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Geophonkettenverbindung
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Bei seismischen Aufschlußarbeiten werden akustische Wellen erzeugt
und abwärts in die Erde übertragen. An den Ubergangszonen zwischen den verschiedenen
Gesteinsschichten treten Reflexionen der akustischen Wellen auf, von denen daher
entsprechend gedämpfte Teile an die Erdoberfläche zurückkehren, wo sie durch Gruppen
von am Boden angeordneten Geophonen aufgenommen werden. jede Geophongruppe liefert
ein Mischsignal, dns einer bestimmten geographischen Station oder Ort an der Erdoberfläche
zugeordnet ist. Das Signal kann das Ergebnis der gummierung der Ausgangssignale
irgendeiner Anzahl von Geophonen sein. Gewöhnlich werden zur Vereinfachung der Feldarbeiten
eine Mindestanzahl von Geophonen, etwa neun, halbdauerhaft aneinander befestigt,
um für den
Feldaufbau eine Grundeinheit zu schaffen. Eine solche
Einheit wird "Flyer" oder "Kette" genannt. Die von einem Meßtrupp beschäftigten
Tiefer müsnen vielfach buchstäblich Hunderte von derartigen Ke-tten bei den Feldarbeiten
befördern. An jeder Station kann ein Helfer zwei oder mehr Ketten elektrisch verbinden,
um einen einzelnen Kanal für Ausgangssignale zu bilden, die einem gegebenen geographischen
Ort zugeordnet sind, der mit den Nachbarstationen zusammen ein bestimmtes Aufstellungamuster
bildet. Nach Auslösung der akustischen quelle wird das Reflexsionsmischsignal von
jeder (lies(r Stationen, z. B. insgesamt achtundvierzig, einer elektrischen Schaltungseinrichtung
zugeführt, um aufgezeichnet; und verarbeitet zu werden. Dies bildet ein übliches
Verfahren zur Aufzeichnung von achtundvierzig Spuren.
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Verschiedene Arten von Einrichtungen zur Aufnahme von geophysikalischen
Daten gemäß den vorstehenden t:rläuterungen sind im Gebrauch. Z. B. wird in einem
üblichen System das von jeder Geophongruppe stammende bzw. an einer Station aufgenommene
Signal über ein Leiterpaar zusammen mit Signalen auf benachbarten Leiterpaaren einem
AufnnIirnwagen zugeführt. Wegen der Vielzanl von Leiterpaaren innerhalb des Aufnahmekabels,
das sich über mehrere Kilometer erstreckt, wobei achtundvierzig Paare als Mindeh,ntll
nicht ungewöhnlich ist, ist die Anfalligkeit der Sinrichtullg gegen Störungen sehr
hoch. Auch ist die Impedanz des Kabels ziemlich hoch; die Signalabgabe aus einzelnen
Geophongruppen karin
aufgrund von Störungen beeinträchtigt werden,
die nicht leicht herauszufinden sind; insbesondere können Verzerrungen auftreten.
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Um die Nachteile zu vermeiden, die mit der Benutzung fiberlanger Leiterpaare
in seismischen Kabeln verbunden sind, wird in neuzeitlichen Systemen eine Reihe
von örtlich gesondert liegenden, Digitaldaten liefernden Aufnahme und Telemetrie-Einrichtungen
(RDATC) entlnng der Aufstellungslinie verteilt. Diese RDAt'C's sammeln die Signale
von einer begrenzten Anzahl von Geophonketten, speichern, verstärken, filtern, regeln
die Versttirkung und digitalisieren die Analog-Signale, um sie in eine kompatible
Digital-Form zu bringen. Die Daten-Bits bleiben gespeichert, bis sie durch Befehle
zur Ubertr(lgung oder Fernabtastung (Telemetrie) auf bzw. durch die zentrale Aufzeichnungseinheit
im Aufnahmewagen freigegeben werden. Da jeder RDATC in der Lageist, die Digital-Information
zu speichern, kann die Abfragung und Ubertragung auf die zentrale Auf zeichnungseinheit
in Reihenform ausgeführt werden. Die Verwendung von RDATC's vereinfactit; die Aufzeichnung
von seismischen Daten im Feldbetrieb in einem wesentlichen Ausmaß. Es ergeben sich
aber Schwierigkeiten dadurch, daß mit jedem RDATC eine Vielzahl von Geophonketten
verbunden werden muß, wobei auch Unterverbindungen zwischen beiden Enden der Ketten
und dem Eingang eines 12DATC erforderlich werden können.
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Die Ketten können verhältnismäßig lang sein, im einzelnen
etwa
zweihundert Fuß (etwa sechzig Meter). Die Notwendigkeit, pro Kanal über zweihundert
bis vierhundert Fuß (etwa sec zig bis einhundertzwanzig Meter) Zusatzknbel oder
etwa neunhundert Fuß und mehr (etwa zweihundertsiebzig Meter und mehr) Zusatzkabel
pro RDATC vorzusehen, beseitigt für den Feldbetrieb einen der Hauptvorteile, der
mit der Benutzung von XDANC's als Zwischenstationen in einer Aufnahmeeinrichtung
verwirklicht werden sollte, nämlich die Vereinfachung des Feldaufbaus, der alle
RDAUC's und den zentralen Aufnahmewagen miteinander verbindet. Auch kann die Verwendung
vieler verschiedener Geophonketten, die durch Zusatzkabel verbunden sind, zu Aufnahmestörungen
führen, wenn mit dem Aufbau beschäftigte Helfer elektrische Fehlverbindungen zwischen
den DATC's und den Ketten herstellen. Die Benutzung einer großen Anzahl von Zusatzkabeln
kann also dazu führen, daß einige Ketten miteinander in Schleifen und nicht mit
einem HDAC verbunden werden. Manche derartigen Fehler sind vom Aufnahmewagen her
feststellbar, andere jedoch nicht. Aber auch die feststellbaren Fehler erfordern
zusätzliche Anweisungen vom Aufnahmewagen an die Helfer, damit der Aufbau berichtigt
wird, bevor die Aufnahme abläuft. Alles dies führt zu einer Leistungsverminderung
des Feldtrupps.
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Schließlich enthält auch jeder RDATC Verstärker, dessen Ansprache
in Abhängigkeit von der Eingangscharakteristik, die auch von der CharakterisXik
der Zusatzkabel mitbestimmt wird, veränderlich ist. Daher ist es erwünscht, für
jeden
Signal- oder Dateneingangskanal im wesentlichen gleichbleibende
Anschlußverhältnisse herzustellen.
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Die Erfindung geht deshalb von der Aufgabe aus, zur Verwendung mit
örtlich gesondert liegenden, Digital-Daten liefernden Aufnahme- und Telemetrie-Einrichtungen
besondere Geophonkettenverbindungen zu schaffen, die das Anschließen und Abtrennen
von Geophongruppen erheblich vereinfachen, wobei die Erfindung auch eine besondere
Art der Herstellung solcher Kombinationsgeophonverbindungen betrifft.
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Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen zusammengefaßt.
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Mit der Erfindung wird eine neuartige Kombination von Geophonkette
und Verbinder geschaffen, die zusammen mit den RDATC's einer mit Telemetrie arbeitenden
Aufnahmeeinrichtung verwendet werden kann. Die Erfindung gestattet die Bildung von
Kettengruppen-Serien, in der jede Kette den Anschluß für die darin enthaltenen Geophone
in einfacher Weise ermöglicht, ohne daß die Flexibilität für den Feldaufbau oder
die Ansprache eines RDATC abträglich beeinflußt würde.
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Der nach der Erfindung vorgesehene Aufbau der Geophonketten ermöglicht
einerseits eine einfache und übersichtliche Herstellung, andererseits wird die Herstellung
von Anschlüssen im Feldbetrieb vereinfacht, außerdem die Gefahr von Fehlanschlüssen
wesentlich vermindert. Insbesondere gestattet die Erfindung, die Zahl de für eine
Station verwendeten Geophonketten den jeweiligen Erfordernissen entsprechend zu
wählen
und die entsprechende Gruppenanordnung schnell und sicher
herzustellen. Auch ist die Anwendung der Erfindung unnbhängig von der Aufstellungsweite
bzw. den Abstand zwischen einzelnen Stationen.
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Die Erfindung sieht vor, daß ein mehrere Geophone enthaltender Geophonketten-Verbinder
an einen Kanal angeschlossen wird, der zu einer Reihe von Kanälen einer gesondert
liffrerlden, Digitaldaten liefernden Aufnahme- und Telemetrieeill}leit gehört, die
ihrerseits mit einer zentralen Steuer- urid AuL-zeichnungsstntion in Verbindung
steht, die gewöhnlich iti einem Fahrzeug angeordnet ist. Jede Aufnahme und Telemetrie-Einrichtung
(RDATC) arbeitet in Kombination mit einer Gruppe von Geophonketten, die aus einer
oder mehreren Ketten bestehen kann, und speichert, verstärkt, filtert, regelt tii
Verstärkung und digitalisiert Analogdaten oder Signale nu jeder angeschlossenen
Geophonkettengruppe, wobei die Digitaldaten dann durch Telemetrie auf die Aufzeichnungseinheit
im Aufnahmewagen übertrngen werden. Die Anzahl der für ein<.
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Kettengruppe verwendeten Geophonketten-Verbinder kann nach Erfcrdernis
gewählt werden. Jeder Geophonketten-Verbinder enthält einen mittleren, mehrere Leiter
aufweisenden K.llelabschnitt, der z. B. N+1Leiter enthält, wobei N eine gerade positive
Zahl größer als 2 ist, etwa s oder 6 usw. nri bssi(len Enden bildet dieser Mittelabschnitt
den Mittelschenkel eine mehrarmigen Verbindungsstückes. Eine Mehrzahl von von in
Reihe bzw. parallel verbundenen Geophonen, z. B. 9, sind durch den mittleren Kabelabschnitt
angeschlossen. An den Enden
der Arme jedes mehrarmigen Verbindungsstückes
gehen weitere Kabelabschnitte ab, die ähnlich wie der Mittelabschnitt ausgebildet
sind, hier jedoch als Kabelzweigabschnitte erwähnt werden, wobei nur zwei der Kabel
wirksam mit dem gewählten Leiterpaar des Mittelabschnittes verbunden sind.
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Am äußeren Ende jedes Kabelzweigabschnittes ist ein llermaphrodit-Kupplungselement
angeordnet, das eine Kombination aus zwei Männchen und zwei Weibchen enthält, wobei
zwischen je einem Männchen und einem Weibchen eine Untfreinheit durch Parallelverbindung
hergestellt ist. bei SlD werden auf diese Weise die drei Geophonleiter des mittleren
Kabelabschnittes anpnssungsfähig mit 1, 2, 3 usw. gleteiliegenden Kupplungselementen
weiterer Geophonketten-Verbinder verbunden, um die Signalaufnahme der sich ergebenden
Geophonkettengruppe zu erhöhen, oder das übrige Leiterpa kann einen Anschluß nach
außen herstellen, z. B. an den RDATC, um wirksam Signale von entfernter liegenden
Geophone benachbarter Kettengruppen zu übertragen. Die erfindungsgemäßen Geophonketten-Verbinder
können bei etwaigen Schäden im Feld leicht repariert werden. Die handhabung wird
erfinS dungsgemäß dadurch vereinfacht, daß jedes Hermaphro(lit-Kupplungselement
mit einer Farbkennzeichnung versehen ist, um den Feldaufbau und die Herstellung
von Verbindungsanschlüssen zu vereinfachen und Verwechselungsgefahr zu verringern.
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Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen die Erfindung
beispielsweise erläutert und dargestellt ist. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische
Darstellung, teilweise als Blockdiagramm, der systematischen digitalen Zusammenfassung
und Aufzeichnung seismischer Felddaten unter Benutzung erfindungsgemäßer Geophonketten-Kombinationsanschlüsse
im Zusammenhang mit Telemetrie-Zwischenstationen (RDATC's), die nach Ansammlung
digitalisierte Daten in Reihen- oder Gruppenforn an einen zentralen Aufnahmewagen
weitergeben, Fig. 2 schematisch das Feld-Sammel- undTelemetriesystem der Fig. 1,
wobei acht Geophonketten in erfindungsgemäßer Ausgestaltung an einen RDATC mit vier
Kanälen angeschlossen sind, wobei der RDATC mit einer zentralen Aufzeichnungsstation
oder einem Aufzeichnungswagen verbunden ist, Fig. 3 ein Blockdiagramm des RDATC
der Fig. 2, Fig. 4 eine schaubildliche schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Geophonketten-Verbindung, Fig. 5,6a und 6b Schnitte entlang den Linien 5 - 5, 6a-6a
und 6b - 6b der Fig. 4 und
Fig. 7 schematisch die Geophonketten-Verbindung
gemäß Fig. 4.
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Ein digitales Feldaufnahmesystem 10, siehe Fig. 1, wird im Zusammenhang
mit einer in einem Fahrzeug untergebrachten seismischen Aufnahmeapparatur benutzt,
die nicht mehr dargestellt ist und mit Hilfe des Fahrzeugs in der Arbeitsrichtung
der Feldaufnahme, die durch den Pfeil A angedeutet ist, weiterbewegt werden kann.
Die Einrichtung 10 enthalt ein digitales Feldaufzeichnungs- und Steuersystem 11,
das zwischen einem digitalen Impulsauslösesystem 12 und einer Reihe räumlich entfernt
liegender digitale Aufnahme- und Telemetrieschaltungen 13 angeschlossen ist, die
hier als RDATC's bezeichnet werden. Jeder RDATC 13 ist seinerseits mit mehreren
Geophonkettengruppen 14 verbunden, beispielsweise wenigstens 4 pro RDATC. Jede Kettengruppe
14 besteht aus zwei oder mehr Geophonketten 15. Die Kettengruppen 14 bilden eine
Geophonauslage, die üblicherweise zwei oder mehr Meilen lang ist (1 Meile I etwa
1,6 km).
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Das digitale Impulsauslösesystem 12 steuert einen Vibrator 16 oder
eine Dynamitladung oder eine andere Energiequelle, die an der Erdoberfläche oder
im Untergrund angeordnet ist.
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Falls ein Vibrator benutzt wird, wird vorzugsweise einer mit hydraulischer
Betätigung eingesetzt, der mit der Auslösung
eines die seismische
Energie steuernden Signale durch einen Verstärker 17 arbeitet und die Energie in
eine Erdformation 20 unter den RDATC's 13 und den Kettengruppen 14 etwa an einem
Schuß- oder Quellenpunkt SP überträgt.
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Die von der Energiequelle in die Erdformation 20 iibertrngene akustische
Wellenfront entspricht einer vorher fesgelegten Veränderung, etwa der Amplitude
gegenüber der Zeit, eines Pilotsignals, das in üblicher Weise vom digitalen Auslösesystem
12 abgegeben wird.
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Nach Auslösung des Vibrators 16 (oder einer anderen Eneriequelle)
läuft ein Aufnahmezyklus b. Wtihrend es ersten Zyklus werden Reflexionen der seismischen
Energie, z.B. von der Diskontinuität 21, durch die Geophonauslage empfangen, d.h.
von den Geophonkettengruppen 14, die den örtlichen Stationen A,B,C,D,E usw. zugeordnet
sind. Das analoge Ausgangssignal jeder Geophonkettengruppe 14, d.h. an den Stationen
A,B,C,D,E usw. wird jeweils einem der RDATC 13 zugeführt. Da das Ausgangssignal
jeder Kettengruppe 14 ein einzelnes kombiniertes elektrisches Signal ist, wird zum
Empfang jeweils ein gesonderter Kanal jedes RDATC 13 benutzt.
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Innerhalb des RDATC 13 fahrt jeder Datenkanal durch eine Reihe von
Bearbeitungsgängen, einschließlich Digitalisierung, Formierung und Speicherung bis
zu dem Zeitpunkt, an dem die Informationsbits nach dem Aufzeichnungswagen, d.h.
dem
Steuersystem 11, zurückübertragen oder telemetriert wenden.
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Da die Daten aller RDATC's 13 speicherbar sind, kann die Information
- auf Abruf - etwa über ein einzelnes 7.wei-Leiter-Kabel 9 in Reihenform auf das
digitale Feldaufzeichnungs-und Steuersystem 11 übertragen werden, in dem die schließliche
Aufzeichnung auf Magnetband geschieht. Natürlich kann anstelle eines Kabels 9 ein
anderes Mittel benutzt werden, um die Daten von jedem RDATC auf das Aufzeichnunge-
und Steuersystem 11 zu übertragen, etwa drahtlos.
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Nachdem der Vibrator 16 (oder eine andere Quelle) am Schußpunkt SP
betätigt worden ist, kann er bzw. die andere Energiequelle zusammen mit Teilen der
Geophonauslage, z.B. den zur Station A gehörenden Kettengruppen 14,in Richtung des
Pfeiles A nach neuen Einsatzorten versetzt werden.
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Es wird angenommen, daß der Vibrator an seinem neuen Einsatzort SP'
in Richtung des Pfeiles A um einen Abstand d in Arbeitsrichtung von dem vorhergehenden
Ort SP entfernt ist. Die Geophonauslage kann um den gleichen Abstand d in Arbeitsrichtung
weitergerückt werden,wobei etwa d gleich der Gesamtlänge einer Kettengruppe ist,
die eine gegebene Station bildet. Danach beginnt ein neuer Aufnahmezyklus in der
bereits beschriebenen Weise.
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Die Geophonauslage der Fig. 1 kann eine große Anzahl von
Geophonkettengruppen
14 aufweisend die Zahl hangt u.a. von der Anzahl der im Feld eingesetzten RDATC
8 ab, außerdem von der Abfragerate oder-Frequenz, die bei den RDATC angewendet wird.
Da die Kanal-Kapazitäten der RDATC's additiv sind, können bis zu 384 Informationskanäle
in der digitalen Feldaufzeichnungs- und Steuereinrichtung 11 aufgezeichnet werden.
tiblicherweise werden aber etwa 28 RDATC's in einer.
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Feldanordnung benutzt. Wenn eine Abfragefrequenz von etwa 4 msek.
angenommen wird, können etwa 112 Datenkanäle leicht behandelt werden. Davon werden
aber etwa 96 für seismische Aufzeichnungen benutzt. Der übrige Teil, etwa 16 Kanäle,
werden gewöhnlich für Dokumentationszwecke verwendet.
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Bei einer Aufzeichnung von 48 Kanälen ist die Anzahl der erforderlichen
RDATC's verhältnismäßig geringer als die Länge der Auslegung, d.h. 14 RDATC's liefern
bei einer Abfragerate von 4 msek. 56 Datenkanäle, von denen 8 solcher kanäle für
die Dokumentation des Arbeitsganges verwendet werden können. Falls jede aus einer
Geophonketten-Gruppe 14 gebildete Station 2 Ketten 15 von jeweils 200 ft (etwa 60
m Länge) zusammengesetzt ist, beträgt die Aufstellungslänge für jeden Aufnahmevorgang
etwa 2 1/2 Meile (etwa 4,8 km). Falls die Aufstellung um regelmäßige Abstände versetzt
wird, (roll alongnVerfahren) wie bereits erwähnt, kann die Abschaltung der einer
bestimmten Station zugeordneten Geophonketten elektrisch geschehen, so daß die Aufstellung
in Richtung des PfeilesAweiterbewegt werden
kann. Für die Leistungsfähigkeit
der Feldarbeiten ist es jedoch wichtig, wie die Ketten 15 wirksam angeschlossen
(und abgeschaltet) werden können.
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Fig. 2 veranschaulicht Geophonkettengruppen 14 im einzelnen, und zwar
im besonderen in Verbindung mit den Stationen A,B,C, und D und einem RDATC 13a.
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In Fig. 2 ist der Station A die Geophonkettengruppe 14a zugeordnet,
nämlich die Ketten 15a und 15b. Entsprechend ist der Station B die Kettengruppe
14b mit den Ketten 15c und 15d, der Station C die Kettengruppe 14c mit den Ketten
15e und 15f und der Station D die Kettengruppe 14d mit dem Kettenpaar 15g und 15h
zugeordnet.
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Die Ketten jedes Paares, d.h. die Ketten 15a, 15b;... 15g, 15h sind
elektrisch miteinander verbunden durch jeweils dazwischen liegende Zentralverbinder
oder-Kupplungen 30.
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Dabei enthält jede Zentralkupplung 30 ein Paar getrennter Kupplungen
30a, 30b; 30c, 30d; 30e, 30f, und 30g und 30h die an dem elektrischen Verbindungspunkt
jedes Kettenpaares vorgesehen sind. Jede Zentralkupplung 30 fällt auch mit dem Ort
der entsprechenden Aufnahmestation A, B, C, D usw., siehe Fig. 2, zusammen.
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Zusätzlich ist zwischen jeweils zwei benachbarten Stationen, d.h.
zwischen den Stationen A und B sowie C und D Bine
zweite Reihe
von elektrischen Kupplungen 31 vorgesehen, die die Ketten durch paarige Kupplungen
31a, 31b und 31c, 31d verbinden.
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Die Kupplungen 30 und 31 sind zwar mechanisch gleich; elektrisch ist
jede unabhängig von der anderen. D.h., daß die Hauptfunktion einer Kupplung 30 darin
besteht, die elektrischen Ausgangssignale des entsprechenden Kettenpaares einer
der Geophongruppen 14a, 14b ... 14d der Fig. 2 zu summieren. Die anderen Kupplungen
31 haben die iTauptallRg.lbe, die Signalausgänge von benachbarten Kettengruppen
zu i£olieren, aber doch zu ermöglichen, daß das Ausgangf3signal von weiter entfernten
Kettengruppen, d.h. den Kettengruppen 14a und 14d, Eintritt gewinnt in die leer
liegenden Kettengruppen 14b und 14c für die eventuelle Einspeisung in den RDATC
13a.
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Der RDATC 13a ist in Fig. 3 mit seinen Einzelteilen dargestellt. Er
enthält eine Reihe von Eingangskanälen 40, von denen jeder einzeln und gesondert
mit einem Ausgang der Kettengruppen 14a, 14b ... 14d verbunden ist. Der Sinlausgang
einer der vorerwähnten Kettengruppen geht jeweils in einen Kanal 40 und damit durch
ein Filter 41, einen Verstärker 42 und wird in einen Multiplexkreis 43 eingespeist.
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In dem Muliplexkreis 43 wird das in der entsprechenden Geophonkettengruppe
aufgenommene seismische Signal entsprechend dem Multiplex-Verfahren behandelt und
geht über
einen Gain-Logik-Kreis 44 in einen A/D-Wandler 45. Der
Kreis 44 gewährleistet, daß das Signal am Eingang des A/D-Wandlers 45 innerhalb
der Bearbeitungsfähigkeit liegt. In dem A/D-Wandler 45 wird die Analog-Information
in einen Digital-Wert umgewandelt, der dann in den Format-Logik-Kreis 46 eingegeben
wird.
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Der Format-Logik-Kreis 46 wird durch einen IIaupttaktgeber 47 gesteuert.
Dieser empfängt ein Steuersignal von der seismischen Digital-Aufzeichnungs- und
Steuereinrichtung 11 der Fig. 1. Das Signal geht durch den Geber-/Fpfänger-Kreis
48 auf den Kreis 47 um den Betrieb entweder zu starten oder zu stoppen und auch
die Tätigkeit der einander zugeordneten Schaltkreise zeitlich abzustimmen. In dieser
Hinsicht ist zu beachten, daß der Uhr- oder Taktkreis 47 auch in Verbindung mit
dem Analogsteuerkreis 49 steht, der nicht nur mit dem A/D-Wandler 45, sondern auch
mit dem Volumen-Steuer-Logik-Kreis 44 und der Multiplex-Schaltung 43 verbunden ist.
Auf diese Weise gehen die Informationssignale durch den Multiplexkreis 43, den Gain-Logik-Kreis
li4 und den A/D-Wandler 45 hindurch auf der Grundlage einer gesteuerten Geschwindigkeit,
so daß eine korrekte Informationslänge am Format-Logik-Kreis 46 vorliegt.
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Der Format-Logik-Kreis 46 enthält eine Reihe von nicht dargestellten
Speichern. In diesen Speichern wird die von jeder der Stationen A,B ... D kommende
Information
gespeichert. Diese Information unterliegt jedoch einem
auf Befehl eintretenden Abruf bzw. Weitergabe an das digitale Aufzeichnungs und
Steuersystem 11 der Fig. 1.
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Alle derartigen Signale sind genaue Vielfache der Signale am Taktkreis
47. Daher wird das Auslesen der Information am Format-Logik-Kreis 46 in spezifiochen
Zeitintervallen ausgeführt, die genaue Vielfache des Uhrpulses sind, nach dem ein
Start/Sende-Signal am RDATC 13a empfangen worden ist.
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In Fig. 3 ist der kombinierte Ausgang/Eingang des Geber/ Sender-Kreisee
48 das einzelne Zwei-Leiter-Kabel 9 der Fig. 1 und 2. Jede Geophonkettengruppe 14,
hier die Kettengruppen 14a, 14b, 14c und 14d, muß sowohl mechanisch als auch elektrisch
richtig angeschlossen sein, um zu gewährleisten, daß die Geophonkette und damit
die gesamte Aufstellung in der vorgesehenen Weise arbeitet. Der mechanische und
elektrische Aufbau jeder Geophonkette 15 ist demnach für die Funktion sehr wichtig.
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Fig. 4 veranschaulicht die mechanischen und die elektrischen Einzelheiten
der erfindungsgemäßen Kombination Geophonkette-Anschlußverbindung 15.
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Jede Ketten-Verbindung 15 enthält einen zentralen Kabelabschnitt 50,
der eine bestimmte Anzahl von Geophonen 51
elektrisch verbindet,
üblicherweise neun. Am Ende 52 des Kabelabschnittes 50 ist ein T-Anschluß 53 angeordnet.
Der mechanische Aufbau des T-Anschlusses 53 besteht aus einem T-förmigen Gehäuse,
das aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist und die gesondert gelöteten, in
der Zeichnung nicht gezeigten Verbindungen in dem Anschluß gegenüber Einflüssen
von außerhalb schützen soll. Der T-Anschluß weist einen Basisschenkel 54 auf, in
den der Kabelabschnitt 50 einmündet, um mit den Zweigkabelabschnitten 55 und 56
verbunden zu werden, die durch die entgegengesetzt sich erstreckenden Arme 57 und
58 in den Anschluß eintreten.
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An den Enden der Kabelzweigabschnitte 55 und 56 sind Halikupplungen
59a, 60a vorgesehen, die wenigstens an einem Ende mit einem gleich ausgeführten
Paar 59b, 60b in Eingriff stehen, um die Kupplung 30 bzw. 31 zu bilden, welche die
Geophonkette 15 mit einer anderen oder mit außerhalb der Kette gelegenen Schaltkreisen
verbinden. Die Hauptsache ist natürlich die Signalabgabe der Geophone 51, die in
dem Kabelabschnitt 50 angeschlossen sind. Dieses Signal sollte maximiert werden,
falls möglich; der elektrische Anschluß der Geophone 51 innerhalb des Abschnittes
50 ist insofern ebenfalls wichtig.
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Die Fig. 5 und 7 veranschaulichen die elektrische Verbindung der Geophone
einer Kette 15. Hier ist zu beachten,
daß der Kabelabschnitt 50
fünf Leiter enthält, die in zwei getrennte Gruppen geordnet sind.
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Die Leitergruppe I enthält die Leiter 61, 62 und 63 zur Verbindung
der Geophone 51. Die Gruppe II enthält die I,eiter 64, 65, die benutzt werden, um
die Information bzw.
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die Signale der anschließenden Kettengruppe einem der Kanäle des RDATC
13 der Fig. 1 zuzuführen.
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Die Leiter 61, 62 und 63 haben den Zweck, eine Signalabgabe der Geophone
51 mit maximaler Amplitude zu ermöglichen. Deshalb sind die Geophone 51 hier auf
besondere Weise angeschlossen. Wie Fig. 7 zeigt, werden zunächst drei Gruppen von
Geophonen gebildet, die parallel angeschlossen werden. Innerhalb Jeder Gruppe liegen
die verwendeten drei Geophone ,jedoch in Reihe. Infolgedessen ist es erforderlich,
innerhalb des Abschnittes 50 wenigstens die Leiter 61, 62 und 63 vorzusehen; dabei
ist aber zu beachten, daß über das erste und letzte Geophon, 51a und 51i, hinaus
nur zwei Leiter 61 und 62 in der Führung des Signals "aktiv" sind, das von den Geophonen
51a ... 51i erzeugt wird, und dieses einer die T-Verbinderanschlüsse 53 und die
äußeren Kupplungen 30, 31 der Fig. 2 und 4 an die außerhalb gelegenen Schaltkreise
weitergeben.
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Innerhalb des T-Verbinders 53 sind vier gesonderte Lötanschlüsse
vorhanden,
siehe Fig. 6a. Ein Paar Verbindungspunkte 66 verbindet den Kabelzweigabsehnitt 56
mit den Leitern 64 und 65. Das andere Paar Lötverbindungen 67 verbindet die "aktiven"
Leiter 61 und 62, die in dem Kabelabschnitt 50 mit den Geophonen 51a ... 51i in
Verbindung stehen, mit dem Kabelzweigabschnitt 55. Das T-Stück 53 weist einerseits
eine harte Kunststoffaußenhülle 68, andere.
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rerseits ein aus anschmigsamem Gummi bestehendes Innengehäuse 69 auf,
so daß die Verbindungspunktpaare 66, 67 gegen schädigende Einflüsse von außen geschützt
sind.
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Wie Fig. 4 zeigt, ist am Ende der Kabelzweigabschnitte 5, 56 ein Hermaphrodit-Kupplungspaar
30 bzw. 31 vom unpolnrisierten Typ vorgesehen. Die Kupplungen 30 bzw. 31 stimmen
elektrisch und im wesentlichen auch mechanisch mit Ausnahme der Farbe überein. Z.B.
sind die Gehäuse der Halbkupplungspaare 59 a, 59b, die den "aktiven" Leitern 61r
62 zugeordnet sind und ein Kupplungspaar 30 bilden, gleich, nämlich orange, gefärbt.
Die GehÄuse der Halbkupplungspaare 60a, 60b, die dazu dienen, die Informationssignale
auf den Leitern 64, 65 weiterzuführen, sind ebenfalls gleich, in diesem Beispiel
weiß, gefärbt. Falls die Halbkupplungspanre jedoch ein Kupplungspaar 31 bilden,
ist die Kupplung 31 zweifarbig, nämlich zur Hälfte orange, zur Hälfte weiß.
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Die Halbkupplungen der Paare 59a, 59b, 60a, 60b der Fig. 4
zeigen
den gleichen Bau, siehe Fig. 6b. Jede Kupplung hälfte hat ein dauerhaftes Gehäuse
71, einen isolierten Sockel 72, Ausnehmungen 73 für den weiblichen Teil und Zapfen
74 für den männlichen Teil. Diese Elemente sind mit den Leitern 61, 62 bzw. 64,
65 verbunden, wie mit Bezug auf Fig. 7 erläutert wurde. Da jedoch eine Kombination
von männlichen und weiblichen Verbindungselementen vorhanden ist, die elektrische
parallel liegen, können die Leiter 61, 62, 64 und 65 in verschiedenen, gesonderten
Betriebszuständen angeschlossen werden. Z.B. kann der Leiter 61 in Fig. 7 über die
Ausnehmung 73a oder den Zapfen 74a, der Leiter 72 über die Ausnehmung 73b oder den
Zapfen 74b, der Leiter 64 über die Ausnehmung 73c oder den Zapfen 74c und schließlich
der Leiter 65 über die Ausnehmung 73d oder den Zapfen 74d angeschlossen werden.
Aufgrunddessen weist Jede Kupplung 30, 31 eine größere Vielfalt für die Art der
Anschlußverbindung auf, wobei jedoch Verwechslungen im Feldbetrieb vermieden werden.
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Z.B. siehe wieder Fig. 2, ist an der Station A die Verwendung der
Ketten 15a und 15b vorgesehen, durch die die 8ignale der in den Ketten vorhandenen
Geophone zu einem Abgabesignal kombiniert werden. Für diese Art der Benutzung ist
die Kupplung 30a in elektrischer Verbindung mit den Ketten 15a und 15b. Da die Kupplung
30a stets der Kombination von Geophonsignalen zugeordnet ist, sind die Gehäuse der
die Kupplung 30a bildenden Teile von gleicher Farbe, z.B.
orange,
siehe auch Fig. 7. Natürlich geht über die außerdem vorhandene Kupplung 30b in diesem
Fall kein Signal, so daß sie nicht geschlossen zu werden braucht; um jedoch Betätigungsfehler
beim Personal zu vermeiden, wird auch diese Kupplung stets geschlossen. Die Signalabgabe
der Ketten 15a und 15b der Gruppe 14a wird demnach kombiniert, eo daß eine summierte
Signalabgabe an der Kupplung 31a in der Mitte zwischen den Stationen A und B erscheint.
Obwohl mechanisch die Kupplung 31a der Kupplung 30a gleicht, ist sie im geschlossenen
Zustand zweifarbig, d.h. das Gehäuse der einen Halbkupplung hnt eine erste Farbe,
z.B. orange, und das Gehäuse der anderen Iialbkupplung eine abweichende Farbe, z.B.
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weiß. Die außerdem vorhandene Kupplung 31b hat eine gleiche Farbzuordnung,
da sie auch für die Überleitung von Signalen benutzt wird, d.h. mit den Leitern
64, 65 der Fig. 6a. Die Signalabgabe der Kettengruppe 14a, d.h. der Ketten 15a und
15b, kann also gegebenenfalls durch die dazwischen liegende Kettengruppe 14b hindurch
dem RDATC 13a zugeführt werden.
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Eine entsprechende Kupplungsanordnung und Art der Verbindungen ist
natürlich zwischen den Kettengruppen 14c und 14d vorgesehen.
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Falls jeder RDATC anstelle von vier Kanälen sechs aufweist, wird die
Anzahl der Leiter des Kabelabschnittes 50 der Fig.
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4 entsprechend erhöht, d.h. auf sieben Leiter. Auch werden dann anstelle
von zwei zweifarbigen Anschlüssen an jedem
Ende einer Kette 15,
siehe Fig. 2, drei mit Farbkennseichnung versehene Kupplungspaare 30 bzw. 31 vorgesehen.
Wenn dann drei seismische Aufnahmestationen, etwa A, B, C bzw.
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D, E und F auf jeder Seite eines RDATC ausgelegt werden, wird wiederum
dieselbe Farbkennzeichnungskombination verwendet, um entweder die Signalabgabe zu
kombinieren oder die Signale weiterzuleiten, nämlich durch die näher zum RDATC gelegenen
Kettengruppen hindurch.
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Bei der Anordnung nach Fig. 4 können die Kabelzweigabschr)itte 55
und 56 ebenso wie der Kabelabschnitt 50 aus fiinf Leitern zusammengesetzt sein.
Dabei hat natürlich jeder Leiter eine äußere Hülle mit einer Farbkennzeichnung,
die einer bestimmten Gruppierung, siehe z.B. Fig. 7, entspricht. Der Zusammenbau
und die Verbindung der Geophone und Kupplungen 30, 31 sowie der T-Verbinderanschlüsse
53 wird dadurch vereinfacht und gleichzeitig die Gefahr von Fehlverbindungen verringert.
Selbst wenn die Kabelzweigabschnitte 55, 56 eigentlich nur zwei Leiter benötigen,
wird vielfach ein fijnf Leiterkabel benutzt, um den Einkauf und die Montagevoraunsetzungen
zu vereinfachen.
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Für die Herstellung der Geophonkette 15 und ihrer Anschlüsse sind
die Fig, 3 und 7 besonders zu beachten.
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Der mittlere Kabelabschnitt 50, siehe Fig. 4 und 7, und die
Zweigabschnitte
55, 56 bestehen in diesem Fall aus fünf Leiterkabeln, in denen die Leiterhüllen
die folgende Farbkennzeichnung haben: rot I, weiß, rot II, gelb und blau.
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Da jeder der Leiter innerhalb der gesamten Kette seine besondere Farbkennzeichnung
hat, ist es sehr einfach, Abschnitte herzustellen, welche die einzelnen Verbindungsstücke
bilden, d.h. zwischen den einzelnen Geophonen, und diese vorschriftsmäßig innerhalb
des mittleren Abschnittes 50 zu verdrahten. Die einzelnen Verbindungsstücke sind
etwa 20 ft (6 m) lang und an ihren Enden gemäß Fig. 7 verbunden. An beiden Enden
des Abschnittes 50 sind T-Stücke 53 vorgesehen, in denen die Kabelzweigabschnitte
55, 56 der vorhergehenden Beschreibung entsprechend angeschlossen sind. dann werden
die Enden der Zweigabschnitte 55, 56 mit den Hermaphrodit-Halbkupplungen 59a, 59b,
60a und 60b, wie vorstehend beschrieben, versehen, so daß einerseits die aktiven
Leiter eine gleiche Farbkennzeichnung, z.B.
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orange, und andererseits die "by-pass"- oder berleitungs-Leiter auch
untereinander in dem System gleiche, aber von den aktiven Leitern abweichende Farbkennzeichnung,
z.B.
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weiß, haben. Die Halbkupplungen sind innen so gelötet, daß siehe Fig.
7, jeder Leiter parallel mit einem männlichen und einem weiblichen Element verbunden
ist. Diese Anordnung ermöglicht, daß beide Enden der Geophonkette 15 nach der Erfindung
mit irgendeinem anderen Ende zur Bildung von Kupplungspaaren 30 oder 31 verbunden
werden kann, um entweder
eine geradeswegs weiterführende Leitung
zu bilden oder eine Signalsummation zu ermöglichen.
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Für eine allgemeinere Beschreibung der Erfindung kann angenommen werden,
daß jeder RDATC eine bestimmte Mehrzahl von Informationskanälen annimmt. Jeder mittlere
Kabelabschnitt 50 enthält dann N+1 Leiter, wobei N irgendeine gerade positive Zahl
größer als zwei ist, etwa 4,6 usw.
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Jeder Anschluß 53 an jedem Ende des mittleren Abschnittes 50 weist
entsprechend N/2 Abgabearme, jedoch nur einen einzelen Eingangsschenkel auf. Die
gleiche Anzahl von Knbelzweigabechnitten, nämlich N/2, geht von jedem Anschluß 53
ab und verbindet mit einer gleichen Zahl von Kupplungen 30, 31 mit N/2 Farbkennzeichnungen
pro Ende, Um aus einer bestimmten Anzahl von Geophonketten Gruppen zusammenzustellen,
z.B. aus jeweils C Anschlußketten, wobei C irgendeine ganze Zahl größer als Null
ist, brauchen nur die C Ketten ausgelegt und zwischen benachbarten Anschlußketten
jeder Kettengruppe die Verbindung zwischen den mit gleichen Farbkennzeichnungen
versehenen Kupplungen 30 hergestellt zu werden, sodaß an den Kupplungen 31 eine
entsprechende Signalabgabe auftritt. An den Kupplungen 31 werden die ungleichfarbig
gekennzeichneten Kupplungsteile zusammengesetzt gemäß einem Muster, das in Vorwärts-
und Rüokwärtsrichtung der Auslegung bis zum Anschluß an den
Eingangskanälen
des jeweiligen RDATC wiederholt wird. - ANSPRUCHE -