DE2334996C3 - Seismische Einrichtung - Google Patents

Description

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und störungsfreien Kommunikationssignals ist insbe- daten,

spndere bei Entfernungen von mehr als 5 km von er- Falls seismische Untersuchungen durchgeführt heblicher wirtschaftlicher Bedeutung, da die Verle- werden, bei denen die seismischen Signale von einer gung von Kabeln im unwegsamen Gelände häufig Einzelquelle ausgehend zu einer Empfangs- ode*- nicht möglich ist und die Funkverbindung bei starker s Kontrollstation gelangen, wo sie empfangen und aufelektrostatischer Aufladung möglicherweise zu feh- gezeichnet werden, lassen sich gemäß einer Weiterbillerhafter Datenübertragung führt, die die gesamte dung der vorliegenden Erfindung für Generatorein-Auswertung des Datenmaterials unmöglich machen heit und Aufzeichnungseinheit Einheiten verwenden, kann. die untereinander identisch aufgebaut sind, was zu ei-

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ein- in ner Verbilligung der Herstellungskosten sowie zur richtung ist daiin zusehen, daß die beim bisher übli- Vereinfachung der Wartung führt. Weitere vorteilchen Fernsynchronisationsvorgang über eine Funk- hafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand strecke selbst bei idealen Verhältnissen auftretenden der anderen Unteransprüche.

Verzögerungen, die sich nur selten innerhalb eines Die Erfindung wird nachstehend anhand von Aus-Toleranzbereiches von +Ims halten, vermieden wer- is führungsbeispielen in Verbindung mit Figuren erläuden können. Die Auswertgenauigkeit ist daher mit der tert. Es zeigt
seismischen Einrichtung erheblich verbessert. Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer so-

Die seismische Einrichtung wird in der Weise betä- wohl als Generatoreinheit wie auch als Aufzeich-

tigt, daß die Generatoreinheit und die zugehörige nungseinheit verwendbaren einzelnen Zeitgeberein-

Aufzeichnungseinheit außerhalb des Generator- und 20 heit,

Aufzeichnungsbetriebs miteinander verbunden und Fig. 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild von zwei

die von den in den Einheiten enthaltenen Oszillatoren einzelnen Zeitgebereinheiten mit d:t,-.wischengeschal-

abgegebenen Zeitsignale der einen Einheit mit denen tcter Kabelverbindung, wie sie für die Synchronisation

der anderen synchronisiert werden. Anschließend der einen Einheit mit der anderen Einheit erforderlich

werden die Einheiten voneinander getrennt und die 25 sind, wobei zusätzlich noch Verbindungsleitungen zu

Generatoreinheit mit einem seismischen Generator erkennen sind, die dazu dienen, die Oszillatorfre-

am Sprengort aufgestellt, während die Aufzeich- quenzen zum Zwecke der Prüfung oder neuen Festle-

nungseinheit zusammen mit einem Aufzeichnungsge- gung miteinander zu vergleichen,

rät an der vorgesehenen Empfangsstation aufgestellt Fig. 3 ein vereinfachtes Blockschaltbild ähnlich der

wird. Anschließend werden die Generatoreinheit und 30 Fig. 2, das auch die externen Kabelverbindungen bei

die Aufzeichnungseinheit derart in Tätigkeif gesetzt, Verwendung der Einrichtung im Gelände erkennen

daß ein Zeitimpuls in der Aufzeichnungseinheit die läßt,

Auslösung des seismischen Generators veranlaßt, der Fig. 4 eine Darstellung verschiedener Signale,

daraufhin einen seismischen Impuls abgibt, der nach Fig. 5 und 6 Blockschaltbilder, die den Einsatz der

Eintreffen bei der Aufzeichnungseinheit zusammen 35 Einrichtung an einer Generatorstation bzw. an einer

mit von der Aufzeichnungseinheit gelieferten Zeitbe- Aufzeichnungsstation verdeutlichen,

zugssignalen z.B. auf einem Papierstreifen aufge- Fig. 7 schematisch die Schaltung eines Zeitzählers,

zeichnet wird und so ein genaues Maß für den zeitli- der in Verbindung mit der Einrichtung Anwendung

chen Zusammenhang zwischen den eintreffenden findet.

seismischen Signalen und der Zeit der Auslösung des 40 In Fig. 1 ist eine Zeitgebereinheit dargestellt, die seismischen Impulses erhalten wird. Es ist also mög- als Generatoreinheit an der Generatorstation oder als lieh, währeijd des Generator- und Aufzeichnungsbe- Aufzeichnungseinheit an der Aufzeichnungsstation triebs ohne direkte Verbindung zwischen den beiden eingesetzt werden kann und einen 1-MHz-Quarzos-Einheiten auszukommen, so daß beispielsweise auch zillator 10 hoher Stabilität umfaßt, dessen Ausgangsin schwierigem Gelände oder unter ungünstigen at- 45 signal einem Schmitt-Trigger 12 zugeführt und von mosphärischen oder sonstigen Bedingungen die seis- diesem geformt wird. Der Oszillator wird auf einer mischen Untersuchungen ohne Schwierigkeiten konstanten Temperatur von etwa 75° C gehalten,
durchgeführt werden können. Die zum Zwecke der Das 1-MHz-Ausgangssignal des Triggers 12 wird Synchronisation notwendige Verbindung der beiden dann über sieben dekadische Stufen Dl bis Dl eines Einheiten kann an einem gemeinsamen Ort durch di- so Zählers 14 heruntergeteilt, so daß vom Ausgang 16 rekte kurze Verbindungen erfolgen, oder auch über des Zählers 14 alle 10 Sekunden ein Impuls abgegesonst übliche breitbandige Verbindungskanäle, sei es ben wird. Dieser Impuls dient dazu, über eine Leitung nun eine Funk' oder Kabelverbindung. Im letzteren 24 einen Treiberstvom programmierbarer Dauer in Falle brauchen die beiden Generatoreinheiten nicht einem einer Schnittsteileneinheit 22 angehörenden an einen gemeinsamen Ort gebracht zu werden, um ss monostabilen Multivibrator 20 auszulösen. Das Aussie zu synchronisieren, statt dessen sind jedoch breit' gangssignal des monostabilen Multivibrators 20 betäbandige Verbindungskanäle zumindest für die Syn- tigt ein Relais 26, dessen Kontakte über Klemmen chfonisatbmdauer erforderlich. Ist zwar ein Verbin- 28 und 30 mit einem Triggeranschluß 32 sowie einer dungskanal vorhanden, während sich die Generator- Warneinrichtung 34 verbunden sind bzw. über eine einheit an der Sprengstelle und die Aufzeichnungsein- eo Spannungsquelle 36 an Masse liegen,
heit an der Meßstelle befinden, ist dieser Kanal jedoch Wenn die Zeitg-bereinheit gemäß Fig. 1 alsGenenicht breitbandig genug oder starken Störungen aus- ratoreinheit im Bereich einer Schußstelle eingesetzt gesetzt, so daß die Verbindung nur zur Übertragung wird und die Kontakte des Relais 2i mit einer Trigvon Zeitprüfsignalen wie auch zur zusätzlichen Über- gereinrichtung gekoppelt sind, wie das weiter unten prüfung der Synchronisation der Einheiten sowie zu f>5 mit Fig. 3 noch erläutert wird, so führt die Schließung einer Zuordnung zwischen den Auslösesignalen und der Kontakte zur Auflösung des seismischen Signals, dem Zeitbezugssignal ausreicht, ermöglicht die seis- Dient andererseits CAp. Zeitsebereinheit als Aufzeichmische Einrichtung trotzdem maximal genaue Meß- nungseinheit an der Empfangsstation, so wird die

Schließung der Kontakte des Relais 26 da/u 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 wiederaufladhare Cadmium-Nickelbatteric. 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. Df> 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 I 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 Zähizustandcs 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 Tricger- oder Zeitbezugsimpuls anzeigt.

Um die Generatoreinheit mit der Aufzeichnungseinheit synchronisieren zu können, so daß die von einer einzelnen Generatoreinheit erzeugten Triggersignale mit den aufgezeichneten Zeilbezugssignalen der Aufzeichnungseinheit koinzidieren. weist jede der Einheiten einen Schmitt-Trigger 50 auf. der (über einen Druckknopfschalter 52) zwischen einem Rücksetzeingang 54 un<1 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 Zeitkonstantc 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 ausgelösten 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 Hinrichtung zur Verfugung, mit deren Hilfe die Frequenzen der Oszillatoren /um Zwecke der Überprüfung oder nötigenfalls der nachträglichen Abstimmung verglichen werden können.

Die Messung erfolgt durch Vergleich zweier speziell erzeugter Phascnsignale in einem Phasenvergleichcr.

Die für den Frcquenzvergleich 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 Rechteckwellc mit einer Frequenz von 200 kHz dar, wobei 40% der Periode von einem hohen Potential eingenommen wird, ds.· eine Dauer von 200 ms (siehe Fig. 4. Kurve /1) besitzt. Die in der Fig. 4 dargestellten Wellenzüge sind die Eingangssignale für die Haupt- und Nebeneinheiten (Impulsfolgen A und R). 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 entsprech.nde Signalt iür den Fall, daß die beiden Eingangssignal D und /·."sich dem Zustand der Nicht-Koinzidenz nähern.

Zum Frequenzvergleich werden die beiden Eingangssignale A und R. eines von der Haupteinheit und das andere von der Nebcncinheit. gemeinsam dem UND-Verknüpfungsglied 70 zugeführt. Das Auseanessignal 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 2 us. Bei fehlender Koinzidenz verschwinden die positiven Ausschläge.

Das UND-Verknüpfungsglied 70 besitzt ein I: ^ersions-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-

scnlagc 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 widder Null.

Da die positiven Ausschläge der Signale 2 jis dauern und die Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen 3 |is 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 I ;is. Da der Zeiger des Meßgerätes je Sekunde einmal ausschlägt, kann die für einen solchen Zyklus benötigte Zeit bequem ermittel! 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 |is 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 Ein-Satzbereitschaft der Einrichtung für den tageweisen Feldbetrieb und vermittelt außerdem eine Warnung in dem Falle, daß die Zählung unterhalb eines bestimmten vorgegebenen Minimums bleibt 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

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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 einei sonstigen Steuereinheit 80 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 Geophonanordnung 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 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, daß dann, wenn ein seismisches Signal an einer Zündstelle ausgelöst werden soll und die Bedienungsperson an der Hauptstation angewiesen worden ist. daß die Zündstclle betriebsbereit ist. die Bedindungsperson an der Aufzeichnungsstation die Aufzeichnungsausrüstung auslöst und die Bedienungsperson einer Ziindstelle 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 <-n einen Bezugswert zu erhalten. Man erkennt, daß durch den Einsatz gesonderter Oszillatoren, die be* agesbeginn zu einer Zeit synchronisiert worden «ind. zu der die Nebeneinh^iten unmittelbar mit der Hauptcinhcit gekoppelt waren, beispielsweise durch

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hronisation zwischen derTriggerungdes 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 zeitüche 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 Imoulsen

wie auch die Impulslängen selbst können so gewählt werden, daß dem Störungs- und Rauschpegel in dem Radio-Netzwerk in vollem Umfang Rechnung getragen wird, so daß auch hier die Radioverbindung nicht unbedingt erforderlich ist, aber zu einer verbesserten Synchronisation beitragen kann. Typische Intervalle sind 100 us, 2'M)(is und 1 s. sowie Impulslängen in der Größenordnung von 2 (is bis 50 μβ. Höhere Impulsfrequenzen werden benötigt, wenn der Rauschpegel hoch ist, so daß selbst bei Verstümmelung der Mehrzahl der von dem Aufzeichnungsgerät empfangenen Impulse immer noch die übrigen Impulse den eigentlichen Zündzeitpunkt anzeigen könnten. Umgekehrt kann mit der niedrigeren Impulsfolge-Frequenz gearbeitet werden, wenn die Störungsverhältnisse günstiger liegen.

Um die Erkennbarkeit der Bezugswerte zueinander noch größer zu machen und damit die Bedienbarkeit der Einrichtung noch weiter zu erleichtern, können iiKyr ;>mt> pvtl vorharwlpm¹ RaflirwprHinfllina alirh

noch weitere Signale übertragen werden, beispielsweise ein Zeitbezugssignal.

Entsprechend Fig. I und 3 wird die Auslösung der Prüfimpulse durch die Steuereinheit 80 veranlaßt, wenn die Zündung erfolgt. Das Ausgangssignal des Monovibrator 20 triggert somit die Steuereinheil 80 bzw. den seismischen Generator. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Rückstellimpuls über die Leitung 76 an die Einheit geliefert. Dieser Rückstellimpuls setzt den Monovibrator 40, so daß eine einstellbare oder programmierte Impulsfolge in dem Zeitgeber erzeugt werden kann, die an den Startanschluß 40 geliefert wird. Von dieser Stelle aus wird der Impuls so weitergegeben, daß er über das Radio-Netzwerk an die Aufzeichnungsstation gelangt.

In Fig. 3 bezeichnet 80 also eine Steuereinheit für einen seismischen Generator, der jede beliebige Ausführungsform haben kann, während das über den Eingang 84 zugeführte seismische Empfangssignal von dem mit 82 bezeichneten Aufzeichnungsgerät registriert wird. Fig. 5 zeigt die Verbindung einer einzelnen Zeitgebereinheit (Nebeneinheit) 90 an einer mit einer Sprengausrüstunii oder sonstigen Einrichtung zur Erzeugung eines seismischen impulses versehenen Station, unter Einschluß einer Koppelstufe 94. Eine gleichartige Koppelstufe 94 zeigt auch Fig. 6, die die Aufzeichnungsstation darstellt, obwohl diese hier, wie weiter unten beschrieben, gegebenenfalls entbehrlich sein kann.

In beiden Fällen ist die Koppelstufe 94 eine Einrichtung, die den Impuls der Einzel-Zeitgebereinheit 90 in die Form umwandelt, die sich am besten für die Auslösung des seismischen Generatorsignals eignet. Bei einer Anordnung, bei der die Generatorenergie darauf eingeschränkt ist, einer genauen Amplituden-/Frequenz-/Zeitbeziehung zu entsprechen, besteht die Koppelstufe 94 aus einem Ablenkgenerator, der durch den Zeitimpuls der Einzel-Zeitgebereinheit 90 gestartet wird. Derartige Ablenkgeneratoren könnten sowohl an der Aufzeichnungs- wie auch an der oder den Schußstationen vorgesehen werden, die jeweils beispielsweise aus einem Lastwagen bestehen. Insbesondere wird zu diesem Zweck ein digitaler Ablenkgenerator 94 verwendet, der sich sehr genau einstellen läßt und ein genau reproduzierbares Ausgangssignal liefert. Da es sich dabei um ein sehr kostspieliges Teil handelt, werden die Untersuchungen um so preiswerter, je weniger solche; digitaler Ablenkgeneratoren 94 in Verbindung mit einer seismischen Untersuchung verwendet werden müssen. So zeigt Fig. 5 eine Einzel-Zeitgebereinheit 90, deren Zündausgang92 (in Fig. 1 und 3 aber mit 32 bezeich-

s net) mit einer Schnittstellenstufe in der Form eines digitalen Ablenkgenerators 94 verbunden ist. Ein Analogausgang des Ablenkgenerators 94 speist wiederum drei elektronische Steuereinheiten 96, denen jeweils ein Vibrator 98 nachgeschaltet ist. Mit diesem

in Aufbau kann ein seismisches Signal gewünschter Form erzeugt werden.

An der Empfangs- und Aufzeichniingsstation (Fig. 6) ist eine gleichartige Einzel-Zeitgebereinheit 90 mit ihrem Ausgang 92 (entspricht in den Fig. I

is bzw. 3 dem Triggeranschluß 32) an einer dadurch gesteuerten Ablenk-Kanaleinheit 95 angeschlossen, deren Ausgangssignal durch das (in Fig. 1 und 3 mit 82 bezeichnete) Aufzeichnungsgerät 97 mittels Msignetband aufgezeichnet wird. Dieses Aufzeichnungs-

5Ii grrät 7Pii-hnet ebenso Startsignale lies Systems auf. die ihm von der Einzel-Zeitgebereinheit 90 über Leitung 99 zugeführt werden.

Fig. (S zeigt zusätzlich noch eine Koppelstufe 94 in Form eines digitalen Ablenkgenerators ähnlich dem

i> Ablenkgenerator 94 der Fig. 5, wobei jedoch die Verwendung einer solchen Koppelstufe an der Empfangsstation nicht unbedingt notwendig ist.

An der in Fig. 5 gezeigten Schußstelle könnte ein einzelner seismischer Generator an die Stelle der

.mi mittleren der drei elektronischen Steuereinheiten 96 eingefügt werden, dessen Ausgangssignal über Kabel zu den übrigen Steuereinheiten an dieser Schußstelle geleitet werden könnte. Das könnte mit Hilfe von auf Rollen aufgewickelten, automatisch unter Spannung

.'5 gehaltenen Kabeln geschehen, die zwischen den die einzelnen die Vibratoren 98 tragenden Lastwagen verlaufen. Damit würde sich eine Vereinfachung und eine Kostenverminderung, andererseits eine Erhöhung der Arbeitseffektivität im Gelände ergeben.

4(i Die Laufzeiterfassung seismischer Wellen von ihrer Quelle innerhalb der Erde bis zum auf die Erdoberfläche projizierten Quellpunkt ist im Zusammenhang mit der laufzeitmäßigen Auswertung seismischer Aufzeichnungen (Bestimmung der Aui/eii) üblich unu kann entsprechend Fig. 7 erfolgen.

Wie sich aus Fig. 7 ergibt, ist die mit 102 bezeichnete Spreng-Steuereinheit mit einem Generator 104 für seismische Wellen verbunden, der sich am Boden eines Sprengloches 106 befindet. Zum Zündzeitpunkt

so wird in der Spreng-Steuereinheit 102 ein Impuls erzeugt und durch einen Schmitt-Trigger 108 geformt, um ein Flipflop 110 zu setzen. Das Signal wird ferner zwei dekadischen Zählern 112 und 114 zugeführt. Durch Setzen des Flipflops 110 wird der Eingang eines NAND-Verknüpfungsgliedes 116 mit einer logischen Eins beaufschlagt, so daß die von dem Hauptzähler 14 der Fig. 1 abgeleitete Grund-Zählfrequenz von 1 kHz an die Zähler 112 und 114 weitergegeben werden kann. Die Zählung dauert fort, bis die seismischen

en Wellen von der Quelle 104 am Aufzeitgeophon 118 an der Oberseite des Sprengloches 106 eintreffen. Der Zeitabstand stellt die Aufzeit dar. Das beim Eintreffen von seismischer Energie am Geophon 118 erzeugte elektrische Signal wird einem Differenzverstärker 120

(o zugeführt, dort verstärkt und von einem Schmitt-Trigger 122 geformt, dessen Ausgang dann das Flipflop 110 zurückstellt. Das NAND-Verknüpfungsglied 116 wird jetzt mit einer logischen Null beaufschlagt, so

daß life 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 dom Hauptzähler 14 der Fig. 1 beschrieben wurde. Das heißt, es ist ein stromsummic-

render Aufbau vorgesehen, der Widerstände mi' Werfen 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 Anzeigen vorgesehen, wobei entweder eine Einer-Stufe 126 oder eine Zehner-Stufe 128 über einen Schalter 130 mit der Anzeige in Verbindung gebracht wird. Für jeden Trigger-Zeitpunkt wird die Anzeige gelöscht.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

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 Generatorejnheit 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 Bezugssischer 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- io der US-PS 3416631 bekanntgeworden. Nrchteilig 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 Aufzeichnungsbetriebs 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 vorbeknüpfvngseinrichtung (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), 2S 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 Radioverbkidung aufgrund

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- beispielsweise von atmosphärischen Störungen oder kennzeichnet, daß dem Oszillator (10) einer jeden 30 geografischer Verhältnisse schlecht, arbeitet die beEinheit (60,62) jeweils ein als Frequenzteiler ar- kannte Einrichtung nicht mehr. Erst recht arbeitet die behender mehrstufiger Dekadenzähler (14) zur Einrichtung natürlich nicht, wenn eine Radioverbin-Ableitung c;r 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 3s gemacht, die seismische Einrichtung der eingangs ge-(70) mit den Ausgängen einer bestimmten Anzahl nannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine Ra-Stufen (Dl, DT) des Zählers (A4) der zugehörigen dioübertragungsstrecke 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) -to eine Radioübertragungsstrecke überhaupt vorgeseeine Anzeigeeinrichtung (48,46) für die noch bis hen wird, beispielsweise zu dem Zv-eck, eine Verstänzum nächsten Zeitimpuls verbleibende Zeit auf' digungsmöglichkeit zwischen dem Bedienungspersoweist. nal an den 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, 45 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- 50 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 Dl) des Zählers (14) gleichzeitig zu- ss 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 Aufbau besitzen. ao 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 es 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