DE2941194A1 - Vielkanaliges digitales seismisches system zum ansammeln von signalen fuer den feldgebrauch - Google Patents

Description

Glawe, DeIf s . M»ll & 'Par tner:-_:> 9395/79 - Seite BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft geophysikalische Meßsysteme und insbesondere Meßsysteme zur Benutzung mit Oberflächenenergiequellen zur Ansammlung digitaler Daten von seismischen Signalen, die durch wiederholte Ausübung von Stoßen von seismischer Energie erzeugt wurden, die auf die Bodenoberfläche einwirkt oder die nahe dieser Oberfl ^; - ie freigesetzt wird. In den vorliegenden Unterlagen

.1 das Wort "Stoß" die Abgabe seismischer Energie von .rgindeiner Energiequelle bezeichnen· Es spielt dabei keine Rolle, ob diese Energie tatsächlich auf einem direkten Stoß beruht oder nicht. Oberflächenenergiequellen, wie z.B. Vibroseis oder Dinoseis und ähnliche erfordern Techniken zur Ansammlung von Signalen, um das Signal-zuRauschen-Verhältnis jedes einzelnen seismischen Signales zu verbessern, indem gewisse Bandbreitenbereiche mit Störungen, die durch die Quelle erzeugt werden und in den Signalen enthalten sind, die durch die Anordnungen von Geofonen abgegeben werden, abgeschwächt werden.

Die Signale, die von den Anordnungen von Geofonen als Reaktion auf einen Stoß von Oberflächenenergie abgegeben werden, haben ein sehr kleines Signal-zu-Rauschen-Verhältnis, da nur ein kleiner Teil der auf den Boden wirkenden Gesamtenergie auf unter der Oberfläche liegende Grenzschichten bzw. Schichtengrenzen übertragen und zur Oberfläche zurückreflektiert wird. Der größte Teil der Energie jedes Stoßes tritt in Form von Geräuschen und Störungen auf, die sich auf der Oberfläche oder nahe der Oberfläche fortpflanzen. Indem die seismischen Signale von verschiedenen Oberflächenenergiestößen aufaddiert werden und entsprechend geordnet werden, wird die koherente Energie, die von unter·der Oberfläche liegenden Schichten reflektiert wird, durch das Addieren vergrößert, während die räumliche Filterwirkung

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der Quellenanordnung verhindert, daß der Störungspegel, der durch die Quelle erzeugt wird, sich im selben Ausmaße vergrößert.

Bei vorbekannten Systemen zum Ansammeln von digitalen Signalen wurde ein zusammengesetztes Signal auf eine Anzahl von Energiestößen erhalten, indem die seismischen Signale von jedem Stoß addiert wurden, wobei die Oberflächenenergiequelle oder die Energiequellen feststanden oder sich zwischen den einzelnen Stoßen um eine feste Entfernung bewegten. Nachdem eine vorbestimmte Anzahl von Stoßen aufaddiert waren, die normalerweise Abstände einer festen Anzahl von Zwischenräumen zwischen Orten von Stationen hatten, wurde das zusammengesetzte Signal auf Magnetband als eine seismische Aufzeichnung übertragen. Gewöhnlich würde die Verbesserung des Signalszu_Rauschenverhältnisses für vorbekannte Systeme zum Ansammeln von Daten ein Ergebnis des Ansammeins selbst und der gewichteten Geofonanordnungen sein, wenn solche verwendet werden, die die seismischen Signale in jeder der Stationen erzeugen. Selbst wenn diese vorbekannten Systeme verwendet werden, könnte sich das Signal der Quellenanordnung (das effektive Amplitudenprofil der Energie, die an jedem Punkt eines Energiestoßes in den Boden übertragen ist) etwas ändern.

Um unter Benutzung des vorbekannten Systems zum DatenansammeIn ein zusammengesetztes Signal mit einer variablen Anordnung von Quellen zu erreichen, muß eine der beiden folgenden Verfahren verwendet werden. Erstens ist es möglich, daß die Oberflächenenergiequelle wiederholte Energiestöße an jedem Stoßpunkt erzeugt, wobei die Signale bezüglich dieses Stoßpunktes mit einer ganzen Zahl gewichtet werden, die der Zahl der Stöße entspricht. Mit

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diesem Verfahren zum Schießen bzw· für Stöße war es jedoch nur möglich, eine mit ganzen Zahlen gewichtete Anordnung variabler Quellen zusammenzusetzen. Die gleiche Art einer veränderlichen Quellenanordnung mit ganzzahligen Gewichten könnte erhalten werden, indem eine ganze Zahl von Quellen an jedem Stoßpunkt verwendet wird· Der ganzzahlige Gewichtsfaktor für jeden Stoßpunkt würde dann >1 Anzahl der verwendeten Energiequellen entsprechen.

v/bvohl variable Quellenanordnungen mit ganzzahligen Gewichten, die durch die gerade beschriebenen Schießverfahren bzw. Stoßverfahren hergestellt wurden, eine annehmbare Abschwächung über einen annehmbaren Bandbreitenbereich der sich an der Oberfläche fortbewegenden durch die Quelle erzeugten Störungen bewirken, hatten sie verschiedene Nachteile. Bei dem ersten beschriebenen Verfahren wurde eine zu große Anzahl von Schüssen bzw. Stoßen benötigt, um das gewichtete zusammengesetzte Signal zu erhalten, während beim zweiten Verfahren eine zu große Anzahl von Energiequellen notwendig ist. Beide Verfahren sind langsam und teuer. Darüber hinaus war die veränderbare Quellenanordnung auf ganzzahlige Gewichtskoeffizienten beschränkt, wodurch die Flexibilität des Signals der Anordnung begrenzt wird oder verhindert wird, eine optimale Quellenanordnung zu erhalten. Obwohl es durch Fortschritte der letzten Zeit in der Geofontechnologie möglich war, das Signal der Geofonanordnung durch nicht ganzzahlige Gewichte zu optimieren, war es unmöglich, draußen bei der praktischen Arbeit das gesamte Anordnungssystem (Quellen und Geofone) zu optimieren, was an der Begrenzung lag, daß Quellenanordnungen mit ganzzahligen Gewichten verwendet werden mußten.

Darüber hinaus wächst in den meisten Gebieten die Geschwindigkeit von Oberflächengeräuschen mixSntfernung von der Quelle an. Eine Länge der Anordnung, die für die größte

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Verschiebungsentfernung bestimmt ist, ist größer, als dies für die bei kurzen Entfernungen beobachteten Geschwindigkeiten nötig ist. Dies führt zum nicht notwendigen "Verschmieren" flacher Reflektionen unter großem Winkel, wodurch die zeitliche Auflösung, die möglich ist, verkleinert wird. Eine Länge der Anordnung, die für kurze Entfernungen ausgewählt ist, ist für längere Entfernungen zu kurz und bewirkt eine nicht ausreichende Dämpfung der sich horizontal an der Oberfläche ausbreitenden Geräusche.

In US-PS 3569922 ist ein Verfahren zum Zusammensetzen einer variablen Quellenanordnung beschrieben, das nicht auf ganzzahlige Gewichte begrenzt ist. Bei diesem vorbekannten Verfahren ist die Erzeugung einer variablen Quellenanordnung im Labor und nicht etwa draußen bei Felduntersuchungen vorgesehen. Ein konventionelles Aufzeichnungssystem für seismische Digitalsignale für Anwendung draußen im Feld kann benutzt werden, jedes seismische Signal auf Grund jedes Energiestoßes aufzuzeichnen. Die individuell aufgezeichneten seismischen Signale werden dann zur Anlage für die Datenregistrierung zum Abspielen transportiert. Während des Abspielens werden die digitalen Signale mit einem Gewichtskoeffizienten versehen, bevor sie, wie üblich, angesammelt werden.

Dieses vorbekannte System hat den Vorteil, daß variable Quellenanordnungen von irgendwelchen gewünschten Gewichtskoeffizienten erzeugt werden können; die Gewichtskoeffizienten sind also nicht mehr auf ganze Zahlen begrenzt. Um dieses Ergebnis zu erhalten, muß jedoch eine sehr große Anzahl von seismischen Aufnahmen draußen bei der Felduntersuchung hergestellt werden. Die Wirksamkeit der Ansammlungstechnik draußen im Feld geht verloren. Es wird auch draußen bei der Felduntersuchung eine große Anzahl von Magnetbändern benötigt, die mit Aufzeichnungen versehen

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werden und gehandhabt werden müssen, \>as zu langen Zwischenräumen zwischen dem Schießen draußen im Feld und der Datenreduktion führt· Außerdem gibt es keine augenblickliche Kontrolle der Qualität des zusammengesetzten Signales· Dies beruht darauf, ^ \R das angesammelte zusammengesetzte Signal erst noch im Labor abgespielt werden muß, bevor man feststellen kann, daß Änderungen der Parameter beim Schießen ν rsenommen werden sollten, um Verbeserungen in den zusam-

i.gesetzten Signalen zu erhalten. Dies würde erfordern, ic . xs Gebiet noch einmal untersucht werden müßte·

Für jedes der oben beschriebenen vorbekannten Systeme ist die Quellenanordnung, die für jede der Verschiebungsentfernungen zusammengesetzt ist, dieselbe· Das heißt, jede Geofonstation würde auf dieselbe Quellenanordnung wie jede andere Station reagieren. Daher würde die räumliche Dichte (Aufzeichnen von Punkt zu Punkt) für die unter der Oberfläche befindlichen Schichten für alle Linienzüge die gleiche sein.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Anordnungen von Geofonen und die Anordnungen von Energiestoßpunkten als räumliche Filter für die Dämpfung von horizontal sich ausbreitenden Geräuschen benutzt werden, die durch die Quelle erzeugt werden. Bei den vorbekannten Systemen zum Ansammeln von seismischen Signalen im Feld bestand der Nachteil, daß draußen im Feld während des normalen Aufnehmens von seismischen Daten von einem seismischen Streubereich folgendes nicht möglich war: (1) Die Länge der Quellenanordnung mit der Verschiebungsentfernung zu ändern; (2) die Gewichte für die Quellenanordnung der Stöße der räumlichen Anordnung als Funktion der Verschiebungsentfernung zu ändern; (3) die räumliche Dichte der seismischen Daten als Funktion der Verschiebungsentfernung zu ändern; und (4) Quellenanordnungen zu verwenden, die durch Bruchteilsgewichte optimiert sind. Mit der vorliegenden

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Erfindung ist es jedoch möglich, diese Ergebnisse zu erhalten, indem gleichzeitig bei einer einzigen seismischen Signalausbreitung Signale großer räumlicher Auflösung und Signale normaler räumlicher Ausdehnung aufgezeichnet werden. Auf Grund der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Längen der Quellenanordnung in verschiedenen Entfernungen zu verändern, so daß sie der Horizontalgeschwindigkeit der Geräusche, die von der Quelle erzeugt werden, in diesen Entfernungen angepaßt ist. Es ist weiter möglich, draußen im Feld zwei Sätze von Daten, die Daten von zwei verschieden mit Gewichten versehenen Quellenanordnungen entsprechen, von einem Satz von Stößen zu erzeugen, ohne daß Beobachtungszeit verloren wird. Schließlich ist es möglich, Kombinationen von Quellenanordnungen und Geofonanordnungen zu bilden, die eine größere und konstantere Abschwächung bieten, als dies vorher möglich war·

Es wäre daher von Vorteil, ein digitales System zum Ansammeln für den Gebrauch draußen im Feld zu haben, mit dem verschiedene Quellenanordnungen zusammengesetzt werden könnten und das jedes gewünschte Verhalten über einen großen dynamischen Bereich zeigt, und zwar draußen beim Einsatz im Feld, indem Gewichtskoeffizienten benutzt werden, mit denen die digitalen Proben der seismischen Signale vor der Summation versehen werden. Es wäre weiter vorteilhaft, ein digitales System zum Ansammeln für den Gebrauch draußen im Felde zu schaffen, mit dem das Aufnehmen der Bereiche unter der Oberfläche für jeden seismischen Linienzug geändert werden könnte, indem veränderliche Quellenanordnungen zusammengesetzt werden, deren Abstände innerhalb der Quellenanordnung gekürzt werden könnt_en,ohne daß die Schießvorgänge der Oberflächenenergiequellen gegenüber den normalen Verhältnissen geändert werden müßten.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein die Verstärkung einstellender Verstärker (gain-ranging amplifier), wie z.B. ein Verstärker mit einem schwebenden Potential (instantaneous floating point amplifier) zum Verstärken der seismischen Signale vorgesehen, die auf Grund der Energiestoße erzeugt werden, die auf den Boden an ai^gewählten Stoßpunkten ausgeübt werden, um ein verstärktes und abgetastetes Analogausgangssignal von den in Multiplexed ing betriebenen seismischen Kanälen zu erhalten· Das

artete Analogausgangssignal wird in digitale Werte durch einen Analog-Digital-Konverter umgewandelt. Dieses digitale Probensignal wird dann mit einem ausgewählten Gewichtskoeffizienten multipliziert, um ein gewichtetes Digitalprobensignal zu erhalten. Das gewichtete Digitalprobensignal von Jedem seismischen Kanal wird dann durch eine digitale Ansammlungsschaltung den vorangehenden zusammenaddierten gewichteten Probensignalen für jeden der vorangehenden Stöße hinzuaddiert, bis eine vorher bestimmte Anzahl von Stoßen aufgetreten ist. Die zusammenaddierten gewichteten Probensignale werden dann in einem Massenspeicher (mass memory) gespeichert, der mit der Ansammlungsschaltung für die digitalen Signale verknüpft ist.

Außerdem werden für jeden Stoß die seismischen Signale, die die gewichteten digitalen Probensignale geben, den vorher aufsummierten gewichteten digitalen Probensignalen von seismischen Signalen hinzuaddiert, die bei derselben Detektorstation wie die neuen Probensignale gemessen wurden. Wenn eine vorher bestimmte Anzahl von Stoßen beendet ist, wird der Inhalt der Massenspeichereinheit der digitalen Ansammlungseinheit in eine digitale Speichereinheit, wie z.B. ein digitales Magnetbandaufzeichnungsgerät, übertragen, um als zusammengesetztes resultierendes Signal einer variablen Quellenanordnung aufgezeichnet zu werden.

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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand von vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen entsprechende Bezugsziffern entsprechende Teile bezeichnen, beschrieben, Es zeigen:

Figur 1

eine Darstellung einer typischen seismischen Aufzeichnungsanordnung mit einer Oberflächenenergiequelle, die zwischen Stationen in einem 48-kanaligen seismischen Ansammlungssystem betätigt wird;

Figur 2

eine typische Anordnung mit 10 Geofonen, die einen einzigen seismischen Signallinienzug an jedem der Orte der Stationen abgibt;

Figur 3 (a), (b)
und (c)

Darstellungen, mit denen das Verfahren erläutert werden soll, mit dem erfindungsgemäß eine veränderliche Quellenanordnung für die Schießanordnung der Figur 1 zusammengesetzt wird;

Figur k (a), (b) eine Darstellung, mit der das Verfahren zum

Zusammensetzen einer veränderbaren Quellenanordnung verdeutlicht werden soll, deren Abstände innerhalb der Quellenanordnung gegenüber denjenigen, die in Figur 3 dargestellt sind, verringert wird, um eine höhere räumliche Dichte zu erhalten;

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Figur 5 (a) und ein Blockdiagramm des digitalen seis-

mischen Ansammlungssystems der Erfindung für den Gebrauch im Feld;

Fi rur 6 ein Blockdiagramm der digitalen Ansamm

lungseinheit ;

F^ ir 7 eine schematische Darstellung des Mikro

prozessors und der Speichereinheit, die einen Teil der Schaltung zum Multiplizieren für Anwendung im Zusammenhang mit dem Gewichtskoeffizienten bilden;

Figur 8 eine schematische Darstellung der direkten

Speicherzugriffseinheit;

Figur 9 eine schematische Darstellung der digitalen

Multiplizierschaltung, durch die das digitale Probensignal mit dem Gewichtskoeffizienten multipliziert wird;

Figur 10 eine Darstellung des Formats, das durch

die Massenspeichereinheit der digitalen Ansammlungseinheit benutzt wird, wobei noch dargestellt ist, wie die teilweise Ansammlung für Jeden Kanal zur endgültigen Ansammlung des neuen Kanals verschoben wird, der der Station am selben Ort auf dem Boden nach einem Weiterverschieben zugeordnet ist;

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Figur 11 eine Schaltung eines Teiles der digitalen

Ansammlungseinheit, durch die ein Steuersignal erzeugt wird, durch das die teilweise gewichteten Probensignale der ersten Summe beim Beginn jeder teilweisen neuen Ansammlung zu 0 summiert werden;

Figur 12 ein Schaltschema eines Teils der digitalen

Ansammlungseinheit, die ein Weiterverschieben-Steuersignal erzeugt, durch das die in Figur 10 gezeigte Verschiebung von der teilweisen Ansammlung zur endgültigen Ansammlung gesteuert wird;

Figur 13 ein Schaltschema eines Teils der digi

talen Ansammlungseinheit, der auf das Steuersignal zum Weiterverschieben reagiert und so die Verschiebung bewirkt; und

Figur 14 (a) und durch einen Rechner angefertigte Darstellungen variabler Dichte, die einen Vergleich der endgültigen Ergebnisse ermöglicht, die einerseits erfindungsgemäß mit einem zusammengesetzten Signal von einer Summe von 16 Signalen und die andererseits mit einem zusammengesetzten Signal eines vorbekannten Ansammlungssystems mit einer Summe von 32 Signalen erhalten wurden.

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Ein digitales Ansaramlungssystem für Felduntersuchungen ist ein geophysikalisches Meßsystem, das in erster Linie mit Oberflächenenergiequellen zur Untersuchung eines Gebietes verwendet wird. VVc den Oberf lachenencrgiequellen für die seismischen Energiestöße verwendet, die man auf den Boden wiiken läßt, um die unterirdischen Schichtformationen auf-7uzci ;hnen, so ergibt sich eine schnellere und billigere ehe Untersuchung. Die Benutzung von Oberflächenui ^ _L 3·. · eilen ist jedoch nicht ohne ihre eigenen Probleme. Im Gegensatz zum Dynamitschießen, bei dem die Ladung unterhalb der Erdoberfläche zur Zündung gebracht wird, wobei eine starke Schallwelle innerhalb der Erde erzeugt wird, erzeugen Oberflächenenergiequellen verhältnismäßig schwache Heflektionen von unterirdischen Grenzschichten. Außerdem erzeugen diese Oberflächenenergiestöße eine Oberflächenenergiewelle, die sich entlang dem Boden oder als Energie ausbreitet, die von Grenzschichten nahe der Oberfläche reflektiert ist. Diese Oberflächenenergiewelle überdeckt im wesentlichen die schwachen Reflektionen von unterirdischen Grenzschichten, was zu einem schlechten Signal-zu-Rauschenverhältnis für die seismischen Signale führt.

Der Zweck von Ansammlungssystemen besteht darin, diesen Oberflächengeräuschpegel in Bezug auf die gewünschten Signale zu verkleinern, und zwar bis zu einem Punkt, bei dem das Signal-zu-Rauschenverhältnis annehmbar ist. In der Vergangenheit wurden verschiedene Wege beschritten, um eine Beseitigung dieses Typs von Geräuschen zu versuchen, die in den Signalen jedes seismischen Stoßes enthalten sind· Die Geräusche haben typischerweise ein Geräusch~zu-Signalverhältnis von bis zu 6θ dB.

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In den Figuren und insbesondere in Figur 1 ist ein typischer Aufbau einer Geofonkette gezeigt, wobei der Ort einer Oberflächenenergiequelle eingezeichnet ist, deren Abschuß durch die Kette gemessen werden soll. Eine Geofonkette besteht aus "Stationen", in denen eine Gruppe von Geofonen elektrisch miteinander verbunden ist, um einen einzelnen Kanal für die seismische Information zu bilden.

Die Geofone, deren Signale zum Bilden des seismischen Signales der Station addiert werden, werden gewöhnlich als die Geofonanordnung bezeichnet. Die Geofone in jeder Anordnung haben normalerweise gleiche und feste Abstände, z.B. drei Meter (zehn Fuß). Der Ausgang von einer festen Zahl, z.B. zehn Geofonen, wird addiert, um das Signal eines einzelnen Kanals zu bilden. Die Signale von den verschiedenen einzelnen Geofonen können mit gleichen Gewichten addiert werden. Es ist jedoch auch möglich, das Signal jedes Geofones vor dem Summieren mit Gewichten zu versehen. Indem die Ausgangssignale der Geofone addiert werden, wird ein Maß für die Geräuschunterdrückung für verschiedene Signalfrequenzen erhalten.

In Figur 2 ist eine typische Anordnung von zehn Geofonen dargestellt, bei der die Ausgangssignale der Geofone addiert werden, um das seismische Signal der Station zu bilden, deren Ort auf dem Boden dem geometrischen Zentrum der Geofonanordnung zugeordnet ist. Obwohl eine linienförmige Geofonanordnung gezeigt ist, können andere Arten von Geofonanordnung en, die allgemein bei seismischen Untersuchungen verwendet werden, ebenfalls Anwendung finden.

In Figur 1 sind noch mit A, B und C bezeichnete Stationen dargestellt, zwischen denen die Punkte der Energiefreisetzung oder der Stöße angeordnet sind, die auf den Boden

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von den Schießfahrzeugen, wie gezeigt, ausgeübt werden. Diese Punkte der Energiestöße sind zwischen den Stationen in festen Abständen angeordnet, wobei die Gesamtzahl der Stöße zwischen Ί^η Punkten A, B und C gewöhnlich die Stöße in der zusammengesetzten Ansammlung bildet. Indem dio Entfernung zwischen Stoßpunkten variiert wird, an de ten ein Energiestoß von einer Oberflächenenergiequelle

den Boden ausgeübt wird, kann eine weitere Abschwächung \. -er Frequenzbereiche der Geräusche erreicht werden. Im Normalbetrieb wird eine feste Anzahl von Punkten für die Stöße von der Energiequelle, die zwischen den Stationen ausgeübt werden, vorgesehen sein. Die Anzahl und die Abstände der Stoßpunkte sind beliebig und werden gewöhnlich so ausgewählt, wie dies für das besondere Gebiet notwendig ist, das untersucht werden soll. Auch die Anzahl der Quellen, die Strecke, um die sich die Quellen nach jedem Stoß weiter bewegen, der Aufbau und der Ort der Quellen in Bezug auf die Stationen sind nur einige wenige der Variablen, durch die bestimmt wird, wie gut die Geräusche während des Ansammeins der Signale unterdrückt werden. Die Signale für Jeden Stoß werden zusammenaddiert, d.h. das Signal des Kanals 1 von Stoß η wird zum Signal des Kanals 1 vom Stoß (n-1), zum Signal vom Stoß (n-2), usw. addiert, bis die vorher bestimmte Anzahl von Stoßen, die eine Signalansammlung bilden, aufgetreten ist, um das endgültige seismische Signal zu erzeugen, das durch das Meßsystem aufgezeichnet wird. Auch durch Veränderung des Abstandes zwischen den Stoßpunkten wird eine GeräuschabSchwächung in ziemlich ähnlicher Weise wie bei Verändern des Abstandes zwischen den Geofonen in der Geofonanordnung erreicht·

Ein anderes Verfahren, Geräuschdämpfung zu bewirken, besteht darin, die Signale von den Ausgängen jeder der Geofone, die eine Station bilden, zu verändern. Das heißt, das durch

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jedes Geofoii in der Anordnung erzeugte Signal wird elektrisch gewichtet (abgeschwächt), bevor es zu den gewichteten Signalen der anderen Geofone addiert wird· Eine optimale Geräuschabschwächung kann durch geeignete Wahl der Gewichtsfaktoren für jedes der Geofone in der Geofonanordnung erreicht werden.

Durch die Erfindung wird eine Maßnahme zur Geräuschdämpfung ähnlich wie bei der gewichteten Geofonanordnung erreicht, indem erfindungsgemäß Gewichtsfaktoren verwendet werden. Im Gegensatz zu den gewichteten Geofonen bei der Geofonanordnung wird bei der Erfindung jedem Ausgangssignal jeder Station für jeden Stoß ein Gewichtskoeffizient zugeordnet, um effektiv die Intensität der Energiequelle als Funktion der Orte der Stoßpunkte zu variieren. Zum Zwecke des besseren Verständnisses soll eine Signalkurve einer Quellenanordnung im folgenden das Profil der Größe der gewichteten Energiestöße für jeden der Stoßpunkte, das zum Bilden des endgültigen zusammengesetzten Signales verwendet wird, bezeichnen.

Da erfindungsgemäß ein Gewichtsfaktor oder Gewichtskoeffizient jeder Signalprobe von jedem seismischen Kanal zugeordnet wird, werden verschiedene Vorteile erreicht. Zunächst kann eine optimale Geräuschdämpfung der Geräusche, die in einem vorgegebenen untersuchten Gebiet vorhanden sind, für die seismischen Signale erreicht werden, indem eine variable Quellenanordnung zusammengesetzt wird. Das Optimieren der Geräuschdämpfung könnte dadurch bewirkt werden, daß die Koeffizienten verwendet werden, durch die eine Tschebyschew-Signalform erzeugt wird. Es ist jedoch auch möglich, Gewichtskoeffizienten auszuwählen, durch die die Länge der Quellenanordnung effektiv geändert wird. Zweitens werden auf Grund der Tatsache, daß das seismische Signal mit der Entfernung durch die

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Erde abgeschwächt wird, die seismischen Kanäle, die den Energiestoßpunkten am nächsten sind, eine größere von den Grenzschichten reflektierte Energie aufnehmen als diejenigen, die im Meßprofil weiter entfernt sind.

Da jede seismische Station ihren eigenen Satz von Gewichts-'ioeffizienten hat, könnten bei diesen nahen Linienzügen di' Koeffizienten so ausgewählt werden, daß der effektive .'' ;und innerhalb der Quellenanordnung gegenüber denjenigen

.'Ί-"inert ist, von denen die Signale für die weiter entfernten Linienzüge zusammengesetzt werden. Das heißt, daß für denselben Satz von Energiestoßpunkten der effektive Abstand oder die effektive Entfernung vom Zentrum der zusammengesetzten Quellenanordnungen für die nahen Linienzüge gegenüber denjenigen für die weiter entfernten Linienzüge verkürzt werden könnte. Das Ergebnis kürzerer Abstände in einer Quellenanordnung führt zu einer größeren Auflösung beim Aufnehmen der weniger tief liegenden Schichten. Eine größere räumliche Dichte bedeutet, daß die unter der Oberfläche liegende Grenzschicht mit Punkten aufgenommen wird, die dichter beieinander liegen, als dies bei denselben Grenzschichten der Fall ist, die bei den Linienzügen weiter entfernt in den Stationsketten aufgenommen werden.

In Figur 1 ist noch eine typische Geofonanordnung von 4t8 Stationen oder seismischen Kanälen gezeigt, bei der eine einzelne Energiequelle verwendet wird, um eine Quellenanordnung oder ein zusammengesetztes angesammeltes Signal zu bilden. Während des Sammelns von Daten könnte der Ort der Oberflächenenergiequelle entweder vor den Stationen, hinter den Stationen oder in der Mitte der Stationen angeordnet sein. Zum Zwecke der Beschreibung ist hier die Energiequelle im Zentrum gezeigt. Wenn die Oberflächenenergiequelle eine Station erreicht, wird ein "Weiterverschieben" durchgeführt, wobei die Zuordnung der Nummern der seismischen

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Kanäle zu den Orten der Stationen geändert wird. Die Änderung der Zuordnung der seismischen Kanäle nach einem Weiterverschioben ist ebenfalls in Figur 1 gezeigt. Es wird dabei Kanal 2 zum Kanal 1, der Kanal 3 zum Kanal 2 usw. Sind die Punkte der Quellenstöße zwischen den Stationen A und B angeordnet, würde der Verstärkerkanal k als Ausgangssignal das Signal am Punkte X auf dem Boden abgeben. Für Stoßpunkte zwischen den Stationen B und C würde nach einem Weiterverschieben der Verstärkerkanal 3 das Signal am Punkt X abgeben. Eine normale Signalansaramlung besteht aus einer vorgewählten Anzahl von Signalen von Oberflächenenergiestößen, die zusammenaddiert sind, hier beispielsweise zum Zwecke der Beschreibung 16, die zwischen den Stationen A und C, wie in Figur 1 dargestellt, angeordnet sind.

In Figur 3 (a) ist ein Teil der Figur 1 mit den Stationen A, B, C und der nächsten Station D zusammen mit einigen der Stationen gezeigt, die vor der Energiequelle angeordnet sind, einschließlich der Stationen, die an Punkten Y und Z auf dem Boden angeordnet sind. Zwischen Station A und D sind eine Reihe von Stoßpunkten dargestellt. Unter diesen Orten der Stoßpunkte sind Zahlen angegeben, die sich auf den Energiestoß beziehen, der Teil der variablen Quellenanordnung ist, die um jeweils nachfolgende Stationen zentriert ist. Das heißt, die Energiestöße 1 bis l6 werden benutzt, um die variable Quellenanordnung zusammenzusetzen, die um Station Nummer B herumzentriert ist. Die Energiestöße 1· bis l6^f werden benutzt, um die veränderliche Quellenanordnung zusammenzusetzen, die um die Station Nummer C herum zentriert sind. Es ist daher aus Figur 3 (a) ersichtlich, daß die Energiestöße, die mit 9 bis 16 bezeichnet sind, die zweite Hälfte der variablen Quellenanordnung um die Station B herum bilden. Dieselben Stöße erzeugen jedoch

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auch die erste Hälfte der variablen Qucllenanordnung, die um die Station Nummer C herum zentriert ist. Anders gesagt tritt bei der Anordnung der Erfindung eine Überlappung beim Erzeugen effektiver Quellenanordnungen auf.

Dieses Überlappen kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß zwei Gewichtskoeffizienten jedem seismischen P ensignal zugeteilt werden, ein teilweiser Gewichtsko-

^pizient und ein endgültiger Gewichtslcoeffizient. Die JtiLschüsse, die mit I¹ bis 8¹ bezeichnet sind, werden mit einem teilweisen Gewichtskoeffizienten multipliziert und zusammenaddiert, um eine teilweise Signalansammlung zu bilden. Dieselben Schüsse, bezeichnet mit 9 bis l6, werden mit den endgültigen Gewichtskoeffizienten multipliziert und miteinander addiert, um die endgültige Signalansammlung zu bilden. Damit die endgültige Signalansammlung bei Beendigung des Schußquellenstoßes 16 das zusammengesetzte Signal für alle Stöße mit den Bezugszeichen 1 bis l6 bildet, muß die teilweise Signalansammlung bei Beendigung des Energiestoßes 8 zur endgültigen Signalansammlung übertragen und zur selben hinzuaddiert werden, die von den Punkten mit den Bezugszeichen 9 bis l6 gebildet werden soll. Dies wird durchgeführt, wenn die Quelle an der Station B sich vorbeibewegt und Stoß 9 stattfindet. Die teilweise Ansammlung, die die addierten Signale der Stöße 1 bis 8 aufweist, wird mit den endgültigen gewichteten Probensignalen für den Stoß addiert. Diese Summe wird dann in der endgültigen gewichteten Signalanordnung für jeden der Kanäle gespeichert. Diese Übertragung wird weiter unten deutlicher im Zusammen» hang mit Figur 10 bei der Diskussion der Übertragung oder Verschiebung von der teilweisen Signalansammlung zur endgültigen Signalansammlung beschrieben·

Es muß bemerkt werden, daß, wenn die Quelleneinheit an einer Station sich vorbeibewegt, ein Weiterverschieben

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durchgeführt wird, um die Zuordnung der seismischen Kanalnummern zu den verschiedenen Stationen für die nächste Reihe von Energiefreisetzungen neu vorzunehmen. Daher muß die teilweise Signalansammlung zum ersten endgültigen gewichteten Probensignal von dem seismischen Kanal nach der Weiterverschiebung hinzuaddiert werden, der demselben Punkt auf dem Boden zugeordnet ist, durch den die teilweise Signalansammlung gebildet wurde· Für Punkt Y auf dem Boden muß daher die teilweise Signalansammlung vom Kanal 26 zum ersten endgültigen gewichteten Probensignal von Kanal 25 hinzuaddiert werden, damit das zusammengesetzte Signal für die variable Quellenanordnung, gemessen am Punkt Y, auf dem Boden gebildet werden kann.

In Figur 3 (b) sind die Gewichtskoeffizienten für die seismischen Signale für die Punkte Y und Z auf dem Boden in zwei Stufen aufgetragen. Die erste Stufe liegt vor, wenn sich die Quelleneinheit vom Punkt A zum Punkt B bewegt; die zweite Stufe findet statt, wenn sich die Quelleneinheit vom Punkt B zum Punkt C bewegt. Die teilweisen und endgültigen Gewichtsfunktionen, die für die Gewichtsfaktoren dargestellt sind, werden auf die seismischen Signale angewendet, die an den Punkten Y bzw. Z erzeugt sind.

Für die veränderliche Quellenanordnung, die um die Station B herum zusammengesetzt ist, deren Signal am Punkt Y auf dem Boden gemessen wird, werden die teilweisen gewichteten Probensignale, die von Kanal 26 gemessen sind, während sich die Quelleneinheit von der Station A nach B bewegt, mit den endgültigen gewichteten Probensignalen von Kanal 25 nach dem Weiterverschieben summiert, während sich die Probeneinheit von der Station B zur Station C bewegt. In Figur 3 (c) sind die resultierenden zusammengesetzten oder effektiven

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Quellenanordnungen dargestellt, die um die Stationen A, D und C herum zentriert sind. Wenn das zusammengesetzte Signal für die veränderliche Quellenanordnung, die um die Station B herum zentriert ist, als seismisches Signal η aufgezeichnet wir , wird das Signal auf die variable Quellenanordnung, die um Station A herum zentriert ist, die seismische Aufzeichnung (n-1) sein. Das Signal auf die Cu' '^Ί jnanordnung, die um die Station C herum zentriert ist,

Ie die seismische Signalaufzeichnung (n+l) sein. Diese . irnxochen Signale werden für anschließendes Abspielen im Labor auf Magnetband aufgezeichnet·

In Figur k (a) ist ein Teil der Geofonanordnung von Figur gezeigt. Es ist jedoch gezeigt, daß die Anzahl von Energiestoßpunkten zwischen den Stationen A und C von 16 auf 32 erhöht ist. Für die in Figur 3 dargestellte Anordnung zum Aufzeichnen wird ein seismisches Signal bei jeder der Stationsnummern aufgezeichnet. Für die Aufzeichnungsanordnung der Figur k wird ein seismisches Signal bei Beendigung von jeweils acht Stoßen erzeugt, so daß zwischen den Stationen A und C insgesamt vier Signale erzeugt werden. Zusätzlich dazu, daß für jeweils acht Energiestöße eine Signalaufzeichnung stattfindet, wird auch eine Änderung bezüglich derjenigen Signalansammlung vorgenommen, in der das Signal als seismisches Signal aufgezeichnet wird. Normalerweise wird die endgültige Signalansammlung immer in die digitale Speichereinheit übertragen, um als seismisches Signal aufgezeichnet zu werden. Für die Aufzeichnungsanordnung der Figur k (a) werden sowohl die teilweise Signalansammlung als auch die endgültige Signalansammlung aufgezeichnet. Sie werden jedoch abwechselnd bei Beendigung von jeweils acht Stoßen aufgezeichnet. In anderen Worten wird bei Stoßzahl 8 und 2k die endgültige Signalansammlung aufgezeichnet, während bei Beendigung der Stöße l6 und 32 die teilweise Signalansammlung aufgezeichnet wird. Der Zweck hierfür besteht darin, die effektiven

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Glawe, DeIf s ,.hdo-tl & .äaviner: - p-9395/79 - Seite

Abstände in der Quellenanordnung zu verringern, um so die räumliche Dichte bei der Aufzeichnung der unter der Oberfläche liegenden Gebiete zu erhöhen.

Bei der Anordnung zum Schießen der Figur k (a) sind die Gewichtsfunktionen, mit denen die Signale versehen werden, ähnlich zu denjenigen in Figur k (b), so daß nach Beendigung von jeweils acht Stoßen die teilweisen und endgültigen Signalansammlungen das zusammengesetzte Signal auf Erund einer Quellenanordnung darstellen werden, deren Form die gleiche ist wie diejenige der Quellenanordnungen, die in Figur 3 (c) dargestellt ist, mit der Ausnahme, daß nur acht Stöße zum Erzeugen dieser Anordnung nötig sind. Die Gewichtsfunktionen, die in Figur k (b) dargestellt sind, können auf jede der seismischen Linienzüge angewendet werden, werden jedoch gewöhnlich auf die Linienzüge angewandt, die den Stoßpunkten am nächsten sind. Die Quellenanordnungen, die durch diese Gewichtsfunktionen gebildet werden, sind in Figur k (c) gezeigt, in der die resultierenden Abstände der Quellenanordnung dargestellt sind, gemessen zwischen den Spitzen der Anordnungen.

Die Gewichtsfunktionen, die auf die übrigen Linienzüge angewendet werden, sind dieselben wie diejenigen in Figur 3 (b) mit der Ausnahme, daß in der endgültigen Signalansammlung anstelle von l6 Summen 32 Summen sein werden. Darüber hinaus muß für die übrigek^inienzuSßei der Datenreduktion berücksichtigt werden, daß es einige Signale gibt, die nicht eine vollständige endgültige Signalansammlung bilden. In anderen Worten wird für diese Linienzüge nur jedes zweite Signal ein vollständiges zusammengesetztes Signal bilden.

... 31

030019/0665

Glawe, Delis, Moll & "ai-tner. - η-9395/79 - Seite

Im folgenden ist ein Rechnerprogramm einer Routine aufgelistet, die zum Berechnen der erfindungsgemäßen Gewichtskoeffizienten benutzt wird. Am Ende dieser Auflistung befindet sich Tabelle 1, die die Gewichtskoeffizienten enthält, die mit diesem Programm berechnet sind, um eine Tschebyschew-Signalform mit l6 Summen pro Station bilden, wobei sich k Quelleneinheiten um einen Einheitsabstand 7 lochen Stoßen bewegen.

...32

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Glawe, DeIf s, Μξ>11:& Partner -; ρ "9595/79 - Seite %e

S LIBR VARYWTS C TITLE - VARYWTS - ROUTINE TO COMPUTE WEIGHTS FOR A VARISOURCE

C ■ *

_c ABSTRACT —-—

C THIS PROGRAM COMPUTES THE RECORD WEIGHTS FOR A VARISOURCE. C THE RESULTING RECORD WEIGHTS WILL YIELD AN EFFECTIVE SOURCE C ARRAY. THIS SOURCE ARRAY WILL HAVE A SET OF ELEMENT WEIGHTS C WHICH ARE AS CLOSE AS POSSIBLE TO A DESIRED SET OF ELEMENT C WEIGHTS IN A LEAST SQUARES SENSE. C ■ STATISTICS C PURPOSE - WRITTEN TO COMPUTE VARISOURCE WEIGHTS C LANGUAGE - FORTRAN IV C EQUIPMENT - TEMPUS

C INPUTS

C N- THE NUMBER OF SOURCE UNITS C M- THE NUMBER OF SUMMED RECORDS PER STATION C L- THE NUMBER OF UNIT SPACINGS THAT THE SOURCE UNITS MOVE UP C BETWEEN TWO CONSECUTIVE RECORDS. C IWSW - DESIRED WEIGHTS SWITCH

= β USE CHEBSHEV WEIGHTS

C ■ 1 - READ IN THE DESIRED WEIGHTS ON CARDS (16F5.0)

C S- THE SOURCE UNIT WEIGHTS (USE A BLANK CARD(S) IF S(I) = C FOR I = 1, N) C IDBRJ - THE CHEVYSHEV REJECT REGION ATTENUATION IN DECIBELS C C C

COMMON N,M,L,IWSW C C

DIMENSION W(500) DIMENSION S{10fl),t

DIMENSION IA(100) C C IDIM = ITY =13 ICR =

...33

030019/0665

Glawo, DoJis, KoIl & . Pärtncfr. - .pi 9595/79 - Seite

.33·

C READ IN THE FIRST DATA CARD ·

CONTINUE CALL SSWTCtt(3,ISSW3) ZF(ISSW3.NE.°) GO TO CONTINUE

WRITE (ITY,5000) 5PfISS FORMAT(¹NfH₁L, IWSW, IDBRJ 1615') PAUSE CRDl CONTINUE

READ (ICR,5010) N,M,L,IWSW,IDBRJ Biß FORMAT(1615)

IF(N.EQ.0.AND.M.EQ.0).AND.L.EQ.0) GO TO 2000 C CHECK THE INPUT PARAMETERS

IF(N-GT.0.AND.N.LT.32) GO TO PRINT 5020, N FORMAT(/5X,'PARAMETER N * ',15,' SHOULD BE GREATER THAN +ZERO AND L IESS THAN 32') GO TO

CONTINUE %

IF(M.GT.0.AND.M.LT.100) GO TO PRINT 5030, M

503JB FORMAT(/5X,'PARAMETER M «« ',15,' SHOULD BE GREATER THAN •«■ZERO AND L 2ESS THAN 100') ' GO TO CONTINUE IF(L.GT.0.AND.L.LT.25) GO TO PRINT 5040, L FORMAT(/5X,«PARAMETER L - ',15,· SHOULD BE GREATER THAN +ZERO AND L 3ESS THAN 25') GO TO CONTINUE IF(IWSW.EQ.0.OR.IWSW.EQ.l) GO TO PRINT 5050, IWSW FORMAT(/5X,'PARAMETER IWSW ■ ',15,' SHOULD BE EQUAL TO +or 1') GO TO 50 CONTINUE

IF(IDBRJ.LE.0) IDBRJ =40 C

c . '■ · ■■.■'■ ■ ■

C READ IN THE SECOND SET OF INPUT PARAMETERS

CALL SSWTCH(3,ISSW3) IF(ISSW3,NE.l) GO TO CONTINUE WRITE (ITY,5060) FORMATCSOURCE UNIT WEIGHTS 16F5.0¹)

O₃₀Q₁9/066 S _{0R|GINAL 1NSPECTED} Glawc, DoIiM, M61i:&. Pfcrtnör. -"."ρ; '9595/79 - Seite J>ß

PAUSE CRD2 CONTINUE

READ (ICR, 5/170) (S(I), I - 1, N) FORMAT(16F5.0) C C C CHECK THE SECOND SET OF INPUT PARAMETERS C C DO 600 I - 1, N IF(S(I).GE.0.0) GO TO PRINT 5080, S(I) FORMAT(/5X,'SOURCE UNIT WEIGHT ■ ',F10.5,¹ CANNOT BE +NEGATIVE¹) GO TO CONTINUE C C C IZERO -ABSVL «0.0 DO 700 I - 1, N

IF(S(I).GT.ABSVL) ABSVL = S(I) IF(S(I).EQ.0.0) GO TO IiERO -CONTINUE C C C IF(IZERO.EQ.1) GO TO DO 800 I = 1, N S(I) ·= CONTINUE GO TO 1100 CONTINUE

DO 1000 I - 1, N S(I) - S(I)/ABSVL CONTINUE CONTINUE C C C READ IN OR GENERATE THE DESIRED ELEMENT WEIGHTS C ■ . . ■ . . ■

NEL ■ N + (M - 1)*L IF(IWSW.EQ.0) GO TO 1500 C C C READ IN THE DESIRED WEIGHTS OFF OF CARDS C C CALL SSWTCH(3,ISSW3) IF(ISSW3.NE.l) GO TO 1200 WRITE (ITY,5090) FORMAT(¹DESIREd ARRAY WEIGHTS 16F5.0¹) PAUSE CRD3

...35

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Glawe, Delis, Μςΐΐ & Ραχ-tnoi- -.P 9395/79 - Seite y$

CONTINUE READ (ICR,5070) (W(I), .1 - 1, NEL) GO TO 1600

C *

C GENERATE CHEBYSHEV ARRAY HEIGHTS

C ■ ■■ · ■..■■'

CONTINUE

CALL CHBYSHEV(NEl,IDBRJ,W) CONTINUE C C C NORMALIZE THE DESIRED AERAY WEIGHTS TO

ABSVL -DO 1700 I=I, NEL IF(ABS(W(I)).GT.ABSVL) ABSVL - ABS(W(I)) CONTINUE

FAC ■ 100.0/ABSVL DO 1800 1*1, NEL W(I) + 0.00000001 CONTINUE C C C PRINT OUT THE INPUT PARAMETERS C

C ■ ■■"■.■.-

CALL NPAGE PRINT 5100 FORMAT(//25X,'V ARISOURCE WEIGHT S¹) PRINT 5110, N FORMAT(////5X,"THE NUMBER OF SOURCE UNIfS - ',15) PRINT 5120, M F0RMAT(/5X,¹THE NUMBER OF SUMS PER STATION « ',15) PRINT 5130, L F0RMAT(/5X,'THE SOURCE UNITS MOVE UP ',15,' UNIT +SPACINGS BETWEEN,¹ RECORDS')

IF(IWSW.EQ.0) PRINT 1540, NEL, IDBRJ

FORMAT(/5X,¹THE DESIRED ARRAY IS A CHEBYSHEV ARRAY WITH +',15,' ELEMENTS AND ',15,' DB REJECTION')

IF(IWSW.EQ.1) PRINT 5150

FORMAT(/5X,¹THE DESIRED ARRAY WILL BE SPECIFIED BY THE +USER') j

PRINT 5160 F0RMAT(/5X,'NORMALIZED SOURCE UNIT WEIGHTS'//) PRINT 5170, (S(I), I «= 1, N) FORMAT(5X,10F10.6) PRINT 5180 FORMAT( '5X,'THE DESIRED SOURCE ARRAY WEIGHTS'//)

PRINT 5190, (W(I), I ■ 1, NEL) FORMAT(5X,10F10.4) C C C COMPUTE THE AUTO AND CROSSCORRELATION FUNCTIONS

...36

030019/0665

GlQWO, DoIf s, MÖ11-

& P«rt_:iVe_:r - > 9\*95/79 - Seite

CALL VSMUL((T, 1,-1,0,1,8192)

CALL APW

CALL APPUT(5,0,N,2) CALL APPUT(S,N,N,2) CALL APPUT(W,1000,NEL,2) CALL C0NV(N,l,F_rl,3*N,l,N,N) CALL CONV(1000,l»0rl»2000,l.NEL-N+l,N)

CALL APW

NTD - N/FLOAT(L) +.0.51 » CALL APMOVE(3*N,L,4*N,1,NTD) CALL APMOVE(2000,L,3000,1,M)

ISW ■ 1

CALL WIENER(M,4*N,3000,4000,5000,ISW)

CALL APW

CALL APGET(A,4000,M,2)

PRINT 5200 S200 FORMAT(/5X,¹THE RECORD WEIGHTS'//) PRINT 5210, (A(I), I - 1, M) FORMAT(5X,10F12.4)

ABSVL ο 0.0

DO 1900 I - 1, M

IF(ABS(A(I)).GT.ABSVL) ABSVL -· ABS(A(I)) CONTINUE

MAX »255

FAC = MAX/ABSVL

DO 1950 I « 1, M

IA(I) - FAC*A(I) +0.5 CONTINUE CALL VSMUL(0,l,-i,0,1,8192) CALL APW CALL APPUT(A,1000,M,2) CALL APMOVE(1000,1,2000,L,M) CALL VSMUL(0,1,-1,0,1,2000) CALL APW

CALL APPUT(S,0,N,2)

CALL CONV(2000-N+l,1,0,1,1000,1,NEL,N) CALL APW CALL APPUT(W,2000,NEL,2) CALL VMUL(2000,1,2000,1,4000,1,NEL) CALL SVE(4000,1,3000,NEL) CALL VSUB(2000,1,1000,1,4000,1,NEL) CALL VMUL(400/0,1,4000,1,5000,1,NEL) CALL SVE(5000,1,3001,HEL) CALL APW CALL APGET(EDIF,3001,1,2) CALL APGET(RMS,3000,1,2) PCNT = 100.0*SQRT(EDIF/RMS) PRINT 5215, PCNT FORMAT(/5X,'THE PERCENT RMS ERROR IN THE LEAST SQUARES +ARRAY DESIGN = ',F7.2) CALL APGET(W,1000,NEL,2) PRINT 5218 FORMAT(/5X,¹THE EFFECTIVE ARRAY WEIGHTS'//) PRINT 5190, (W(I), I=I, NEL) PRINT 5240, MAX

...

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Glawe, Dolls,

% Partner· -': ρ 0:595/79 - Seite

• 61"

FORMAT(/5X,¹THE RECOHD WEIGHTS NORMALIZED TO ',16,' +AND EXPRESSED,' IN HEXADECIMAL¹//) MDM · (M + l)/2

PRINT 525/9, (IA(I), I - 1, MDM) FORMAT(5X, IZl2)

GO TO 50 C

2000 CONTINUE

NTRY VARYWTS *> V .WTS EQU F.MAIN END

030019/0665

Glawc, DeJfs, MtCll'Se P*Cthor.-"jJ'-9595/79 - Seite 3«

S LIBR CHBYSHEV C

SUBROUTINE CHBYSHEV(N,IDBRJ,A) C C TITLE - CHBYSHEV - ROUTINE TO COMPUTE CHEBYSHEV ELEMENT C WEIGHTS C C

C ABSTRACT

C THIS PROGRAM WILL COMPUTE ARRAY RESPONSES USING CHEBYSHEV C POLYNOMIALS. (SEE HOLZMAN, M. 'CHEBYSHEV OPTIMIZED C GEOPHONE ARRAYS' GEOPHYSICS, VOL. 28, NO. 2, PP. 145-155

C (APRIL 1963)}

C STATISTICS C PURPOSE - GENERAL C EQUIPMENT - TEMPUS C LANGUAGE - FORTRAN IV DOUBLE PRECISION PIDN,SIGMA,AB DOUBLE PRECISION ACS DOUBLE PRECISION B,ES DOUBLE PRECISION U,S

DOUBLE PRECISION R,AC,AD,AE,AF,AG C

DIMENSION SUMEL(1000) ,SUMMK (1000) ,Α(50(Γ) C C

ITY =13 ICR -

DB = IDBRJ C C C INPUTS C C N- THE TOTAL NUMBER OF GEOPHONE ELEMENTS C DBREJECT - THE DB REJECTION IN THE REJECT BAND C C C C C C

...

030019/0665

Glawe, üelfs, Moll & J'ar.topr -: ρ 3395/79 - Seite "W

ER - DB/20.0 R » 10.0**ER M-N-I HH « M/2

MHP * MH + 1 "

AC - R + DSQRT(R*R - 1.0) AB » DLOG(AC)/M SIGMA » (Di P(AB) + DEXP(-AB)))/2.9

PIDN » 3.141692654/FLOAT(N) C C C ES-I DO 50 I - 1, MHP S-I-I

U - SIGMA*DCOS(S*PIDN)

Y - ü IF(Y.LE.1.0) GO TO

ACS * DLOG(U + DSQRT(U*U - 1.0).

B - M*ACS

SUMEL(I) - ES*(DEXP(B) + DEXP(-a) )/?.0

GO TO C C C COMPUTE THE ARCCOSINE OF U C C CONTINUE

ACS - DATAN2(SDQRT(1.0 - U*U),U)

B - M*ACS SUMEL(I) - DCOS(B)*ES CONTINUE

ES -CONTINUE C C C COMPUTE THE ARRAY WEIGHTS C C C C TWDN - 2.0/N ONE - DO 200 L=I, MHP K-L-I SI = M - 2.0*K

SUMMK(I) » TWDN C C C CALL VSMUL(0,1,-1,0,1,8192) CALL APW

CALL APPUT(ONE,8191,1,2) CALL APPUT(PIDN,8190,1,2) CALL APPUT(TWDN,8189,1,2)

...

030019/0665

Glawo, DeIf s, MbIl j & Partner -; ρ "9595/79 - Seite

CALL APPUT(SI,8188,1,2) CALL APPUT(ONE,if, 1,2) CALL VSADD(0,1,8191,1,1,MHP-I) CALL VSMUL(0,1,8190,0,1,MHP-I) ' CALL VCOS(/J,1,0,1,MHP-I) CALL VMUL(0,1,;7,1,MHP-1,1,MHP-I) CALL VSUB(MHP-I,1,8191,0,MHP-I,1,MHP-I) CALL VSORT(MHP-I,1,MHP-I,1,MHP-I) CALL VATN2(0,1,MHP-I,1,MHP-I,1,MHP-1) CALL VSMUL(MHP-1,1,8188,MHP-1,1,MHP-I) CALL VCOS(MHP-1,1,MHP-1,1,MHP-I) CALL VSMUL(MHP-I,1,8189,MHP-I,1,MHP-I)

CALL APW

CALL APGET(SUMMK(2),MHP-I,MHP-I,2)

CALL APPUT(SUMEl,0,MHP,2) CALL APPUT(SUMMk,MHP,MHP,2) CALL VMUL(0,1,MHP,1,2*MHP,1,MHP) CALL SVE(2*MHP,1,3*MHP,MHP) CALL APW

CALL APGET(A(L),3*MHP,1,2) CALL APGET(A(N-L+1),3*MHP,1,2) CONTINUE

RETURN

S NTRY CHBYSHEV END

030019/0665

Glawc, Delfs, Mol J & Purtno'r\'Vp: 9395/79 - Soite γ.

GE WICHTS-KOEFFIZlENTEN

Stoß-Schuß Gewichts-Koeffizient

ί Summen-Nummer)

1, 16 103

2, 15 50 ■>, lh 88

<Ί, 13 1^1

,, 12 217

6, 11 185

7, 10 207

8, 9 255

* (16 Summen/Station, k Quelleneinheiten, 1 Einheit Abstand zwischen Aufzeichnungen)

Für das Verständnis der folgenden Diskussion wird es nützlich sein, gewisse logische Ausdrücke zu definieren. Jedes der logischen Signale, auf das im folgenden Bezug genommen wird, wird einen von zwei möglichen Zuständen haben, eine logische 1 oder eine logische Ein logisches Signal wird als wahres Signal ohne einen Stern hinter dem Merkwort bezeichnet werden. Das Inverse eines wahren Signales wird einen Stern hinter dem Merkwort haben. Als Beispiel würde CLOCK ein wahres Signal sein, während CLOCK das Inverse davon sein würde. Ein wahres Signal wird wahr sein, wenn es eine logische ist, während das Gegenteil für sein Inverses wahr ist. Auch kann jedes logische Signal, sei es nun ein wahres Signal oder dessen Inverses, als ein Signal mit einem

... k2

030019/0665

Glawe, DeIf s , -Moll'& Partner. - ρ; 9395/79 - Seite hy

bejahenden Zustand (asserted state) und einem verneinenden Zustand (unasserted state) bezeichnet werden· Im Falle von CLOCK, einem wahren Signal, wird der bejahende Zustand eine logische 1 und der verneinende Zustand eine logische 0 sein. Für CLOCK ist das Umgekehrte wahr; der bejahende Zustand ist die logische 0 und der verneinende Zustand ist die logische 1. Ein Signal "wird wahr", wenn es vom verneinenden Zustand in den bejahenden Zustand umschaltet und umgekehrt, wenn es "unwahr wird". Schließlich ist ein Flip-Flop im logischen O-Zustand, wenn der Q-Ausgang sich auf einer logischen 0 und der Q -Zustand sich auf einer logischen 1 befindet. Im logischen 1-Zustand sind die Ausgänge des Flip-Flop in den umgekehrten Zuständen.

Es sollte weiter bemerkt werden, daß Hinweise auf besondere Komponenten von besonderen Herstellern nur als Beispiel erfolgen und nicht eine Begrenzung des Erfindungsgedankens darstellen.

In Figur 5 (a) ist das Blockdiagramm des digitalen Ansammlungssystems dargestellt. Die analogen Ausgangssignale der verschiedenen seismischen Kanalstationen werden im Multiplexverfahren abgetastet und in einen Verstärker mit schwebendem Potential (instantaneous floating point amplifier (IFP)) 10 eingegeben. Durch den Verstärker werden die abgetasteten seismischen Signale verstärkt, um das abgetastete Analogsignal 13 oder Probensignal zu erhalten. Das analoge Probensignal 13 wird einem Analog-Digital-Konverter 11 eingegeben, durch den die analogen Probensignale in digitale Probensignale umgewandelt werden. Die digitalen Probensignale werden durch ein digitales Wort mit fünfzehn Bit dargestellt. Diese digitalen Proben werden in die Einheit 1 zum Multiplizieren mit dem Gewichtskoeffizienten eingegeben, in der ein digitaler Gewichtskoeffizient

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Glawe, Delis, Moil & Partner'-^: „ρ 9395/79 - Seite ⁷^

•te.

mit acht Bit mit einem Dezimalwert zwischen 0 und 255 mit der Digitalprobe multipliziert wird. Als Ergebnis dieser Multiplikation erhält man eine gewichtete Digitalprobe, die drr digitalen Ansammluugseinheit 22 eingegeben wird, damit sie zu den vorherigen gewichteten Proben-Signale der vorhergehenden Stöße hinzuaddiert wird.

ebenfalls aus Figur 5 (a) ersichtlich ist, besteht die ^:rheit 1 zum Multiplizieren mit dem Gewichtskoeffizienten aus einem Mikroprozessor 12, einem Speicher 16, einer direkten Speicherzugriffseinheit (direct memory access unit (DMA)) Ik, einem Register 18 mit acht Bit und einer digitalen Multiplizierschaltung 20. Die Einheit 1 zum Multiplizieren mit dem Gewichtskoeffizienten arbeitet wie folgt. Vor jeder Summe (vor jedem Stoß) lädt der Mikroprozessor die unteren Speicherplätze (0 bis 256) des Speichers l6 mit den Gewichtskoeffizienten, die für jeden Kanal für die laufende Summe benötigt werden, und zwar sowohl für die teilweise als auch für die endgültige Ansammlung. Das Signal FUNCTION GENERATOR RESET (FGR *),(Funktionsgeneratorrückstellung) , das bei Beginn jeder Summenzahl erzeugt wird, sorgt dafür, daß der Mikroprozessor 12 die Gewichtskoeffizienten überträgt. Die Gewichtskoeffizienten sind in den höheren Speicherplätzen in dem Speicher 16 gespeichert.

Während jedes Stoßes erzeugt die DMA-Einheit JA ein Abfragesignal DMA REQ für den Mikroprozessor 12, damit derselbe die Kontrolle über Adressenbus und Datenbus 5 aufgibt, so daß die DMA-Einheit Ik die Speichereinheit 16 adressieren kann. Das Signal IFP CONV wird durch das Ansammlungssystem jedes Mal dann erzeugt, wenn dem A/D-Wandler 11 normalerweise der Befehl erteilt würde, eine Umwandlung durchzuführen. Die DMA-Einheit Ik teilt dieses Signal jedoch durch 2, um das Signal IFP CON * zu bilden, das

... kk

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Glawe, DeIf s~: Morll, &;Ρ»ιγ cnor - ρ 9395/79 - Seite

in den A/D-Wandler 11 eingegeben wird, um dem Wandler den Befehl zu erteilen, die nächste digitale Probe zu erhalten. Der Grund, den normalen Befehl für die A/D-Wandlung durch 2 zu teilen, wird weiter unten ausführlicher im Zusammenhang mit der Diskussion des Massenspeichers 24, der mit der digitalen Ansammlungseinheit 22 verknüpft ist, diskutiert werden.

Bei jedem Auftreten von IFP CONV * überträgt die DMA-Einheit die Speicheradresse über Bus 5 zur Speichereinheit 16, die den nächsten Gewichtskoeffizienten enthält, der auf die digitale Probe angewendet werden soll. Dieser Gewichtskoeffizient wird dem 8-bit-Register 18 zugeführt, das den Gewichtskoeffizienten speichert. Der Koeffizient wird in das Register 18 durch das Signal DATA LOAD (DATEN LADEN) gebracht, das durch den Mikroprozessor 12 erzeugt ist. Der im Register 18 gespeicherte Datenwert ist ein digitales Wort von 8 Bit mit einem Dezimalwert zwischen 0 und 255· Dieses Digitalwort mit 8 Bit wird ebenso wie die digitale Probe mit 15 Bit vom A/D-Wandler 11 in die digitale Multiplizierschaltung 20 eingegeben. Die digitale Multiplizierschaltung 20 multipliziert diese beiden Digitalwerte, um die gewichtete Digitalprobe zu bilden, die über den Datenbus 17 in die digitale Ansammlungseinheit 22 eingegeben wird.

In Figur 5 (b) ist eine typische Multiplex-Abtastzeit für einen seismischen Datenkanal gezeigt, die für jeden der Kanäle der seismischen Information auftritt. Die digitale Probe wird vom A/D-Wandler 11 während des ersten Teiles der Kanalabtastzeit erhalten. Das Signal IFP CONV * tritt sowohl beim Beginn der Kanalabtastzeit und auch in der Mitte derselben auf. Es findet jedoch nur eine A/D-Umwandlung auf, da das Signal IFP CON » das tatsächlich dem A/D-Wandler 11 den Befehl zum Umwandeln erteilt, die halbe

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Glawe, Delis, Roll & Par χ nor. -.ρ 9395/79 - Soitc

•is-

Frequenz von IFP CONV hat. Es wird daher ein Gewichtskoeffizient vom Speicher 16 gelesen und auf die digitale Probe während der ersten Hälfte der Kanalabtastzeit angewandt. In der Mitte der Kanalabtastzeit tritt ein anderes IFP CONV -Sigi .1 auf, um eine zweite Adresse für den Speicher IG zu erzeugen. Durch diese Adresse wird ein •,weiter Gewichtskoeffizient erzeugt, der auch auf dieselbe i'itale Probe während der letzten Hälfte der Kanalabtast- -j.t angewendet wird. Es werden daher zwei Gewichtswerte ^ f _uede digitale Probe angewendet, die als die endgültigen bzw. teilweisen Gewichtskoeffizienten bezeichnet werden.

Wie noch aus Figur 5 (a) ersichtlich ist, empfängt die digitale Ansammlungseinheit 22 die gewichteten Digitalproben, addiert die endgültigen gewichteten Proben mit den vorher zusammenaddierten endgültigen gewichteten Proben von den vorhergehenden Stoßen und speichert die Ergebnisse in den endgültigen Ansammlungsspeicherplätzen des Massenspeichers 2k. Bei Beendigung der vorgewählten Anzahl von Energiestößen, die für die Zusammensetzung der veränderlichen Quellenanordnung notwendig sind, wird der Inhalt der endgültigen Ansammlung zur digitalen Speichereinheit 26 als zusammengesetztes Reaktionssignal auf die Quellenanordnung übertragen und als seismisches Signal aufgezeichnet.

Wie bereits diskutiert wurde, hat die digitale Ansammlungseinheit 22 die Fähigkeit, den Inhalt der endgültigen Ansammlung oder den Inhalt der teilweisen Ansammlung, wenn eine höhere räumliche Dichte gewünscht ist, in die digitale Speichereinheit 26 zu übertragen. Um eine höhere räumliche Auflösung für die der Quelleneinheit nahen Linienzüge zu erhalten, wobei für die weit entfernten Linienzüge die normale Auflösung beibehalten wird, wobei beide Auflösungen vom selben Satz von Stoßen erhalten werden, so müssen, wie

... 46

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Glawo, DoIf s , fiblij &- Partner - i> 9395/79 - Seite kiS

29A1194

im Zusammenhang mit Figur 4 (b) verstanden wird, die folgenden Vorgänge durch die Ansammlungseinheit 22 durchgeführt werden.

Zuerst müssen die Gewichtskoeffizienten so ausgewählt werden, daß sie die in Figur 4 (b) dargestellten Quellenanordnungen bilden. Das heißt, daß der Zyklus des Anordnungssignales in einer Hälfte des Stationsintervalls vollständig sein muß. Im Falle der in Figur 4 (b) gezeigten Anordnung zum Aufzeichnen muß bei Beendigung jedes achten Stoßes die nächste Ansammlung, die von den beiden Anordnungen aufgezeichnet werden soll, gerade einen Zyklus beendet haben. Zweitens muß die Ansammlungseinheit 22 so eingestellt werden, daß sie ein seismisches Signal an die digitale Speichereinheit nach einer Hälfte der Summenauswahl abgibt. Die Summenauswahl ist die Zahl der Stöße, die zwischen Stationen ausgeführt werden, die bewirkt, daß ein Signal aufgezeichnet wird. Das heißt, bei Stoßen 8 und 24 wird der Inhalt der teilweisen Ansammlung und nicht die endgültige Ansammlung an die Speichereinheit 26 abgegeben. Zusätzlich werden, wenn das Schreiben auf Magnetband bei der halben Summenauswahlzeit beendet ist, die teilweisen Proben des nächsten Stoßes (die mit Ausnahme der nahen Linienzüge alle 0 sein werden), jeweils zu 0 addiert (s. Diskussion der Verschiebung von der teilweisen Ansammlung zur endgültigen Ansammlung, wo beschrieben ist, wie ankommende Proben mit 0 addiert werden), um den Inhalt der teilweisen Ansammlung für die nächsten Linienzüge zu löschen. Dies wird getan, so daß nach der Verschiebung von teilweiser Ansammlung zu endgültiger Ansammlung beim 17. Stoß der Inhalt der endgültigen Ansammlung 0 sein wird (auch die ankommenden endgültigen gewichteten Proben für den Stoß 17 werden 0 sein).

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ülawe, DeIfs, MpIl & Partner -/ j> #395/79 _ Seite */f

'kl- 29Λ1194

Es sind also keine anderen Änderungen gegenüber der normalen Betriebsweise als die oben beschriebenen notwendig, um die höhere räumliche Auflösung für die nahen Linienzüge zu erhalten. Trotzdem ist für die weit entfernten Linienzüge nichv. jedes Signal ein vollständiges zusammengesetztes Signal.

vorbekannte digitale Ansammlungseinheit für den Gebrauch 1 Feld, die erfindungsgemäß verbessert ist, ist ein Gc-.source Corporation Gerät, Modell MDS-IO und besteht aus Verstärker IPF 10, A/D-Wandler 11, digitaler Ansammlungseinheit 22, Massenspeicher 24 und digitaler Speichereinheit 26.

In Figur 6 ist ein Blockdiagramm eines Teiles der digitalen Ansammlungseinheit 22 gezeigt. Eine ausführliche Diskussion der Betriebsweise und der Schaltungen der digitalen Ansammlungseinheit 22 kann in dem Service-Handbuch für das bereits erwähnte MDS-10-System für seismische Daten, Nr. 387907-60EM gefunden werden, dessen Inhalt ausdrücklich zum Gegenstand der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. Bei der Beschreibung der Erfindung werden gewisse Funktionen und Betriebsweisen hier nicht beschrieben, wie z.B. die Weise, wie die Überführung der endgültigen Ansammlung auf Magnetband in die Wege geleitet wird, da der Fachmann Kenntnis dieser Funktionen bereits besitzt oder leicht gewinnen kann.

Es soll nun eine Beschreibung der funktionellen Arbeitsweise der digitalen Ansammlungseinheit 22 gegeben werden, wobei besonderen Wert auf die Merkmale des Systemes gelegt wird, die geändert worden sind, um die Zusammensetzung veränderlicher Quellenanordnungen zu ermöglichen.

... 48

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Glawe, DeIf s, Moll '-Sc Partner -ρ -9595/79 - Seite k]/f

Verknüpft mit der digitalen Ansammlungseinheit 22 ist der Massenspeicher 2k, der so arbeitet, daß er die angesammelten gewichteten Digitalproben für sowohl die teilweisen Ansammlungen als auch die endgültigen Ansammlungen vorübergehend speichert. Wie aus Figur 6 ersichtlich ist, ist Bus 17 für die mit Gewichten versehene Digitalprobe mit dem Eingang des A/D-Pufferregisters 30 verbunden, dessen Ausgang mit dem Datenbus DO BUS verbunden ist. Der DO BUS weist einen internen Datenbus auf, über den die digitalen gewichteten Proben von der digitalen Multiplizierschaltung und von dem Massenspeicher 2k für die angesammelten gewichteten Proben übertragen werden. Weiter ist ein Pufferspeicher 32 mit DO BUS verbunden. Dieser Speicher arbeitet als eine Pufferspeichereinrichtung für die angesammelten Daten, die in die digitale Ansammlungseinheit 22 vom Massenspeicher 2k eingegeben werden. Der Ausgang des Pufferspeichers 32 ist auch mit DO BUS verbunden, so daß die gepufferten Daten an die Eingänge des "A"- und "B"-Registers der arithmetischen Einheit 3k angelegt werden. Daten vom Massenspeicher 2k werden über den Pufferspeicher in das "A"-Register eingelesan, während der Inhalt des A/D-Registers 30 in das "B"-Register eingelesen wird. Die arithmetische Einheit 3k bildet die Summe des Inhalts der Register "A" und "B" und kann die Summe auf den DO BUS abgeben oder die Summe über den Datenbus 33 in den Massenspeicher 2k zurückgeben.

Daten im Pufferspeicher 32 werden in Speicherplätze unter Kontrolle des MLC-Zählers im Massenspeicher—Interface 38 eingelesen, während das Einlesen von Daten vom Pufferspeicher unter Kontrolle des Speicherentladungszählers (memory unload counter (MUC))36 steht. Bei Beendigung einer endgültigen Ansammlung werden Daten von der endgültigen Ansammlung im

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Glawo, Delis, Moll & Pärimir. -. ρ: 9595/79 - Seite >\/f

Massenspeicher 2'i über das Massenspeicher-Interface 38 und den Bus DO BUS zum Bandformat ^O weitergegeben, um dann in die digitale Speichereinheit 26 abgegeben zu werden. Im Falle des seismischen Datensystems MDS-IO ist die digitale Speichereinheit 26 ein digitales Magnetbandaufzeichnungsgerät .

Die gewichteten Digitalproben von den abgetasteten und digitalisierten seismischen Kanälen werden formatiert und im Massenspeicher 2k und auf der digitalen Speichereinheit gespeichert, entsprechend dem SEG B-Format, welches in der geophysikalischen Industrie weit bekannt ist. Ein Platz des Massenspeichers 2k wird jedoch dieselbe Information in zwei aufeinanderfolgenden Bytes enthalten, die das Bandaufzeichnungsgerät 26 aufzeichnen muß.

Bei einem vorbekannten System mit k8 Kanälen, das nach SEG B formatiert ist, gibt es insgesamt 6k Plätze des Massenspeichers 2k bei jeder Datenabtastung. Es gibt eine ganzzahlige Anzahl von Datenabtastungen bei jedem Energiestoßschießen, gemäß der ausgewählten Länge jedes Signales und der Abtastgeschwindigkeit. Bei jeder Datenabtastung des vorbekannten Ansammlungssystems ist jedem seismischen Kanal ein Massenspeicherplatz im Massenspeicher 2k zugeordnet, um die digitalen gewichteten Proben oder angesammelten Proben zu speichern. Für die Erfindung wurde das Ansammlungssystem jedoch abgewandelt, um zwei gewichtete Digitalproben pro Kanalabtastzeit zu erzeugen, und nicht nur eine einzige Digitalprobe. Auch wurde die Zahl der Massenspeicherplätze, die pro Datenabtastung benötigt werden, verdoppelt. In der Tat arbeitet die digitale Ansammlungseinheit 22,als gäbe es doppelt so viele seismische Kanäle in der Aufzeichnungseinrichtung, als tatsächlich vorhanden sind, da nun jeder Kanal zwei

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digitale gewichtete Proben erzeugt. Für die vorliegende Erfindung hat daher jeder seismische Kanal zwei aufeinanderfolgende Speicherplätze im Massenspeicher 2k, einen für die endgültige Ansammlung und einen für die teilweise Ansammlung.

In Figur 10 sindein Teil der Massenspeicheradressen, beginnend mit dem Speicheradressenplatz 0,und die Speicheradressenplatzzuordnungen für die gewichteten digitalen Proben für eine typische Datenabtastung gezeigt. Der Massenspeicher 2k ist ein Folgespeicher, der den Inhalt von nacheinanderfolgenden Speicherplätzen liest und ausgibt, und zwar beginnend bei der Adresse 0 und endend bei der letzten Speicheradresse. Wie in Figur 10 gezeigt ist, hat jeder Kanal einen Speicherplatz zum Speichern der teilweisen Ansammlung und der endgültigen Ansammlung für diesen Kanal für jede Datenabtastung. Wie auch aus Figur 6 ersichtlich ist, wird der Ausgang vom Massenspeicher 2k durch das Massenspeicher-Interface 38 und den Pufferspeicher 32 hindurchgeleitet, um in das "A"-Register der arithmetischen Einheit 3k eingelesen zu werden. Das ankommende gewichtete digitale Probensignal auf Bus. 17 wird zum Eingang des "B"-Register der arithmetischen Einheit 34 hindurchgeleitet. Die Daten vom Massenspeicher 2k sind kanalweise mit dem gewichteten digitalen Probensignal sowohl für die endgültigen als auch die teilweisen gewichteten Signale synchronisiert. "A¹¹- und "B"-Register der arithmetischen Einheit 3k enthalten daher die entsprechende seismische Kanalinformation, eine vom digitalen Multiplizierer und eine vom Massenspeicher 2k, so daß die richtige Summe gebildet werden und wieder im Massenspeicher 2k am passenden Ort gespeichert werden kann. Anders gesagt wird jedes gewichtete digitale Probensignal von einem

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Gi awe, Dells, MoU & Partner - ρ -9595/79 - Seite ^i

vorgegebenen Energiestoß zum Pufferregister 30 geleitet, während andererseits die gewichteten digitalen Ansammlungssignale von den entsprechenden Kanälen der arithmetischen Einheit J>k zugeführt werden, so daß die beiden Probensignale miteinander addiert werden können und wieder zum Massenspeicher 2k zurückgeleitet werden können.

Während die Quelleneinheit an jeweils einem Stationsort sich vorbeibewegt, wird, wie bereits erwähnt, eine Weiterverschiebung an den Stationen durchgeführt, um die Zuordnung der seismischen Kanalnummern zu den Stationen neu vorzunehmen. Zu dieser Zeit wird der Inhalt der Speicherplätze der endgültigen Ansammlung ausgelesen und in der digitalen Speichereinheit 26 als zusammengesetztes Signal auf die zusammengesetzte veränderliche Quellenanordnung aufgezeichnet. Wenn dies getan worden ist, muß der Inhalt der Speicherplätze der teilweisen Ansammlung im Massenspeicher 2k, der die erste Hälfte der nächsten variablen Quellenanordnung, die zusammengesetzt werden soll, enthält, mit den ersten endgültigen gewichteten Probensignalen des nächsten Stoßes summiert werden, um die Erzeugung der zweiten Hälfte des zusammengesetzten Signales für die nächste Quellenanordnung zu beginnen. Wegen der Weiterverschiebung werden jedoch die endgültigen gewichteten Probensignale des Kanals, zu denen die teilweise Ansammlung addiert werden muß, nicht dieselben wie bei dem Kanal sein, in dem die teilweise Ansammlung erzeugt wurde. Was z.B. bisher Kanal 26 für die Erzeugung der teilweisen Ansammlung war, ist nun nach der Weiterverschiebung Kanal 25, der demselben Punkt Y auf dem Boden zugeordnet ist, wie dies in Figur 3 (a) dargestellt ist. Zu den endgültigen gewichteten Probensignalen dieses Kanals muß die teilweise Ansammlung für den Kanal 26 hinzuaddiert werden, um das

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Glawe, DeIf s , MpIl; tic- Partner- - p^; .9595/79 - Seite !j2

nächste zusammengesetzte Signal zu bilden.

Um die Verschiebung und Addition der ersten teilweisen Ansammlung von der ersten Hälfte einer veränderbaren Quellenanordnung zu den endgültigen Ansammlungsplätzen des korrekten Kanals für die zweite Hälfte derselben Quellenanordnung zu bewirken, ist ein Teil der Schaltungen der digitalen Ansammlungsschaltung 22 geändert worden, um das Steuersignal VERSCHIEBUNG zu erzeugen. Die Funktion von VERSCHIEBUNG besteht darin, den Inhalt des ersten Massenspeicherplatzes beim Lesen der Daten vom Massenspeicher 2k in den Speicher 32 abzugeben (Figur 6), ohne daß der Speicherladezähler (MLC) weitergeschaltet wird, der im Massenspeicher-Interface 38 enthalten ist. Da die Daten vom Massenspeicher 2k durch das Massenspeicher-Interface 38, durch den Pufferspeicher 32 und durch die arithmetische Einheit J>k hindurchgehen müssen, bevor sie wieder in den Massenspeicher 2k hineingelangen, so werden dadurch, daß der Inhalt der ersten drei Speicherplätze ohne Weiterschalten des MLC-Zählers abgegeben wird, die Daten, die aus dem Pufferspeicher 32 ausgelesen werden, um drei Speicherplätze nach links verschoben sein. Dies ist in Figur 10 dadurch gezeigt, daß die teilweise Ansammlung von Kanal 1 für die erste Datenabtastung auf eine Massenspeicherplatzadresse übertragen ist, die nicht einem Speicherplatz für eine teilweise oder endgültige Ansammlung entspricht. Aber nur für diese einzige Probe wird die Entsprechung verloren. Die übrigen gewichteten Digitalprobensignale der teilweisen Ansammlung für jede Datenabtastung entsprechen den Speicherplätzen der endgültigen Datenansammlung des vorangehenden Kanals.

Der Inhalt der Massenspeicherplätze muß durch das A-Register der arithmetischen Einheit 3k hindurchgehen und mit dem

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Glawc, Üolfs, polJ- tU l'nrin'er - p 5395/79 - Seite

Inhalt des B-Registers addiert werden, bevor er in den Massenspeicher 2k zurückgeleitet wird. Der erste Energiestoßschuß, der einer Weiterverschiebung folgt, entspricht einem wahren SUM (s. Figur 12). Die endgültigen gewichteten Probensignale, die in das B-Register eingeladen werden, werden mit der teilweisen Signalansammlung addiert, während die teilweise Ansammlung durch die arithmetische Einheit J>k hindurchgeht. In diesem Falle ist die teilweise Ansammlung schließlich mit den ersten endgültigen gewichteten Proben für den ersten Energiestoß nach einer Weiterverschiebung addiert und im entsprechenden Kanal im endgültigen Ansammlungsplatz gespeichert, so daß die zweite Hälfte der Erzeugung des endgültigen zusammengesetzten Signales beginnen kann. Eine ausführlichere Beschreibung dieser Übertragung wird weiter unten bei der Beschreibung der Übertragung von der teilweisen Ansammlung zur endgültigen Ansammlung gegeben.

Gleichzeitig, während die teilweise Ansammlung auf die richtige endgültige Ansammlung übertragen wird, wird das Steuersignal SUM=I wahr, so daß die eintreffenden teilweise gewichteten Probensignale mit sich selbst in der arithmetischen Einheit 3'* addiert werden· Hierdurch werden tatsächlich die ersten teilweise gewichteten Probensignale mit O addiert, um die Erzeugung der ersten Hälfte (teilweise Ansammlung) der nächsten zusammengesetzten Signalansammlung zu beginnen. In Figur 10 ist das Signal SUM=I dargestellt, das, wenn es wahr ist, verhindert, daß die alte endgültige Ansammlung mit den neuen teilweisen gewichteten Probensignalen für den ersten Stoß nach einem Weiterverschieben zusammenaddiert werden.

Die Massenspeichereinheit 24, die bei dem digitalen Ansammlungssystem MDS-IO verwendet wird, kann entweder eine

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Glawc, Dolfs, Μό11*:&. PiurtiVär. -ρ 9395/79 - Seite ^rj

endlose Magnetbandschlaufe, wie z.B. STOH-IT III oder ein Halbleitermassenspeicher, wie z.B. SMM-I, sein, die beide durch die Abteilung für Elektronische Systeme der Geosource Corporation hergestellt werden. Die Funktion des Pufferspeichers 32 besteht darin, die Daten vom Massenspeicher 2k während einer Zeit zu speichern, der gleich der Bewegungsgeschwindigkeit des Magnetbandes zwischen dem Lesekopf und dem Schreibkopf der Magnetbandschlaufe ist. Wenn der Halbleitermassenspeicher verwendet wird, muß die digitale Ansammlungseinheit 22 die notwendigen Überbrückungsdrähte aufweisen, so daß das System sich so verhält, als wenn eine Endlosbandeinheit verwendet wird, so daß der Pufferspeicher zur Verfügung stehen wird, die ersten drei Speicherplätze während SUMl zu entladen, wie dies vorher beschrieben wurde.

In Figur 5 (a) ist noch gezeigt, daß die digitale Speichereinheit 26 mit dem Ausgang der digitalen Ansammlungseinheit 22 über den Datenbus I9 verbunden ist. Wenn eine zusammengesetzte Signalansammlung zum Aufzeichnen als seismische Aufzeichnung bereit ist, bewirkt die digitale Ansammlungseinheit 22, daß die entsprechende Signalansammlung vom Massenspeicher 2k ausgelesen und zum Aufzeichnen durch die digitale Speichereinheit 26 formatiert wird. Für die digitale Ansammlungseinheit der Erfindung besteht die digitale Speichereinheit aus einem digitalen Neunspur-Magnetbandaufzeichnungsgerät. Die l6 Bits, die die gewichteten digitalen Proben» signale im Massenspeicher 2k bilden, werden in zwei 8-Bit-Datenwörter formatiert und als nachfolgende Bytes auf dem Magnetband aufgezeichnet. Wie in Figur 6 gezeigt ist, nimmt das Bandformat kO die Dateninformation, die im Massenspeicher 2k gespeichert ist, über den DO BUS auf. Wie bereits erwähnt

wurde, werden diese Daten im Format SEG B gespeichert. Schaltungen, die in der Transportsteuerung für das digitale

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Glawe, Dolfs, MoillSc -Pai:t;ier"-.p 93:95/79 - Seite

Tonband angeordnet sind, steuern den Betrieb des Aufzeichnung sgeräte, so daß die digitale Information vom Bandformat kO angenommen wird, der Bit der notwendigen Parität erzeugt wird und die Daten aufgezeichnet werden. Obwohl ein digitales Magnetbandaufzeichnungsgerät gezeigt und beschrieben ist, könnten andere digitale Speichereinrichtungen, wie z.B. flexible Magnetscheiben, Laserstrahlaufzeichnungsgerät oder andere äquivalente digitale Speichereinheiten mit großem Speichervermögen benutzt werden·

In Figur 5(a) besteht die Einheit 1 zum Multiplizieren mit dem Gewichtskoeffizienten aus einem Mikroprozessor 12, einer DMA-Steuerschaltung Ik, der Speichereinheit 16, dem Register 18 und der digitalen Mjltiplizierschaltung 20. Funktion der Schaltung 1 zum Multiplizieren ist es, die digitalen Proben vom A/D-Wandler 11 mit den Gewichtskoeffizienten zu multiplizieren·

Wie in Figur 7 gezeigt ist, ist die für die Erfindung benutzte Mikroprozessoreinheit 12 um den Prozessor-chip herum gebaut, der von der Motorola Semiconductor Corporation als Modell MC 6800 hergestellt wird. Mit dem Mikroprozessorchip 50 ist ein Uhrentreiber 52, ein Dekoder 56 und ein peripherer Interface-Adapter 60 arbeitemäßig verbunden. Der Aufbau dieser Einrichtungen im Zusammenhang mit dem Mikroprozessor-chip 50 ist wie bei einem Standardaufbau zum Verbinden dieser Einrichtungen, wie dies die hergestellten Mikroprozessoren erfordern·

Der periphere Interface-Adapter 60 stellt die Verbindung zwischen einem Satz von Daumenradschaltern mit dem Mikroprozessor-chip 50 her. Die digitalen Daumenradschalter dienen dazu, gewisse Parameter zu spezifizieren, die die

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Glawe, DeIf s, Moil *£ Partner - j»" 9355/79 - Seite 5ft

Daten steuern, die während Energiestoßschüssen aufgenommen werden. Zwei der digitalen Daumenräderschalter, Gk und 66, geben die Anzahl (in Einem bzw. Zehnern) der Energiestoßschüsse an, die für das zusammengesetzte Signal benutzt werden. Der digitale Daumenradschalter 68 gibt die Zahl der Energiequellen (Energiequelleneinheiten) an, die zum Erzeugen des Stoßes benutzt werden. Der digitale Schalter wählt die effekte Quellenanordnung aus, die zusammengesetzt werden soll. Das heißt, es ist eine ausgewählte Anzahl von Gewichtsfaktoren für verschiedene Quellenanordnungen im Speicher l6 enthalten, wobei jede Quellenanordnung mit einer Nummer verknüpft ist, wobei dann durch Einstellung des Schalters auf diese Nummer bewirkt wird, daß die geeigneten Gewichtskoeffizienten für diese Anordnung auf die digitalen Probensignale angewendet werden.

Die externe Summenzählung, die in die digitalen Daumenradschalter 6k und 66 eingegeben wird, wird auf die halbe Gesamtzahl von Summen eingestellt, die benutzt werden, um die vollständige Signalansammlung zu bilden. Da das Signal der zusammengesetzten veränderlichen Quellenanordnung symmetrisch um einen Mittelpunkt ist, muß nur die Hälfte der Gewichtsfaktoren pro Quellenanordnung in der Speichereinheit l6 gespeichert werden. Jedes Mal, wenn eine Summe auftritt, schaltet der Mikroprozessor-chip 50 einen internen Summenzähler weiter. Der Inhalt dieses internen Zählers wird mit der Zählung verglichen, die in die Summenzählerschalter 6k und 66 eingegeben ist. Ist die interne Summe gleich der externen Summenzählung, so können dieselben Gewichtskoeffizienten, die bereits zum Erzeugen der ersten Hälfte jeder Signalansammlung verwendet wurden, und zwar sowohl für die teilweise als auch für die endgültige Signalansammlung, wiederholt werden. Dies ist möglich, da die teilweise Signalansammlung inzwischen zur endgültigen Signalansammlung eines anderen Kanals verschoben worden ist. Dieselben

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Glawe, DeICe, rMoll :&; ]>pftn*er ·-; ρ 9395/79 - Seite 5^

Gewichtskoeffizienten können noch einmal auf die digitalen Probensignale jedes Kanals angewendet werden, da jeder Kanal jetzt einem anderen Punkt auf dem Boden zugeordnet ist, als dies für die vorhergehende teilweise Signalansammlung der Fall war. Aus demselben Grunde ist das Ergebnis dasselbe für die endgültigen Gewichtskoeffizienten wie für die teilweisen Koeffizienten·

Im Betrieb wird der Mikroprozessor 12 (s. Figur 7) bei Auftreten der Funktionsgeneratorrückstellung (function generator reset, FGR ) unterbrochen, die in den peripheren Interface-Adapter 60 auf der Signalleitung CAl eingegeben wird. Der Mikroprozessor 12 wird dann damit beginnen, eine Arbeitsroutine auszuführen, durch die die erste Speicheradresse für die Speichereinheit 16 berechnet wird, die die Gewichtsfaktoren enthält, die auf die unteren 256 Speicherplätze der Speichereinheit l6 für die laufende Summe übertragen werden. Die Startadresse wird aus der Quellenanordnung, die mit dem Daumenradschalter 70 eingegeben ist, der Zahl der Quellen, die mit dem Daumenradschalter 68 eingegeben ist, und dem internen Summenzählerwert berechnet.

Nach Berechnen der Startadresse werden dann die Gewichtsfaktoren auf den unteren Bereich der Speichereinheit übertragen, um in der nächsten Summe benutzt zu werden. Die interne Summenzählung wird dann um eins erhöht und mit der externen Summenzählung verglichen, die mit den Daumenradschaltern 64 und 66 eingegeben ist. Wenn die beiden Zählungen gleich sind, tritt eine Rückstellung der internen Summenzählung auf. Wenn man sich erinnert, daß die in die Schalter 64 und 66 eingegebene externe Summenzählung gleich einer Hälfte der Anzahl von Schüssen für eine vollständige Signalanordnung ist, so wird die nächste Adresse, die für die Speichereinheit l6 berechnet wird,

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Glawe, Del^s ,*;Μσ1ϊ; &-[ Piartpei - ρ 9395/79 - Seite

wobei die interne Summenzählung gleich 1 sein wird, derselbe Platz sein, der für den ersten Stoß bei der vorhergehenden Reihe von Energieschüssen, die eine Hälfte einer Signalansammlung bildeten, auftrat.

Im folgenden ist eine Auflistung des Quellencodes der Arbeitsroutine des Mikroprozessors 12 gegeben, durch den die Gewichtskoeffizienten in die unteren 256 Adressplätze des Speichers 16 eingegeben werden.

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Gluwo, Dolfs, !Moli: Κ: i;artiier"> p 9395/79 - Seito >

VARI-SOURCE PROGRAM

START	SEI	A	«LOAD
	LDX	A	9A000
	STX		eCS'JM
OVER	CLR		«05
	LDA	A	98005
	STA	A	«0100
	LDX	A	9IDXI
	STX	A	«01
	LDA	A	9IDX2
	STA	A	91DX 3
	STA	A	9IDX4
	STA	A	9TSUM
	LDA	A
	DEC	A	9IDX2+1
	STA	A
	INC	A	9IDX3*1
	STA		9TSUM
	ADD
	DEC		9IDX4+1
	STA	A
INIT	CLI	B
	HAI		9IDX1
LOAD	LDX	B	0P,X
	LDA		#FF
	LDA		IPOfIfI
	LDX		00,X
LOADl	STA	A
	INX		♦0004
	CPX		LOADl
	BNE		00,X
L0AD2	STA
	INX	A	#0080
	CPX		LOAD 2
	BNC	B	9IDX2
	LDX		00,X
	LDA		#0080
	LDX		00,χ
L0AD3	STA	A
	INX		#00C3
	CPX		LOAD 3
	BNE		00,X
L0AD4	STA	A
	INX		«0100
	CPX		LOAD4
	BNE	A	&FLAG
	LDA		L0AD7
	BEQ	A	@IDX3
	LDX		00, X
	LDA		#0014
	LDX		00,X
L0AD5	STA
	INX	#0020
	CPX	LOADS
	BNE

L0AD6

L0AD7

INTER

TSUM FLAG CSUM IDXl IDX2 IDX3 IDX4

LDX

LDA A

LDX

STA A

INX

CPX

BNE

INC

DEC

INC

DEC

LDA A

INC A

STA A

CMP A

BNE

JMP

SEI

LDA A

RTI

9IDX4

00,X • 0097

00rX

«00A4

LOA D6

IDX3+1

IDX4+1

9IDX1+1

9IDX2+1

9CSUM

9CSUM 9TSUM INIT OVER

98004

END

...

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Glawe, DeIO, MoJ.l':&: Partner; "-; ρ 9395/79 - Seite

Wie aus Figur 7 ersichtlich ist, verbindet der Prozessoradressen- und Datenbus 5 den Mikroprozessor 12 mit der Speichereinheit 16. Ein Zehn-Bit-Adressenwort wird durch den Prozessor 12 an zwei 1024x4-Bit-Speicher mit variablem Zugriff (random access memory, RAM) 76 und 781 und an zwei 1024x4-Bit-Nurlesespeicher (read-only memory; ROM) 80 und 82 abgegeben. Die Speichereinheiten 76, 78, 80 und 82 bilden die Speichereinheit l6 mit einer Speicherkapazität von 2048x8 Bits, und zwar 1024x8 Bits für die RAM und 1024x8 Bits für ROM. Zusätzlich dazu werden die Chip-Auswahlsignale 0/1 und 4/5 , die durch den Einen-vonacht-Dekoder-chip 56 als Reaktion auf die Speicheradresslinien AI3, Al4 und AI5 höherer Ordnung erzeugt werden, benutzt, um die Adressierung irgendeines Speicherplatzes der möglichen 2048 zu vervollständigen. Die Chip-Auswahlleitung O/l verbindet mit den Speichern mit variablem Zugriff 76 und 7&; im Falle der Wahrheit werden dadurch diese Einheiten in den Stand gesetzt, ein Ach-Bit-Wort an den Adressen- und Datenbus 5 abzugeben, das entweder durch den Mikroprozessor 12 verwendet oder in das Register 18 als ein Gewichtskoeffizient eingegeben wird. Die Speicher mit variablem Zugriff 76 und 78 umfassen die Speicherplätze 0 bis 1023.

Für Speicheradressplätze zwischen 1024 und 2047 wählt ein Chip-Auswahlsignal 4/5 , wenn es wahr ist, Nurlesespeichereinheiten 80 und 82 aus. Die Daten, die in den Nurlesespeichern 80 und 82 enthalten sind, sind Tabellen von Gewichtskoeffizienten, deren Adresse, wie vorher beschrieben, berechnet wird. Außerdem enthalten die Nurlesespeicher Arbeitsroutinen für den Mikroprozessor 12, die die geeigneten Gewichtskoeffizienten in die unteren Plätze der Speicher 76 und 78 mit variablem Zugriff vor jeder Summe übertragen.

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Glawc, Delle, Moll :&: J'af-tnWr'.-: ρ 9395/79 - Seite

In Figur ü ist ein Schaltschema für die direkte Speicherzugriff seinheit l4 dargestellt# Es ist gezeigt, daß das Signal IFP CONV * dem exclusiven QDEJR-Gatter 100 eingegeben wird, das das Signal invertiert und einen Eingang für das NAND-Gatter 102 bildet. Der Ausgang des NAND-Gatters ist das Signal IFP CON *, das das Steuersignal ist, das in den A/D-Wandler 11 eingegeben wird, um den Befehl zu erteilen, daß das nächste digitale Probensignal vom abgetasteten Analogsignal 13 (s. Figur 5 (a)) erhalten wird. Der normale Umwandlungsbefehl für den A/D-Konverter IFP CONV wird in der DMA-Einheit I^ durch zwei dividiert. Diese Division ist notwendig, da jeder seismische Kanal zwei aufeinanderfolgende Speicherplätze haben muß, einen für die teilweise Signalanordnung und einen für die endgültige Signalanordnung· Daher wird ein 48-Kanalsystem erhalten, in dem die vorbekannte digitale Ansamtnlungseinheit modifiziert wird, daß sie so arbeitet, als wenn ein seismisches System mit 96 Kanälen vorhanden wäre. Indem die digitale Ansammlungseinheit 22 so modifiziert wird, daß dieselbe annimmt, es würde ein System mit 96 Kanälen benutzt, wird die Umwandlungsrate gleich der doppelten der gewünschten Rate. Daher muß das Signal IFP CONV * durch zwei dividiert werden, so daß nur eine A/D-Wandlung für jedes Paar von Adressplätzen des Massenspeichers für den seismischen Kanal auftritt. Diese Verdopplung der Massenspeicherplätze für die seismischen Kanäle ist jedoch nicht für die Hilfskanäle vorhanden, die vor der Information der seismischen Datenkanäle angeordnet sind.

Um die richtige Umwandlungsgeschwindigkeit für die Hilfskanäle trotz des Arbeitsbetriebes mit 96 Kanälen aufrechtzuerhalten, erzeugen die NAND-Gatter 92, 9^» 96 und 98 ein Enable-Signal 97 (Signal zur E_rmöglichung) für das NAND-Gatter 102, daß das Teilen von IFP CONV * durch zwei während der Umwandlungen in den Hilfskanälen unterbleibt· Die

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Glawe, DoIITh₁ IMdIi: <*: l'jirtiier..- ρ 9395/79 - Seite <>β

Gatter 92 und 9'i, die als Verriegelung arbeiten, werden durch SCAN SYNC eingestellt, um ein logisches O an einen Eingang^eÄAND-Gatters 98 anzulegen. Das Signal 97 ist daher ein logisches hohes Signal. Wenn das Signal 97 wahr ist, wird das Signal IFP CONV * zum Ausgang des NAND-Gatters ohne Division hindurchgeleitet. Beim Auftreten der siebenten Adresse für die Speichereinheit l6, die durch die Binärzähler I06 und IO8 (Koeffizientenadresszähler) erzeugt ist, stellt nach Auftreten von SCAN SYNC * das NAND-Gatter 96 die Verriegelung zurück, um ein logisches 1 an den Eingang des NAND-Gatters 98 zu legen. Ebenfalls an das NAND-Gatter wird der am wenigstens signifikante Bit des Koeffizientenadresszählers angelegt. Wie weiter unten beschrieben werden wird, sorgt IFP CONV indirekt für die Zeitsteuerung des Koeffizientenadresszählers. Ist daher der am wenigsten signifikante Bit des Koeffizientenadresszählers auf einer logischen 1, wird IFP CONV * nicht zum NAND-Gatter 102 weitergeleitet. Als Ergebnis tritt ein Verlust jedes zweiten Auftretens von IFP CONV * auf.

Gleichzeitig während der Puls auf der IVP CONV * -Leitung zum A/D-Wandler hindurchgeleitet wird, und zwar entweder dividiert oder nicht, wird der Flip-Flop 88 durch den Inverter 84, die Kapazität Cl und das NAND-Gatter 86, reagierend auf IFP CONV *, auf eine logische 1 eingestellt. Die Kapazität Cl, in Verbindung mit dem Ausgang des Inverters 84, verzögert das Auftreten eines Voreinstellpulses am Voreinstelleingang des Flip-Flops 88 an der hinteren Kante von IFP CONV *. Bei Beendigung des Pulses auf IFP CONV *, wird der Flip-Flop 88 eingestellt, damit eine DMA-Abfrage DMA REQ am Ausgang des NAND-Gatters 90 erzeugt werden kann. Dies ist möglich, da der andere Eingang des NAND-Gatters 90, DMA GRANT , auf einer logischen 1 sich befindet. Das

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Glawe, Doll's , >lo-.L Γ'&■ Purtiio'x* -: ρ 9395/79 - Seite

Auftreten von DMA REQ * bewirkt, daß der Mikroprozessor 12 die Kontrolle über den Adress- und Datenbus 5 aufgibt und ein DMA GRANT-Signal erzeugt. Das Signal DMA GRANT wird durch den Inverter 72 hindurchgeleitet, wie dies in Figur gezeigt ist, um DMA GRANT zu werden, das an das NAND-Gatter angelegt wird, wie dies in Figur 8 gezeigt ist. Dies bewirkt, daß das NAND-Gatter 90 das Signal DMA REQ * beendet und daß das NAND-Gatter Ik von Figur 7 ein DATEN LADEN auf Leitung 75 erzeugt. Dieses Signal DATEN LADEN wird in den Flip-Flop 88 als Uhrensignal eingegeben, um den Flip-Flop auf eine logische 0 einzustellen. Dies entfernt DMA REQ ENABLE zum NAND-Gatter 90.

Wenn das Signal DMA GRANT * auftritt, rücken die Koeffizientenadresszähler 106 und 108 mit drei Zuständen, die eine 8-Bit-Speicheradresse für die Speicher 76 und 78 mit variablem Zugriff der Speichereinheit l6 erzeugen, zur nächsten Adresse vor. Da der Mikroprozessor 12 die Kontrolle über den Adress- und Datenbus 5 abgegeben hat, werden die Adressdaten auf den Bus 5 von den Adresszählern 106 und 108 abgegeben und einen der unteren 256 Speicherplätze der Speichereinheit l6 adressieren, in denen die Gewichtskoeffizienten für die laufende Summe gespeichert sind. Dieses Abfragen des DMA bricht ab; das Empfangen eines DMA GRANT * Signales an den Uhrenzählern 106 und 108 wird solange weitergehen, wie Umwandlungspulse auf IFP CONV gegenwärtig sind.

In Figur 9 ist eine Schaltung für die digitale Multipliziereinheit 20 und das Register l8 dargestellt. Wie ersichtlich, ist der Adressen- und Datenbus 5 mit dem Eingang des Registers l8 verbunden, das aus 4-Bit-Registern 110 und besteht. Das Ausgangssignal vom Register l8 wird zusammen mit der digitalen Signalprobe vom A/D-Wandler 11 in die

... Gk

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GlQwe, DeIf sv Mtjll. fie; Par-tnef\- r 9395/79 - Seite

digitale Multipliziereinheit 20 eingegeben. Die digitale Multipliziereinheit 20 besteht aus zwei 8x8-Bit digitalen Multiplizier-chips 114 und 116, die, wie gezeigt, verbunden sind. Die Multiplizier-chips 114 und 116 sind von der Firma Monolithic Memories Incorporated unter der Modell-Nummer 67558 erhältlich. Vier-Bit-Binär-Addier-Chips II8, 120, 122 und 124 sind mit dem Ausgang der digitalen Multiplizier-chips 114 und 116 verbunden, so daß der l6-Bit-Ausgang von den 4-Bit-Binär-Addier-Chips die Ergebnisse der Multiplikation des 8-Bit-Gewichtskoeffizienten mit den 15 Bits vom A/D-Wandler 11 aufweist. Die Ausgangssignale von den Binäraddierern II8, 120, 122 und 124 werden auf die digitale Ansammlungseinheit 22 übertragen, zusammen mit dem Vier-Bit-IFP-Verstärkungscode, um der entsprechenden digitalen Ansammlung hinzuaddiert zu werden, wie dies bereits beschrieben wurde. Der 8-Bit-Gewichtskoeffizient, der auf Adressen- und Datenbus 5 vorhanden ist, wird in das Register durch das Signal DATEN LADEN eingegeben, das durch den Mikroprozessor 12 bei Auftreten eines Signals DMA GRANT erzeugt wird.

In Figur 11 ist ein Teil der Speicheradressiereinheit 36 (s. Figur 6) gezeigt, durch die das Steuersignal DATA/2 erzeugt wird. Das Signal DATA/2 wird benutzt, um das Signal SUM=I (s. Figur 10) während der ersten Summe nach einer Weiterverschiebung zu erzeugen. Es ist weiter gezeigt, daß die Adresslinien zum Entladen der Zählung für den Pufferspeicher (MUC), MUCO bis MUC2, mit Eingängen des Dekoders 126 und des Nurlesespeichers (ROM) 128 verbunden sind.

Die drei Adress-Bits MUCO bis MUC2 niedrigerer Ordnung werden als Drei-Bit-Code in einen l-von-8-Dekoder 126 eingegeben, um die Zeitsignale für den Hilfskanal (auxiliary channel strobe signals) zu erzeugen. Die Zählbits MUC2 bis MUC6 zum

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Glowc, DoJTs,: Moll « i'artnor - ρ 9395/79 - Seite tyg

Entladen des Speichers werden in den HOM 128 als die fünf Bits niedriger Ordnung der insgesamt 8-Bi-t-Adresse eingegeben. Die verbleibenden drei Bits hoher Ordnung der Adresse des ROM 128 werden als SYS SIZE O bis SYS SIZE 2 eingegeben. Die durch diese 8 Bits gebildete Adresse bringt den ROM 123 dazu, einen 4-Bit Digitalcode abzugeben, durch den indirekt die Anzahl der Massenspeicherplätze bestimmt wird, die bei jeder Abtastung benutzt werden·

Um die teilweisen und endgültigen Signalansammlungen für jeden der seismischen Kanäle zu verwirklichen, so ist es, wie bereits erwähnt, nötig, daß die Größe des Systems gegenüber der normalen benutzten Größe für dieselbe Anzahl von seismischen Kanälen bei konventionellen digitalen Ansammlungseinheiten verdoppelt wird. Der Drei-Bit-Code, der durch die Signale SYS SIZE O bis SYS SIZE 2 gebildet wird, bestimmt die Anzahl der Kanäle im System. Für ein 48-Kanalsystem würde daher der Code eine logische 1, eine logische bzw. eine logische O sein. Um die Anzahl der Massenspeicherplätze pro Datenabtastung zu verdoppeln, muß ein Code 1, O, für die drei Signale erzeugt werden oder es muß erreicht werden, daß die Daten 1, O, 0 ein 96-Kanalsystem (128 Multiplexbetrieb) bedeuten.

Der Q_-Ausgang des ROM 128 ist wahr, wenn eine Multiplex-Adresse, die entweder einem Hilfskanal oder einem seismischen Datenkanal entspricht, wahr ist. Beim Start jeder Datenabtastung, beim Auftreten des Hilfskanalsignales 1 (AUX 1) vom Dekoder 126, ermöglicht es daher das Signal AUX + DATEN vom PROM 128 dem Flip-Flop I36, daß er auf eine logische 1 eingestellt wird. Der Q -Ausgang vom Flip-Flop bildet das Signal AUX , das anzeigt, daß die Hilfskanäle abgetastet werden; dieses Signal wird in NOR-Gatter ikk

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GlQwe, Dclf*s, Noll'i :i^Vi£r±ner.- ρ 9395/79 - Seite

eingegeben· Der Ausgang des NOR-Gatters Ikk wird durch das nichtinvertierende Puffergatter 1Ί6 gepuffert, um das Signal DATEN + AUX zu bilden, das anzeigt, daß entweder ein seismischer Kanal oder ein Hilfskanal in der Datenabtastung vorhanden ist. Während dieser Zeit befindet sich der Flip-Flop 13Ü auf einer logischen 0, wodurch bewirkt wird, daß das Signal DATA/2 sich auf einer logischen 1 befindet.

Dieses Signal DATA/2 wird auch in das NOR-Gatter Ikk einst
gegeben. Beim Auftreten von AUX wird daher das Signal DATEN + AUX wahr und bleibt wahr während der Abtastzeiten des Hilfskanals. Bei Beendigung der AUX-Zeit wird das Signal AUX eine logische 1 und ermöglicht es dem Signal DATA/2 *, das Signal DATEN + AUX zu kontrollieren. Daher folgt das Signal DATEN + AUX dem Signal DATA/2 *.

Beim Auftreten der achten Zähladresse zum Speicherentladen, die durch die MUCO bis MUC2-Adressen-Bits angegeben ist, wird der Ausgang des Inverters I30 wahr, was es dem NAND-Gatter 132 ermöglicht, ein Voreinstell-Eingangssignal an den Flip-Flop I38 zu legen, da das Signal AUX + DATEN ebenfalls wahr war. Das Auftreten der achten Speicheradresse vom Zähler zum Speicherentladen entspricht der ersten Adresse der Dateninformation des seismischen Kanals. Daher wird der Flip-Flop I38 auf eine logische 1 beim Auftreten des ersten Speicherplatzes eingestellt, der einem seismischen Kanal zugeordnet ist. Das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 138 wird als ein Eingangssignal an das UND-Gatter l4tO gelegt. Das andere Eingangssignal des UND-Gatters l4tO ist der Zähler-Bit MUCO zum Speicherentladen. Der Ausgang des UND-Gatters wird durch den Inverter I'i2 invertiert, um das Signal DATA/2 zu erzeugen. Bei jedem zweiten Auftreten eines wahren letzten signifikanten Zähler-Bits MUCO zum Speicherentladen wird also das Signal DATA/2 * wahr werden.

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Glawc, üelfs, MoJJ- fc Partner - ρ 9395/79 - Seite (j/

Aus Figur 12 ist ersichtlich, daß das Signal DATA/2 * in das ODER-Gatter 152 eingegeben wird. Tritt das Signal RST SUM CNTR auf, das vor der ersten Summe in jeder Ansammlung auftritt, so wird der Flip-Flop 148 auf eine logische O eingestellt. Der Q -Ausgang vom Flip-Flop legt einen logischen hohen Wert an den anderen Eingang des ODER-Gatters 152. Der Ausgang des ODER-Gatters 152 wird dann eine logische 1 sein. Da das Signal RST SUM CNTR * aufgetreten ist, wird der Flip-Flop 150 zu einer logischen gelöscht, was bewirkt, daß der Q -Ausgang des Flip-Flops sich ebenfalls auf einer logischen 1 befindet. Daher erzeugt das UND-Gatter I56 als Reaktion auf den Q -Ausgang des Flip-Flop 150 und des ODER-Gatters 152 eine logische 1 als Eingang des NAND-Gatters I58. Da das Signal DUMP * sich auf einer logischen 1 befindet (ein Entladen (dump) des Massenspeichers tritt nicht auf), folgt der Ausgang des NAND-Gatters I58, das heißt, das Signal SUM=I * dem Signal DATA/2 *. Anders gesagt ist das Signal SUM=I * dasselbe wie das Signal DATA/2 während der ersten Summe, das wahre Signal SUMl, das auftritt, nachdem die Quelleneinheit sich an einem Stationsort vorbeibewegt hat und beginnt, im nächsten Zwischenraum zwischen Stationen zu schießen.

Bei Beendigung der ersten Summe wird das Signal SUMl falsch, was bewirkt, daß der Flip-Flop I50 auf eine logische

geschaltet wird, wodurch der Q ''-Ausgang des Flip-Flop dazu gebracht wird, eine logische 0 an einen Eingang des

UND-Gatters I56 zu legen. Das Signal SUM=I * geht daher auf eine logische 1 und verbleibt in diesem Zustand, bis

zum nächsten Mal das Signal RST SUM CNTR * auftritt, das vor der ersten Summe in der nächsten teilweisen Ansammlung auftreten wird.

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Glawe, DelÜs, Ήοΐϊ:&: l'lxrtuer - ρ 9395/79 - Seite

Es wird nun noch einmal auf Figur 10 Bezug genommen, in der dargestellt ist, wie der Inhalt der teilweisen Ansammlung des Massenspeichers 2k zu den eintreffenden endgültigen gewichteten Probensignalen während der ersten Summe hinzuaddiert wird. Die Daten vom Massenspeicher 2k gehen durch das Massenspeicher-Interface 38 hindurch und in den Pufferspeicher 32 (s. Figur 6) hinein. Während der ersten Summe bewirkt das Signal VERSCHIEBUNG, daß der gepufferte Q-Ausgang des Flip-Flops 150 (s. Figur 12) ist, daß das Massenspeicher-Interface 3Ö den Inhalt der ersten drei Speicherplätze, die vom Massenspeicher 2k gelesen werden, abgegeben werden, ohne daß der Speicherladeadresszähler (MLC) weitergeschaltet wird. Als Ergebnis hiervon wird bewirkt, daß die Daten, die später aus dem Pufferspeicher 32 herausgelesen werden, wie in Figur dargestellt, erscheinen.

Eine digitale Ansammlungseinheit 22 setzt im normalen Betrieb die A- und B-Register der arithmetischen Einheit 3k vor dem Addieren von irgendwelchen zwei Probensignalen zurück. Wie erwähnt, werden die vom A/D-Wandler ankommenden Daten in das B-Register geladen, während die vom Massenspeicher 2k gelesenen Daten über dem Pufferspeicher 32 in das A-Register geladen werden. Die Ausgangssignale der A- und B-Register werden zusaramenaddiert, um das summierte digitale Probensignal zu erzeugen. Wenn ein ankommendes Probensignal im Massenspeicher aufgezeichnet werden soll, ohne daß es mit irgendeinem anderen digitalen Probensignal summiert werden soll, anders gesagt mit 0 summiert werden soll, so wird das eintreffende digitale Probensignal sowohl in das A- als auch in das B-Register eingelesen. Das Ergebnis der Addition ergibt in diesem Falle das originale digitale Probensignal. Der Zweck des Signales SUM=I, falls dieses wahr ist, ist die Steuerung dieses Vorgangs. Anders gesagt tritt normaler

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Glawo, Uolfis, Noll & PärtMcr ~ ρ 9395/79 - Seite

Betrieb der arithmetischen Einheit 3'i auf, wenn sich SUM=I auf einer logischen 1 befindet, während, wenn sich SUM=I auf einer logischen 0 befindet, das ankommende digitale Probensignal ungeändert durch die arithmetische Einheit 3'i zum Massenspeicher 2h hindurchgeleitet wird.

Wie weiter in Figur 10 gezeigt ist, sind die ankommenden SUMl-Daten in Bezug auf den Datenausgang des Pufferspeichers 32 gezeigt, wenn der erste Speicherplatz des Massenspeichers entleert ist. Der Ausgang des Pufferspeichers 32 stellt die Daten vom Massenspeicher 2k dar· Es ist daher ersichtlich, daß die teilweise Signalansammlung des Kanals 2 mit den ankommenden endgültigen gewichteten Probensignalen von SUMl-Daten des neuen Kanals 1 addiert wird und im Massenspeicher mit der Adresse als endgültige Ansammlung des Kanals gespeichert wird. Wie bereits erwähnt, hat nach einer Weiterverschiebung jede Station nun eine neue Kanalbezeichnung, so daß die teilweise Signalansammlung mit der vorherigen Kanalbezeichnung nun mit den endgültigen gewichteten Probensignalen mit der neuen Kanalbezeichnung addiert und so gespeichert werden muß, daß das totale zusammengesetzte Signal von seismischen Signalen erzeugt wird, die am selben Punkt auf dem Boden gemessen wurden. Dadurch, daß der Inhalt der ersten drei Massenspeicherplätze während der Übertragung vom Massenspeicher 2k zum Pufferspeicher 32 vernichtet wird, werden die ankommenden gewichteten Probensignale der ersten Summe mit den verschobenen Daten aus dem Pufferspeicher addiert, um die Übertragung von der teilweisen Signalansammlung zur endgültigen Signalansammlung zu bewirken.

Für die Kanäle, in denen das Signal SUM=I falsch ist, werden die ankommenden SUMl-Daten sowohl in das A- als auch das B-Register der arithmetischen Einheit J>k geladen und ungeändert

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Glawe, DeIf β, HoIlΊ& IPartner _r P 9395/79 - Seite

in den Massenspeicher geleitet. Die teilweise Ansammlung für die nächste Reihe von Schüssen beginnt daher mit den ersten teilweise gewichteten Probensignalen der ersten Summe·

Wie bereits erwähnt, wird der Flip-Flop I50 beim Auftreten des Signales RST SUM CNTR zu einer logischen O gelöscht. Dies bewirkt, daß das Signal VERSCHIEBUNG erzeugt wird und bewirkt, daß der Inhalt der ersten drei Plätze des Massenspeichers durch das Massenspeicher-Interface 38 aufgegeben wird. In Figur 13 ist ein Teil der Schaltung für die Massenspeicher-Interface-Karte 38 gezeigt. Die in Figur dargestellten Schaltungen steuern die Erzeugung eines Uhrensignales RDCK , das schließlich bewirkt, daß der MLC-Zähler beim Beginn der Übertragung von Daten vom Massenspeicher 2k entweder weitergeschaltet oder nicht weitergeschaltet wird. Wie bereits erwähnt, findet eine Weiterverschiebung statt, wenn die Quelleneinheit an einem Stationsort sich vorbeibewegt· Diese Verschiebung wird normalerweise in einer Richtung nach unten durchgeführt, und zwar so, daß das, was bisher die Zuordnung eines KanalVerstärkers zu einem vorgegebenen Ort einer Station ist, nun um eine Nummer kleiner ist· Diese Art von Weiterverschiebung wurde hier beschrieben und diskutiert. Es ist jedoch auch möglich, daß die Richtung der Weiterverschiebung nach oben hin stattfindet. Dies würde bedeuten, daß sich die Zuordnung des neuen Stationsortes verkleinert und nicht vergrößert.

Um diese Aus\*ahl in der Weiterverschiebungsrichtung zu ermöglichen, ist ein Schalter Sl vorgesehen. Der Schalter Sl für die Richtung der Weiterverschiebung ist, wie dargestellt, mit dem Eingang eines Zählers I66 zum Herunterzählen verbunden, und zwar in der Weise, daß der Zähler I66 zum

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GJ awe, Delis, Moll is, J'artner - ρ 9395/79 - Seite ?/

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Herunterzählen auf eine Zählung von drei bei Auftreten des Signales RST 3 voreingestellt wird, wenn der Schalter Sl in der DN-Stellung sich befindet. Der Zähler 106 zum Herunter zählen bewirkt, daiJ die Erzeugung des Signales IiDCK für die ersten drei Massenspeicherplätze beim Start einer Datenübertragung vom Massenspeicher 2k zum Pufferspeicher 32 (s. Figur 6) verzögert wird. Figur 10 zeigt die Wirkung der Tatsache, daß die ersten drei Speicherplätze während dieser Übertragung verlorengehen. Die voreingestellte Zählung von drei wird in den Zähler 166 zum Herunterzählen beim Auftreten des Signales RST 3 geladen, das vor der Datenverschiebung stattfindet.

Ist der Schalter Sl für die Weiterverschiebungsrichtung in der Stellung UP, wird der Zähler 166 auf eine Zählung 0 voreingestellt. Der Zähler 166 zum Herunterzählen hat daher keine Wirkung auf die Erzeugung des Uhrensignales RÜCK , da der Zähler 166 von der voreingestellten Zahl bis auf & herunterzählt, wo er dann anhält. Da der Schalter Sl für die Richtung der Weiterverschiebung sich in der UP-Stellung befindet, muß ein besonderes RDCK -Signal erzeugt werden, um einen Speicherplatz zu den Daten hinzuzufügen, die vorn Massenspeicher 2k ankommen, so daß die Verschiebung von der teilweisen Ansammlung zur endgültigen Ansammlung, wie in Figur 10, für eine Verschiebungsrichtung in der Richtung nach oben auftreten kann. Das zusätzliche Uhrensignal wird durch das Signal RST 3 erzeugt.

Unabhängig davon, wie der Schalter Sl für die Weiterver» Schiebungsrichtung eingestellt ist, wird der Zähler 166 zum Herunterschalten ein Enable-Signal (Signal zum Bereitmachen) MM für einen Eingang des NAND-Gatters 168 erzeugen. Dieses Enable-Signal ermöglicht es, daß das Signal S RD CK * an einen Eingang des UND-Gatters 170 angelegt wird. Der Ausgang

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des NAND-Gatters l6ü wird mit dem Ausgang des NANü-Gatters l6id mit drei Eingängen als Eingänge auf ein UND-Gatter 170 gegeben, um das Uhrensignal RDCK zu erzeugen. Das Uhrensignal wird durch die übrigen Schaltungen auf der Massenspeicher-Interface-Karte benutzt.

Das NAND-Gatter 162 mit drei Eingängen steuert, wenn VERSCHIEBUNG sich auf einer logischen 1 befindet und wenn der Schalter Sl für die Richtung der Weiterverschiebung in der Stellung UP ist, das Signal RST 3, um ein extra Uhrensignalzyklus auf RDCK zu erzeugen. Dieser extra Uhrenzyklus bewirkt, daß der MLC-Zähler um eins weitergeschaltet wird, so daß der Inhalt des Massenspeichers 2k auf wirksame Weise um einen Speicherplatz in der Richtung verschoben wird, die der in Figur 10 dargestellten Richtung entgegengesetzt ist. Diese Verschiebungsrichtung ist auf Grund der Richtung der Weiterverschiebung notwendig. Ist der Schalter Sl für die Verschiebungsrichtung in der Stellung DN, befindet sich ein Eingang zum Gatter l62 auf einem logischen 0, wodurch ein logischhoher Wert auf einen Eingang des UND-Gatters 170 gegeben wird. Die Erzeugung von Uhrensignalen am Ausgang des NAND-Gatters 168 steht nun unter der Steuerung des Zählers 166 zum Herunterzählen, wie dies bereits diskutiert wurde.

Beim Betrieb wird die Erfindung ziemlich ähnlich benutzt wie die biÄsher benutzten digitalen Ansammlungseinheiten· Für jedes Gebiet, das untersucht werden soll, wird mit Hilfe der digitalen Ansammlungstechnik eine Geräuschanalyse durchgeführt. Entweder gleichzeitig mit der Untersuchung oder durch eine vorhergehende Mannschaft, die in demselben Gebiet arbeitete. In jedem Fall ermöglichen es die Ergebnisse der Geräuschanalyse der Mannschaft, die System-Parameter zu

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bestimmen, die für die Untersuchung ausgewählt werden, wie z.B. die besondere zu benutzende Quellenanordnung, die Anzahl von Oberflächenenergiequellen, die benutzt werden sollen, und die Anzahl von Summen, die bei der endgültigen zusammengesetzten Signalansammlung benutzt werden sollen. Auch weitere Parameter, wie Entfernungen der Verschiebungen, Filtereinstellungen usw. können auf diese V/eise bestimmt werden. Sind diese Parameter bestimmt und bei der erfindungsgemäßen Anlage eingestellt, werden die Wagen für die Oberflächenenergie an den geeigneten Schießorten angeordnet, und die Untersuchung beginnt.

Wie bereits erwähnt, wird, wenn sich die Oberflächenenergiequellen an einer Station vorbeibewegen, eine Weiterverschiebung durchgeführt, um die Anzahl der seismischen Kanäle und ihre relativen Stellungen zu den Quelleneinheiten gleichzuhalten, während jede Serie von Stoßen zwischen Stationsorten stattfindet. Während die Energie-Einheiten an einer Station sich vorbeibewegen, wird eine digitale seismische Aufzeichnung der zusammengesetzten Signalansammlung aufgezeichnet, wenn nicht die Aufzeichnung höherer räumlicher Dichte für die Linienzüge ausgewählt ist, die den Energiequellen benachbart sind. In diesem Falle werden Aufzeichnungen auch in der Mitte z\*ischen Stationen hergestellt werden.

Bei Beendigung der Untersuchung werden die aufgezeichneten digitalen Feldmagnetbänder zum Labor zum Abspielen und zur Datenreduktion verbracht.

In Figur lh (a) und (b) sind Beispiele des möglichen Ergebnisses dieser Datenreduktion gezeigt. Diese beiden Figuren verdeutlichen die Verbesserung der Qualität der Information, die durch Gebrauch der Erfindung zum Erhalten zusammengesetzter Signale von veränderlichen Quellananordnungen gegenüber

... lh

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denjenigen Signalen erhalten werden kann, die mit vorbekannten Ansammlungssystemen erhalten wurden. Figur l'l (a) ist eine Rechnerzeichnung veränderlicher Dichte des zusammengesetzten Signales auf eine veränderliche Quellenanordnung, wobei die Gewichtskoeffizienten der Tabelle 1 bei einer Signalansammlung mit l6-facher Summe benutzt wurden. Figur l'i (b) ist eine ähnliche Darstellung, jedoch eine Darstellung einer konventionellen Ansammlung mit einer Summe von 32 Additionen. Ein Vergleich der beiden Darstellungen zeigt eine deutliche Verbesserung in der Aufzeichnung von unter der Oberfläche befindlichen Schichtengrenzen oder Grenzschichten durch die Erfindung im Vergleich mit vorbekannten Verfahren.

Verschiedene Variationen sind möglich, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Z. B. könnte die Mikroprozessorsteuerung zum Anbringen der Gewichtskoeffizienten durch eine fest verdrahtete Ausführungsform ersetzt werden.

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e e r s e i t

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Vielkanaliges digitales seismisches System zum Ansammeln von Signalen für den Feldgebrauch zum Verarbeiten von seismischen Signalen, die durch eine ausgewählte Anzahl von auf* den Boden ausgeübten Energiestößen erzeugt sind, und zum Erzeugen eines zusammengesetzten seismischen Signales auf Grund einer veränderbaren Quellenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß das System wenigstens einen Verstärker (10) zum Verstärken von seismischen Signalen an ausgewählten Punkten auf der Erdoberfläche zum Erzeugen eines im Multiplexverfahren abgetasteten Analogausgangsignales, einen Analog-Digital-Wandler (11) für das analoge Ausgangssignal, Schaltungen (l) zum Anbringen von ausgewählten Gewichtskoeffizienten an den digitalen Signalproben, eine digitale Signalansammlungsschaltung (22) zum Summieren der gewichteten Proben der seismischen Signale derselben Signalansammlung, und eine digitale Speichereinheit (26) zum Speichern der angesammelten seismischen Signale nach Auftreten der vorbestimmten Anzahl von Stoßen aufweist.

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2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß der Verstärker (10) ein Verstärker mit schwebendem Potential (instantaneous floating point amplifier) ist.

   3· System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltungen (1) zum Anbringen eines Gewichtskoeffizienten an die digitale Probe eine Datenverarbeitungseinheit, eine Speichereinheit (l6), die mit der Datenverarbeitungseinheit gekoppelt ist, und eine Multiplizierschaltung (20) zum Multiplizieren der digitalen Probe mit einem Gewichtskoeffizienten aufweisen.

   k. System nach Anspruch 3» dadurch gekenn zeichnet , daß die Datenverarbeitungseinheit einen Mikroprozessor (12) und eine direkte Zugriffsschaltung (l4) zum Speicher zur Unterbrechung der Adressierung des Speichers durch den Mikroprozessor zum Erhalten der Gewichtskoeffizienten aufweist, mit denen die digitalen Proben multipliziert werden.

   5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Speichereinheit einen Nur-Lesespeicher (ROM) für Programmspeicherung der Verarbeitungsschaltung und Speicherung der Gewichtskoeffizienten für zusammenzusetzende veränderbare Quellenanordnungen und einen Speicher mit variablem Zugriff (RAM) für zeitweise Speicherung von Daten für die Arbeitsroutinen und für die Speicherung der Gewichtskoeffizienten für jeden Kanal, die auf die nächsten seismischen Signale angewendet werden sollen, aufweist.

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   Clowe, Dclfs, MoIJ & Pa-rfner -*p"-9?95/79 - Sexto rf

   6. System nach Anspruch 3» dadurch gekenn zeichnet , daß die Multiplizierschaltung ein Register zum Speichern der Gewichtskoeffizienten vom Speicher und eine digitale Multiplizierschaltung aufweist.

   7. System nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß die Schaltung zum Anbringen '<->n vorbestimmten Gewichtskoeffizienten an die digitalen Proben nacheinander angebrachte erste und zweite Gewichtskoeffizienten an der digitalen Probe anbringt.

   8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten und zweiten Gewichts· koeffizienten endgültige bzw· teilweise Gewichtskoeffizienten sind.

   System nach Anspruch 8, dadurch gekenn· zeichnet , daß die digitale Ansammlungseinheit einen Massenspeicher für zeitweilige Speicherung der zusammenaddierten gewichteten digitalen Proben aufweist, wobei die miteinander addierten Proben als Datenabtastungen von abgetasteten seismischen Kanälen gespeichert sind, wobei jeder seismische Kanal zwei aufeinander folgende Massenspeicherplätze pro Datenabtastung zum Speichern der endgültigen und teilweisen gewichteten Proben hat, wobei die zusammenaddierten endgültigen gewichteten Proben die endgültige Signalansammlung und die teilweise gewichteten Proben die teilweise Signalansaramlung bilden, wobei die endgültige Ansammlung als Aufzeichnung gespeichert wird,

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   wenn für die vorgewählte Anzahl von Stößen Summierung durchgeführt ist, und wobei die teilweise Ansammlung in die endgültige Ansammlung nach Beendigung einer Hälfte der vorgewählten Anzahl von Stößen hineinaddiert wird, wobei dann die teilweise Ansammlung in den Massenspeichernplatzen für den seismischen Kanal gespeichert ist, der demselben Punkt auf dem Boden entspricht, wie dies bei dem Kanal der Fall war, durch den die teilweise Ansammlung hergestellt ist.

   10. System nach Anspruch 9i dadurch gekenn zeichnet , daß der Massenspeicher eine endlose digitale Magnetbandschlaufe ist.

   11. System nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet , daß der Massenspeicher ein Halbleiter-Massenspeicher ist.

   12. System nach Anspruch 9« dadurch gekennzeichnet , daß die Ansammlungseinheit noch Schaltungen zum Übertragen zu der digitalen Speichereinheit für das Aufzeichnen entweder der teilweisen Ansammlung oder der endgültigen Ansammlung bei Beendigung der vorbestimmten Anzahl von Stößen aufweist, wobei die aufgezeichnete Ansammlung zwischen der teilweisen Ansammlung und der endgültigen Ansammlung variiert.

   13. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die digitale Speichereinheit ein digitales Magnetbandaufzeichnungsgerät ist.

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   lh. Vielkanaliges digitales seismisches System zum Ansammeln von Signalen für den Feldgebrauch von einer Vielzahl von Energiestößen zum Bilden eines zusammengesetzten Signales, dadurch gekennzeichnet , daß Schaltungen zum Verstärken der seismischen Signale zum Erzeugen eines im Multiplexverfahren abgetasteten Analogssignals, wobei die seismischen Kanäle des vielkanaligen Systems je ein Abtastungszeitintervall haben, daß ein Analog-Digital-Wandler zum Wandeln des abgetasteten Analogsignals, daß eine digitale Ansammlungseinheit mit einer Massenspeichereinheit zum kanalweisen Summieren und Speichern der digitalen Probensignale von jedem der Stöße, daß eine digitale Speichereinheit zum Speichern einer Aufzeichnung des zusammengesetzten Signales bei Beendigung der vorbestimmten Anzahl von Stoßen, und daß Schaltungen zum Multiplizieren der digitalen Proben mit Gewichtskoeffizienten vor der Addition vorgesehen sind, so daß nach der Addition ein zusammengesetztes Signal auf eine veränderliche Quellenanordnung erhalten wird, die in Übereinstimmung _mit dem Gewichtskoeffizienten verändert wird·

   15· System nach Anspruch Ik, dadurch gekennzeichnet , daß die Multiplizierschaltung zum Multiplizieren der digitalen Proben während jedes Abtastungszeitintervalls mit einem endgültigen Gewichtskoeffizienten und einem teilweisen Gewichtskoeffizienten ausgebildet ist.

   l6. System nach Anspruch 15« dadurch gekennzeichnet , daß die digitale Ansammlungseinheit Schaltungen zum kanalweisen Summieren während jeder

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   Hälfte der ausgewählten Anzahl von Stoßen der teilweisen gewichteten Proben als teilweise Ansammlung und der endgültigen gewichteten Proben als endgültige Ansammlung, wobei in die endgültige Ansammlung die teilweise Ansammlung von der letzten aufgetretenen Hälfte der vorgewählten Anzahl von Impulsen hineinaddiert ist, und Übertragungsschaltungen aufweist, die dazu ausgebildet sind, bei Beendigung jeder Hälfte der vorbestimmten Anzahl von Stoßen die endgültige Ansammlung zur digitalen Speichereinheit zum Aufzeichnen des zusammengesetzten Signales zu übertragen und der Additionsschaltung die teilweise Ansammlung zu übertragen, wobei die teilweise Ansammlung kanalweise den endgültigen gewichteten Proben des ersten Stoßes der nächsten Hälfte der ausgewählten Anzahl von Stoßen von den seismischen Signalen hinzuaddiert werden, die am selben Punkt auf dem Boden gemessen sind, wie die übertragene teilweise Ansammlung.

   17· System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Multiplizierschaltung eine Datenverarbeitungsschaltung, eine Speichereinheit, die mit der Datenverarbeitungsschaltung zum Speichern der die Verarbeitungsschaltung betätigenden Routinen und zum Speichern der vorbestimmten Gewichtskoeffizienten ausgebildet ist, und eine Multiplizierschaltung aufweist, die zum Multiplizieren von digitalen Proben und Gewichtskoeffizienten durch die Verarbeitungsschaltung und die Speichereinheit gesteuert ist.

   l8. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Datenverarbeitungsschaltung einen Mikroprozessor und eine direkte Speicherzugriffsschaltung aufweist, um die Adressierung der Speichereinhei"

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   durch den Mikroprozessor zu unterbrechen, um die Gewichtskoeffizienten von der Multipliziereinhoit zu erhalten.

   19. System nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet , daß die Multipliziereinheit ein Register zum Speichern der Gewichtskoeffizienten von der Speichereinheit und eine digitale Multiplizierschaltung aufweist.

   20. System zum Sammeln von seismischen Daten, da durch gekennzeichnet , daß es einen Verstärker mit schwebendem Potential (instantaneous floating point amplifier) zum Verstärken des im Multiplexverfahren abgetasteten analogen seismischen Kanalsignals, das als Ergebnis eines Oberflächenenergiestoßes entstanden ist, wobei jedes abgetastete Signal während eines Probenzeitintervalles abgetastet wird; einen Analog-Digital-Wandler zum Wandeln des verstärkten analogen seismischen Signales in digitale Proben; eine digitale Multiplizierschaltung zum Multiplizieren der digitalen Proben mit endgültigen und teilweisen vorgewählten Gewichtskoeffizienten während des Probenabtastintervalls zur Erzeugung von endgültigen und teilweisen gewichteten digitalen Proben; eine digitale Ansammlungseinheit mit einem Massenspeicher zum Summieren der digitalen Proben während einer Anzahl der Stöße, die einen Satz von Stoßen bildet, auf einem entsprechenden Kanal, wobei die Ansammlungseinheit für den Satz von Stoßen die teilweise gewichteten Proben zur Bildung einer teilweisen Signalansammlung addiert, wobei die teilweisen gewichteten Proben des ersten Stoßes zu 0 addiert werden und wobei die Ansammlungseinheit zum Addieren für denselben Satz von Stoßen

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   der endgültigen gewichteten Proben zum Bilden einer endgültigen Ansammlung ausgebildet ist, wobei die endgültige Ansammlung bei Beendigung des Satzes von Stoßen das zusammengesetzte Signal auf eine Quellenanordnung darstellt und die seismischen Signale auf zwei aufeinanderfolgende Sätze von Stoßen enthält, wobei die Quellenanordnung entsprechend den Gewichtskoeffizienten variiert ist, wobei die Ansammlungseinheit die teilweise Anordnung vom letzten der Stöße mit den endgültigen gewichteten Proben des ersten Stoßes der nächsten Stoßreihe zum Bilden der ersten endgültigen Summe addiert, wobei die endgültigen gewichteten Proben des ersten Stoßes vom selben Punkt auf dem Boden herkommen wie die Proben der teilweisen Signalanordnung, und wobei die Ansammlungseinheit zum Speichern der ersten endgültigen Summe in den Ansanunlungsplätzen des seismischen Kanals des Massenspeichers ausgebildet ist; und eine digitale Magnetbandaufzeichnungseinrichtung zum Aufzeichnen des zusammengesetzten Signales als digitale seismische Aufzeichnung aufweist·

   21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß die Ansammlungseinheit noch Schaltungen zum Übertragen der Signale auf das Magnetbandaufzeichnungsgerät zum Aufzeichnen aufweist, wobei entweder die teilweise Ansammlung oder die endgültige Ansammlung bei Beendigung der vorbestimmten Anzahl der Stöße miteinander abwechselnd aufgezeichnet wird.

   22. Verfahren zum Erzeugen eines zusammengesetzten Signales einer veränderlichen Quellenanordnung, dadurch gekennzeichnet , daß es folgende Schritte aufweist: Seismische Signale von seismischen Kanälen

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   an Punkten des Bodens zum Erzeugen eines im Multiplexverfahren abgetasteten analogen Ausgangssignales zu verstärken, wobei jeder seismische Kanal ein Probenzeitintervall hat;

   die abgetasteten analogen Ausgangssignale in digitale Proben umzuwandeln;

   die digitalen Proben mit digitalen Gewichtskoeffizienten zu multiplizieren, um gewichtete digitale Proben zu erhalten;

   die gewichteten digitalen Proben für jeden Kanal mit ihren entsprechenden vorher zusammenaddierten und gespeicherten gewichteten digitalen Proben von den seismischen Signalen zu summieren, die durch vorhergehende Stöße erzeugt sind, wobei die zusammenaddierten gewichteten Proben in jedem der Kanäle von seismischen Signalen erzeugt sind, die am selben Punkt auf dem Boden gemessen sind; und

   die zusammenaddierten gewichteten digitalen Proben von den seismischen Signalen, die durch die vorbestimmte Anzahl von Stoßen erzeugt sind, zur Erzeugung einer Aufzeichnung des zusammengesetzten Signales einer Quellenanordnung aufzuzeichnen, die in Übereinstimmung mit den Gewichtskoeffizienten variiert ist.

   23· Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekenn zeichnet , daß beim Multiplizieren der digitalen Proben mit den digitalen Gewichtskoeffizienten jede digitale Probe mit einem ersten Gewichtskoeffizienten zum Erhalten einer endgültigen gewichteten digitalen Probe und jede digitale Probe mit einem zweiten Gewichtskoeffizienten zum Erhalten einer teilweise gewichteten digitalen Probe multipliziert wird·

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   Glawe, DeIfs, Moll· fr Pür^m»*- - 'ρ 9395/79 - Seite ip

   2.k. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekenn zeichnet , daß der Schritt zum Summieren der gewichteten Proben folgende Schritte einschließt:

   die teilweise gewichteten digitalen Proben mit den vorher zusammenaddierten teilweise gewichteten Proben für die erste Hälfte der vorher ausgewählten Anzahl von Stoßen zu addieren, um eine teilweise Ansammlung zu erzeugen, wobei die teilweise gewichteten Proben des Signales auf den ersten Stoß in der teilweisen Ansammlung zu 0 hinzu addiert werden;

   die ersten gewichteten digitalen Proben mit den vorher zusammenaddierten endgültigen gewichteten Proben für die letzte Hälfte der ausgewählten Anzahl von Stoßen zu addieren, um eine endgültige Ansammlung zu erzeugen, wobei den vorher zusammenaddierten endgültigen gewichteten Proben die vorherige teilweise Ansammlung hinzuaddiert ist;

   die teilweise Ansammlung den endgültigen gewichteten Proben der seismischen Signale hinzu zu addieren, die durch den ersten Stoß der zweiten Hälfte der vorgewählten Zahl von Stoßen erzeugt sind, um die erste endgültige Summe der endgültigen Ansammlung zu bilden, wobei die teilweise Ansammlung und die endgültigen gewichteten Proben des ersten Stoßes der zweiten Hälfte der Anzahl von Stoßen vom selben Punkt auf dem Boden erhalten werden; und

   die erste endgültige Summe der endgültigen Signalansammlung in den Speicherplätzen des Kanals für die endgültige Ansammlung zu speichern.

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