DE2334996B2 - Seismische Einrichtung - Google Patents

Description

und störungsfreien Kommunikationssignals ist insbesondere bei Entfernungen von mehr als 5 km von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung, da die Verlegung von Kabeln im unwegsamen Gelände häufig nicht möglich ist und die Funkverbindung bei starker elektiostatischer Aufladung möglicherweise zu fehlerhafter Datenübertragung führt, die die gesamte Auswertung des Datenmaterials unmöglich machen kann.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung ist darin zu sehen, daß die beim bisher üblichen Fernsynchronisationsvorgang über eine Funkstrecke selbst bei idealen Verhältnissen auftretenden Verzögerungen, die sich nur selten innerhalb eines Toleranzbereiches von ± 1 ms halten, vermieden werden können. Die Auswertgenauigkeit ist daher mit der seismischen Einrichtung erheblich verbessert.

Die seismische Einrichtung wird in der Weise betätigt, daß die Generatoreinheit und die zugehörige Aufzeichnungseinheit außerhalb des Generator- und Aufzeichnungsbetriebs miteinander verbunden und die von den in den Einheiten enthaltenen Oszillatoren abgegebenen Zeitsignale der einen Einheit mit denen der anderen synchronisiert werden. Anschließend werden die Einheiten voneinander getrennt und die Generatoreinheit mit einem seismischen Generator am Sprengort aufgestellt, während die Aufzeichnungseinheit zusammen mit einem Aufzeichnungsgerät an der vorgesehenen Empfangsstation aufgestellt wird. Anschließend werden die Generatoreinheit und die Aufzeichnungseinheit derart in Tätigkeit gesetzt, daß ein Zeitimpuls in der Aufzeichnungseinheit die Auslösung des seismischen Generators veranlaßt, der daraufhin einen seismischen Impuls abgibt, der nach Eintreffen bei der Aufzeichnungseinheit zusammen mit von der Aufzeichnungseinheit gelieferten Zeitbezugssignalen z. B. auf einem Papierstreifen aufgezeichnet wird und so ein genaues Maß für den zeitlichen Zusammenhang zwischen den eintreffenden seismischen Signalen und der Zeit der Auslösung des seismischen Impulses erhalten wird. Es ist also möglich, während des Generator- und Aufzeichnungsbetriebs ohne direkte Verbindung zwischen den beiden Einheiten auszukommen, so daß beispielsweise auch in schwierigem Gelände oder unter ungünstigen atmosphärischen oder sonstigen Bedingungen die seismischen Untersuchungen ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden können. Die zum Zwecke der Synchronisation notwendige Verbindung der beiden Einheiten kann an einem gemeinsamen Ort durch direkte kurze Verbindungen erfolgen, oder auch über sonst übliche breitbandige Verbindungskanäle, sei es nun eine Funk- oder Kabelverbindung. Im letzteren Falle brauchen die beiden Generatoreinheiten nicht an einen gemeinsamen Ort gebracht zu werdet:, um sie zu synchronisieren, statt dessen sind jedoch breitbandige Verbindungskanäle zumindest für die Synchronisationsdauer erforderlich. Ist zwar ein Verbindungskanal vorhanden, während sich die Generatoreinheit an der Sprengstelle und die Aufzeichnungseinheit an der Meßstelle befinden, ist dieser Kanal jedoch nicht breitbandig genug oder starken Störungen ausgesetzt, so daß die Verbindung nur zur Übertragung von Zeitprüfsignalen wie auch zur zusätzlichen Überprüfung der Synchronisation der Einheiten sowie zu einer Zuordnung zwischen den Auslösesignalen und dem Zeitbezugssignal ausreicht, ermöglicht die seismische Einrichtung trotzdem maximal genaue Meßdaten.

Falls seismische Untersuchungen durchgeführt werden, bei denen die seismischen Signale von einer Einzelquelle ausgehend zu einer Empfangs- oder Kontrollstation gelangen, wo sie empfangen und aufgezeichnet werden, lassen sich gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung für Generatoreinheit und Aufzeichnungseinheit Einheiten verwenden, die untereinander identisch aufgebaut sind, was zu ei-

Ki ner Verbilligung der Herstellungskosten sowie zur Vereinfachung der Wartung führt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der anderen Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit Figuren erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer sowohl als Generatoreinheit wie auch als Aufzeichnungseinheit verwendbaren einzelnen Zeitgebereinheit,

Fig. 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild von zwei einzelnen Zeitgebereinheiten mit dazwischengeschalteter Kabelverbindung, wie sie für die Synchronisation dereinen Einheit mit der anderen Einheit erforderlich sind, wobei zusätzlich noch Verbindungsleitungen zu erkennen sind, die dazu dienen, die Oszillatorfrequenzen zum Zwecke der Prüfung oder neuen Festlegung miteinander zu vergleichen,

Fig. 3 ein vereinfachtes Blockschaltbild ähnlich der

3d Fig. 2, das auch die externen Kabelverbindungen bei Verwendung der Einrichtung im Gelände erkennen läßt,

Fig. 4 eine Darstellung verschiedener Signale,
Fig. 5 und 6 Blockschaltbilder, die den Einsatz der Einrichtung an einer Generatorstation bzw. an einer Aufzeichnungsstation verdeutlichen,

Fig. 7 schematisch die Schaltungeines Zeitzählers, der in Verbindung mit der Einrichtung Anwendung findet.

In Fig. 1 ist eine Zeitgebereinheit dargestellt, die als Generatoreinheit an der Generatorstation oder als Aufzeichnungseinheit an der Aufzeichnungsstation eingesetzt werden kann und einen 1-MHz-Quarzoszillator 10 hoher Stabilität umfaßt, dessen Ausgangssignal einem Schmitt-Trigger 12 zugeführt und von diesem geformt wird. Der Oszillator wird auf einer konstanten Temperatur von etwa 75° C gehalten.

Das 1-MHz-Ausgangssignal des Triggers 12 wird dann über sieben dekadische Stufen Dl bis Dl eines

so Zählers 14 heruntergeteilt, so daß vom Ausgang 16 des Zählers 14 alle 10 Sekunden ein Impuls abgegeben wird. Dieser Impuls dient dazu, über eine Leitung 24 einen Treiberstrom programmierbarer Dauer in einem einer Schnittstelleneinheit 22 angehörenden monostabilen Multivibrator 20 auszulösen. Das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 20 betätigt ein Relais 26, dessen Kontakte über Klemmen 28 und 30 mit einem Triggeranschluß 32 sowie einer Warneinrichtung 34 verbunden sind bzw. über eine

mi Spannungsquelie 36 an Masse liegen.

Wenn die Zeitgebereinheit gemäß Fig. 1 als Generatoreinheit im Bereich einer Schußstelle eingesetzt wird und die Kontakte des Relais 26 mit einer TriggerHnrichtung gekoppelt sind, wie das weiter unten

Λ5 mit Fig. 3 noch erläutert wird, so führt die Schließung der Kontakte zur Auflösung des seismischen Signals. Dient andererseits die Zeitgebereinheit als Aufzeichnungseinheit an der Empfangsstation, so wird die

Schließung der Kontakte des Relais 26 dazu ausgewertet, den in dem seismischen Aufzeichnungsgerät der Fig. 3 aufgezeichneten Daten ein Zeitbezugssignal zu überlagern.

Jede Generatoreinheit ist mit ihrer eigenen Energieversorgung (nicht dargestellt) versehen, die Bestandteil der Zeitgebereinheit selbst sein kann. In gleicher Weise weist auch die Aufzeichnungseinheit ihre eigene Energieversorgung auf, die ebenso wie bei den Generatoreinheiten ausgebildet sein kann. Entsprechend enthalten die Generator- und Aufzeichnungseinheiten beispielsweise jeweils eine wiederaufladbare Cadmium-Nickelbatterie, die zum Zwecke der Wiederaufladung an eine geeignete Energiequelle angeschlossen werden kann.

Um das Aufzeichnungsgerät bereits kurz vor der Auslösung des seismischen Impulses anlaufen zu lassen, damit das Aufzeichnungsgerät am Aufzeichnungsort bereits in Betrieb ist, bevor das seismische Signal empfangen wird, werden die Ausgänge der letzten vier dekadischen Stufen DA, DS, D6 und Dl über geeignete Verbindungen mittels eines Decoders 38 decodiert, so daß zu irgendeiner Zeit, die zu dem alle 10 s auftretenden Impuls einen Abstand von einem Vielfachen von 1 ms aufweist, ein Ausgangsimpuls erzeugt werden kann. Dieser Startimpuls der Einrichtung löst einen Speisestrom einstellbarer Dauer in einem monostabilen Multivibrator 40 aus, der ein Relais 42 beaufschlagt, dessen Kontakte zu einem Anschluß 44 einer Energiequelle 45 führen, so daß das Aufzeichnungsgerät anlaufen kann.

Die Dauer der Betriebsströme für Relais 26 und 42 wird durch Einstellung einer Zeitkonstante der Multivibratoren 20 bzw. 40 festgelegt, indem geeignete externe Bauteile ausgewählt werden.

Um eine Sichtanzeige des Zählzustandes der dekadischen Zähler zu erhalten, werden die BCD-Ausgangssignale der dekadischen Endstufe Dl einem empfindlichen Meßgerät 46 über bewertende Widerstände einer Widerstandsgruppe 48 zugeführt. Die Werte der Widerstände in dieser Widerstandsgruppe sind so gewählt, daß die Lage des Zeigers des Meßgerätes 46 die Zahl der Sekunden bis zum nächsten Trigger- oder Zeitbezugsimpuls anzeigt.

Um die Generatoreinheit mit der Aufzeichnungseinheit synchronisieren zu können, so daß die von einer einzelnen Generatoreinheit erzeugten Triggersignale mit den aufgezeichneten Zeitbezugssignalen der Aufzeichnungseinheit koinzidieren, weist jede der Einheiten einen Schmitt-Trigger 50 auf, der (über einen Druckknopfschalter 52) zwischen einem Rücksetzeingang 54 und dem Zähler 14 liegt. Ein monostabiler Multivibrator 56 ist zwischen dem Ausgang der letzten dekadischen Stufe Dl (über Leitung 24) und einen Rücksetzausgang 58 geschaltet.

Wenn gemäß Fig. 2 zwei Einheiten 60, 62 zum Zwecke der Synchronisation miteinander verbunden sind, führt die Schließung des Druckknopfschalters 52 der Einheit 60 (dies sei beispielsweise die Generatoreinheit) dazu, daß in der Einheit 62 (das sei beispielsweise die Aufzeichnungseinheit) über Leitung 64 alle dekadischen Stufen des Zählers 14 der Generatoreinheit 60 zurückgesetzt werden.

Der Impuls, der notwendig ist, um den Zähler der Generatoreinheit zurückzusetzen, wird durch die Aufzeichnungseinheit 62 mittels des Multivibrators 56 erzeugt, und zwar aufgrund desselben Signals, das auch den Zeitbezugsimpuls-Multrvibrator 20 auslöst.

Die die Zeitkonstante bestimmenden Komponenten des Multivibrators 56 sind so gewählt, daß ein 300-ns-Synchronisierimpuls erzeugt wird.

Der weiter unten genauer beschriebene Synchronisationsvorgang kann wiederholt werden, so daß jede Anzahl von Einheiten (Nebeneinheiten) mit einer bestimmten Einheit (Haupteinheit) synchronisiert werden kann. Die Genauigkeit der Synchronisation hängt von der Oszillatorfrequenz und den dadurch ausgelö-

Ki sten Impulsen der beiden Oszillatorausgänge ab. Für einen 1-MHz-Oszillator liegt die Genauigkeit in der Größenordnung von 1 ns.

Mit zwei synchronisierten Einheiten steht eine noch weiter zu erläuternde Einrichtung zur Verfügung, mit

is deren Hilfe die Frequenzen der Oszillatoren zum Zwecke der überprüfung oder nötigenfalls der nachträglichen Abstimmung verglichen werden können. Die Messung erfolgt durch Vergleich zweier speziell erzeugter Phasensignale in einem Phasenverglei-

2» eher.

Die für den Frequenzvergleich erforderlichen Signale werden durch Verknüpfung des Ausganges des Dekadenzählers Dl mit einem der Ausgänge des Dekadenzählers D6 (Fig. 1) in einem UND-Verknüpfungsglied 70 erzeugt. Der Ausgang dieses Verknüpfungsgliedes stellt beispielsweise eine Rechteckwelle mit einer Frequenz von 200 kHz dar, wobei 40% der Periode von einem hohen Potential eingenommen wird, das eine Dauer von 200 ms (siehe Fig. 4, Kurve A) besitzt. Die in der Fig. 4 dargestellten Wellenzüge sind die Eingangssignale für die Haupt- und Nebeneinheiten (Impulsfolgen A und B), und zwar jeweils nach Synchronisation, während C die Impulsfolge des Ausganges des UND-Verknüpfungsgliedes 70 nach der Synchronisation ist. Die Impulsfolgen D, E und F sind entsprechende Signale für den Fall, daß die beiden Eingangssignale D und E sich dem Zustand der Nicht-Koinzidenz nähern.

Zum Frequenzvergleich werden die beiden Eingangssignale A und B, eines von der Haupteinheit und das andere von der Nebeneinheit, gemeinsam dem UND-Verknüpfungsglied 70 zugeführt. Das Ausgangssignal des UND-Verknüpfungsgliedes 70 zeigt das Maß der Koinzidenz der beiden Eingangssignale an, wobei die Breite der Impulse des Ausgangssignals die Überlagerung der positiven Ausschläge der Eingangssignale darstellt. Das heißt, wenn die beiden Eingangssignale genau koinzidieren, haben die positiven Ausschläge des Ausgangssignals eine Dauer von

so 2 us. Bei fehlender Koinzidenz verschwinden die positiven Ausschläge.

Das UND-Verknüpfungsglied 70 besitzt ein Inversions-Zwischenglied und einen einfachen, nicht dargestellten Dioden-Gleichrichter sowie einen Schalter 78, an dem das Meßgerät 46 angeschlossen ist. Das von dem Meßgerät erfaßte Gleichspannungsniveau steht daher in annähernd linearer Abhänigkeit von der Impulsbreite des Ausgangssignals, d. h., dem Maß der Koinzidenz der beiden Eingangssignale von Haupt- und Nebeneinheit. Außerdem erscheint es genau einmal je Sekunde, so daß die Anzeige nach einer erneuten Synchronisation der beiden einzelnen Zeitgebereinheiten 60 und 62 als eine Folge von jeweils einem pro Sekunde auftretenden Zeigerausschlägen erscheint, wobei die Größe der Zeigerausschläge sich langsam ändert, wenn die Synchronisation der beiden Oszillatoren sich ändert, Die Auslenkung kann zunehmen oder abnehmen, je nach der relativen Pha-

senlage der Oszillatoren. Die Auslenkung ist Null, wenn die Signale von Haupt- und Nebeneinheit nicht koinzident sind, ergibt bei genauer Koinzidenz ein Maximum und wird bei der nächsten Nicht-Koinzidenzeinstellung wieder Null.

Da die positiven Ausschläge der Signale 2 |ns dauern und die Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen 3 us betragen, zeigt die Beobachtung eines vollständigen Ausschlagzyklus von Null durch das Maximum und wieder zurück auf Null eine Verschiebung von 4 us an, und die Periode zwischen einem Zyklus und dem nächsten, wenn die Auslenkung Null ist, eine Verschiebung von 1 us. Da der Zeiger des Meßgerätes je Sekunde einmal ausschlägt, kann die für einen solchen Zyklus benötigte Zeit bequem ermittelt werden, indem die Ausschläge von dem Zeitpunkt an, zu dem sie gerade bei Beginn eines Zyklus anfangen zu erscheinen, durch das Maximum hindurch anwachsen und erneut auf Null abfallen, gezählt werden. Die Anzahl der Ausschläge entspricht der Anzahl Sekunden, die für Synchronisation bis zu einer Abweichung von 4 us vergehen, so daß aus der Zählung die Differenz zwischen den Oszillatorfrequenzen der Haupt- und Nebeneinheit errechnet werden kann.

Das Ergebnis liefert eine rasche Prüfung der Einsatzbereitschaft der Einrichtung für den tageweisen Feldbetrieb und vermittelt außerdem eine Warnung in dem Falle, daß die Zählung unterhalb eines bestimmten vorgegebenen Minimums bieibt und damit eine erneute Abstimmung des Oszillators erforderlich erscheinen läßt.

Eine solche erneute Abstimmung stellt einen äußerst einfachen Vorgang dar. Unter Beobachtung des wandernden Zeigerausschlags des Meßgerätes wird die Oszillatorfrequenz der Nebeneinheit in eine solche Richtung verstellt, daß die Ausschlagsänderung arretiert wird. Dadurch wird die Zeitverschiebung eines Signals im Verhältnis zum anderen fixiert, so daß die Frequenzdifferenz zwischen den Oszillatoren abnimmt.

Fig. 3 zeigt eine Aufzeichnungsstation und eine an entfernter Stelle angeordnete Generatorstation mit externen Verbindungen, wie sie für den Einsatz im Gelände typisch sind. In diesem Falle sind die an den Stationen eingesetzten Zeitgebereinheiten bereits synchronisiert worden, so daß die Rücksetzeingänge und -ausgänge unverbunden bleiben. Beim Einschalten der Einrichtung wird gleichzeitig auch das Aufzeichnen durch die Aufzeichnungseinheit eingeleitet, ehe der Zeitbezugswert eintrifft.

Die Einschaltung der Einrichtung kann andererseits auch in der entfernt angeordneten Einheit ausgewertet werden, um an die Aufzeichnungsstation eine Reihe von Prüfimpulsen zu übermitteln, die in einer bestimmten Beziehung zu der Auslösung des Generators für das seismische Signal stehen.

Wenn nach der Synchronisation Messungen vorgenommen werden sollen, wird die Nebeneinheit oder eine bestimmte Anzahl solcher Nebeneinheiten zu der entfernten Schußstelle bzw. den entfernten Schußstellen verbracht (vgl. Fig. 3), wo ihr Triggeranschluß 32 mit der Schußeinrichtung oder einer sonstigen Steuereinheit M zur Erzeugung eines seismischen Signals verbunden wird. Die Startanschlüsse und Zeitbezugssignalanschlüsse des Systems 44 bzw. 32 der anderen Einheit werden mit dem seismischen Aufzeichnungsgerät 82 verbunden, das über den Eingang 84 außerdem mit seismischen Daten der verwendeten θεο

phonanordnung gespeist wird.

Die Schalter 78 werden so eingestellt, daß das Meßgerät 46 mit der Widerstandsgruppe 48 und daher mit dem Ausgang der dekadischen Stufe Dl des Zählers 14 verbunden wird (wobei in Fig. 2 und 3 zwei Meßgeräte 47 anstelle des Meßgerätes 46 und des zugehörigen Schalters 78 eingetragen sind).

In Fig. 3 ist zusätzlich ein Radio-Netzwerk 86/88 vorgesehen, das eine gegenseitige Korrespondenz zwischen den Bedienungspersonen an der Hauptstation und den Zündstellen möglich macht, falls es die Geländegegebenheiten zulassen. Eine solche Radioverbindung ist zwar möglicherweise für die Synchronisation selbst wegen zu starker Störungen nicht

is geeignet, erleichtert aber die Zuordnung der automatisch auftretenden Synchronisationsimpulse und ermöglicht insbesondere eine Warnung der Bedienungspersonen, daß innerhalb von weniger als 10 s der Schuß ausgelöst wird. Durch diesen Radio- oder auch Kabelkontakt, der sehr gestört und auch schmalbandig sein kann, kann somit die Bedienung der Einrichtung erleichtert werden.

Eine weitere Erleichterung der Bedienung läßt sich mit Hilfe dieser Verbindung auch dadurch erreichen,

2s daß dann, wenn ein seismisches Signal an einer Zündstelle ausgelöst werden soll und die Bedienungsperson an der Hauptstation angewiesen worden ist, daß die Zündstelle betriebsbereit ist, die Bedindungsperson an der Aufzeichnungsstation die Aufzeichnungsausrüstung auslöst und die Bedienungsperson einer Zündstelle vorwarnt. Diese schließt dann einen Zündschalter (nicht dargestellt), so daß das Signal durch -den nächsten Impuls vom Multivibrator 20 der Nebeneinheit an der Zündstelle ausgelöst Wird. An der Hauptstation wird der entsprechende Impuls von dem Multivibrator 20 der Haupteinheit, die genau zeitlich mit dem Impuls synchronisiert ist, der das Zündsignal triggert, von dem Aufzeichnungsgerät aufgezeichnet, um so einen Bezugswert zu erhalten. Man erkennt, daß durch den Einsatz gesonderter Oszillatoren, die bei Tagesbeginn zu einer Zeit synchronisiert worden sind, zu der die Nebeneinheiten unmittelbar mit der Haupteinheit gekoppelt waren, beispielsweise durch direktes Nebeneinanderstellen, eine genaue Synchronisation zwischen der Triggerung des seismischen Signals oder Schusses einerseits und der Aufzeichnung des Bezugswertes andererseits erzielt werden kann, ohne daß unvorhergesehene Fehler in Kauf genommen werden müßten, beispielsweise Fehler, die sich aus ungünstigen atmosphärischen Bedingungen bei der Radioübertragung ergeben können.

Wenngleich die einzelnen Zeitgebereinheiten der Einrichtung deren Unabhängigkeit von einem breitbandigen Nachrichten-Übertragungkanal ermöglichen, so kann doch dort, wo eine ausreichend gute Verbindung besteht, wahlweise eine Datenübertragung von der Schußstation zu einer entfernten Aufzeichnungsstation erfolgen, so daß sich eine zeitliche Überprüfung sowohl des Trigger-Zeitpunktes als auch

der verbleibenden Genauigkeit der Synchronisation zwischen den beiden Einheiten ergibt. Diese zeitliche Überprüfung erfolgt in Form einer programmierten Impulsfolge, die über das Radio-Netzwerk 86/88 ausgesendet und empfangen wird, wobei der erste Impuls zum Trigger-Zeitpunkt auftritt und die weiteren Impulse in bestimmter Beziehung zu zugeordneten zeitlichen Ereignissen in der am Sprengort angeordneten Einheit auftreten. Die Intervalle zwischen ImDulsen

9 10

wie auch die Impulslängen selbst können so gewählt Ablenkgeneratoren 94 in Verbindung mit einer seiswerden, daß dem Störunge- und Rauschpegel in dem mischen Untersuchung verwendet werden müssen. So Radio-Netzwerk in vollem Umfang Rechnung getra- zeigt Fig. 5 eine Einzel-Zeitgebereinheit 90, deren gen wird, so daß auch hier die Radioverbindung nicht Zündausgang92 (in Fig. 1 und 3 aber mit 32 bezeichunbedingt erforderlich ist, aber zu einer verbesserten s net) mit einer Schnittstellenstufe in der Form eines Synchronisation beitragen kann. Typische Intervalle digitalen Ablenkgenerators 94 verbunden ist. Ein sind 100 us, 200 us und 1 s, sowie Impulslängen in Analogausgang des Ablenkgenerators 94 speist wieder Größenordnung von 2 us bis 50 us. Höhere Im- derum drei elektronische Steuereinheiten 96, denen Pulsfrequenzen werden benötigt, wenn der Rauschpe- jeweils ein Vibrator 98 nachgeschaltet ist. Mit diesem gel hoch ist, so daß selbst bei Verstümmelung der κι Aufbau kann ein seismisches Signal gewünschter Mehrzahl der von dem Aufzeichnungsgerät empfan- Form erzeugt werden.

genen Impulse immer noch die übrigen Impulse den An der Empfangs- und Aufzeichnungsstation

eigentlichen Zündzeitpunkt anzeigen könnten. Um- (Fig. 6) ist eine gleichartige Einzel-Zeitgebereinheit

gekehrt kann mit der niedrigeren Impulsfolge-Fre- 90 mit ihrem Ausgang 92 (entspricht in den Fig. 1

quenz gearbeitet werden, wenn die Störungsverhält- 15 bzw. 3 dem Triggeranschluß 32) an einer dadurch ge-

nisse günstiger liegen. steuerten Ablenk-Kanaleinheit 95 angeschlossen, de-

Um die Erkennbarkeit der Bezugswerte zueinander ren Ausgangssignal durch das (in Fig, 1 und 3 mit noch größer zu machen und damit die Bedienbarkeit 82 bezeichnete) Aufzeichnungsgerät 97 mittels Mader Einrichtung noch weiter zu erleichtern, können gnetband aufgezeichnet wird. Dieses Aufzeichnungsüber eine evtl. vorhandene Radioverbindung auch 20 gerät zeichnet ebenso Startsignale des Systems auf, noch weitere Signale übertragen werden, beispiels- die ihm von der Einzel-Zeitgebereinheit 90 über Leiweise ein Zeitbezugssignal. tung 99 zugeführt werden.

Entsprechend Fig. 1 und 3 wird die Auslösung der Fig. 6 zeigt zusätzlich noch eine Koppelstufe 94 in

Prüfimpulse durch die Steuereinheit 80 veranlaßt, Form eines digitalen Ablenkgenerators ähnlich dem

wenn die Zündung erfolgt. Das Ausgangssignal des 25 Ablenkgenerator 94 der Fig. 5, wobei jedoch die

Monovibrator 20 triggert somit die Steuereinheit 80 Verwendung einer solchen Koppelstufe an der Emp-

bzw. den seismischen Generator. Zu diesem Zeit- fangsstation nicht unbedingt notwendig ist.

punkt wird ein Rückstellimpuls über die Leitung 76 An der in Fig. S gezeigten Schußstelle könnte ein

an die Einheit geliefert. Dieser Rückstellimpuls setzt einzelner seismischer Generator an die Stelle der

den Monovibrator 40, so daß eine einstellbare oder 30 mittleren der drei elektronischen Steuereinheiten 96

programmierte Impulsfolge in dem Zeitgeber erzeugt eingefügt werden, dessen Ausgangssignal über Kabel

werden kann, die an den Startanschluß 40 geliefert zu den übrigen Steuereinheiten an dieser Schußstelle

wird. Von dieser Stelle aus wird der Impuls so weiter- geleitet werden könnte. Das könnte mit Hilfe von auf

gegeben, daß er über das Radio-Netzwerk an die Auf- Rollen aufgewickelten, automatisch unter Spannung

Zeichnungsstation gelangt. 35 gehaltenen Kabeln geschehen, die zwischen den die

In Fig. 3 bezeichnet 80 also eine Steuereinheit für einzelnen die Vibratoren 98 tragenden Lastwagen

einen seismischen Generator, der jede beliebige Aus- verlaufen. Damit würde sich eine Vereinfachung und

führungsform haben kann, während das über den Ein- eine Kostenverminderung, andererseits eine Erhö-

gang 84 zugeführte seismische Empfangssignal von hung der Arbeitseffektivität im Gelände ergeben,

dem mit 82 bezeichneten Aufzeichnungsgerät regi- 40 Die Laufzeiterfassung seismischer Wellen von ihrer

striert wird. Fi g. 5 zeigt die Verbindung einer einzel- Quelle innerhalb der Erde bis zum auf die Erdoberf lä-

nen Zeitgebereinheit (Nebeneinheit) 90 an einer mit ehe projizierten Quellpunkt ist im Zusammenhang mit

einer Sprengausrüstung oder sonstigen Einrichtung der laufzeitmäßigen Auswertung seismischer Auf-

zur Erzeugung eines seismischen Impulses versehenen zeichnungen (Bestimmung der Aufzeit) üblich und

Station, unter Einschluß einer Koppelstufe 94. Eine 45 kann entsprechend Fig. 7 erfolgen,

gleichartige Koppelstufe 94 zeigt auch Fig. 6, die die Wie sich aus Fig. 7 ergibt, ist die mit 102 bezeich-

Aufzeichnungsstation darstellt, obwohl diese hier, wie nete Spreng-Steuereinheit mit einem Generator 104

weiter unten beschrieben, gegebenenfalls entbehrlich für seismische Wellen verbunden, der sich am Boden

sein kann. eines Sprengloches 106 befindet. Zum Zündzeitpunkt

In beiden Fällen ist die Koppelstufe 94 eine Ein- 50 wird in der Spreng-Steuereinheit 102 ein Impuls er-

richtung, die den Impuls der Einzel-Zeitgebereinheit zeugt und durch einen Schmitt-Trigger 108 geformt,

90 in die Form umwandelt, die sich am besten für um ein Flipflop 110 zu setzen. Das Signal wird ferner

die Auslösung des seismischen Generatorsignals eig- zwei dekadischen Zählern 112 und 114 zugeführt,

net. Bei einer Anordnung, bei der die Generatorener- Durch Setzen des Flipflops 110 wird der Eingang eines

gie darauf eingeschränkt ist, einer genauen Amplitu- 55 NAND-Verknüpfungsgliedes 116 mit einer logischen

den-/Frequenz-/Zeitbeziehung zu entsprechen, be- Eins beaufschlagt, so daß die von dem Hauptzähler

steht die Koppelstufe 94 aus einem Ablenkgenerator, 14 der Fig. 1 abgeleitete Grund-Zählfrequenz von

der durch den Zeitimpuls der Einzel-Zeitgebereinheit 1 kHz an die Zähler 112 und 114 weitergegeben wer-

90 gestartet wird. Derartige Ablenkgeneratoren den kann. Die Zählung dauert fort, bis die seismischen

könnten sowohl an der Aufzeichnungs- wie auch an 60 Wellen von der Quelle 104 am Aufzeitgeophon 118

der oder den Schußstationen vorgesehen werden, die an der Oberseite des Sprengloches 106 eintreffen. Der

jeweils beispielsweise aus einem Lastwagen bestehen. Zeitabstand stellt die Aufzeit dar. Das beim Eintreffen

Insbesondere wird zu diesem Zweck ein digitaler Ab- von seismischer Energie am Geophon 118 erzeugte

lenkgenerator 94 verwendet, der sich sehr genau ein- elektrische Signal wird einem Differenzverstärker 120

stellen läßt und ein genau reproduzierbares Aus- 65 zugeführt, dort verstärkt und von einem Schmitt-Trig-

gangssignal liefert. Da es sich dabei um ein sehr ger 122 geformt, dessen Ausgang dann das Flipflop

kostspieliges Teil handelt, werden die Untersuchun- 110 zurückstellt. Das NAND-Verknüpfungsglied 116

gen um so preiswerter, je weniger solcher digitaler wird jetzt mit einer logischen Null beaufschlagt, so

daß die 1-kHz-Frequenz nicht mehr auf die dekadischen Zähler 112 und 114 einwirkt. Die Zählung wird also abgebrochen und das Zählergebnis an einem Anzeigegerät 124 angezeigt. Der angezeigte Wert stellt die Aufzeit dar.

Die Benutzung der Aufzeit ist dem Fachmann bekannt und wird hier nicht näher erläutert. Es sei jedoch noch erwähnt, daß zur Anzeige der Zählung ein ähnlicher Aufbau verwendet werden kann, wie er in Verbindung mit dem Hauptzähler 14 der Fig. 1 beschrieben wurde. Das heißt, es ist ein stromsummie-

render Aufbau vorgesehen, der Widerstände mit Werten hat, die den jeweils durch den zugeordneten BCD-Ausgang wiedergegebenen Zahlen umgekehrt proportional sind. Um eine befriedigende Genauigkeit (1 ms) innerhalb des gewünschten Bereiches von 1-99 ms sicherzustellen, sind zwei die Zehner und die Einer wiedergebende Anteigen vorgesehen, wobei entweder eine Einer-Stufe 126 oder eine Zehner-Stufe 128 über einen Schalter 130 mit der Anzeige

in in Verbindung gebracht wird. Für jeden Trigger-Zeitpunkt wird die Anzeige gelöscht.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

ι 2 geordneten Aufzeichnungseinheit zum Registrieren Patentansprüche: seismischer Wellen, mit zwei der Erzeugung je eines Zeitsignals dienenden Oszillatoren, deren einer der

1. Seismische Einrichtung mit einer an einen Generatoreinheit und deren anderer der Aufzeichseismischen Generator gekoppelten Generator- s nungseinheit angehört, mit den Oszillatoren nachgeeinheit und einer von dieser entfernt angeordneten schalteten Zählern, mit einer Triggereinrichtung zum Aufzeichnungseinheit zum Registrieren seismi- Auslösen des Generators sowie mit einem Beuugssischer Wellen, mit zwei der Erzeugung je eines gnalgeber für die Aufzeichnungseinheit.
Zeitsignals dienenden Oszillatoren, deren einer Eine derartige seismische Einrichtung ist bereits aus der Generatoreinheit und deren anderer der Auf- iu der US-PS 3416631 bekanntgeworden. Nachteilig Zeichnungseinheit angehört, mit den Oszillatoren beim Stand der Technik ist es jedoch, daß Sprengort nachgeschalteten Zählern, mit einer Triggerein- und Aufzeichnungsort mit einer Zweiwegeradioüberrichtung zum Auslösen des Generators sowie mit tragungsleitung derart miteinander verbunden werden einem Bezugssignalgeber für die Aufzeichnungs- müssen, daß binär verkodete Signale zur Sprengstaeinheit, gekennzeichnet durch folgende is tion übertragen werden können. Wenn der Sprengort Merkmale: dieses binär verkodete Signal des Aufzeichnungsortes

a) außerhalb des Generator- und Aufzeich- empfängt, liefert die Sprengstation an die Aufzeichnungcbetriebs ist die Generatoreinheit (60) nungsstation ein Tonfrequenzsignal, das dazu dient, mit der Aufzeichnungseinheit (62) verbind- das Aufzeichnungsgerät in Betrieb zu setzen. Zeitgebar (Fig. 2), 20 bereinrichtungen an der Sprengstation betätigen dann

b) jede der Einheiten (60,62) enthält eine Ver- den Generator für die seismische Energie in vorbeknüpfungseinrichtung (70) nebst einer letz- stimmter zeitlicher Beziehung hinsichtlich der an der terer nachgeordneten sowie mit einem Meß- Aufzeichnungsstation erzeugten binär verkodeten Sigerät verbundenen Phasenvergleichsrichtung gnale. Damit die binär verkodeten Signale auch ein-(78, 46; 47), 25 wandfrei empfangen werden können, muß die Radio-

c) jeder Verknüpfungseinrichtung (70) sind von verbindung eine ausreichend große Bandbreite und beiden Oszillatoren (10) abgeleitete Signale ausreichend große Störfreiheit aufweisen. Ist dies (A, B) zuführbar. nicht der Fall, d. h. ist die Radioverbindung aufgrund

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- beispielsweise von atmosphärischen Störungen oder kennzeichnet, daß dem Oszillator (10) einer jeden 311 geografischer Verhältnisse schlecht, arbeitet die beEinheit (60, 62) jeweils ein als Frequenzteiler ar- kannte Einrichtung nicht mehr. Erst recht arbeitet die beitender mehrstufiger Dekadenzähler (14) zur Einrichtung natürlich nicht, wenn eine Radioverbin-Ableitung der Signale (A, B) nachgeschaltet ist. dung überhaupt nicht vorhanden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe kennzeichnet, daß die Verknüpfungseinrichtung 35 gemacht, die seismische Einrichtung der eingangs ge-(70) mit den Ausgängen einer bestimmten Anzahl nannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine Ra-Stufen (Dl, Dl) des Zählers (14) der zugehörigen dioübertragungsstreckc für die Übertragung von Einheit (60 bzw. 62) verbunden ist. Zeitsynchronisationsimpulsen zwischen Spreng- und

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, da- Aufzeichnungsort nicht mehr notwendig ist. Sofern durch gekennzeichnet, daß jede Einheit (60, 62) 40 eine Radioübertragungsstrecke überhaupt vorgeseeine Anzeigeeinrichtung (48, 46) für die noch bis hen wird, beispielsweise zu dem Zweck, eine Verstänzum nächsten Zeitimpuls verbleibende Zeit auf- digungsmöglichkeit zwischen dem Bedienungspersoweist. nal an dep beiden Orten zu ermöglichen, braucht die

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis Übertragungsqualität keinen besonderen Breitband-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheiten (60, 4S bzw. Störfreiheitsanforderungen genügen.

62) jeweils eine Einrichtung (70, 47, 72, 74) zur Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die seis-

Erzeugung von Signalen aufweisen, die dem Inhalt mische Einrichtung der eingangs genannten Art fol-

des dekadischen Zählers entsprechen und deren gende Merkmale aufweist:

relative Phasenlage zu der entsprechenden Pha- a) außerhalb des Generator- und Aufzeichnungssenlage der anderen Zeitgebereinheit bei Verbin- 511 betriebs ist die Generatoreinheit mit der Aufdung der Einheiten miteinander (Fig. 2) eine An- Zeichnungseinheit verbindbar,
zeige für die Synchronisation der einen Einheit b) jede der Einheiten enthält eine Verknüpfungsbezüglich der anderen ist, sowie auch eine Rück- einrichtung nebst einer letzterer nachgeordneten stelleinrichtung (50,52) die alle dekadischen Stu- sowie mit einem Meßgerät verbundenen Phasenfen (Dl bis D7) des Zählers (14) gleichzeitig zu- 55 Vergleichseinrichtung,

rücksetzt, wenn die Einheiten zur Synchronisation c) jeder Verknüpfungseinrichtung sind von beiden

miteinander verbunden sind. Oszillatoren abgeleitete Signale zuführbar.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, Mit der so ausgestatteten seismischen Einrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Einheiten (60, wird es möglich, gemäß üblicher seismografischer Un-62) identischen Aufoau besitzen. wi tersuchungspraxis die häufig aus geophysikalischen

oder ökonomischen Gründen notwendige örtlich getrennte Anordnung von seismischem Generator und

Aufzeichnungsanordnung ohne aufwendige Datenübertragungskanäle, sei es über Drahtverbindung, sei fts es über Funk vorzunehmen, ohne daß der für die ge-

Die Erfindung betrifft eine seismische Einrichtung naue Auswertung der aufgezeichneten seismischen

mit einer an einen seismischen Generator gekoppelten Daten notwendige genaue Auslösezeitpunkt verlo-

Generatoreinheit und einer von dieser entfernt an- rengehen würde. Diese Einsparung des breitbandigen