DE69000604T2

DE69000604T2 - Modular aufgebaute vorrichtung zum empfang, zur erfassung und uebertragung seismischer daten auf verschiedenen ebenen eines multiplexsystems.

Info

Publication number: DE69000604T2
Application number: DE9090402676T
Authority: DE
Inventors: Claude Beauducel
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1989-11-03
Filing date: 1990-09-27
Publication date: 1993-04-22
Anticipated expiration: 2010-09-28
Also published as: US5206835A; NO904757D0; DE69000604D1; CA2029207A1; JPH03170897A; EP0426511B1; NO904757L; EP0426511A1; FR2654220B1; FR2654220A1

Description

Die Erfindung hat zum Ziel eine modular aufgebaute Vorrichtung zum Empfang, zur Erfassung und Übertragung seismischer oder akustischer Signale auf eine zentrale Befehls- und Aufzeichnungsstation in einem flüssigen Medium, wobei die Vorrichtung insbesondere für Vorgänge der seismischen Prospektion im Meer beispielsweise verwendbar ist.
Für die Zwecke der seismischen Prospektion im Meer beispielsweise verwendet man zur Zeit Erfassungs- und Übertragungssysteme für seismische Signale, die in oft mehrere Kilometer langen Hüllen enthalten sind, die man unter dem Namen "seismische Flöten" oder "Streamer" bezeichnet und die im Tauchzustand von einem Seefahrzeug längs eines zu explorierenden seismischen Profils geschleppt werden. Sie umfassen eine oft erhebliche Anzahl aufeinanderfolgender Abschnitte, die durch steife Gehäuse miteinander verbunden sind. Seismische Empfänger, die je beispielsweise aus einem oder mehreren Hydrophonen aufgebaut sind, sind längs jedes Abschnitts verteilt. Diese Empfänger sind mit einer Erfassungsvorrichtung verbunden, die in einem Verschaltungsgehäuse angeordnet ist, die zum Abtasten, Digitalisieren und Speichern aller empfangenen Signale ausgelegt ist. Die verschiedenen Erfassungsgeräte sind im allgemeinen mit dem Zentrallabor auf dem Schiff über gemeinsame Übertragungsleitungen verbunden, die in zwei Gruppen aufgeteilt sind. Eine erste Gruppe von Leitungen, genannt "Hinleitungen", dienen dazu, Befehle oder Steuerbefehle zu übertragen, die an die verschiedenen Geräte vom Labor adressiert sind. Eine zweite Gruppe von Leitungen, die sogenannten "Rückleitungen", dienen zur Übertragung von Antworten der verschiedenen Geräte zum Labor und insbesondere von Daten, die am Ausgang jedes seismischen Sende- und Empfangszyklus gespeichert werden. Ein seismischer Streamer ist beispielsweise in der FR-2 471 088 (US 4 398 271) beschrieben.
Die aktuelle Tendenz besteht in der Verlängerung der seismischen Flöten oder Streamer und in der Vergrößerung der Gesamtzahl von Empfängern. Dies ermöglicht es gleichzeitig, den Zwischenweg zu vermindern, d.h. das Intervall zwischen zwei benachbarten Orten des untersuchten seismischen Profils und die Restitutionsfeinheit der Aufzeichnungen durch Kombination und Behandlung der aufgezeichneten Signale zu steigern.
Die Erhöhung der Empfängerzahl in jedem Streamerabschnitt macht eine korrelative Erhöhung der Integrationsdichte der hierin enthaltenen elektronischen Bauteile notwendig. Das Vorhandensein relativ schwerer Gehäuse zwischen mit einer Flüssigkeit gefüllten Abschnitten, die ihnen einen gewissen Auftrieb sichert, führt zu einer Verformung des Streamers oder der "Flöte". Der Zug an Streamer oder Flöte erhöht sich, was zu Störsignalen führt, die sich den Nutzsignalen überlagern.
Im übrigen erhöht die Länge der Verbindungen zwischen den Empfängern und den Erfassungsgeräten, die mehrere 10 Meter erreichen kann, ihre Empfindlichkeit gegenüber Störsignalen. Eine Lösung für das gestellte Problem durch Verlängerung der Flöten und die korrelative Erhöhung der Masse der Gehäuse ist in der FR 2 590 684 (US 4 787 069) beschrieben, die sich auf eine Flöte bezieht, wo jeder seismische Empfänger einem elektronischen, in seiner unmittelbaren Nachbarschaft angeordneten Modul zugeordnet ist und der die Aufgabe hat, die durch die Empfänger gelieferten Analogsignale zu verstärken und zu adaptieren. Die Komplexität der Flöten hoher Integrationsdichte stellt ein anderes Problem im Stadium ihrer Entwicklung dar, wenn man will, daß das Produkt sämtlichen besonderen Bedingungen entspricht, die von den Operatoren gestellt werden. Während der Benutzung der Flöten stellt man fest, daß ihre Struktur oft zu leicht erstarrt und ihre Adaptation an von Anfang an nicht vorgesehene Arbeitsbedingungen schwierig, wenn nicht unmöglich wird. Ihre eventuelle Adaptation bringt eine manchmal beachtliche Steigerung der Kosten mit sich.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist so ausgelegt, daß sie seismische oder akustische Signale in einem flüssigen Medium empfängt, erfaßt und sie an eine zentrale Befehlsund Aufzeichnungsstation überträgt, indem durch ihren modularen Charakter die oben genannten Nachteile vermieden werden.
Sie umfaßt eine Hülle großer Länge, die durch die Verschaltung einer Reihe untereinander über zwischengeschaltete Gehäuse verbundener Abschnitte gebildet ist, wobei eine große Anzahl von Empfängern für seismische oder akustische Wellen längs der Hülle verteilt sind und ein modulares Erfassungs- und Übertragungssystem an diese zentrale Steuerungs- und Aufzeichnungsstation der durch die Wellenempfänger empfangenen Daten vorgesehen ist.
Dieses System umfaßt eine Anordnung von Erfassungsgeräten, um die durch die seismischen Empfänger erzeugten Signale zu sammeln, die längs wenigstens eines Abschnitts der Hülle verteilt sind, sowie eine Übertragungsgruppe mit Übertragungsmoduln, die in den Verschaltungsgehäusen verteilt und mit der Zentralstation über Kabel mit digitaler Übertragung verbunden sind, welche Übertragungswege umfassen, die Betriebssignalen für die Befehle gemeinsam sind, die durch die zentrale Station an die verschiedenen Erfassungsgeräte adressiert sind, wobei Mittel zum Decodieren dieser Befehle sowie gemeinsame Datenübertragungswege für die Übertragung der Antworten der verschiedenen Erfassungsgeräte auf diese Zentralstation vorgesehen sind.
Die Vorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß:
- jedes Erfassungsgerät ein Datenspeicherungsmittel umfaßt, wobei eine Vielzahl von Erfassungseinheiten in wenigstens einem Abschnitt der Hülle angeordnet sind, und jede dieser Erfassungseinheiten in der Hülle benachbart einer Vielzahl seismischer Empfänger angeordnet ist, um sequentiell Signale, die sie empfangen, zu erfassen, wobei jede Erfassungseinheit ein lokales Synchronisationselement sowie ein Analog-Digital-Umsetzerelement umfaßt;
- die Übertragungsgruppe lokale digitale Übertragungsleitungen für Befehle umfaßt, welche die Decodierungsmittel der Befehle mit dem lokalen Synchronisationselement verbinden sowie lokale Leitungen der digitalen Übertragung der Daten, welche sämtliche Übertragungsmodule mit diesem Datenspeichermittel verbinden;
- jeder Übertragungsmodul umfaßt Codierungsmittel für an die Zentralstation durch diese Datenübertragungswege übertragenen Signale.
Jeder Flötenabschnitt umfaßt beispielsweise mehrere Erfassungseinheiten, die mehreren seismischen Empfängern zugeordnet und über lokale gemeinsame Leitungen mit den Decodierungsmitteln der Befehle einerseits und mit der Speicher- und Codierungsanordnung andererseits im benachbarten Verschaltungsgehäuse verbunden sind.
Nach einer Ausführungsform umfaßt die Übertragungsgruppe Mittel zur Erzeugung eines Taktgebersignals (H), das die Übertragung der Signale auf diese Übertragungswege der Daten eintaktet, und einen Taktgeberoszillator in dem vom Zentrallabor am weitesten entfernten Erfassungsgehäuse umfaßt.
Nach einer anderen Ausführungsform umfaßt die Übertragungsanordnung Mittel zur Erzeugung eines Taktgebersignals, welches die Übertragung der Signale auf diesen Datenübertragungswegen eintaktet und Taktgeberoszillatoren umfaßt, die in wenigstens einem Teil der Verschaltungsgehäuse und der Schaltmittel angeordnet sind, um einen beliebigen der Taktgeberoszillatoren auf Befehl der Decodierungsmittel auszuwählen.
Dieses Taktgebersignal wird beispielsweise an jedes Speichermittel gelegt, um das Lesen der hierin enthaltenen digitalisierten Daten einzuphasen.
Jede Erfassungsvorrichtung des Geräts kann eine Testgruppe umfassen, um die sichere Funktionsweise der Empfänger und jeder Erfassungseinheit zu überprüfen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jeder seismische Empfänger einer Adaptationsgruppe der empfangenen Signale zugeordnet.
Jede Testgruppe umfaßt beispielsweise einen Testoszillator in einem benachbarten Verschaltungsgehäuse, wobei das aus diesem Oszillator stammende Signal selektiv über eine Schaltgruppe in jede Erfassungseinheit und auf Befehl des lokalen Synchronisationselementes gegen die jedem seismischen Empfänger zugeordnete Signalanordnung gerichtet wird.
Die Adaptationsgruppen der empfangenen Signale umfassen beispielsweise Vorverstärker und Filter, welche die durch die zugeordneten seismischen Empfänger erzeugten Signale empfangen, sowie einen Multiplexer mit mehreren Eingängen zum Empfangen der verstärkten und gefilterten Signale, einen Verstärker mit variabler Verstärkung, einen Analog- Digital-Umsetzer und einen Sendesynchronisator.
Nach einer Ausführungsform umfaßt dieser Antworten-Übertragungsweg wenigstens eine optische Faser.
Nach einer anderen Ausführungsform umfaßt dieser Übertragungsweg der Befehle auch wenigstens eine optische Faser.
Jeder Übertragungsweg kann noch zwei Übertragungskanäle und Schalter umfassen, die in dem Verschaltungsgehäuse angeordnet sind, um Kanäle für die in jeden hiervon eintretenden Signale auszuwählen.
Der Aufbau des Systems mit seinen dezentralisierten Erfassungsgeräten in Form von Erfassungseinheiten, die benachbart den seismischen Empfängern angeordnet sind, seine Mittel zur Wahrnehmung der in den Verschaltungsgehäusen und den Erfassungseinheiten verteilten Austauschvorgängen und seine Übertragungsmittel, die völlig sowohl auf dem lokalen Niveau in jedem Abschnitt, wie auf dem Niveau der Verbindungen mit der Zentralstation digitalisiert sind, zeitigt folgende Vorteile:
- die verwendete Elektronik ist günstig längs der Flöte verteilt und erleichtert den Ausgleich und vermindert den hydrodynamischen Widerstand;
- das Verhältnis des Signals zum Rauschen wird klar verbessert aufgrund der Tatsache, daß die Verbindungen vom Analogtyp zwischen den Empfängern und den Erfassungseinheiten kurz sind und daß alle Übertragungen von und zur Befehlsaufzeichnungsstation entsprechend einem digitalen Mode erfolgen.
Die Vorrichtung nach der Erfindung mit ihrer dezentralisierten Struktur kann das Erfassen der aus einer großen Zahl von Empfängern stammenden Daten bis zu etwa 30 seismischen "Spuren" verwalten. Die eventuelle Konzentration in einem Verschaltungsgehäuse von elektronischem Material muß herausgestellt werden, das zur Erfassung einer solchen Menge Daten notwendig ist und das sehr schwierig und fast unmöglich wäre, wenn man ein neues akzeptables Rauschniveau annimmt.
Die Anzahl der Erfassungseinheiten wird, bezogen auf die früheren Flöten, erhöht, wo das Sammeln der Daten ausschließlich in Verschaltungsgehäusen vorgenommen wird. Dagegen liegen ihre Einheitskosten und ihr elektrischer Verbrauch sehr viel niedriger für eine Bearbeitungsgeschwindigkeit und eine gegebene Genauigkeit aufgrund der Tatsache, daß jede hiervon nur eine sehr verminderte Anzahl unterschiedlicher Signale sammeln muß.
Da die Verteilung der Aufgaben vom Schiff aus sich ausschließlich über digitalisierte Übertragungswege und unterstützt durch Gruppen logischer Decodierungseinheiten, in den Gehäusen und jeder der Erfassungseinheiten verwaltet wird, ist die erhaltene seismische Flöte leicht anpaßbar. Viele Modifikationen in ihren Arbeitszyklen, sowohl in den Testperioden, wie bei der Erfassung von seismischen Daten, können durch eine Veränderung in den Steuerbefehlen herbeigeführt werden, welche von der Zentralstation ausgesandt werden. Die Kosten der Entwicklung und der Ausführung sind also weiter vermindert.
Weitere Charakteristiken und Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung ergeben sich besser beim Lesen der nachstehenden Beschreibung von nicht als begrenzend anzusehenden Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, wo in:
Fig. 1 schematisch eine seismische maritime Flöte, die im Tauschzustand geschleppt wird, gezeigt ist;
Fig. 2 schematisch die Anordnung der Empfänger- und Erfassungseinheiten in jedem Abschnitt der Flöte gezeigt ist;
Fig. 3 im Blockschaltbild die in jedem Schaltgehäuse enthaltene elektronische Gruppe gezeigt ist; und
Fig. 4 im Blockschaltbild jede in den Abschnitten der Flöte angeordnete Erfassungseinheit gezeigt ist.
Die in Fig. 1 schematisierte Flöte umfaßt eine nachgiebige, mit Flüssigkeit gefüllte Hülle 1, längs derer eine große Anzahl seismischer Empfänger verteilt sind. Sie ist aufgebaut aus einer Serie aufeinanderfolgender Abschnitte Tl...Tk...Tn, die miteinander über steife Verschaltungsgehäuse Bl...Bk...Bn verbunden sind. Im Betrieb wird die Flöte im Tauchzustand hinter einem Schiff 2 hergeschleppt, das mit einem Befehls- und Aufzeichnungslabor oder einer solchen Station 3 versehen ist.
Längs jeden Flötenabschnitts (Fig. 2) sind eine beachtliche Anzahl von seismischen Empfängern, wie Hydrophonen, verteilt. Die Empfänger jeden Abschnittes sind in einer gewissen Anzahl in von Gruppen Gl...Gi...Gm verteilt, die je eine feste Anzahl p von Empfängern enthalten. Sämtliche Empfänger Hl...Hp jeder Gruppe sind über ein kurzes Paar mit einer Erfassungseinheit Ul...Ui...Um angeklemmt, welche in ihrer unmittelbaren Nachbarschaft angeordnet ist. Man verteilt beispielsweise 28 Hydrophone in jeden Abschnitt, man unterteilt sie in vier Gruppen von sieben Hydrophonen und dann ordnet man vier jeweils diesen vier Gruppen zugeordnete Erfassungseinheiten an.
Sämtliche der Erfassungseinheiten Ul bis Um jedes Abschnittes der Flöte sind mit einer elektronischen Anordnung verbunden, die in einem Verschaltungsgehäuse an einem Ende angeordnet ist, die mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben werden wird. Die Verbindung ist sichergestellt durch gemeinsame Steuerleitungen LC, welche Befehle und Instruktionen zu den Erfassungseinheiten und einem gemeinsamen Datenbus zur Überführung auf die Rückleitung der durch diese Einheiten gegebenen Antworten führt.
Längs jenes Flötenabschnittes läuft wenigstens ein Befehlsübertragungsweg und wenigstens ein Datenübertragungsweg. Um die Sicherheit der Übertragungen zu steigern, ordnet man vorzugsweise zwei parallele Übertragungswege lta1, lta2 für die Befehle und zwei parallele Übertragungswege ltr1, ltr2 für die Daten an. In der genannten Patentschrift FR 2 471 088 beschreibt man, wie durch Tests vor den Vorgängen der seismischen Prospektion man eine zufriedenstellende Übertragungsleitung "hin" lta1 oder lta2 und eine zufriedenstellende Übertragungsleitung "zurück" ltr1 oder ltr2 wählt.
Um der für das Sammeln der durch eine Flöte bei großer Anzahl von Spuren und der Unterstützung der Übertragungen geforderten Übertragungsmenge zu begegnen, umfassen die Übertragungswege "hin" und "zurück" optische Fasern. An jedem Ende jedes Abschnittes Tk ist eine Interfaceanordnung I von einem an sich bekannten Typ mit zwei Modulen Co/e und Ce/o angeordnet, die die Umsetzung, die erste, der optischen in den Fasern auftretenden Signale in elektrische Signale und die zweite die Umsetzung im entgegengesetzten Sinne der elektrischen Signale in optische Signale sicherstellt.
In jedem Verschaltungsgehäuse Bk (Fig. 3) werden die Übertragungen sichergestellt durch Teile elektrischer Leitungen. Die beiden Wege "hin" lta1 und lta2 sind mit den Eingängen eines ersten Umschalters S1 verbunden. Der Ausgang hiervon ist einerseits parallel an die beiden Eingänge des Moduls Ce/o des folgenden Abschnitts Tk und andererseits an den Eingang eines Befehlsdecoders 4 gelegt.
Das Zentrallabor auf dem Schiff schickt auf einen der Wege lta1 oder lta2 codierte, mit Adressen versehene Befehle, welche das für jeden Befehl in Betracht kommende Schaltgehäuse bezeichnen. Der Decodierer 4 ist so ausgelegt, daß er bei Empfang eines das Gehäuse Bk betreffenden Befehls die Adressen, die an die Adressenleitungen LA gelegten Adressen von den Befehlen oder Synchronisationssignalen trennt, die an andere Leitungen LS gelegt sind. Die Leitungen LA und LS stellen lokale Leitungen zur digitalen Übertragung der Steuerbefehle dar. Mit den Leitungen LA und LS ist ein Testoszillator 5 verbunden, der ein Testsignal H' mit genau definierten Charakteristiken an eine besondere Leitung LT liefert. Die Leitungen LA, LS und LT stellen eine lokale Gruppe von Leitungen LOC dar. In jedem Verschaltungsgehäuse Bk ist ein Codierungsorgan 6 angeordnet, das mit einem Datenbus BD, aus Erfassungseinheiten des benachbarten Abschnittes Tk stammend, verbunden ist, wie man mit Bezug auf Fig. 4 sehen wird. Das Codierungsorgan 6 ist so ausgebildet, daß es die Daten codiert, die auf dem Bus BD ankommen, und zwar entsprechend dem den Fachleuten wohlbekannten Code CMl3, der an die Übertragung der Signale auf optischen Fasern angepaßt ist. Die aus dem Codierungsorgan stammenden codierten Daten werden in einen Speicher 7 vom Typ FIFO beispielsweise eingespeist. Die Eingänge für Schreib- und Lesebefehle des Speichers 7 werden mit dem Decodierer 4 verbunden. An den Eingang "Taktgeber" des Speichers wird das aus einem Taktgeberdecoder 8 stammende Signal gelegt.
Die Ausgänge aus dem Modul Co/e des Abschnittes der benachbarten Flöte bzw. Reihenanordnung Tk werden an zwei Eingänge eines zweiten Umschalters mit drei Eingängen S2 verbunden. Der Ausgang hiervon wird mit einem ersten Eingang eines Umschalters S3 mit zwei Eingängen verbunden, der andere Eingang hiervon wird mit dem Ausgang des FIFO Speichers 7 verbunden. Der Ausgang des dritten Umschalters S3 wird parallel an die Eingänge des Moduls Ce/o am Eingang des Abschnitts Tk-l auf den Rück ührwegen ltr1 und ltr2 verbunden.
Elektrische Speiseleitungen LAL laufen längs der gesamten Flöte, und in jedem Gehäuse Bk erzeugt eine mit den Leitungen LAL verbundene Speiseanordnung 9 die elektrischen Spannungen, die zur Funktion der elektronischen im Gehäuse enthaltenen Elemente und dem Abschnitt der benachbarten Flöte notwendig sind. Die Verteilerleitungen für den Strom sind nicht dargestellt.
Die Übertragung der Signale zwischen dem Bordlabor und den unterschiedlichen Gehäusen wird entsprechend dem quasiasynchronen Verfahren vorgenommen, das in der französischen Patentanmeldung FR-A-26 53 898 beschrieben ist. Die codierten Befehle werden vom Labor aus auf die optischen Fasern "hin" lta1 oder lta2 entsprechend einem durch einen ersten Taktgeber auferlegten Takt mit einer Menge von 2,56 Mbits/sec übertragen. Die Antworten der Gehäuse Bk werden auf die Rückfasern ltr1 oder ltr2 entsprechend einem Takt übertragen, der durch einen zweiten Taktgeber auferlegt wird, der beispielsweise im letzten Gehäuse Bn (Fig. 1) angeordnet ist und mit einer Menge von 32,8 Mbits/sec beispielsweise. Hierzu wird der Taktgeberdecoder 8 mit dem Ausgang des zweiten Umschalters S2 zu dem Zweck verbunden, das Taktgebersignal herauszufiltern, das am Beginn der Rückführleitungen ltr1 oder ltr2 ausgesendet wurde.
Um die Unabhängigkeit der verschiedenen Gehäuse gegenüber dem Taktgeber H sicherzustellen, umfaßt jedes Gehäuse im übrigen einen Taktgeberoszillator 10, der mit dem dritten Eingang des zweiten Umschalters S2 verbunden ist und in der Lage ist, auf Befehl die Übertragung der Antworten der Gehäuse hinter den Rückführwegen ltr1 oder ltr2 zu steuern.
Die Erfassung der seismischen Signale in jedem Flötenabschnitt wird sichergestellt durch unterschiedliche Einheiten Ul bis Up (Fig. 1). Man sieht in Fig. 4, daß die verschiedenen Empfänger Hl bis Hp, die hiervon abhängen, jeweils mit Signaladaptationsanordnungen verbunden sind, die je einen Vorverstärker mit fester Verstärkung 11 in Reihe mit einem Bandpaßfilter 12 umfassen, dessen Durchlaßband angepaßt ist an das der seismischen, zu erhaltenden Signale. Eine Umschaltanordnung 13 ist zwischengeschaltet zwischen jeden Empfänger und jeden entsprechenden Vorverstärker. Eine solche Umschaltanordnung ist bereits beschrieben in der FR-26 13 496 (US-4 862 425), auf den Namen der Anmelderin. Ihre Verwendung wird in der folgenden Beschreibung in Erinnerung gerufen.
Die aus Filtern stammenden Signale werden jeweils an die Eingänge E1,E2...Ep eines Multiplexers 14 gelegt, der mit wenigstens (p+1) Eingängen versehen ist. Einer dieser Eingänge Ep+1 ist mit der Masse verbunden. Die Signale am Ausgang des Multiplexers 14 werden an einen Verstärker mit variabler Verstärkung und großer Dynamik 15 gelegt, wie beispielsweise in den Patentschriften FR 2 593 004 (US 4 779 055) und FR 2 592 537 (US 4 774 474), auf den Namen der Anmelderin, beschrieben. Die verstärkten Signale werden auch in einem Analog-Digital-Umsetzer 16 mit Fließkomma digitalisiert, wie in der französischen Patentanmeldung 2 626 423, ebenfalls auf den Namen der Anmelderin, beschrieben. Die digital erzeugten Worte werden dann durch einen Sendesynchronisator 17 für ihre Übertragung auf dem Bus BD gegen die Codiereinrichtung 6 im Endgehäuse Bk angepaßt. Ein lokales Steuerungselement 18 ist mit der lokalen Gruppe LOC von Übertragungsleitungen der Befehle LA, LS und LT verbunden. Ein Datenregister 19 ist vorzugsweise zwischen den Speicher 16 und den Synchronisator 17 zwischengeschaltet. Durch eine Gruppe von Steuerleitungen LCOM wird das Element 18 mit den Befehls- oder Steuerungseingängen der Umschaltanordnungen 13 verbunden. Über andere Leitungen LM, LC und LSYN schickt das Steuerungselement 17 Steuersignale jeweils an den Multiplexer 14, an den Umsetzer 16 und den Synchronisator 17. Das Steuerungselement 17 ist so ausgelegt, daß es die Befehle decodiert, die es vom Bordlabor 3 über die Decodierungsmittel 4 (Fig. 3) und die lokalen Steuerleitungen LA, LS, LT erhält und daß es die Erfassungsvorgänge pro Erfassungseinheit oder Testvorgänge vor jedem Erfassungsweg steuert. Die Testoperationen bestehen darin, das auf der Leitung LT empfangene Testsignal jedem mit seinem Erfassungsweg verbundenen Empfänger, jedem vom entsprechenden Empfänger getrennten Weg zuzuführen oder auch das Niveau des Grundrauschens jeder Erfassungskette zu messen.
Die Gesamtheit der Erfassungseinheiten (Ul-Um) der lokalen Steuerleitungen (LC, BD) und des Speichers 7 (Fig. 3) stellt eine Erfassungsvorrichtung dar. Die durch die Codiereinrichtung 6, die mit 4, 5, 8 und 10 bezeichneten Elemente und die Umschalter S1 bis S3 gebildete Anordnung stellt einen Übertragungsmodul dar.
Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise.
Die von den Empfängern Hl bis Hp jeder Gruppe Gk empfangenen seismischen Signale werden multiplexiert, abgetastet, gemustert und durch die entsprechende Erfassungskette (11, 12, 14-16) (siehe Fig. 4) digitalisiert. Jeder digitalisierte Abtastwert wird in das Register 19 überführt. Vermittels des Befehldecoders 4 und der lokalen Steuerungselemente für die verschiedenen Erfassungseinheiten werden die digitalisierten Abtastwerte der verschiedenen Register 19 sequentiell über den Datenbus BD in den FIFO Speicher 7 übertragen. Die gleiche sequentielle Übertragung wird für sämtliche aufeinanderfolgende, aus den Umsetzern 16 stammenden Abtastwerte vorgenommen.
Am Ausgang jedes seismischen Sendeempfangszyklus steuert das Zentrallabor vermittels des Befehlsdecoders 4 in den Gehäusen Bk die Übertragung des Inhalts der verschiedenen Speicher auf den Rückwegen ltr1 oder ltr2, entsprechend dem bereits erwähnten quasi-asynchronen Übertragungsverfahren.
Vor dem Ingangsetzen der seismischen Erfassungsoperationen steuert man die Übertragungswege "hin" (lta) und "rück" (ltr), derart, daß eine bidirektionelle Übertragung ohne Fehler zwischen dem Zentrallabor und sämtlichen Verbindungsgehäusen sichergestellt ist. Näherungsweise geht man dann wie für die in der genannten Patentschrift FR 2 471 088 (US 4 398 271) beschriebenen Weise vor. Hierzu bildet man eine immer längere Schleife, die man über sämtliche der Verbindungsgehäuse Bl bis Bn nacheinander schließt, um gegen das Zentrallabor über die Wege "zurück" Testsignale zu schicken, die es auf den Wegen "hin" ausgesendet hat, und man stellt die gute Qualität der empfangenen Signale fest. Ein spezifisch übertragener Steuerbefehl, der vom Decoder 4 (Fig. 3) auch erkannt wurde, bringt die direkte Übertragung eines Testsignals in den Speicher 7, sein Lesen und sein Anlegen über den Umschalter S3 an die Rückwege ltr1 und ltr2 mit sich. Das zum Takten der Rückübertragung des Testsignals in die so gebildete Schleife notwendige Taktgebersignal H wird erhalten, indem man den Ausgang des Uinschalters S2 auf den Ausgang des lokalen Taktgebers 10 schaltet. Wenn die Übertragungswege am Ausgang der aufeinanderfolgenden Rückschleifen ausgewählt wurden, so nimmt man die verschiedenen Tests der bereits erwähnten Erfassungsvorrichtungen vor.
Man verläßt nicht den Rahmen der Erfindung, wenn man die Register 19 (Fig. 4) durch lokale Speicher ersetzt, die in der Lage sind, wenigstens einen Teil der empfangenen Signale während ein und des gleichen Sende-Empfangs-Zyklus zu enthalten und sequentiell ihre Inhalte in den FIFO Speicher 7 in das Gehäuse für ihre Überführung an das Zentrallabor (3) zu übertragen.

Claims

1. Modular aufgebaute Vorrichtung zum Empfang, zur Erfassung und zur Übertragung, auf eine zentrale Befehls- und Aufzeichnungsstation, seismischer oder akustischer Signale, die in einer flüssigen Umgebung insbesondere für Vorgänge der seismischen Prospektion im Wasser verwendbar ist, die eine Hülle großer Länge umfaßt, die durch die Verschaltung einer Reihe von Abschnitten (Tl-Tn) gebildet ist, die miteinander über zwischengeschaltete Gehäuse (Bl-Bn) verschaltet sind, wobei eine große Anzahl von Empfängern für seismische oder akustische Signale, die längs der Hülle angeordnet sind und ein modular aufgebautes System zur Erfassung und zur Übertragung der von den Wellenempfängern empfangenen Daten auf diese zentrale Befehls- und Aufzeichnungsstation vorgesehen ist, wobei dieses Erfassungs- und Übertragungssystem eine Gruppe von Erfassungsgeräten umfaßt, um die durch die seismischen, längs wenigstens eines Abschnittes der Hülle verteilten Empfänger erzeugten Signale zu sammeln, sowie einer Übertragungsgruppe mit Übertragungsmoduln, die in den Verbindungsgehäusen verteilt und mit der Zentralstation über digitale Übertragungskabel verbunden sind, welche gemeinsame Übertragungswege für Betriebssignale (lta1, lta2) für die durch das Labor an die verschiedenen Erfassungsgeräte adressierten Befehle umfassen, Mittel (4) zum Dekodieren dieser Befehle und gemeinsame Übertragungswege für Daten (ltr1, ltr2) für die Übertragung an die Zentralstation 3, von Antworten der verschiedenen Erfassungsgeräte, wobei die Vorrichtung sich dadurch auszeichnet, daß:

- jedes Erfassungsgerät ein Datenspeichermittel (7), und eine Vielzahl von Erfassungseinheiten (Uk), die in wenigstens einem Abschnitt der Hülle angeordnet sind, umfaßt, wobei jede dieser Erfassungseinheiten in der Hülle benachbart einer Vielzahl von seismischen Empfängern (Hl-Hp) zur sequentiellen Erfassung der Signale, die sie empfangen, angeordnet ist, wobei jede Erfassungseinheit (Uk) ein lokales Synchronisationselement (18) und ein Analog-Digital-Umsetzerelement (16) aufweist;

- die Übertragungsanordnung lokale Leitungen (LOC) zur digitalen Übertragung der Befehle aufweist, welche die Dekodierungsmittel (4) für die Befehle mit dem lokalen Synchronisationselement (18) verbindet und lokale Leitungen zur digitalen Übertragung der Daten umfaßt, welche sämtliche Übertragungsmoduln (UAC) mit der Speicherdateneinheit (7) verbindet; und

- jeder Übertragungsmodul Mittel (8) zur Codierung der an die Zentralstation vermittels dieser Datentransmissionswege (ltr1, ltr2) übertragenen Signale umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsgruppe Mittel umfaßt, um ein Taktgebersignal (H) zu erzeugen, das die Übertragung der Signale auf diesen Übertragungswegen von Daten eintaktet, die einen Taktgeberoszillator (10) im vom Zentrallabor am weitesten entfernten Erfassungsgehäuse umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsgruppe Mittel umfaßt, um ein Taktgebersignal zu erzeugen, welches die Übertragung der Signale auf diesen Datenübertragungswegen umfaßt und Taktgeberoszillatoren (10) umfaßt, die in wenigstens einem Teil der Verschaltungsgehäuse angeordnet sind, sowie Umschaltmittel (S2), um einen beliebigen der Taktgeberoszillatoren auf Befehl der Decodierungsmittel (4) auszuwählen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Taktgebersignal an jedes Speichermittel (7) gelegt ist, um das Lesen der von ihr enthaltenen digitalisierten Daten, die es enthält, einzutakten.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Erfassungsvorrichtung eine Testgruppe umfaßt, um die sichere Funktionsweise der Empfänger- und jeder Erfassungseinheit zu überprüfen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder seismische Empfänger einer Gruppe (11-15) zur Adaptation der empfangenen Signale zugeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Testgruppe einen Testoszillator (5) in einem benachbarten Verschaltungsgehäuse umfaßt, wobei das aus diesem Oszillator stammende Signal selektiv über eine Umschaltgruppe (13) in jeder Erfassungseinheit (Uk) und auf Befehl des lokalen Synchronisationselements (18) gegen die jedem seismischen Empfänger zugeordnete Signal-Adaptationsgruppe gerichtet wird.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Adaptationsgruppen der empfangenen Signale Vorverstärker (11) und Filter (12) umfassen, welche die durch die zugeordneten seismischen Empfänger (Hl-Hp) erzeugten Signale empfangen, und jeder Erfassungsmodul einen Multiplexer (14) mit mehreren Eingängen zum Empfang der verstärkten und gefilterten Signale, einen Verstärker mit variabler Verstärkung (15), einen Analog-Digital-Umsetzer (16) und einen Sendesynchronsator (17) umfaßt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Übertragungsweg (ltr1, ltr2) der Antworten wenigstens eine optische Faser umfaßt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Übertragungsweg der Befehle (lta1, lta2) auch wenigstens eine optische Faser umfaßt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Übertragungsweg zwei Übertragungskanäle und Umschalter (51-53) umfaßt, die in den Verschaltgehäusen (Bk) angeordnet sind, um Kanäle für die in jeden hiervon eintretenden Signale und Kanäle für die aus jedem hiervon austretenden Signale auszuwählen.