aussendung 1 folgenden Zeiteinheit erfolgt die Aussendung 2 und es wird nun der Wert des durch die Aussendung i in der vierten Zeiteinheit hervorgerufenen Signals abgetastet₉ zu dem der Wert des auf die Aussendung 2 zu Beginn der ersten Zeiteinheit zurückführenden Signales hinzukommt.

Dieser Abtastung d werden zwei Adressen zugeordnet, nämlich die Adresse d für die erste Aussendung, die Adresse a für die zweite Aussendung. Dies geschieht durch die Recheneinheit, die hierzu die Unterschiede zwischen den tatsächlichen Zeiten und den Aussendezelten bildet.

Es liegen nun zwei Adressen vor, von denen die eine mit vier Zeiteinheiten d sei, während die zweite mit vier Zeiteinheiten minus drei Zeiteinheiten gleich eine Zelteinheit mit a bezeichnet 1st.

Dies wiederholt sich,solange die Abtastzeit kleiner als die maximale Laufzelt ist. Demgegenüber ergibt sich der Wert der Abtastung y aus der dritten, der vierten und der

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fünften Aussendung. Die erste und die zweite Aussendung kommen nicht in Betracht, da die bis zum Zeitpunkt der Abtastung verstrichene Zeit größer als die maximale Laufzeit der mechanischen Wellen im Untergrund ist. Dagegen sind die Aussendungen 3> 4 und 5 am Zustandekommen dieses Signales beteiligt und legen so drei Adressen fest: k für die dritte, j für die vierte und c für die fünfte Aussendung. Der numerische Wert der Abtastung y wird folglich zu den vorher bereits in den Speichern vorhandenen Werten hinzugefügt: k (Wert 60) ergibt somit 90 für den endgültigen Inhalt dieses Speichers, j (Wert 80) ergibt somit 110 für den endgültigen Inhalt dieses Speichers, c (Wert 0) ergibt 30 für den endgültigen Inhalt dieses Speichers. Dieses Verfahren wird fortgesetzt.

Die Tabelle I gibt in Abhängigkeit von den verschiedenen Aussendungen die Verteilung der Abtastungen zwischen den verschiedenen Speichern wieder.

Die Tabelle II gibt die in diesen Speichern enthaltenen Werte wieder, wobei diese Werte im Laufe der Aussendung mit der Zeit zunehmen.

In der letzten Zeile ist die Summe angegeben und der Mittelwert des Inhaltes jedes Speichers ist in Pig. 3 eingetragen, die auf diese Weise das Ergebnis in Form der Folge der abgetasteten Werte während der maximalen Laufzeit der mechanischen Wellen im Untergrund wiedergibt.

Fig. 3a veranschaulicht dasselbe Ergebnis für eine große Zahl von Aussendungen gemäß dem aus der genannten französischen Patentschrift Bekannten.

Es lassen sich dort nur drei Energieankunftszeiten R, R¹, R¹¹ unterscheiden, wobei die erste zur Zeit Null ankommt, die

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4h

zweite nach sechs Zeiteinheiten der Zeltbasis, die dritte nach zehn Zelteinheiten der Zeltbasis.

Fig. 4 verdeutlicht den Fortpflanzungsweg der von der Quelle 11 ausgesendeten und durch den Meßwertaufnehmer 14 nach Reflexion an den Schichten 12 und 13 empfangenen Wellen. Die Schichten 12 und 13 liegen dabei bei sechs und zehn Zeiteinheiten der Zeitbasis.

Weitere Meßwertaufnehmer 15 bis 18 sind ebenfalls mit dem Verarbeitungsgerät 19 verbunden; um die Figur übersichtlich zu halten,wurden jedoch die Ausbreitungswege der anderen mechanischen Wellen, die von den entsprechenden anderen Meßwertaufnehmern empfangen werden, nicht eingezeichnet.

Das in Fig. 5 dargestellte Verarbeitungsgerät 19 1st folgendermaßen aufgebaut:

Eirjmechanisch-elektrischer Wandler 20 empfängt die Erschütterungswellen, die er in eine elektrische Größe (Spannung oder Strom) umsetzt. Diese Größe liegt an dem Meßwertabtaster 21. Dieser liefert, gesteuert durch den Taktgeber 26, die von dem Meßwertaufnehmer kommende Größe an einen analog-numerischen Wandler. 22. Dieser Wandler bekannten Aufbaus setzt die Größe in seinen numerischen Wert um, beispielsweise nach einem Binärkode. Hierfür werden soviele Ziffern verwendet, als das zur endgültigen Aufzeichnung dienende Magnetband Spuren hat. Gewöhnlich werden 7, 14 oder 21 Ziffern (oder Binärelemente) verwendet, was zumindest achttausend verschiedene Kodewerte ergibt. Über die Verbindung 23 gelangt der numerische Wert an eine Recheneinheit 25* Die Ankunft des numerischen Wertes in dieser Recheneinheit 25 löst mehrere nahezu gleichzeitige Vorgänge aus, die nachfolgendnoch beschrieben werden.

Der Taktgeber 26 legt die Zeitbasis für das Gerät fest und gibt am Ende Jeder Zeiteinheit der Zeitbasis elektri-

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sehe Zeichen ab, die über die Verbindung 27 den Meßwertabtaster 21 steuern, wie vorstehend angegeben.

Außerdem gelangen die Zeichen des Taktgebers 26 zu einem Summierzähler 28, der diese Zeichen integriert und auf diese Welse die seit dem Anlaufen des Taktgebers 26 verstrichene Zelt feststellt, wobei durch das Anlaufen des Taktgebers das ganze Gerät in Tätigkeit gesetzt wird.

über die Verbindung 28a gelangt der Inhalt des Summierzählers 28 zur Recheneinheit 25· über die Verbindung 29 gelangt dieser Inhalt außerdem auf einen numerischen Vergleicher 30, dessen Sollwert Null ist. Dieser numerische Vergleicher 30 ist außerdem über die Verbindung 37 mit einem Schrittwähler 36 verbunden, an dem die aufeinanderfolgenden Eingänge 35a,b, c...j einer Serie von Speichern 34 liegen.

In dieser Serie von Speichern sind vorzugsweise beim Anlaufen des Gerätes diejenigen Zeltpunkte in Form einer Anzahl von Zeiteinheiten der Zeltbasis gespeichert, zu denen der Sender 24 einen Energieimpuls aussenden soll.

Zum Zeitpunkt Null ist der erste Speicher 35a verbunden. Wenn der numerische Vergleicher 30 Gleichheit zwischen dem Inhalt des Summierzählers 28 und dem Inhalt des Speichers 35a feststellt, gibt er über die Verbindung 31 ein Steuersignal an den Sender 21 ab; daraufhin rückt der Schrittwähler 36 um einen Schritt weiter und verbindet so den Speicher 35b mit dem numerischen Vergleicher 30 u..s.w. Auf diese Welse erhält man die zeitliche Staffelung der Aussendungen nach Flg. 1.

; In der Praxis werden als Zelteinheit der Zeitbasis i, 2 j oder 4 Millisekunden verwendet und es werden mittels des Senders 24 während einer Zeit von 10 bis 200 Sekunden zehn bis

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zehntausend Energieimpulse ausgesendet.

Das von dem numerischen Vergleicher 30 abgegebene Signal liegt außerdem über die von der Verbindung 31 abzweigende Verbindung 32 an einem übertragungsorgan 33s äas einerseits über einen mit dem Schrittwähler 36 gekuppelten Schrittwähler 38 an der Serie von Speichern 34 mit den Ausgängen 37a, b,...j liegt und andererseits über einen Schrittwähler 39, der ringförmig geschlossen ist, an den Eingängen 40a, 4Ob...n einer Serie von Speichern 41 liegt.

Das von dem numerischen Vergleicher 30 abgegebene Signal löst folglich die Übertragung des Inhaltes des Speichers 35a in dem Speicher 40a aus, dann die Übertragung des Inhaltes des Speichers 35b in den Speicher 40b, des Speichers 35n in den Speicher 40n, sodann des Speichers 35n + i in den Speicher 4Oa, wobei der vorherige Inhalt des letzteren gelöscht wird, u.s.w.

Man erhält so in dem Speicher 4l die dem Augenblick der Abtastung vorangehenden Sendezeitpunkte einer Dauer, die kleiner als die Laufzeit der mechanischen Wellen im Untergrund ist.

. Der Inhalt des Summierzählers 28 gelangt über die Verbindung!^, zu einem Vergleicher 51 > der über die von der Recheneinheit 25 kommende Verbindung 53 gesteuert 1st, wobei diese Steuerung durch die Ankunft eines numerischen Wertes über die Verbindung 2-5 in der Recheneinheit 25 ausgelöst wird.

Außerdem 1st der Vergleicher 51 über die Verbindung 44 mit einem schnellen Schrittwähler 43 verbunden, der die Leitung 44 nacheinander an die Ausgänge 42a, b....n der Serie von Speichern 4*1 .legt.

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Der Vergleicher 51 bestimmt nacheinander in einigen 10 Mikrosekunden die Differenz zwischen dem Inhalt des Summierzählers 28 und dem Inhalt der verschiedenen Speicher 4l, der von Null verschieden ist. Es ergibt sich dabei eine bestimmte Zahl von Zeiteinheiten der Zeitbasis, welches Ergeb-

üb er
nis /Öle Verbindung 52 an die Recheneinheit 25 gelangt. Diese verschiedenen Zahlen bestimmen nacheinander nach wachsenden Ordnungszahlen verschiedene Speicher der Serie von Speichern 48. Beispielsweise bestimmt eine Zeiteinheit über den Schrittwähler 46 den Speicher 47a. Sechs Zeiteinheiten bestimmen den Speicher 47f, sechsundzwanzig Zeiteinheiten bestimmen den Speicher 47z. Wenn der Schrittwähler 46 dann eingestellt ist, entnimmt die Recheneinheit 25 den Inhalt des entsprechenden Speichers, der ebensoviele Ziffern bzw. Stellen umfaßt, wie das Magnetband Spuren hat, addiert diesen Wert/<ien) über die Verbindung 23 ankommenden numerischen Wert, schickt sodann die Summe an denselben ausgewählten Speicher zurück und stellt den Schrittwähler 46 auf den für den folgenden Rechenvorgang erforderlichen Speicher, beispielsweise den Speicher 47z, ein.

Die Serie von Speichern 48 umfaßt soviele Speicher, wie Zeiteinheiten der Zeitbasis in der maximalen Laufzeit der mechanischen Wellen im Untergrund enthalten sind.

Am Ende dieses Vorganges befinden sich in den verschiedenen aufeinanderfolgenden Speichern 48 die Inhalte, die die Amplituden derjenigen Signals darstellen, die zu in Bezug auf die Aussendezeitpunkte einander entsprechenden Zeitpunkif^inander überlagert bzw. addiert wurden. Diese Inhalte sind in der Flg. 3a veranschaulicht. Sie gestatten die Reflexionen der mechanischen Wellen im Untergrund zu bestimmen.

Der Inhalt des Summierzählers 28 wird außerdem in einem weiteren Vergleicher 56 mit einem endlichen Wert 57 vergli-

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chen, der in Zeiteinheiten der Zeitbasis die Gesamtdauer der. Aussendung von Energieimpulsen wiedergibt. Wenn der weitere Vergleicher 56 Gleichheit feststellt, löst er die Kippschaltung 58 aus, die über die Leitung 58a das Anlaufen des Bandantriebsmotores 61 des Magnetbandes 6O steuert. Gleichzeitig löst der weitere Vergleicher 56 über die Leitung 55 den Schrittwähler 50 aus, dessen Steuerung in Übereinstimmung -a mit den Synchronisierzeichen des Taktgebers 26 erfolgt.

Auf diese Weise werden während einer Zelt, die gleich der maximalen Laufzeit der mechanischen Wellen im Untergrund ist, die Speicher 48 ausgelesen und der Inhalt jedes derselben wird auf dem Magnetband 60 senkrecht zu dessen Transportrichtung durch die Magnetköpfe 59a, b,c, d aufgezeichnet; dabei 1st angenommen, daß ebensoviele Aufzeichnungsmagnetköpfe wie Spuren auf dem Magnetband und wie Ziffern bzw. Stellen in jedem Spei- * eher vorhanden sind.

Das beschriebene Verarbeitungsgerät enthält nur einen einzi- j gen Meßwertaufnehmer oder eine einzige Gruppe von Meßwertaufnehmern.

Im Falle mehrerer Gruppen von Meßwertaufnehmern tastet ein Meßstellenwahlsehalter die Gruppen von Meßwertaufnehmern sequentiell während einer Zeiteinheit ab. Er liegt hierzu zwischen dem Meßwertabtaster 21 und dem analog-numerischen Wandler 22. In diesem Falle wird eine Anzahl von Serien von Speichern 48 verwendet, wobei diese Anzahl durch die Zahl der Gruppen bestimmt 1st. Der Meßstellenwahlschalter schaltet gleichzeitig die Serien von Speichern 48 im selben Takt wie die Meßwertaufnehmer um.

Nach dem Auslesen ergibt sich auf dem Magnetband eine Aufzeichnung, die dieselben Merkmale hat,wie die Aufzeichnungen

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Ai

auf dem Magnetband, die durch eine einzige Meßwertaufnehmergruppe erhalten werden.

Die Arbeitsweise ist folgende:

Das Anlaufen des Taktgebers 26, dessen Zeiteinheit beispielsweise zwei Millisekunden beträgt, löst das Arbeiten des Summierzählers 28 aus. Der Inhalt dieses Summierzählers wird mit dem Inhalt des Speichers 35a der Serie von Speichern 34 verglichen, wobei dieser Inhalt bereits vorher eingereist wurde. Wenn Übereinstimmung festgestellt wird, wird der Sender 24 betätigt, der mechanischeii Wellen in den Boden oder in das Wasser, beispielsweise das Meer, schickt. Diese bei dem Meßwertaufnehmer 20 eintreffenden Wellen rufen an dessen Ausgang eine elektrische Spannung hervor, die durch den Meßwertabtaster 21 alle zwei Millisekunden abgetastet und anschließend in Spannungsstufen umgewandelt werden. Für den Maximalwert können beispielsweise 8000 Spannungstufen vorgesehen sein. Das so umgewandelte Signal gelangt zu der Recheneinheit 25· Diese löst den Vergleicher 51 aus, der die Differenz zwischen dem Inhalt des Summierzählers 28 und des Speichers 42a der Serie von Speichern 4l bildet. Es sei angenommen, daß es sich nur um i einen einzigen Impuls handelt. Die im Vergleicher 51 festgestelljte Differenz gibt die Zeit zwischen der Abtastung und dem '

Zeltpunkt der Aussendung des Energieimpulses an, d.h. die Laufzeit der durch den Meßwertaufnehmer empfangenen mechanl- \ sehen Welle. Diese betrage beispielsweise zwanzig Millisekun den, über die Recheneinheit 25 wird der zehnte Speicher (20/2=10) der Serie von Speichern 48 angeschaltet. Es sei weiter ange- ; nommen, daß dieser Speicher vorher leer war. Die in Spannungsschritte umgewandelte Spannung wird somit an diesen Speicher adressiert und dann dort eingeschrieben.

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Sind mehrere Impulse vorhanden, so bildet der Vergleicher 51 aufeinanderfolgend die Differenzen zwischen dem Inhalt des Summierzählers 28 und der Folge von Speichern 4l, die durch das Übertragungsorgan 33 mit bestimmten Werten gefüllt wurden. Diese Werte kpmmen von der Serie von Speichern 34, die die Zahl des ausgesendeten Impulses bezeichnen· Diese Differenz wird in der Recheneinheit 25 gespeichert. Die gefundenen Zahlen schalten die entsprechenden Speicher, an, d.h. daß so-

werden viele Speieher der Serie von Speichern 48 angeschaltet^ wie Energieimpulse zwischen dem betrachteten Augenblick und dem diesem um eine Zeitdauer, die gleich der maximalen Laufzeit der mechanischen Wellen im Untergrund ist, vorangegangenen Zeitpunkt ausgesendet wurden.

Der über die Veatindung 23 an die Recheneinheit 25 gelangende Wert gelangt an alle angeschalteten Speicher der Serie von Speichern 48. ,

Vor der Einspeicherung in die Speicher gelangt dessen vorheriger . Inhalt Über die Verbindung 45 an die Recheneinheit

Diese addiert den vorherigen Inhalt des Speichers und den über die Verbindung 23 ankommenden Wert und schickt dann die Summe an den ausgewählten Speicher zurück. Die Gesamtdauer dieses Vorganges liegt bei einigen MikrοSekunden.

Diese Aufeinanderfolge von Vorgängen wiederholt sich sooft, wie in der Serie von Speichern 48 ausgewählte Speicher vorhan- _; den sind.

Am Ende der für die Aussendung vorgesehenen Zeit, die durch ' den Inhalt des Speichers 57 bestimmt ist, kommt dieser Ablauf I zum Stillstand. Der Stillstandsbefehl wird durch den weiteren

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Vergleicher 56 gegeben, wenn der Inhalt des Summierzählers 28 gleich dem Inhalt des Speichers 57 ist, was das Anlaufen des Bandantriebsmotors 6l auslöst. Der Schrittwähler 50 tastet dann alle zwei Millisekunden jeden der Speicher der Serie von Speichern 48 ab.

Der in denjbinären Elementen der Speicher vorhandene Inhalt gelangt auf die Magnetaufzeichnungsköpfe 59a - 59b - 59c - 59d, wo/durch das Magnetband 60 magnetisiert wird. Dieses Magnetband 60 läuft während der maximalen Laufzeit der mechanischen Wellen im Boden ab, was dem Auslesen der Gesamtheit der Speicher 48 entspricht.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Taktgeber 56 während der Auslesung der Speicher nicht stillgesetzt, sondern es wird im Gegenteil eine neue Serie von Aussendungen unmittelbar nach dem Ende der ersten Serie ausgelöst.

Die Aufzeichnung auf dem Magnetband bewirkt außerdem die Leerung aller Speicher der Serie von Speichern 48, die nachfolgend durch die entsprechenden Signale der zweiten Energieimpulsserie wieder gefüllt werden. Auf diese Weise kann also die Aussendung kontinuierlich erfolgen, während der Empfang dis-kontinuierlich ist. Das Magnetband 60 enthält alle Informationen der seismischen Schichtung. Der Inhalt des Magnetbandes ist identisch mit dem Inhalt einer Aufzeichnung, die mit einer einzigen Aussendung erhalten wird.

Dieses kontinuierliche Verfahren ist Insbesondere im Meer verwendbar, wo es eine wesentlich genauere Peststellung des Schichtenprofils gestattet, als dies mit Hilfe bekannter Verfahren möglich 1st.

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Claims

20578U 14 ?* Hoy, 1570

Dipl-lng. Dipl.oec. pub». .

DIETRICH lEW'HSKY

PATENTANWALT
Manchen 21 - GoUhardstr. 81

T.lefo«S617 62

SOCIETE NATIONALE DES PETROLES D¹AQUITAINE₅ COURBEVOIE

Patentansprüche:

Verfahren zur Messung der Augenblicksamplitude eines seismischen Signales, das nach Durchlaufen eines festen Mediums von einem Meßwertaufnehmer empfangen wird, bei dem die Messung der Signalamplitude in zeltlich aufeinanderfolgenden Schritten vorgenommen wird und die Aussendung des Signales in Form von Energieimpulsen erfolgt, deren zeitliche Aufeinanderfolge einem vorbestimmten Gesetz gehorcht, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Taktgebers (26) eine Zeitbasis geschaffen wird, das am Endefteder Zeiteinheit der Zeitbasis ein Synchronisiersignal ausgelöst wird, daß in einem Summierzähler (28) die Zahl dieser ausgesendeten Synchronis^erimpulse gezählt wird, daß während jeder Zeiteinheit der Zeitbasis der Inhalt des Summierzählers (28) nacheinander mit dem Inhalt jedes der Speicher einer ersten Serie von Speichern (34) verglichen wird, in der die Zahlen eingespeichert sind, die die Augenblicke bezeichnen, zu denen ein Energieimpuls ausgesendet werden soll, daß durch den Vergleich bei Ergebnisgleichheit ein Steuersignal zur Energieauseendung ausgelöst wird, daß in einer zweiten Serie von Speichern (4l), die aus einer bestimmten Anzahl von mit Adressen bezeichneten Einzelspeichern besteht; der Augenblickswert,der vom Meßwertaufnehmer (20) nach

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Reflexion an einer Diskontinuität des Untergrundes aufgenommen und in einen numerischen Wert umgewandelten Energie zum Zeitpunkt der Abtastung, d.h. in der betreffenden Zeiteinheit, erhalten wird, daß jeder Abtastwert mit einer Anzahl von durch den Zeltpunkt der Abtastung und die verschiedenen Zeitpunkte, in denen die vorhergehenden Aussendungen stattgefunden haben, bestimmten Adresse versehen wird, wobei zwischen diesen Aussendungen und dem Abtastzeitpunkt eine Zeit liegt, deren Dauer höchstens gleich der maximalen Laufzeit der mechanischen Wellen im Untergrund ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgetasteten und in numerische Form gebrachten Werte in jedem zugeordneten Speicher zu den Werten hinzu addiert werden, die dort bereits am Ende der Aussendezeit vorhanden sind und der Summenwert jedes der Speicher auf ein mit konstanter Geschwindigkeit ablaufendes Magnetband (60) übertragen wird, wobei der Inhalt jedes Speichers durch seine räumliche bzw. örtliche Stellung auf dem ! Magnetband (60) bezeichnet ist und das Magnetand (60) während einer Zeit abläuft, die gleich der maximalen Wellenlaufzeit ist, und der jedem Speicher zugeordnete Zeitpunkt die zeitliche Lage des^Sem Meßwertaufnehmer (20) aufgenommenen Signales bezeichnet, während der Inhalt des Speichers die Amplitude der reflektierten Welle wiedergibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von mechanisch-elektrischen Meßwertwandlern verwendet wird und Jeder Wandler nacheinander über einen zyklisch arbeitenden Meßstellenwahlschalter mit einer zugeordneten Serie von Speichern, die Teil

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einer Parallelschaltung einer Anzahl von Serien von Speichern ist, verbunden wird, wobei jede Serie nach jedem Verarbeitungszyklus getrennt gelesen und der Inhalt jedes der Speicher jeder Serie sequentiell auf das Magnetband aufgezeichnet wird.

Verarbeitungsgerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es am Ausgang des mechanisch-elektrischen Meßwertwandlers (20) liegt und eine erste Serie von Speichern (3*0 umfaßt, wobei jeder Speicher eine bestimmte Anzahl von Speicherplätzen enthält, in denen die die Aufeinanderfolgender Energieimpulsaussendungen bestimmende Serie von Zeitpunkten numerisch gespeichert 1st, sowie eine zweite, gleichartig wie die erste aufgebaute Serie von Speichern (Ml), die zeitabhängig die Folge der Aussendezeitpunkte speichert, wobei diese Folge auf eine Dauer begrenzt 1st, die höchstens gleich der maximalen Laufzeit ist und sich zeitlich verschiebt, und daß weiterhin eine dritte gleichartig wie die beiden anderen aufgebaute Serie von Speichern (48-) vorgesehen 1st, die numerischen Werte des von dem Meßwertwandler empfangenen, während jeder Zeiteinheit der Zeltbasis abgetasteten, numerisch kodierten und an die verschiedenen Spei- j eher in Abhängigkeit von der relativen zeltliehen Stellung des Signalabtastwertes in Bezug auf die dem Abtast- : augenblick um eine Zelt vorhergehenden Aussendezeitpunkte, die kleiner als die maximale Laufzelt der mechanischen Wellen im Untergrund 1st, adressierten Signales speichert, j wobei diese Aussendezeitpunkte im betrachteten Augenblick : in der zweiten Serie von Speichern (4l) enthalten sind, , und daß eine Recheneinheit (25) zur Durchführung der Addition und Subtraktion, die bei jeder Ankunft eines Abtast- I

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wertes In der zweiten Serie von Speichern (4l) notwendig sind, zur Bestimmung der Adressen, an die der ankommende Abtastwert weitergeleitet werden soll, zur Verbindung mit den entsprechenden Speichern der dritten Serie (48), zur

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aufeinanderfolgenden Entnahme der/jedem der Speicher enthaltenen Werte, zur aufeinanderfolgenden Bildung der Summe aus den entnommenen Werten und den Abtastwerten und zur Wiedereinspeicherung der Summe in den Speicher, dem der Wert entnommen wurde, vorgesehen 1st und daß das Verarbeitungsgerät ferner enthält: einen Taktgeber (26) zur Bestimmung der Zeitbasis und zur Aussendung eines Synchronisiersignales in jeder Zeiteinheit der Zeitbasis, einen Summierzähler, der die Synchronisiersignale des Taktgebers {26) erhält und diefseit Beginn des Vorganges verstrichene Zeit bestimmt, einen numerischen Vergleicher (30), der einerseits den Inhalt des Summierzählers (28) und andererseits nach- · einander die Inhalte der verschiedenen Speicher der ersten Serie (34) erhält und bei Inhaltsgleichheit das Auslösen eines Impulses steuert, ein übertragungsorgan (33), das nacheinander mit den verschiedenen Speichern der ersten ; Serie (34) und zyklisch mit den verschiedenen Speichern '· der zweiten Serie (4l) verbunden ist, wobei die Verbindung ι der verschiedenen Speicher untereinander über das übertragung^· organ (33) jedes Mal dann erfolgt, wenn der numerische Vergleicher (30) Inhaltsgleichheit feststellt, einen weiteren Vergleicher oder Rückwärtszähler (56), der den Inhalt des Summierzählers (28 erhält und die Subtraktion eines bestimmten Festwertes vom Inhalt des Summierzählers (28) vornimmt, wobei der Festwert der maximalen Laufzeit der mechanischen Wellen im Untergrund, ausgedrückt in Zeitbasiseinheiten, entspricht, einen weiteren numerischen Vergleicher (51), der einerseits den Inhalt des RückwärtsZählers (56) und andererseits nacheinander über einen Schrittwähler (43)

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den Inhalt der Speicher der zweiten Serie (4l) erhält und nach einer bestimmten Zelt den Inhalt des betrachteten Speichers auf Null zurückstellt und den folgenden Speicher anschaltet, wobei die Recheneinheit (25) den Inhalt des Summierzählers (28) erhält und nacheinander die Differenz zwischen dem augenblicklichen Inhalt des Summierzählers (28) und jedem der Inhalte der einzelnen Speicher der zweiten Serie bildet, der Taktgeber (26) einen Meßwertabtaster (21) steuert, der den Augenblickswert des von dem Meßwertaufnehmer (20) empfangenen Signales bestimmt und diesen Wert an einen analog/numerischen Wandler (22) weiterleitet, dessen numerisches Ausgangsergebnis an die Recheneinheit (25) gelangt, die nacheinander die Differenz zwischen dem Inhalt des Summierzählers (28) und den verschiedenen Inhalten der Speicher der zweiten Serie (4l) bildet und so die Speicher der dritten Serie (48) bestimmt, deren Stellung den gebildeten Differenzen entspricht, und die Recheneinheit weiter nacheinander die Inhalte der so bestimmten Speicher entnimmt und die Summe aus diesen Inhalten dieser verschiedenen Speicher unter dem numerischen Wert des Signales im betrachteten Augenblick bildet, und die Ergebnisse wieder in die entsprechenden Speicher einspeichert.

5. Verarbeitungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt jedes der Speicher der dritten Serie (48) am Ende jeder Aussendung auf ein Magnetband (60) mit mehreren Spuren gelangt, deren jede einer anderen Ziffernstelle jedes Speichers entspricht, und daß das Magnetband (60) abzulaufen beginnt, sobald der Vergleicher (56) die Gleichheit zwischen der seit dem Beginn der Aussendung verstrichenen Zelt und einer vorbestimmten In einem Pestwertspeicher (57) festgehaltene Zelt, die die Gesaratdauer der Aussendung festlegt, feststellt, wobei das Magnetband (60)

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während einer festen Zeit abläuft, die durch ein Binärelement- (58) festgelegt ist und der maximalen Laufzeit der mechanischen Wellen im Untergrund entspricht.

Verarbeitungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer Anzahl parallel geschalteter Meßwertaufnehmer verbunden ist, und daß es eine dritte Klasse von Speichern aufweist, die aus einer Anzahl von Serien von Speichern besteht, welche gleichartig mit der Serie von Speichern (48) ist, wobei die Anzahl durch die Zahl der unabhängigen Gruppen von Meßwertaufnehmern bestimmt ist und ein zyklisch arbeitender Meßstellenwahlschalter mit Mehrfacheingängen die elektrischen Signale, die von den einzelnen Gruppen von Meßwertaufnehmern kommen, erhält,und zyklisch die Verbindungen jeder der Gruppen schaltet und nacheinander während einer Zeiteinheit der Zeitbasis die Abtastwerte des Augenblickswertes jedes der elektrischen Signale erhält, und sie dem analog/numerischen Wandler (21) zuführt, der das von jeder Gruppe von Meßwertaufnehmern kommende Signal in einen numerischen Wert umsetzt und diesen an die Recheneinheit (25) abgibt, während gleichzeitig der Meßstellenwahlschalter jede der entsprechenden Serien aus der dritten Klasse von Speichern auswählt und diese mit der Recheneinheit (25) verbindet.

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