DE2705391A1

DE2705391A1 - Seismometrische anordnung

Info

Publication number: DE2705391A1
Application number: DE19772705391
Authority: DE
Inventors: Algernon S Badger; William S Hawes; William H Mayne
Original assignee: Geosource Inc
Current assignee: Geosource Inc
Priority date: 1976-02-09
Filing date: 1977-02-09
Publication date: 1977-08-18
Also published as: JPS5296557A; MX146116A; YU23577A; ES455198A1; BR7700741A; FR2340556B1; PT66135B; US4151504A; GB1573947A; IL51245A0; IL51245A; DK13077A; US4024492A; FR2340556A1; NL7700992A; ZA77283B; TR19615A; AU504778B2; OA05563A; PH13069A

Description

GLAWE, DELFS, MOLL & PARTNER

AO

PATENTANWÄLTE

DH-ING. RICHARD GLAWE. MÖNCHEN DIPL-ING. KLAUS DELFS. HAMBURG DIPL.-PHYS. DR. WALTER MOLL, MÖNCHEN DIPL-CHEM DR. ULRICH MENQDEHL. HAMBURQ

8000 MÖNCHEN 26 POSTFACH 37 LIEBHERRSTR. 20 TEL. (0β9) 22 65 48 TELEX 52 25 05

MÜNCHEN

2000 HAMBURQ POSTFACH 2570 ROTHEN BAUMCHAUSSEE TEL. (040)41020 TELEX 21 29

A 98

Geosource Inc. Houston, Texas, U.S.A.

Jeismometrische Anordnung

Die Erfindung betrifft eine seisnometrische Anordnung für seismische Untersuchungen.

Bei der seismischen Exploration der Erdkruste werden seismische V/ellen gewöhnlich zur Untersuchung herangezogen, um die Art und die Lokalisierung unterirdischer Formationen zu bestimmen. Die Erdkruste kann a] s ein Transmissionsmedium oder Filter angesehen werden, deren Charakteristika bestimmt werden können, indem seismische V/ellen durch das Medium

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nindurchgefiihrt werden. Bei der Reflektionsmethode v/erden seismische Wellen oder Impulse an einem Punkt auf ouer in der i\^Tähe der Erdoberfläche erzeugt, wobei die Kompressionsracde dieser ',vellen von unterirdischen Schallimpocianzgrenzen reflektiert und durch Anordnungen von seismischen Detektoren ermittelt werden, die an der Oberfläche angeordnet sind. Die Detektoren wandeln die empfangenen '/eilen in elektrische Signale um, die in einer Form aufgenommen und aufgezeichnet werden, die eine Analyse gestattet. Erfahrene Auswerter können aus einer derartigen Analyse die Form und die Tiefe der unterirdischen keflektionsgrenzen bestimmen sowie die ".-.'ahrscheiiilichkeit des Auffindens einer Anhäufung von Mineralstoffen, beispielswej.se Ol oder Gas.

'i'jS ist dem Fachmann bekannt, daß die an einer vorgegebenen seismischen Detektoranordnung empfangenen komplexen Schwingungen nicht vollständig aus tfellen bestehen, die von unterirdischen Grenzen reflektiert worden sind. Darüber hinaus stellt nämlich die Anordnung auch unerwünschte, statistiscii verteilte seismische Ereignisse fest sowie verschiedene Moden mit hoher Amplitude von raum-koh'rtrenten seismischen Ereignissen, die von einer Quelle erzeugt worden sind und deren Hauptausbreitungsrichtung horizontal ist, d.h. entlang und nahe der freien Oberfläche. Es ist wesentlich, daß die Auswirkungen dieser unerwünschten, sich horizontal ausbreitenden VJe 11 en reduziert werden,

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innen ei Le Prinzipien einer Richtantenne angewendet v/erden, uni (iie Grö^e nes eleÄtr.i:srnr.n Gignals abzuschwächen, das ■•Jun:^:.'i ' ie seismischen '^:,i..^;rna] g in .bV Hn,-i/Iici L von ei ie .«en

■■/cii uj- (_:--_:->ii;u;;t v/j.rü.

In dem US-Patent J 691 927 (Farr) ist ein Verfahren offenbart, um die Auswirkungen der kohärenten horizontal f ort sc-iT'-i uentien seismischen ¹ZeI Ten zn verringern. Dieses Verfahren rχ i:!^:.',jli:hυ aie Zuordnung relativer Empf indlichkeitsvertp auf seismische wellen in einer Erzader. THe Emofinoliclikei tswerte v/erden ausgewülült entsorechend der ■~./i_t.ev;XaiiULen Antennentheorie, 1.1m äio Gr^:38e eier erzeugten ei! ekt.rir-'.ci'urii .'Ji/riale zu verringern in Abliäncigkei^ von den 'jnervi'ipoh + pn rMuinliclj-kohärenten seismischen fellen. iarr bezeichnet dieses Verfahren als "Spitzenempfindlichkoit-Veri'ahren" ("tapered sensitivity" methoa; , aa die F.mpfindliciikeit eier Fühler in einer vorgfi^bensn Ilatrix-.'■.ρο^αηυηρ zu jedem Ende der Matrix hin von °inptn zentralen Punkt aus verringert ist, \-enn die V.-ndier radial zu der .Energiequellen ausgerichtet sind, die zur Erzeugung des seismischen Signals verwendet werden. !",ine Kombination des /ibstand.es der einzelnen Fühler, der Länge der seismischen Anordnung und der (V/ellenlänge-) Bandbreite der abzuschwächenden Interference, weist die Kriterien auf zur Zuordnung der relativen zu verarbeitenden Empfindlichkeit für jede seismische Welle.

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Eine gute allgemeine 'Übersicht der '-.'.ichtung von seismometrischen /inord-nungen wirvj von farr und Mayne in der Zeitschrift "Geophysics" Band 2o, Seiten 539-564 (1955) gegeben, und Holzman offenbart in der Zeitschrift "Geophysics" Band 28 (1963), daß die optimale Abschwächung uer ^uswirkuriiren der kohärenten, horizontal fortschreitenden seismischen Wellen durch Anwendung der Tschebyschew-V/ichtungs-Kofcffizienten auf die Fühler in einer Anordnung erreicht werden kann. Die kombinierten Aussagen von Parr, Parr und Mayne sov/ie Holzman werden als Standardan^aben angesehen, urn die Auswirkungen der unerwünschten Vibrationsenergie zu verringern.

Es liegen allerdings andere Vorschläge vor, um die Amplituden der horizontal fortschreitenden Energie zu reduzieren, die aufgezeichnet worden ist. Beispielsweise sind'in dem US-Patent 2 7^7 172 (bayhij zwei Verfahren offenbart, um eine keilförmige Seismometer-Anordnung zu erhalten, die so ausgebildet istj, daß sie die elektrischen Signale abschwächt, die in Abhängigkeit von der unerwünschten Vibrationsenergie erzeugt worden sind. Das erste Verfahren besteht im Aufbau einer Anordnung mit einer Anzahl von Seismometern an jedem Matrixpunkt. Die Anzahl der Seismometer ist maximal am Mittelpunkt der Matrix und nimmt ab in Richtung auf die Enden der Anordnung .

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ϊ)r-s z.veite von Bayhi offenbarte Verfanren verwendet ein einzelnes Seismometer oder Geophon --n jedem Flatrixpunkt und sieht ein Snannungsteiler-Netzwerk über ,jedes Geophon in der Matrix vor. Dieses Netzwerk bei jedem Geonhoi. besteht aus Widerständen, deren '.«'erte derart gewählt sind, daß das Geophon in der physischen Matrix-Mitte die größte Empfindlichkeit aufweist, während die Geophone an dem Ende der Anordnung die geringste Empfindlichkeit aufweisen. Die gewichtete Geophon-Matrix von Bayhi ist ersichtlich nicht bidirektional, und es scheint, dai3 es schwierig ist, einen im wesentlichen konstanten Dämpfungsfaktor zwischen allen Geophonen in der Matrix von ßayhi aufrechtzuerhalten.

Später wurde in dem US-Patent 3 o96 8^6 (Savit) ein Verfahren zur Bestimmung der Seismometer-Wichtungen offenbart, die bei spitz zulaufenden Anordnungen angewandt werden, und zwar unter Verwendung eines sogenannten Bewegungs-Kriteriums (moveout criterion). Die Ergebnisse von Savits Verfahren sind derart, daß der Abstand zwischen den einzelnen seismometrischen Detektoren in einer vorgegebenen Anordnung nicht gleichförmig sein können, unu die Empfindlichkeit der einzelnen Detektoren ändert sich entsprechend dem oben erwähnten Kriterium.

Praktische Untersuchungen haben es ratsam erscheinen 1' snen, eine gewünschte '/ichtung dadurch anzunähern, daß

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eine Matrix mit einer Anzahl seismischer Detektoren an jedem M&trixpunkt (z.3. wie von Bayhi gelehrt) aufgebaut v/irci, wobei die /.nzshl der detektoren an ,jedem I'iatrixpunkt den '■.Mchtun.'TSkoe.ffizienten dieses Punktes bestimmt. öa allgemein angenommen wird, daß die Tschebyschew-Koeffizienten die optimalen dichtungen darstellen, und da diese Koeffizienten keine ganzen Zahlen sind, ist die tatsächlich erforderliche Zahl einzelner seismischer Detektoren zur Herstellung (lediglich angenähert) dieser Koeffizienten pehr groi'i. Aus diesem praktischen Grund sind daher dsr-artige gev/ichtete .>nordnungen v;eder versucht noch realisiert v/orden.

Zwei jüngere Patente offenbaren ein Gernt zur /'.iv.ve der Tschebyscnew-VichtungGkoe ff izienten auf dir? seismischen detektoren in einer Matrix. In dem US-Patent 3 :^6^V> ⁹OO (Miller) ist ein eingebauter Seismometerverstärker offenbart, der die Einstellung der Empfindlichkeit ues einzelnen Seismometers an einem bestiiriiiiten I^unkt gestattet. .ais dem Miller-Patent ergibt sich, dai3 jeweils ein Drahtpaar erforderlich ist, um das bei jedem Seismometer erzeugte Signal zu einem geeigneten Aufzeichnungspunkt zu übertragen. Folglich ist ein Vielfachkabel zwischen der Seismometer-Anordnung und dem Aufzeichnungsort erforderlich, um die eingeb£-.uten Soismometer-Verstärker nach Miller zu verwenden.

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In eiern ü-j-l a i.ent 3 G6j> 2o1 (Briggs) ist ein f-eismometer-V/ichtungsgerät offenbart, un Wichtungskoeff iz.ienten auf einzelne Geismometer-Signale an einem AufzeichnungSOunkt aufzuprägen. Briggs stellt fest, daß das Gerät verwendet v/erden kann mit einer gleichförmig gewichteten und räumlich gleichförmigen Anordnung. Dem Briggs-Patent kann ,jedoch entnommen werden, daß ein Vielfachkabel zwischen eiern Aufzeichnungsnunkt und den Detektoren in der Anordnung erforderlich ist.

Bisher ist keine seismische Detektoranordnung entwickelt worden, die eine gewichtete Empfindlichkeit der einzelnen seismischen Detektoren in der riatrix ermöglicht, aie im wesentlichen eine konstante Dämpfung zwischen den oeismometer-Einheiten aufrechterhält, die wesentlich die Anzahl der seismischen Detektoren verringert, um eine gewichtete Empfindlichkeit zu erhalten, die bidirektional arbeitet und dit: von allen seismischen Detektoren über ein einzelnes Drahtpacr die Daten zu einem Ende der Anordnung überträgt. Dieses vorteilhafte und neue Ergebnis wird erreicht mit der erfindungsgemäßen seismometrischen Anordnung.

Eine bidirektional arbeitende seismometrische Anordnung ermöglicht die gleichzeitige Übertragung seismischer Daten zu beiden Enden der Anordnung.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen seismometrischen Anordnung weist eine Anzahl selsmometrischer Verbin-

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dungspunkte euf, an denen ,jeweils ein seismischer Detektor angeordnet ist. An jedem Vex'bindungspunkt ist ein erster Widerstand vorgesehen, dessen eines Ende mit einem Kontakt des Detektors verbunden ist. Ein Drahtpaar verbindet den Yerbindungspunkt und tritt aus einem Ende der Anordnung aus. Der erste Draht des ersten t-aars ist mit dem zweiten Ende des ersten Widerstandes an jedem Verbindungspunkt verbunden, uiic der zweite Draht des ersten Paars ist mit dem anderen Ausgang jedes Detektors verbunden. Ein zweiter Widerstand ist ebenfalls an jedem Verbindungspunkt vorgesehen, wobei das eine Ende des zweiten Widerstandes mit einem Kontakt des Detektors verbunden ist. Ein zweites Drahtpaar ist vorgesehen, und verbindet die Verbindungspunkte und tritt aus dem zweiten Ende der Anordnung aus. Der erste Draht des zweiten Paars ist verbunden mit dem zweiten Enae des zweiten Widerstandes an jedem Verbindungspunkt, und der zweite Draht des zweiten Paars ist mit dem zweiten Ausgang jedes Detektors verbunden.

Die Wichtung der Ausgangssignale der seismischen Detektoren in der Anordnung wird erreicht durch Verbindung eines Drahtpaars, das aus der Anordnung austritt, mit den Eingängen eines Verstärkers. Der Verstärker weist einen Rückkoppelkreis mit einem Widerstand auf, und das Verhältnis des Widerstands des Riickkoppelkreises zu dem ersten Widerstand an jedem Verbindungspunkt definiert einen Verhältnis-Satz. Die Elemente des Verhältnis-Satzes be-

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stimmen die Größe des Signals, das am Ausgang des Verstärkers anliegen in Abhängigkeit von dem Detektor an einem gegebenen Verbindungspunkt.

Der definierte Verhältnis-Satz kann Elemente enthalten, die irgendeine gewünscnte V/ichtung auf das Ausgangssignal der Detektoren in der Anordnung aufprägen. In einer ausf^;'hrungsform der erfindungsgemäßen Anordnung enthält der definierte Verhältnis-Satz Elemente, die im wesentlichen gleich sind. Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Elemente die Tschebyschew-V/ichtungskoeffizienten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anzahl der Verbindungspunkte gleich Io, und ein Verhältnis-Satz mit den Tschebyschew-Wichtungskoeffizienten ist in Tabelle I niedergelegt.

Ein zweiter Verstärker kann mit dem zweiten Drahtpaar am zweiten Ende der Anordnung verbunden sein. Ein zweiter Rückkoppelkreis mit einem Widerstand ist einem zweiten Verstärker zugeordnet, und das Verhältnis des Widerstandes des zweiten Rückkoppelkreises zu dem zweiten 'Widerstand an jedem Verbindungspunkt definiert einen Verhältnis-Satz. Die Elemente dieses Verhältnis-Satzes bestimmen die Größe des am Ausgang des zweiten Verstärkers in Abhängigkeit vom seismischen Detektor an einem vorgegebenen Verbindungspunkt auftretenden Signals.

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Die Elemente des Verhältnis-Satzes, der durch das Verhältnis des "iiderstandes des zweiten KückkopDelkreises zu dem zweiten Widerstand an jedem Verbindungspunkt definiert ist, können Elemente aufweisen, die im wesentlichen gleich sind oder die Tschebyschew-Wichtungskoeffizienten sein können. '\'enn als bevorzugte Ausführungsform eine anordnung mit ?ehn Verbinciungspunkten verwendet wird, so können die Tschebyschew-v/ichtungskoeffizienten auf die Ausgangssignale eier seismischen Detektoren aufgeprägt v/erden, v'obe.i die Elemente aes verhältnis-Satzes im wesentlichen p-emä'ß Tabelle I gewähl 1: v/erden.

r.ine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen seismomctrischen Anordnung weist eine Anzahl Verbindungs-Ounkte auf, an denen jeweils ein seismischer Detektor angeordnet ist. An jedem Verbindungspunkt sind erste und zweite .viJ.ersty.ride vorgesehen. Das eine Ende des ersten "./iuerstandes ist mit einem Ausgang des Detektors verbunden, und das andere Ende des zweiten 'Widerstandes ist mit dem anderen Ausgang des Detektors verbunden. Ein erstes Drahtpaar ist vorgesehen und verbindet, die Verbindungspunkte untereinander und tritt aus dem ersten Ende der seismornetriochen Anordnung aus. Der erste Draht des ersten Paars ist verbunden mit dem zweiten Ende des ersten Widerstandes an jedem Verbindungspunkt, und der zweite Draht des ersten Paars ist verbunden mit dem zweiten Ende des z\«/eiten Widerstandes an jedem Verbindungspunkt.

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Sine bevorzugte ^usführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung weist weiterhin dritte und vierte 'widerstände an jedem VerMndungspunkt auf. Das eine Ende des dritten Widerstandes ist mit einem Ausgang des Detektors verbunden, und ein Ende des vierten Widerstandes ist mit dem zweiten Ausgang jedes Detektors verbunden. Diese bevorzugte Ausführungsform weist weiterhin ein zweites Drahtpaar auf, das die Verbindungspunkte untereinander verbindet und das aus dem zweiten Ende der Anordnung austritt. Der erste Draht des zweiten Paars ist mit aem zweiten Ende des dritten Widerstandes an jedem Verbindungspunkt verbunden, und der zweite Draht des zweiten Paars ist mit dem zweiten Ende des vierten Widerstandes an ,jedem Verbindungspunkt verbunden.

Die Wichtung der Ausgangssignale der Detektoren in der Anordnung kann erfolgen durch Verbinden des ersten Draht-Oaars mit den Eingängen eines Verstärkers. Diesem Verstärker ist ein Rückkoppelkreis mit einem Widerstand zugeordnet, und die Verhältnisse dieses Widerstandes zu dem ersten Widerstand und zu dem zweiten Widerstand in jedem Verbindungspunkt definieren einen Verhältnis-Satz. Die Elemente des Verhältnis-Satzes bestimmen die Größe des am Ausgang des Verstärkers in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Detektoren in der Anordnung auftretenden Signales.

Die in dem definierten Verhältnis-Satz enthaltenen EIe-

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mente können im wesentlichen gleich oder Tschebyschew-Wichtungskoeffizienten sein. Die Anzahl der Vex-bindungspunkte in einer bevorzugten Ausführungsform sind gleich zehn, und die Tschebyschew-Wichtungskoeffizienten für eine Anordnung in dieser Größe sind in Tabelle I niedergelegt.

Eine bevorzugte Ausführungsforrn eier erfindungsgemäßen Anordnung kann außerdem einen zweiten Verstärker aufweisen, der mit dem zweiten Drahtpaar verbunden ist, das aus dem zweiten Ende der Anordnung austritt. Ein Rückkoppelkreis mit einem Widerstand ist diesem zweiten Verstärker zugeordnet. Das Verhältnis des Widerstandes dieses Rückkoppelkreises zu dem dritten und dem vierten Widerstand an jedem Verbindungspunkt definiert einen Verhältnis-Satz und bestimmt die Größe des Signals, das am Ausgang des zweiten Verstärkers in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Detektors in der Anordnung erscheint. Der definierte Verhältnis-Satz kann Elemente enthalten, die im wesentlichen gleich sind oder die Tschebyschew-Wichtungskoeffizienten enthalten. Die Tschebyschew-Wichtungskoeffizienten sind in Tabelle I für die bevorzugte Ausführungsform einer seismometrischen Anordnung mit zehn Verbindungspunkten niedergelegt.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert.

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Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild zur Darstellung der Komponenten einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild zur Darstellung von Komponenten einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 3a bis 3c schematische Schaltbilder zur Darstellung verschiedener Verstärkeranordnungen zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 4 ein schematisches Schaltbild zur Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Verstärkers zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen anordnung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Aufzeichnungssystems für die bidirektionale Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung und

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Aufzeichnungssystems für unidirektionale Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung.

Die Begriffe "seismometrische Anordnung" oder "Matrix" und "Verbindungspunkt für seismische Detektoren" werden

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in der folgenden Beschreibung häufig verwendet. Der Begriff "seismometrische Anordnung oder Matrix" wird verwendet zur Kennzeichnung eines Kabels mit seismischen Detektoren für seismische Explorationen und umfaßt die entsprechenden Begriffe "seismische Wünschelrute" oder "seismisches Kabel". Der Begriff "Verbindungspunkt für seismische Detektoren'·¹ wird verwendet zur Kennzeichnung von Punkten in der seismometrischen Anordnung, an denen die seismischen Detektoren angeordnet sind.

Gemäß Fig. 1 weist eine Ausführungsform der seismometrischen Anordnung loo eine Anzahl Verbindungspunkte Io5 (1) bis 1o5 (n) für seismische Detektoren auf, wobei die Verbindungspunkte an räumlich getrennten Bereichen entlang der Längsrichtung der seismometrischen Anordnung loo angeordnet sind. Die Gesamtzahl (n) der Verbindungspunkte in der Anordnung loo kann variieren in Abhängigkeit vom Bereich der Erdoberfläche, in dem die Anordnung verwendet v/erden soll. Für diesen Fall werden die Elemente, die jeweils an einem Verbindungspunkt Io5 (1) - Io5 (n) angeordnet sin-i, im Hinblick auf einen verallgemeinerten Verbindun.fSTxinkt Io5 (i) beschrieben, wobei i gleich ist 1, 2, ... n.

Gemäß Fig. 1 weist der Verbinaungspunkt Io5 (i) zunächst einen seismischen Detektor Io8 auf. Ein derartiger Detektor Io8 ist vorzugsweise eine Vorrichtung mit zwei Kontakten,

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wobei die Ausbildung und die natürliche Frequenz bzw. die Resonanzfrequenz des Detektors I08 entsprechend gewünschten Kriterien ausgewählt werden kann. Vorzugsweise sind jedoch die Ausbildung sowie die natürliche Frequenz aller seismischen Detektoren I08 an den Verbinaungspunkten Ιοί? (l) - 1o5 (n) identisch. Der Verbindungspunkt Io5 (i) kann\?.us^:itzlich einen Dämpfungswiderstand Io9 aufweisen, der zwischen den Kontakten des Detektors I08 geschaltet ist.

Außerdem weist die seismometrische Anordnung loo einen ersten Widerstand I06 an ,-jedem Verbin.lungspunkt auf. Das eine Ende des Widerstandes I06 ist mit einem Ausgang des Detektors I08 verbunden.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der Anordnung loo weist außerdem ein erstes Drahtpaar Io3 auf. Dieses Drahtpaar verbindet alle Verbindungspunkte Io5 (i) in der Anordnung loo. Der zweite Anschluß des Widerstandes Io6 an jedem Verbindungspunkt Io5 (i) ist mit einem Draht des Paars Io3 verbunden, während der andere Draht des Paars Io3 mit dem zweiten Anschluß des Detektors I08 an ,jedem Verbindungspunkt Io5 (i) verbunden ist. Das Paar Io3 tritt aus dem ersten Ende lol der seismometrischen Anordnung loo aus.

Außerdem weist die Ausführungsform der Fig. 1 einen zweiten Widerstand Io7 an jedem Verbindungspunkt Io5 (i) auf.

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Das eine Ende des Widerstandes Io7 ist mit einen Anschluß des Detektors I08 an jedem Verbiridungspunkt Io5 (i) der Anordnung verbunden.

Die Anordnung gemäß Fig. 1 weist weiterhin ein zweites Drahtpaar Io4 auf, das ,jeden Verbindungspunkt Io5 (i) in der Anordnung loo untereinander verbindet. Der zweite Anschluß des Widerstandes Io7 jedes Verbindungspunktes Io5(i) ist mit einem Draht des Paars Io4 verbunden, während der andere Draht des Paars Io4 mit einem Anschluß des Detektors Io8 an jedem Verbindungspunkt Io5 (i) verbunden ist. Das zweite Drahtpaar Io4 tritt aus dem zweiten Ende 1o2 der seismometrischen Anordnung loo aus.

Gemäß Fig. 3a kann eine Ausführungsform der Anordnung loo (Fig. 1) zusätzlich einen Verstärker 4oo aufweisen. Die Eingänge des Verstärkers 4oo sind so ausgebildet, daß sie mit dem Drahtpaar Io3 oder Io4 verbunden werden können, die aus den entgegengesetzten Enden der Anordnung loo (Fig. 1) austreten. Jedem Verstärker ist ein Rückkoppelkreis mit einem V/iderstand 4o1 zugeordnet.

Wenn eine Schockwelle auf die Erdkruste einwirkt, beginnen die Detektoren Io8 an jedem Verbindungspunkt Io5 (i) zu vibrieren. Gemäß den Figuren 1 und 3a erzeugt die Vibration eine Spannung am Ausgang jedes Detektors Io8. Wenn die Eingänge des Verstärkers 4oo mit dem Paar Io3

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verbunden sind, verursacht die Spannung, die durch jeden Detektor I08 erzeugt wird, einen Strom, der durch den Widerstand I06 in den Eingang des Verstärkers 4oo fließt. Dabei wirktder Eingang des Verstärkers 4oo als Summierschaltung für den durch die Detektoren I08 an jeden Verbindungspunkt Io5(i) erzeugten Strom.Die Größe des am Ausgang des Verstärkers 4oo auftretenden Signals abhängig vom Detektor I08 wird bestimmt durch das Verhältnis des Widerstandes 4o1 zum ν/iderstand I06 an diesem Verbindungspunkt. Ersichtlich definiert das Verhältnis des Widerstandes 4o1 zu dem Widerstand 1o6 an jedem Verbindungspunkt 1o5(i) einen Verhältnis-Satz mit einer Anzahl Elemente gleich der Zahl η der Verbindungspunkte in der Anordnung loo. Ersichtlich kann daher der Beitrag des am Ausgang des Verstärkers 4oo von dem Detektor I08 an jedem Verbindungspunkt Io5(i) erscheinenden Signals durch eine geeignete Wahl des Verhältnisses des Widerstandes 4o1 zu dem Widerstand 1o6 an diesem Verbindungspunkt 1o5(i) gewichtet v/erden.

In bestimmten Situationen kann es weiterhin wünschenswert sein, das Ausgangssignal des Detektors I08 in der Anordnung loo gleichförmig zu Wichten. In diesem Fall sind die Werte des Widerstandes 4o1 und des Widerstandes 1o6 an jedem Verbindungspunkt 1o5(i) gleich.

In den meisten Fällen ist es jedoch wünschenswert, das

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Ausgangssignal des Detektors Io8 so zu Wichten, daß der Detektor, der dem Verstärker räumlich am nächsten ist, einen maximalen Beitrag zum Ausgangssignal des Verstärkers 4oo erbringt, während der Detektor, der vom Verstärker am weitesten entfernt ist, einen minimalen Beitrag zum Ausgangssignals des Verstärkers erbringt. Wenn das Drahtpaar Io3 (Fig. 1) mit den Eingängen des Verstärkers 4oo Fig.5a) verbunden ist, so ist der Detektor loS am Verbindungspunkt 1o5(i) der Detektor, der dem Verstärker am nächsten ist, während der Detektor 1o8 am Verbindungspunkt 1o5(n) der Detektor ist, der am weitesten von dem Verstärker entfernt ist. Das Verhältnis des Widerstandes 4o1 (Fig.3a) zum Widerstand 1o6 am Verbindungspunkt 1o5(i) sollte daher größer sein als das Verhältnis des Widerstandes 4o1 zu dem Widerstand 1o6 an irgendeinem anderen Verbindungspunkt

Es ist bereits diskutiert worden, daß die Tschebyschew-Wichtungskoeffizienten die optimalen Wichtungswerte sind, die auf die Ausgangssignale der Detektoren der Anordnung 1oo angewandt werden können. Ersichtlich sollte der Verhältnis-Satz, der durch das Verhältnis des Widerstandes 4o1 zu dem Widerstand 1o6 angegebenen Verbindungspunkt 1o5(i) definiert ist, Elemente enthalten, die die Tschebyschew-Wichtungskoeffizienten darstellen, wenn eine Tschebyschew-Wichtung erwünscht ist. Es ist herausgefunden worden, daß für die meisten Anwendungen die Anzahl der

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Verbindungspunkte in der Anordnung 1oo vorzugsweise zehn ist. Venn das Drahtpaar 1o3 mit dem Eingang des Verstärkers 4oo verbunden ist und wenn die Anord.nung 1oo zehn Verbinciungspunkte aufweist, so kann der Verhältnis-Satz mit den Tschebyschew-Y.'ichtungskoefiizienten auf die Ausgangssignale ,jedes Detektors 1 o3 angewandt werden, indem das Verhältnis des '.,^:irJerstande? 4ni zu dem Widerstand loG an jedem Vei¹-bindungspunkt entsnrechend Tabelle I ausgewählt wird.

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Verbindungspunkt 1 2	.9( ί	. 33	4	5	6	7 _; 8	.26	CJ	Io
Verhältnis von 1.00 R Αο1 zu R 1ο6 , ι		.77	.65	·5'ι	.33	.17	. 12

ο co οο co

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Bei aer obigen Diskussion der Figuren 1 und 3a ist angenommen v/orueri, cia j lediglich das Paar Io3 mit den flin-■fqngen eines Verstärkers verbunden ist. ]jie Ausführungsform der -nordnung 1oo (Fig. 1) kann ,"jedoch zusätzlich einen zweiten Verstärker auf v/ei sen, dessen Eingänge mit ι o4 verbunden sind. Der zweite Verstärker ist vorzugsweise identisch zu α em Verstärker 4oo (Fig. -ja). Diesem zweiten Verstärker ist ein kückkoppalkreis mit einem V/iderstand zugeordnet, und ersichtlich kann der Beitrag - des Ausgangs dieses zweiten Verstärkers eines Detektors 1o8 an jedem Verbindungspunkt io5(i) durch das Verhältnis des Rückkoppelwiderstandes zu dem V/iderstand 1o7 an diesem Verbinnungspunkt gewichtet werden. Ebenso können Tschebyschew-'v'ichtungskoeffizienten auf die Ausgangssignale der Anordnung 1oo angewandt werden, indem das Verhältnis des Widerstandes in dem Rückkoppelkreis des zweiten Verstärkers zu dem Verhältnis des Widerstandes 1o7 entsprechend den Kriterien gemäß Tabelle I ausgewählt werden. Ersichtlich sollte der Detektor i08 am Verbindungspunkt 1o5(n) den größten Beitrag zum Ausgangssignal des zweiten Verstärkers beitragen, während der Detektor 1o8 am Verbindungspunkt 1o5(i) den kleinsten Beitrag am Ausgang des zweiten Verstärkers erbringen sollte. Falls daher eine Tschebyschew-Wichtung der Anordnung erwünscht ist, sollte der Widerstand 1o7 am Verbindungspunkt 1o5 (n) gleich dem Widerstand 1o6 am Verbindungspunkt 1o5(i) sein, und der Widerstand 1o7 am Verbindungspunkt 1o5(n-i) sollte gleich dem Widerstand 1o6 am Verbindungspunkt 1o5(2)

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sein, usw. Daher erzeugt die Ausführungsform der Anordnung 1oo gemäß Fig. 1 eine Tschebyschew-Wichtung der Ausgangssignale der Verstärker gleichzeitig an zwei benachbarten Aufzeichnungspunkten.

In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Anordr nung 2oo der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform weist eine Anzahl Verbindungspunkte 2o5(i) 2o5(n) für seismische Detektoren auf. Die Beschreibung der Komponenten an ;jedem Verbindungspunkt erfolgt erneut mit Bezug auf einen verallgemeinerten Verbindungspunkt 2o5(i), wobei i gleich 1,2 ... η ist.

Jeder Verbinüungspunkt 2o5(i) der Anordnung 2oo weist einen seismischen Detektor 2o8 auf. Ebenso wie bei dem seismischen Detektor 1o8 (Fig. 1) ist die Ausbildung und die natürliche Frequenz des Detektors 2o8 entsprechend bestimmten Kriterien ausgewählt, wobei die Ausbildung und die natürlichen Freauenzcharakteristika aller Detektoren 2o8 in der Anordnung vorzugsweise identisch sind. Der Detektor 2o8 ist ebenfalls eine Anordnung mit zwei Anschlüssen, und ein Dämpfungswiderstand 2o9 ist, falls erforderlich,über die Anschlüsse des Detektors 2o8 geschaltet.

Die Anordnung 2oo weist außerdem einen ersten Widerstand 2o6 und einen zweiten Widerstand 21 ο an jedem Verbindungspunkt 2o5(i) auf. Der eine Anschluß des Widerstandes 2o6

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ist mit einem Anschluß des Detektors 2o8 und der eine Anschluß des Widerstandes 21 ο mit dem anderen Anschluß des Detektors 2o8 verbunden.

Außerdem weist die Ausführungsform 2oo gemäß Fig. 2 ein erstes Drahtpaar 2o3 auf, das alle Verbindungspunkte 2o5(i) - 2o5(n) in der Anordnung untereinander verbindet. An jedem Verbindungspunkt 2o5(i) ist der zweite Anschluß des Widerstandes 2o6 mit einem Draht des Paars 2o3 verbunden, und der zweite Anschluß des Widerstandes 21 ο ist mit dem zweiten Draht des Paars 2o3 verbunden. Das Drahtpaar 2o3 tritt aus dem Ende 2o1 der Anordnung 2oo aus.

Außerdem weist die Anordnung 2oo einen dritten Widerstand 2o7 und einen vierten Widerstand 211 an jedem Verbindungspunkt 2o5(i) auf. Der eine Anschluß des Widerstandes 2o7 ist mit einem Anschluß des Detektors 2o8 und der andere Anschluß des Widerstandes 211 mit dem anderen Anschluß des Detektors 2o8 verbunden.

Außerdem weist die Ausführungsform der Anordnung 2oo gemäß Fig. 2 ein zweites Drahtpaar 2o4 auf, die alle Verbindungspunkte 2o5(1) - 2o5(n) in der Anordnung untereinander verbindet. An jedem Verbindungspunkt 2o5(i) ist der zweite Anschluß des Widerstandes 2o7 mit einem Draht

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des Paars 2o4 und der zweite Anschluß des Widerstandes 211 mit dem zweiten Draht des Paars 2o4 verbunden. Das Drahtpaar 2o4 tritt aus dem Ende 2o2 der Anordnung 2oo aus.

Gemäß den Figuren 2 und 3a weist die Ausführungsform der Anordnung 2oo zusätzlich einen Verstärker auf, dessen Eingänge mit dem Drahtpaar 2o3 verbunden sind, das aus dem Ende 2oi der Anordnung austritt. Das Verhältnis des Widerstandes 4o1 zur Widerstandssumme der Widerstände 2o6 und 21 ο bestimmt den Beitrag des Detektors 2oO am Ausgang des Verstärkers 4oo. Wie mit Bezug auf die Fig. 1 diskutiert worden ist kann eine gleichförmige, eine Tschebyschew- oder irgendeine andere Wichtung auf das Ausgangssignal des Detektors in der Anordnung 2oo aufgeprägt werden, und zwar durch das Verhältnis des Widerstandes 4o1 zur Summe der Widerstände 2o6 und 21 ο. Eine bevorzugte Ausführungsform der Anordnung 2oo weist außerdem zehn Verbindungspunkte und, falls eine Tschebyschew-Wichtung der Anordnung erwünscht ist, das Verhältnis des Widerstandes 4o1 zur Summe der Widerstände 2o6 und 21 ο gemäß Tabelle I auf.

Gemäß den Figuren 2 und 3a kann eine Ausführungsform der Anordnung 2oo zusätzlich einen zweiten Verstärker aufweisen, dessen Eingänge mit dem Drahtpaar 2o4 verbunden sind. Dieser zweite Verstärker ist vorzugsweise identisch zum Verstärker 4oo und weist einen zugeordneten Rückkoppelkreis mit Widerstand 4o1 auf. Das Verhältnis dieses Wider-

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Standes zur Summe der 'Widerstände 2o7 und 211 bestimmt den Beitrag eines vorgegebenen Verbindungspunktes 2o5(i) zum Ausgangesignal dieses zweiten Verstärkers.

Gemäß den Figuren 1 und 2 ist die Gesamtlänge einer erfindungsgemäßen Anordnung sowie der Abstand zwischen benachbarten Verbindungspunkten in der Anordnung bestimmend für die Wellenlängen der seismischen Wellen, die bei Verwendung des Kabels bei seismischen Explorationen geschwächt werden. Üblicherweise kennen seismische Explorationsmannschaften den Wellenlängenbereich unerwünschter seismischer Wellen, die während seismischer Untersuchungen abgeschwächt werden sollen. Falls jedoch diese Kenntnis nicht vorhanden ist, wird üblicherweise zunächst ein "Testbeben" von der Mannschaft vorgenommen, um den Wellenlängenbereich für diese unerwünschten Vibrationen festzustellen. Ist einmal der Bereich dieser unerwünschten Wellenlängen bestimmt, so sollte die Gesamtlänge der seismometrischen Anordnung so sein, daß sie größer ist als die Wellenlänge der seismischen Welle mit deren niedrigsten unerwünschten Frequenz (d.h. größer als die längste unerwünschte Wellenlänge).

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Zusätzlich sollte der Abstand zwischen benachbarten Verbindungspunkten, z.B. 105 (1) bis 105 (2), 105 (2) bis 105 (3) usw. gemäß Fig. 1, so gewählt werden, daß er kleiner oder gleich der Wellenlänge der seismischen Welle mit der höchsten unerwünschten Frequenz ist (d.h. der kürzesten unerwünschten Wellenlänge). Die Auswahl der Gesamtlänge der Anordnung und des Abstandes zwischen benachbarten Verbindungspunkten in der Anordnung gemäß den oben angegebenen Kriterien stellt sicher, daß die Spitzen (oder Täler) der höchsten unerwünschten Frequenz nicht auftreten bei benachbarten Verbindungspunkten und daß Spitzen (oder Täler) der seismischen Wellen der niedrigsten unerwünschten Frequenz nicht gleichzeitig an den Enden der Anordnung auftreten. Gemäß einer bevorzugten AusfUhrungsform der Anordnung alt 10 Verbindungspunkten beträgt die Gesamtlänge ca. 100,6 m (330 Fuß), und der Abstand zwischen benachbarten Verbindungspunkten beträgt ca. 10 η ( 33 Fuß),

In Fig. 5 ist ein 4-Kanal-AufZeichnungssystem dargestellt, das eine Anzahl seismometrischer Anordnungen gemäß der Erfindung aufweist. Gemäß der Darstellung weist das Aufzeichnungssystem 4 Aufzeichnungsstationen 501 bis 504 und 5 seismometrische Anordnungen 511 bis 515.

Dieses Aufzeichnungssystem weist zusätzlich ein Vielfach-Paarkabel 510 auf. Ein Drahtpaar des Kabels wird bei Jeder Aufzeichnungsstation 501 bis 504 heraus-

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gezogen. Die seismischen Daten von jedem Aufzeichnungspunkt 501 bis 504 werden dem nicht dargestellten Aufzeichnungsgerät über das Drahtpaar zugeführt, das an jedem Aufzeichnungspunkt herausgeführt ist.

Dieses 4-Kanal-AufZeichnungssystem ermöglicht eine bidirektionale Arbeitsweise der erfindungsgemäßen seismometrischen Anordnung. Beispielsweise sind die Enden der Anordnung 512 mit den Eingängen der Aufzeichnungsstationen 501 und 502 verbunden. Außerdem empfängt jede Aufzeichnungsstation 501 bis 504 ein Eingangssignal von zwei seismometrischen Anordnungen. Das dem Aufzeichnungsgerät durch das Ausgangssignal jeder Aufzeichnungsstation zugeführte Signal ist daher eine Summe der Ausgangssignale der seismometrischen Anordnungen, die die Daten zu den Eingängen führt. Wenn Tschebvoc'-iev.--Wichtungskoefficienten auf die Ausgangssignale der Detektoren in den seismometrischen Anordnungen 511 bis 515 aufgeprägt werden, so stellen die Liniendarstellungen in Fig. 5 die Beiträge der verschiedenen Detektoren in jeder Anordnung zu dem Ausgangssignal jedes Aufzeichnungspunktes dar.

In Fig. 6 ist ein anderes 4-Kanal-Aufzeichnungssystem zui/ferwendung einer Anzahl seismometrischer Anordnungen für unidirektionale Betriebsmode dargestellt. Dieses Aufzeichnungssystem weist ebenfalls 4 Aufzeichnungsstationen 601 bis 604 und 8 seismometri-

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27D5391 37

trische Anordnungen 611 bis 618 auf. Das Aufzeichnungssystem weist außerdem ein Hauptaufzeichnungskabel 625 auf, das als Vielfach-Paarkabel ausgebildet ist. An jeder Aufzeichnungsstation 601 bis 604 ist ein Draht- ^c> paar des Kabels 625 herausgeführt. Die seismischen Daten von jeder Aufzeichnungsstation werden dem nicht dargestellten Aufzeichnungsgerät über das Drahtpaar zugeführt, des an Jedem Aufzeichnungspunkt 601 bis 604 aus dem Kabel 625 herausgeführt worden ist. Jede Auf-Zeichnungsstation 601 bis 604 empfängt ein Eingangsignal von zwei seismometrischen Anordnungen. Beispielsweise ist das Eingangssignal der Aufzeichnungsstation 601 das Ausgangssignal der seinionietrischen Anordnung 611 und 612. Das Ausgangssignal jedes Aufzeichnungspunktes 601 bis 604 ist eine Kombination der Ausgangssignale der zwei seismometrischen Anordnungen, die jeweils Daten zuführen. Wenn Tschebyschew-Wichtungskoefficienten den Ausgangssignalen der einzelnen seismischen Detektoren in jeder seismometrischen Anordnungen 611 bis 618 aufgeprägt werden, so wird der Beitrag jedes Detektors zum Ausgangssignal jedes Aufzeichnungspunktes 601 bis 604 in den Liniendarstellungen deijFig. 6 illustriert.

In den Fig. 3b bis 3c und 4 sind Ausführungsformen der Verstärkeranordnungen dargestellt, die in den Auf-Zeichnungsstationen der Fig. 5 und 6 verwendet werden können. Jeder dieser Verstärker empfängt die Ausgangs-

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signale der zwei seismoraetrischen Anordnungen an se·. -nen Eingängen und kombiniert die zwei Signale an hinein Ausgang. Jeder Verstarker bildet eine Isolatior sehen den Ausgangssignalen von jeder seismometrisehen Anordnung.

Die Verstärkeranordnung der Fig. 3b weist zwei Operationsverstärker 410 und 412 auf. Die nicht invertierenden Eingänge der Operationsverstärker 410 und 412 sind Jeweils gemeinsam geerdet, wobei diese gemeinsame Erdunr einer der Ausgänge der Verstärkeranordnung/ί st. Zwischen dem invertierenden Eingang und dem Ausgang der Operationsverstärker 410 bzw. 412 sind Rückkoppelwiderstände 411 bzw. 413 geschaltet. Das eine Ende der Widerstände 414 und ist mit den Ausgängen der Operationsverstärker 410 bzw. 412 verbunden und die zweiten Enden der Widerstände 414 und 415 sind mit einem gemeinsamen Schaltpunkt verbunden. Dieser gemeinsame Schaltungspunkt bildet den zweiten Ausgang der Verstärkeranordnung. Die zwei Ausgänge der Verstärkeranordnung können mit dem Drahtpaar verbunden werden, das aus dem Hauptkabel gemäß den Fig. 5 und 6 herausgeführt worden ist.

Gemäß Fig. 3b können die invertierenden und nicht invertierenden Eingänge der Operationsverstärker 410

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7 0 Γ.. ; -J / Q 2 9 6

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und 412 mit dem Drahpaar verbunden sein, οίε pis einem der Enden der Ausführungsform der Anordr.urf gemäß den Fig. 1 und 2 herausgeführt werde:, ist.. Die von den Anordnungen empfangenen Sign-"^ v-?r.:ev. an den Ausgängen der Operationsverstärker ■■"■ . ur.< 412 aufsummiert. Das Verhältnis des Widfrs'.ar. :?r 411 zum Wichtungswirif rrtand an jedem Vert■: ; i'. punkt in der Anordnung, die ein Signal zu ier. Cpe: tionsverstärker 410 schickt, bestimmt den beitrag jedes Detektors zum Ausgangssignal des Operationsverstärkers 410. Funktional identisch ist der Widerstand 413.

Die Verstärkeranordnunpr gemäß Fig. 3c weist einen einzelnen Operationsverstärker 420 sowie einen Ruckle koppelwiderstand 421 aui. Der Rückkoppelwiderstand 421 ist zwischen dem invertierenden Einrang und denr Ausgang des Operationsverstärkers 420 geschaltet, dessen Ausgang direkt mit einem Draht des Drahtpaars verbunden sein kann, das aus dem Hauptkabel am Auf-Zeichnungspunkt herausgeführt worden ist. (vgl. Fir.· und 6). Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers 420 ist geerdet, und dieser Erdungspunkt kann mit dem anderen Draht des Drahtpaars verbunden sein, das aus dem Hauptkabel an jedem Aufzeichnung?- punkt herausgeführt worden ist. Das aus jedem der Enden einer seismometrischen Anordnung ( siehe Fig. 1 und 2) austretende Drahtpaar kann jeweils mit dem

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7 P '■ ' . / r, ? 9 6

ko

invertierenden und nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 420 verbunden sein. Das Verhältnis des Rückkoppelwiderstandes 421 zu dem Wichtungswiderstand, der in irgend einer seismometrischen Anordnung an einem Verbindungspunkt verwendet worden ist, bestimmt den Beitrag des Detektors an diesem Verbindungspunkt zum Ausgangssignal des Operationsverstärkers 420.

In Fig. 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Verstärkeranordnung zur Verwendung mit der erfindunrrgemäßen seismometrischen Anordnung dargestellt. Diese Ausführungsform weist Operationsverstärker 430 und 432 und Rückkoppelwiderstände 431 und 433 auf. Diese Rückkoppelwiderstände sind zwischen den invertierenden Eingang und Ausgang des Operationsverstärkers 430 bzw. 432 geschaltet. Außerdem weist diese bevorzugte AusfUhrungsform Kondensatoren 450 und 452 auf, die parallel zu den Rückkoppelwiderständen 43I bzw. 433 geschaltet sind. Die Kondensatoren 405 und 452 unterdrücken Signale mit Frequenzen oberhalb des interessierenden seismischen Bandes, z.B. oberhalb 500 Hz, so daß sie an den Ausgängen der Operationsverstärker 430 bzw. 432 nicht er scheinen. Die Kondensatoren 450 und 452 haben vorzugs weise einen Wert von 0,01 mFd.

Gemäß Fig. 4 weist außerdem die bevorzugte Ausführungs-

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BAD ORIGINAL

form des Verstärkers Widerstände 440 und 442 zur Strombegrenzung auf. Die Ausgänge der Operationsverstärker 430 und 432 sind mit den ersten Anschlüssen dieser Widerstände verbunden. Wenn der Ausgang der Verstärkeranordnung mit einem Drahtpaar eines Hauptaufzeichnungskabels verbunden ist, so begrenzen die Widerstände 440 und 443 den Strom in den Ausgang jedes Operationsverstärkers 430 und 432, falls ein Spannungsanstieg auf dem Aufzeichnungskabel auftreten sollte. Die Widerstände 440 und 442 haben vorzugsweise einen Wert 6,2 0hm.

Außerdem weist gemäß Fig. 4 die bevorzugte Ausführungsform des Verstärkers einen Kondensator 444 sowie einen Widerstand 446 auf. Der erste Anschluß des Kondensators 444 ist mit dem zweiten Anschluß des Widerstandes 440 verbunden, und der Widerstand 446 ist zwischen dem zweiten Anschluß des Kondensators 444 und dem zweiten Anschluß des Widerstandes 442 geschaltet. Der Kondensator 444verhindert jegliehen DC-Offset des Signals am Ausgang der Verstärkeranordnung, und der Widerstand 446 bildet einen Entladungsweg für den Kondensator 444. Der Kondensator 444 hat vorzugsweise einen Wert 56 mFd , und der Widerstand 446 hat einen Nominalwert von 10k 0hm. Der

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Ausgang der Verstärkeranordnung lie£ zwischen dem Widerstand 446, und jeweils ein Anschluß des Widerstandes 446 kann mit einem Draht des Drahtpaares verbunden sein, das aus dem Hauptaufzeichnungskabel an 5 jedem Aufzeichnungspunkt (vgl. Fig. 5 und 6) herausgeführt worden ist.

Außerdem weist die bevorzugte Ausführungsform der Verstärkeranordnung gemäß Fig. 4 Induktivitäten 461 bis 464, Widerstände 464 bis 468 und Kondensato-

10 ren 469 und 470 auf. Die Induktivität 461 und der Widerstand 465 sind in Reihe geschaltet, wobei ein Anschluß des Widerstandes 465 mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist. Die Induktivität 462 und der Widerstand 466 sind in Reihe

geschaltet, wobei ein Anschluß des Widerstandes 466

ebenfalls mit dem invertierenden Eingang des Operation Verstärkers 430 verbunden ist. Die Induktivität 463 ist mit dem Widerstand 467 und die Induktivität 464 mit dem Widerstand 468 in Reihe geschaltet. Ein An-

Schluß des Widerstandes 467 und 468 ist mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 432 verbunden. De* Kondensator 469 ist zwischen einem Anschluß der Induktivität 462 und einem Anschluß der Induktivität 463 geschaltet, und der Kondensator 470 ist zwischen einem Anschluß der Induktivität 461 und

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7 0 9 8 3 3/0296

einem Anschluß der Induktivität 464 geschaltet. Die nicht invertierenden Eingänge der Operationsverstärker 430 und 432 sind geerdet. Die Induktivität 461 bis 464 haben vorzugsweise einen Wert von 10 mH, die Kondensatoren 469 und 470 vorzugsweise einen Wert von 0,1 mFd und die Widerstände 465 bis 468 vorzugsweise einen Wert von 562 0hm.

Die bevorzugte Ausführungsform des Verstärkers gemäß Fig. 4 wird vorzugsweise verwendet mit der AusfUhrungsform der seismometrischen Anordnung gemäß Fig. 2, und die Ausgänge von zwei seismometrischen Anordnungen können mit den Eingängen dieser Verstärkeranordnung verbunden sein. Der Ausgang von einer seismometrischen Anordnung kann zwischen die Anschlüsse der Induktivitäten 461 und 464 und der Ausgang von einer zweiten seismometrischen Anordnung kann zwischen den Anschlüssen der Induktivitäten 462 und 463 geschaltet sein. Die Ausgangssignale der verbundenen seismometrischen Anordnungen werden an den invertierenden Eingängen der Operationsverstärker 430 und 432 aufsummiert.

Der getrennte Schaltkreis mit Induktivität, Widerstand und Kondensator (LRC-Schaltkreis) am Eingarir jedes Operationsverstärkers 430 und 432 minimalisiert den Streufluß zwischen den Ausgängen der seismometri_scV\e.\o Anordnungen, die mit den Eingängen d?r Verstärker-

709833/0296 ~ .> w. -

BAD ORIGINAL

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anordnung verbunden sind. Bei Weglassen des LRC-Schaltkreises könnte der eine Streufluß zwischen den verschiedenen seismometrischen Anordnungen nicht verhindert werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 4 sei angenommen, daß die Drähte des Drahtpaars 204 der seismometrischen Anordnung 200 (Fig. 2) mit den Anschlüssen der Induktivitäten 461 und 464 (Fig. 4) verbunden sind, wobei der Draht des DraMpaars 204, der mit den Widerständen 207 verbunden ist, mit dem Anschluß der Induktivität 461 verbunden ist, und wobei der Draht des Drahtpaars 204, der mit den Widerständen 211 verbunden ist, mit dem Anschluß der Induktivität 464 verbunden ist. In diesen Fall ist die Größe des Signals, das am Ausgang der Operationsverstärker 430 und 432 (Fig. 4) in Abhängigkeit von irgendeinem seismischen Detektor 208 erscheint, durch das Verhältnis des Widerstandes 431 zum Widerstand 207 an diesen Verbindungspunkt sowie durch das Verhältnis des Widerstandes 433 zum Widerstand 211 an diesen Verbindungspunkt bestimmt. Eine Tschebyschew-Wichtung der Ausgangssignale der seismometrischen Anordnung 200 kann durch Auswahl des Verhältnisses des Widerstandes 431 zum Widerstand 207 und des Verhältnisses des Widerstandes 433 zum Wider- stand 207 gemäß der Tabelle I erreicht werden.

709833/029Θ " ³⁵ "

BAD ORIGMWL

Bei jeder der in den Figuren 3b bis Jc und 4 dargestellten Verstärkeranordnungen ist die Spannun zwischen den invertierenden und nicht invertierendoπ Eingängen der Operationsverstärker sehr klein. Wenn daher der Ausgang einer seismometrischen Anordnung mit den 'Eingängen irgendeiner der Verstärkeranordnungen verbunden ist, so stellt diese einen Kurzschlußkreis zur seismometrischen Anordnung dar. Wer.n daher die bidirektionale Arbeitsweise der seismometrisehen Anordnung wie bei dem Aufzeichnungssystem gemäß Fig. 5 realisiert wird, so erscheint die seismometrische Anordnung an jedem Ende kurzgeschlossen. Die Tschebyschew-Wichtungskoeffizienten gemäß Tabelle I sind umgekehrt propotional zu den Wichtungswiderständen, die an irgendeinem Verbindungspunkt verwendet werden. Wenn ein Kurzschlußkreis über das Drahtpaar geschaltet ist, das aus beiden Enden einer seismometrischen Anordnung mit Tschebyschew-Wichtungskoefficienten im wesentlichen gemäß Tabelle I austritt, so kann festgestellt werden, daß die Brallelkombination der Wichtungswiderstände an allen Verbindungspunkten in der seismometrischen Anordnung im wesentlichen gleich sind. Daher liegt im wesentlichen ein konstanter Dämpfungsfaktor zwischen allen seismischen Detektoren

25 in der seismometrischen Anordnung vor.

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BAD ORIÖfM»A. « G'-ö

Wenn Jedoch die erfindungsgemäße seismometrische Anordnung lediglich zu einem Aufzeichnungspunkt Daten überträgt, so muß ein Kurzschlußkreis über das Ende der seismometrischen Anordnung geschältet werden, das nicht mit den Eingängen eines Verstärkers verbunden ist. Dieser Kurzschlußkreis wäre beispielsweise an den Enden der 511 und 515 (Fig. 5) der Anordnung erforderlich, die von den Aufzeichnungspunkten 501 bzw. 504 entfernt liegen. Dieser Kurzschlußkreis wäre ebenfalls erforderlich an den Enden jeder seismometrischen Anordnung 611 bis 618, die nicht mit den Aufzeichnungspunkten 601 bis 604 In Fig. 6 verbunden sind.

Ib Rahmen der Erfindung kann auch eine seismometrische Anordnung Bit dem wesentlichen konstanten Dämpfungsfaktors zwischen allen seismischen Detektoren in der Anordnung auch dadurch erreicht werden, wenn andere Wichtungsarten für die Ausgangssignale der seismischen Detektoren vorgesehen sind. Wenn beispielsweise gleichförmige Wichtungskoefficienten auf die Ausgangssignale der seismischen Detektoren in der Anordnung angewandt werden, so wird ein im wesentlichen konstanter Dämpfungsfaktor zwischen den Detektoren dann erreicht, wenn die seismometrische Anordnung an beiden Enden kurzgeschlossen ist.

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Claims

1J Seismometrische Anordnung für bidirektionale Arbeitsweise gekennzeichnet durch

a) eine Anzahl ^verbindungspunkte (105(1) bis 105(n)), an denen jewe üb ein seismischer Detektor

5 (108) angeordnet ist,

b) einen ersten Widerstand (106) an jedem Verbindungspunkt, wobei der eine Anschluß des ersten Widerstandes (106) mit dem einen Ausgang des Detektors (108) verbunden ist,

c) ein erstes Drahtpaar (103)» das die Verbindungspunkte (105(1) bis 105(n)) untereinander verbindet und das vom ersten Ende (101) der seismometrischen Anordnung (100) ausgeht, wobei der erste Draht des ersten Drahtpaars (103) mit dem zweiten Anschluß des ersten Widerstandes (106) jedes Verbindungs

punktes und der zweite Draht dieses Drahtpaars (103) Bit dem anderen Ausgang Jedes Detektors (108) verbunden sind,

d) einen zweiten Widerstand (107) an jedem Verbindun.~spunkt, wobei dir eine Anschluß dieses Widerstandes

(107) mit dem einen Ausgang jedes Detektors (108) verbunden ist, und durch

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- je -ORIGINAL INSPECTED

β) ein zweites Drahtpaar (104), das die Verbindungspunkte (105(1) bis 1O5(n)) untereinander verbindet und das vom zweiten Ende (102) der seismometrischen Anordnung (100) ausgeht, wobei der erste Draht des zweiten Drahtpaars (104) mit dem zweiten Anschluß des zweiten Widerstandes (107) jedes Verbindungspunktes und der zweite Draht des zweiten Drahtpaars (104) mit dem zweiten Ausgang jedes Detektors (108) verbunden sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichne t durch

a) einen Verstärker (400), der miljäem ersten Drahtpaar (103) am ersten Ende (101) der seismometrischen Anordnung (100) verbunden ist, ur,. durch

b) einen dem Verstärker (400) zugeordneten Rückkoppelkreis mit einem Widerstand (401), wobei das Verhältnis des Wertes dieses Widerstandes (401) zum Wert des ersten Widerstandes (106) an jedem Verbindungspunkt (105(1) bis 105(n)) einen Verhältnis-Satz definiert und die Größe

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des Signals bestimmt, das am Ausgang des Verstärkers (400) in Abhängigkeit vom Ausganrzsignal des Detektors (108) an diesem Verbindungspunkt auftritt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

a) einen zweiten Verstärker, der mit dem zweiten Drahtpaar (104) am zweiten Ende (102) der seismometrischen Anordnung (100) verbunden ist, und durch

b) einen dem zveiten Verstärker zugeordneten zweiten Rückkoppelkreis mit einen Widerstand, wobei das Verhältnis des Wertes dieses Widerstandes zu dem Wert des zweiten Widerstandes (107) an jedem Verbindungpunkΐ einen Verhältnis-Satz definiert und die Größe des Signals bestimmt, das nm Ausgar:; des zweiten Verstärkers in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des seismischen Detektors (108) an jedem Verbindungspunkt auftritt.

4. Seismometrische Anordnung für bidirektionale Arbeitsweise gekennzeichnet durch

a) eine Anzahl seismometrischer Verbindungspunkte (205(1) bis 205(n)), an denen jeweils ein seismischer Detetektor (208) angeordnet

7098 .13/029 i^at*

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b) einen ersten Widerstand (206) an jedem

Verbindun spunkt, wobei der eine Anschluß des ersten Widerstandes (206) mit dem einen Ausgang des Detektors (208) verbunden ist,

b c) einen zweiten Widerstand (210) an jedem

Verbindungspunkt, wobei der zweite Widerstand (210) mit seinem einen Anschluß mit dem anderen Ausgang des Detektors (208) verbunden ist,

d) ein erstes Drahtpaar (203), das die Verbir.-

dungspunkte unter_jeinander verbindet und '.as vom ersten Ende (201) der seismometrischen Anordnung (200) ausgeht, wobei der erste Draht des ersten Drahtpaars (20?) mit dem zweiten Ende des ersten Widerstandes (206)

an jedem Verbindungspunkt und der zweite Draht des ersten Drahtpaars (20?) mit dem zweiten Ende des zweiten Widerstandes (210) an jedem Verbindungspunkt verbunden ist,

β) einen dritten Widerstand (207) an jedem Ver

bindungspunkt, wobei der eine Anschluß die-es Widerstandes (207) mit dem einen Ausgang des Detektors (208) verbunden ist,

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6 '/705391

f) einen vierten Widerstand (211) an jedem Verbindunsspunkt (205(1) bis 2O5(n)), wobei der· eine Anschluß dieses Widerstandes (211) mit dem zweiten Ausgang des Detektors (208) ver-

'· bunden ist, und durch

g) ein zweites Drahtpaar (20A), das cie Verbindungspunkte unten-einander verbincet und d.-rvon den zweiten Ende (202) der seismometri:· Anordnung (200) ausgeht, wobei der erste Dv.ζ des zweiten Drahtpaars (204) mit dem zweite;:

Anschluß des dritten Widerstandes (207) ^r. jedem Verbindungspunkt und der zweite Draht des zweiten Drahtpaars (204) mit dem zweiten AnscHuß des vierten Widerstandes (211) an

1^r"> jedem Verbindungspunkt verbunden sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeich

net durch

a) einen Verstärker (400), der mit dem ersten

Drahtpaar (203) am ersten Ende (201) der seismometrisehen Anordnung (200) verbunden ist,

und durch

b).einen dem Verstärker (400) zugeordneten Rür!.-koppelkreis mit Widerstand (401), wobei di·-» Verhältnisse dieses Widerstandes (401) zu do .

'■ ^r Wert des ersten Widerstandes (206) und zu d

Wert des zweiten Widerstandes (210) an .jec--·::.

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Verbindungspunkt (205(1) bis 2O^r(n)) eine: Verhältnis-Satz definieren und die Gr" Ausgangssignals bestimmen, da ar Au.-^n: Verstärkers (400) in Abhängigkeit ve:,. Au gangssignal des Detektors (208) an einerbestimmten Verbindungspunkt auftritt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch

a) einen zweiten Verstärker, der mit dem zwei

ten Drahtpaar (204) am zweiten Ende (202) der seismometrisehen Anordnung (200) verbunden ist, und durch

b) einem den zweiten Verstärker zu geordneten

',' zweiten Rückkoppelkreis mit einem Wider

stand, wobei die Verhältnisse des Wertes dieses Widerstandes zum Wert des dritten und vierten Widerstandes (207 bzw. 211) an jedem Verbindungspunkt einen Verhältnis-Satz definieren und die Größe des Ausgangssignals bestimmen, das am Ausgang des Verstärkers in Abhängigkeit vom Ausgsngssignal des Detektors (208) an diesem Verbindungspunkt auftritt.

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7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2, 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Elemente des Verhältnis-Satzes im wesentlichen gleich sind.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 2, 3, 5, b oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Elemente des Verhältnis-Satzes Tschewbyschew-Wichtungskoeffizienten sind.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 2, 3» 5, 6, 7 oder 8, gekennzeichnet durch zehn Verbindungspunkte (105(1) bis 105(n) bzw. 205(1) bis 205(n)).

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch g e kennzeichnet , daß die Elemente des Verhältnis-Satzes im wesentlichen durch die Werte der Tabelle I spezifiziert sind.

11. Seismometrisches Kabel, gekennzeichnet durch

a) eine Anzahl seismometrischer Verbindungs-

::0 punkte (105(1) bis 105(n); 205(1) bis 205(n))_t

die jeweils zwei Anschlüsse für einen seismischen Detektor (108; 208) aufweist,

b) einen ersten Widerstand (106, 206) an jedem

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Verbindungspunkt, wobei das eine Ende des ersten Widerstandes (106, 206) mit den eii ^r-r. Anschluß des Verbindungspunktes verbunden ist,

5 c) ein erstes Drahtpaar (103, 203), das die

Verbindungspunkte unter einander verbinde und das am ersten Ende (101, 201) der seirmometrischen Anordnung (100, 200) austritt, wobei der erste Draht des ersten Drahtp^rr> (103, 203) jeweils mit dem zweiten Anscnlui3

des ersten Widerstandes (106,bzw. 206) und der zweite Drant des ersten Drahtpaars (103, 203) Jeweils mit dem zweiten Anschluß jedes zweiten Verbindungspunktes verbunden sind,

d) einen zweiten Widerstand (210) ar jedem Ver

bindungspunkt, wobei der eine Anschluß des zweiten Widerstandes (210) mit dem zweiter; Anschluß des jeweiligen Verbindungspunktes verbunden ist, und durch

20 β) ein zweites Drahtpaar (104, 204), das die

Verbindungspunkte untereinander verbindet und das vom zweiten Ende (102 bzw. 202) der seismometrischen Anordnung (100 bzw. 200) ausgeht, wobei der erste Draht des zweiten

Drahtpaars (104, 204) jeweils mit dem zweiten

Anschluß des zweiten Widerstandes (107 bzw.

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207) und der zweite Draht des zweiten Paars (104, 204) mit dem zweiten Anschluß an jedem Verbindungspunkt verbunden ist.

ItH

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