DE69916118T2

DE69916118T2 - Verbessertes system für geophysikalische datenerfassungs

Info

Publication number: DE69916118T2
Application number: DE69916118T
Authority: DE
Inventors: Jean-Paul Menard
Original assignee: D'etudes Recherches Et Constructions Electroniques Sercel Ste; RECH S ET CONST ELECTRONIQUES
Current assignee: D'etudes Recherches Et Constructions Electroniques Sercel Ste; RECH S ET CONST ELECTRONIQUES
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2019-12-25
Also published as: ATE263382T1; DE69916118D1; FR2787888A1; CA2356886A1; FR2787888B1; US6786297B1; CA2356886C; EP1145045B9; EP1145045A1; EP1145045B1; WO2000039610A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme, die zum Erfassen geophysikalischer Daten vor Ort in einer terrestrischen oder maritimen Umgebung ausgelegt werden.
Diese Systeme verwenden eine Gruppe von Sensoren, die durch elektrische Kabel mit Gehäusen verbunden sind, deren Funktion es ist, die von den Sensoren stammenden Daten zu verarbeiten, insbesondere indem sie die Daten digitalisieren und an eine Zentraleinheit übertragen, an die die Gehäuse ebenfalls über elektrische Kabel angeschlossen sind. Diese Gehäuse können auch Mittel umfassen, die es gestatten, das Funktionieren der Sensoren und die Digitalisierung der Daten zu prüfen.
Die bekannten Systeme sind im allgemeinen entsprechend einer der beiden folgenden Architekturen konzipiert, die nun mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben werden:

– eine Einspur-Architektur (dargestellt in 1),
– eine Mehrspur-Architektur (dargestellt in 2).

1 ist ein Schema, das eine Einspur-Architektur darstellt. In diesem Schema umfaßt das System zum Erfassen geophysikalischer Daten S mehrere Sensorstrecken T(i), von denen jede aus einer Gruppe von geophysikalischen Sensoren gebildet ist.
Solche Sensorstrecken T(i) sind gut bekannt und bestehen herkömmlicherweise aus n identischen Modulen, von denen jedes m geophysikalische Sensoren, wie etwa Bodenschallaufnehmer, in Reihe oder parallel verbindet, wobei deren analoges Ausgangssignal die Antwort der Untergrundschichten auf ein Signal kennzeichnet, das in Folge der Anregung einer oder mehrer seismischer Quellen ausgesandt wurde.
Das Einspur-System S umfaßt auch Gehäuse B(i) zum Digitalisieren der von den Sensoren jeder Sensorstrecke stammenden analogen Daten und zum Übertragen dieser Daten an Speichermittel (in der Figur nicht dargestellt). Jede Sensorstrecke T(i) ist somit mit einem dazugehörigen Gehäuse B(i) durch ein Kabel 10 verbunden, das an einen Anschluß P(i) des Gehäuses angeschlossen ist, wobei das Kabel die von den Sensoren der Sensorstrecke T(i) stammenden analogen Daten überträgt.
Die Gehäuse B(i) umfassen Digitalisierungsmittel für diese analogen Signale und Mittel zum Übertragen zu Speichermitteln mittels eines Kabels C, das die Gehäuse in Reihe verbindet.
Das Kabel C ist aus Abschnitten C(i) zusammengesetzt, die die von den Gehäusen B(i) stammenden digitalen Signale sowie die für den Betrieb dieser Gehäuse notwendige elektrische Versorgung übertragen. Jeder Abschnitt C(i) ist an jedem seiner zwei Enden mit einem Anschlußelement 20 für den Anschluß R an ein Gehäuse ausgestattet. Jedes Gehäuse B(i) umfaßt demnach zusätzlich zu seinem Anschluß P(i) zwei Anschlußelemente, um mit den Anschlußelementen 20 der zwei Kabelabschnitte zusammenzuarbeiten.
Das Schema in 2 stellt ein sogenanntes "Mehrspur"-System S' oder System S' "mit N Sensorstrecken" dar, entsprechend der zweiten üblicherweise eingesetzten Architektur.
Das Mehrspur-System S' umfaßt Gehäuse B'(j) zum Digitalisieren und Übertragen von Daten, wobei jedes Gehäuse mit N Sensorstrecken T(i) verbunden ist (4 Sensorstrecken für jedes Gehäuse im Fall des hier dargestellten Systems, es werden jedoch auch häufig Systeme mit N Sensorstrecken verwendet, in denen N beispielsweise gleich 6 ist). Jede Sensorstrecke ist, soweit es sie betrifft, mit einem einzigen Gehäuse durch ein Kabel 10 verbunden, das die von den Sensoren der Sensorstrecke stammenden analogen Daten überträgt.
Ein wichtiger Unterschied in Bezug auf die in 1 dargestellten Einspur-Systeme S ist, daß im Fall der Mehrspur-Systeme die Kabel 10 zum Übertragen der analogen Daten nicht direkt über Anschlüsse mit den Gehäusen B'(j) verbunden sind, sondern mittels eines Hauptkabels C', an das die Gehäuse in Reihe angeschlossen sind und an das die Kabel 10 über Spleißstellen E(i), die entsprechend der verbreiteten angel-sächsischen Terminologie "Take-Out" genannt werden, angeschlossen sind.
Das Kabel C' überträgt wie das Kabel C des Einspur-Systems in 1 die von den Gehäusen stammenden digitalen Daten zu Speichermitteln, die in der Figur nicht dargestellt sind.
Ein System mit N Sensorstrecken umfaßt somit N mal weniger Gehäuse als Sensorstrecken, wobei jedes Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gehäusen N Take-Outs umfaßt, von denen die ersten N/2 mit einem ersten der beiden Gehäuse verbunden sind und die anderen N/2 Take-Outs mit dem zweiten Gehäuse verbunden sind.
Das Kabel C' des Mehrspur-Systems S' ist komplexer als das Kabel C des Einspur-Systems in 1. So umfaßt dieses Kabel C' innerhalb eines einzigen Mantels:

– die Verlängerungen der Kabel 10, um die von den Sensorstrecken stammenden analogen Daten bis zum entsprechenden Gehäuse weiterzuleiten,
– die Übertragungsleitungen der digitalen Daten,
– wenigstens eine Leitung zur Versorgung der Gehäuse mit Energie.

Die Gehäuse B'(j) sind mit dem Kabel C' durch Anschlußelemente des Gehäuses verbunden, die mit entsprechenden Anschlußelementen 20' des Kabels C' zusammenarbeiten, um Anschlüsse R' zu bilden.
In den beiden oben beschriebenen bekannten Architekturen ist der Abstand zwischen zwei Sensorstrecken T(i) typischerweise in der Größenordnung von 50 Metern. Derselbe Abstand trennt auch zwei aufeinanderfolgende Gehäuse eines Einspur-Systems, während die Gehäuse eines Systems mit N Sensorstrecken etwa (N × 50) Meter auseinanderliegen.
Diese beiden Architekturen umfassen jede Vorteile und Nachteile, die wie folgt zusammengefaßt werden können:
Die beiden oben beschriebenen Architekturen haben außerdem folgende Nachteile gemeinsam:
Als erstes ist die Anzahl der Verbindungsstellen R oder R' groß, selbst wenn diese Anzahl im Fall der Mehrspur-Systeme verringert ist. Die Orte zum Sammeln der Daten sind im Gelände nicht ortsfest und dasselbe Material, das die Sensorstrecken und die Gehäuse umfaßt, wird nacheinander an verschiedenen Orten ausgelegt und eingesammelt, was zu einer sehr großen Anzahl von Vorgängen zum Herstellen und Lösen der vielen Anschlüsse des Systems führt. Es ist daher verständlich, daß diese große Anzahl an Anschlüssen besonders nachteilig in Bezug auf die Arbeitskosten und den Zeitaufwand ist.
Ein anderer beiden Systemtypen gemeinsamer Nachteil ist es, daß jedes der Gehäuse, das sie einsetzen, zwei Anschlußelemente zur Verbindung mit einem Hauptkabel umfaßt. Das Vorhandensein dieser Anschlußelemente an den Gehäusen stellt ein großes Hindernis bei der Miniaturisierung des Gehäuses dar, während es die aktuellen technologischen Entwicklungen gestatten, den Platzbedarf der anderen Komponenten des Gehäuses wesentlich zu verringern. Es wäre jedoch vorteilhaft die Größe der Gehäuse zu verringern, die zur Zeit die voluminösen Elemente des Systems sind und bei den Vorgängen des Auslegens und Einsammelns hinderlich sein können.
Ein dritter den aktuellen Systemen gemeinsamer Nachteil kommt von der Tatsache, daß es manchmal notwendig ist, die Verbindungen zwischen dem Hauptkabel und den Gehäusen durch Zugentlastungsvorrichtungen zu ergänzen, wie etwa Zugkabelabschnitten, deren eines Ende an einem Teil des elektrischen Kabels nahe am Gehäuse und deren anderes Ende abnehmbar oder nicht am Gehäuse selbst befestigt ist.
Diese Anordnung kann notwendig sein, wenn die durch die Kabel und die Gehäuse gebildete Gruppe Zugkräften ausgesetzt ist, beispielsweise beim Eintauchen der Gruppe in ein Gewässer mit einer starken Strömung.
Solche Zugentlastungsvorrichtungen erhöhen die Komplexität und die Zeit zur Installation des Systems, da bei der Montage und Demontage der mit abnehmbaren Vorrichtungen zur Zugentlastung ausgestatteten Gehäuse, zum Verbinden und Lösen der elektrischen Kabel und der Gehäuse das mechanische Anbringen und Lösen der Zugentlastungsvorrichtungen hinzukommt.
Außerdem bildet die Zugentlastungsvorrichtung (die am Gehäuse Mittel umfaßt, wie beispielsweise fest mit dem Gehäuse verbundene Ringe) genauso wie die Anschlußelemente ein Hindernis bei der Miniaturisierung der Gehäuse.
Außerdem ist es bei den beiden bekannten Architekturtypen notwendig, zwei Gruppen von Objekten zu handhaben, die sehr verschiedene Abmessungen haben: die Gehäuse und andererseits die Abschnitte des Hauptkabels, mit einer eigenen für jede Gruppe angepaßten Logistik.
Dagegen wünscht man sich heutzutage einen Fortschritt bei den Vorgängen des Auslegens und Einsammelns der Erfassungssysteme in Richtung einer größeren Automatisierung, um die damit verbundenen Arbeitskosten zu verringern und die Dauer dieser Vorgänge zu verringern. Die Tatsache, daß diese beiden Gruppen von Objekten gehandhabt werden müssen, erschwert heutzutage diesen Fortschritt.
Damit wurde erkennbar, daß jede der beiden Architekturen Nacheile aufweist. Die Projektleiter müssen daher in Abhängigkeit von den Gegebenheiten des durchzuführenden Projekts zum Erfassen geophysikalischer Daten die geeignete Architektur festlegen. Dabei ist in zahlreichen Fällen keine Architekturwahl optimal und die Projektleiter müssen über das zum Einsatz der gewählten Architektur notwendige Material verfügen, was zu einer übermäßigen Ausstattung oder in Bezug auf die Kosten nachteiligen Anmietungen führt.
Ein Ziel der Erfindung ist es, durch eine bedeutende Verringerung der Anzahl der in diesen System eingesetzten Anschlußelemente die Realisierung von Systemen zur Erfassung geophysikalischer Daten mit einer wirtschaftlichen Herstellung und Anwendung zu gestatten.
Ein zweites Ziel der Erfindung ist es, die Vorgänge des Auslegens und Einsammelns der Erfassungssysteme leichter zu machen, indem die Größe ihrer Komponenten (die zur Zeit Gehäuse und Kabel umfassen, wobei die Größen dieser beiden Komponententypen sehr verschieden sind) angeglichen wird.
Ein drittes Ziel der Erfindung ist es, die Realisierung eines Systems zu gestatten, bei dem die Abmessungen der Gehäuse wesentlich unterhalb der Abmessungen der aktuellen Gehäuse liegen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Realisierung von Systemen entsprechend der oben stehenden Ziele zu gestatten, bei denen die Gehäuse großen Zugkräften ausgesetzt werden können (in der Größenordnung von 500 Newton für eine Anwendung in einer terrestrischen Umgebung und in der Größenordnung von 2500 Newton in einer Anwendung in einer nassen Umgebung vom Typ "shallow water" (gemäß der verbreiteten Terminologie), wobei gleichzeitig die Abmessungen verringert bleiben (in der Größenordnung von 200 cm³).
Um diese Ziele zu erreichen, schlägt die Erfindung ein Modul zur Erfassung geophysikalischer Signale nach Anspruch 1 vor.
Bevorzugte aber nicht einschränkende Aspekte des Moduls gemäß der Erfindung erscheinen in den abhängigen Patentansprüchen.
Weitere Eigenschaften, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besser deutlich werden, die ein Beispiel darstellt und mit Bezug auf die 3 bis 6b der beigefügten Zeichnung ausgeführt ist, wobei in der Zeichnung:
1 eine schematische Darstellung eines Systems zum Erfassen geophysikalischer Daten entsprechend einem ersten bekannten Architekturtyp ist,
2 eine schematische Darstellung eines Systems zum Erfassen geophysikalischer Daten entsprechend einem zweiten bekannten, vom Typ in 1 verschiedenen, Architekturtyp ist,
3 eine schematische Darstellung einer Architektur eines Systems zum Erfassen geophysikalischer Daten entsprechend der Erfindung ist,
4 eine schematische Explosionszeichnung der Hauptkomponenten einer ersten Ausführungsform eines Gehäuses eines Systems entsprechend der Erfindung darstellt,
die 5a und 5b zwei schematische Querschnittansichten zweier Varianten einer zweiten Ausführungsform eines Gehäuses eines Systems entsprechend der Erfindung darstellen,
die 6a und 6b eine perspektivische Ansicht und eine Explosionszeichnung einer dritten Ausführungsform eines Gehäuses eines Systems entsprechend der Erfindung darstellen.
Mit Bezug auf 3 ist ein System S'' zum Erfassen geophysikalischer Daten entsprechend der Erfindung dargestellt.
Wie die bekannten Systeme umfaßt es mehrere Sensorstrecken T(i), die über ein Kabel C'' mit Mitteln zum Speichern von Daten (nicht dargestellt) verbunden sind.
Genauer ist, wie bei den Einspur-Systemen, jede Sensorstrecke T(i) einzeln mit einem dazugehörigen Gehäuse B''(i) verbunden.
Aber im Gegensatz zu den in den 1 und 2 dargestellten bekannten Systemen, ist kein Anschlußelement für die elektrische Verbindung mit der Zentraleinheit oder die Verbindung der Gehäuse untereinander an den Gehäusen befestigt. Im erfindungsgemäßen System ist jedes Gehäuse B''(i) für die elektrische Verbindung mit den Nachbargehäusen zwei Kabelabschnitten C''(i) und C''(i + 1) zugeordnet.
Die zwei Kabelabschnitten C''(i) und C''(i + 1) sind am Gehäuse B''(i) befestigt, wobei sie vorzugsweise auf beiden Seiten des Gehäuses ausgerichtet sind. Der Aufbau der Verbindung zwischen den Kabelabschnitten und dem Gehäuse wird mit Bezug auf die 4, 5a, 5b und 6b beschrieben.
Jeder Kabelabschnitt C''(i) ist an einem ersten Ende mit Mitteln zum Ankoppeln an ein Gehäuse B''(i) ausgestattet, wobei das zweite Ende des Abschnitts C''(i) identisch zum ersten und ebenfalls mit Mitteln zum Ankoppeln an ein Gehäuse ausgestattet sein kann, oder auch ein elektrisch und mechanisches Zwitteranschlußelement 30 umfaßt, das an ein weiteres identisches Anschlußelement angeschlossen werden kann.
Die Gehäuse B''(i) sind somit über Mittel zum Ankoppeln der Enden der Kabelabschnitte in einer Reihe verbunden, um Module 40 zu bilden, deren beide Enden mit Anschlußelementen 30 zum Anschluß R'' an das Nachbarmodul ausgestattet sind.
Das in 3 dargestellte Modul 40 umfaßt vier Gehäuse B''(i), von denen jedes mit einer Sensorstrecke T(i) verbunden ist. Entsprechend der Erfindung kann die Anzahl der Gehäuse eines Moduls beliebig sein, womit das Modul nur ein Gehäuse oder mehrere davon umfassen kann.
Es ist daher erkennbar, daß:

– einerseits die Anzahl der Anschlüsse R'' im Vergleich zu den bekannten Systemen, die die wenigsten Anschlüsse umfassen (Einspur-Systeme), durch zwei geteilt ist. Tatsächlich benötigt der Einsatz eines Mehrspur-Systems mit N Sensorstrecken zwei Anschlüsse pro Gehäuse und damit 2/N Anschlüsse pro Sensorstrecke. Im erfindungsgemäßen System ist dieses Verhältnis noch durch zwei geteilt, auf einen Wert von 1/N Anschlüssen pro Sensorstrecke.
– andererseits tragen die Gehäuse B''(i) nicht direkt Anschlüsse, was es gestattet, sie in einer verringerten Größe zu konzipieren, wie noch insbesondere mit Bezug auf 4 zu sehen sein wird.

Jetzt mit Bezug auf 4 ist in einer Explosionszeichnung ein Gehäuse B'' eines Erfassungssystems gemäß der Erfindung mit seinen beiden identischen Kabelabschnitten C''(i) und C''(i + 1) dargestellt.
Der Abschnitt C''(i) umfaßt in seinem Mantel 130 die Gesamtheit der zum Anschluß an die Zentraleinheit oder an andere Gehäuse B'' notwendigen elektrischen Leitungen, um die Daten zu übertragen, die von den an die Gehäuse des Erfassungssystems angeschlossenen Sensoren stammen.
Dieser Abschnitt ist an einem ersten, vom Gehäuse entfernt liegenden Ende mit einem in der Figur nicht dargestellten Anschlußelement ausgestattet, das dazu geeignet ist, mechanisch und elektrisch an ein identisches Anschlußelement, das fest mit einem weiteren Gehäuse oder einer Zentraleinheit verbunden ist, angeschlossen zu werden.
Das zweite Ende des Abschnitts C''(i) ist elektrisch mit Signalverarbeitungsmitteln verbunden, die auf einem starren Einsatzteil aus Kunststoff befestigt sind (das Einsatzteil und seine Verarbeitungsmittel sind nicht dargestellt). Diese Verarbeitungsmittel können insbesondere Überspannungsschützer umfassen (die Funkenstrecken-Überspannungsableiter einsetzen können).
Der Mantel des Abschnitts C''(i) ist ebenfalls in einen Kanal des Einsatzteils eingeführt, in dem der Abschnitt C''(i) einer "S"-förmigen Bahn folgt, um Schikanen im Inneren des Kanals zu umgehen. Somit sind der Abschnitt C''(i) und das Einsatzteil ebenfalls mechanisch fest miteinander verbunden (die Schikanen des Kanals legen Durchgänge fest, deren Breite kaum größer als der Durchmesser des Kabelabschnittmantels ist), wobei ihre mechanische Verbindung Zugkräften in der Größenordnung von 500 Newton standhalten kann.
Ein Formteil aus einem halb-starren Kunststoffmaterial gleich dem des Kabelmantels ist um den Kabelabschnitt C''(i), das Einsatzteil und seine Verarbeitungsmittel herum ausgebildet. Dieses Formteil vereinigt in einem einzigen Teil einen Abschnitt 131, der den zum Einsatzteil benachbarten Teil des Abschnitts C''(i) umgibt, und ein Ansatzstück mit im wesentlichen abgeflachter Form 140a, das den Abschnitt des Formteils bildet, der am weitesten vom Abschnitt C''(i) entfernt liegt. Das Material dieses Formteils kann beispielsweise Polyurethan sein.
Die Schaufelform des Abschnitts 131 macht diesen ausreichend biegsam, um bestimmte Verformungen des Kabelabschnitts, den er umgibt, zu gestatten, jedoch ausreichend starr, um seine Verformungen im Inneren eines festgelegten Winkelkegels zu begrenzen.
Indem so die Krümmung des in der Nähe des Gehäuses liegenden Kabelabschnitts begrenzt wird, schützt der Abschnitt 131 des Formteils die Verbindung zwischen dem Kabelabschnitt und dem Gehäuse vor Scherkräften, die diese Verbindung beschädigen können.
Dieses Formteil, das das Ende des Kabelabschnitts und die Verarbeitungsmittel des Einsatzteils bedeckt, umfaßt ebenfalls einen Kanal 142a mit einer zum Abschnitt C''(i) senkrechten Ausrichtung, der es gestattet von außen die Verarbeitungsmittel des Einsatzteils zu erreichen.
Dieser Kanal mündet zur Außenseite des Formteils hin auf einer im wesentlichen flachen Seite des Ansatzstücks 140a, wobei diese Seite als die obere bezeichnet wird. Er bildet die einzige Stelle, die es gestattet das Innere des Formteils zu erreichen, da der Mantel des Kabelabschnitts thermisch mit dem Kunststoff des Formteils reagiert hat, um im übrigen eine dichte Einheit zu bilden.
In der Explosionszeichnung der 4 sind zwei Ausführungsvarianten der Erfindung, die zwei Lösungen zum elektrischen Verbinden der Elemente des Gehäuses entsprechen, zusammengefaßt:

im linken Teil der Figur sind Leitungsdrähte 141a mit den Verarbeitungsmitteln des Einsatzteils verbunden und treten durch den Kanal 142a aus dem Ansatzstück 140a aus,
– in einer im rechten Teil der Figur dargestellten bevorzugten Variante, ist der Kanal 142b eines zweiten Ansatzstücks 140b, das ansonsten identisch zum ersten Ansatzstück ist, nach oben durch einen Schacht 140b verlängert. Das zweite Ansatzstück 140b ist in einem Formteil enthalten, das einen zweiten mit C''(i) identischen Kabelabschnitt C''(i + 1) und ein zweites Einsatzteil, das mit demjenigen des Ansatzstücks 140a identisch ist, umgibt.

Zwei starre Stifte 143 stehen senkrecht aus der Oberseite des Ansatzstücks 140a hervor. Der im starren Einsatzteil steckende untere Teil dieser Stifte ist ausreichend groß, damit die Verankerung der Stifte im Einsatzteil Scherkräften in der Größenordnung von 2550 Newton, die parallel zur Oberseite des Ansatzstücks auf die hervorstehenden Abschnitt der Stifte ausgeübt werden, ohne Schaden widerstehen kann.
In der Darstellung der 4 befinden sich die beiden Ansatzstücke 140a und 140b in der Position für die Montage des Gehäuses. In dieser Position sind die Ansatzstücke in der Weise angeordnet, daß ihre jeweiligen Oberseiten benachbart sind und eine einzige ebene Fläche ausbilden, und die Abschnitte C''(i) und C''(i + 1) sind in einer Linie ausgerichtet. Die gegenseitigen Kontaktflächen der beiden Ansatzstücke sind im wesentlichen eben und stehen senkrecht zur Achse der Abschnitte C''(i) und C''(i + 1).
Über den so zusammengesetzten Ansatzstücken ist eine Platte 150 dargestellt, deren Oberfläche der Vereinigung der beiden Oberseiten der Ansatzstücke entspricht.
Diese Platte ist aus einem starren metallischen Material, wie etwa Eisen, hergestellt und ist von vier Löchern 153 durchbohrt, die sich gegenüber der Stifte der beiden Ansatzstücke befinden, wenn diese in der Montageposition der Gehäuse miteinander in Kontakt sind. Diese Löcher 153 haben einen Durchmesser, der dem der Stifte entspricht.
Eine zweite Platte 160 ist auf der Oberseite der Platte 150, entfernt von den Ansatzstücken 140a und 140b, befestigt. Diese zweite Platte trägt ebenfalls Signalverarbeitungsmittel, die in Form einer gedruckten Schaltung realisiert sein können, die beispielsweise auf der Unterseite der Platte 160 angeordnet ist, verbunden:

– mit Anschlußelementen 141a des Ansatzstücks 140a in der Variante des linken Teils der Figur,
– mit Kontaktstiften 141b, die dazu geeignet sind, zur Verbindung mit den Verarbeitungsmitteln des Ansatzstücks 140b in den Schaft 1420b eingeführt zu werden, in der bevorzugten Variante im rechten Teil der Figur.

Unabhängig von der gewählten Ausführungsvariante verlaufen die Leitungen 141a und die Kontaktstifte 141b zur Verbindung mit den Verarbeitungsmitteln der Ansatzstücke jeweils durch eine Öffnung der Platte 150 (nicht sichtbar in der Figur).
Wenn das Gehäuse montiert ist, wird die Platine 150 auf die Ansatzstücke 140a und 140b gepreßt, wobei jeder der Stifte 143 in eine der vier Öffnungen 153 der Platte eingreift, um eine Verankerung der beiden Ansatzstücke in den Richtungen parallel zu ihren Oberseiten bereitzustellen.
Ein Deckel 170, der die beiden Platten 150 und 160 von oben bedeckt, umfaßt einen Anschluß P, zum Anschluß eines in der Figur nicht dargestellten Meßpunkts. Die Stecker dieses Anschlusses sind mit den Verarbeitungsmitteln der Platte 160 über Kontaktstifte oder Leitungen verbunden, die aus dem Bestreben nach Verständlichkeit ebenfalls nicht in der Figur dargestellt sind.
Wenn das Gehäuse B'' geschlossen ist, sind die Einsatzstücke der beiden Ansatzstücke, die Platte 150 und der Deckel 170 durch Schrauben, die durch die Öffnungen der Platte 150 verlaufen, aneinander befestigt und gestatten es, wie noch zu sehen ist, eine vollständig dichte Einheit zu bilden.
Das Gehäuse B'' des erfindungsgemäßen Erfassungssystems umfaßt also auf seinem Hauptteil (der durch die beiden Ansatzstücke und den Deckel gebildet wird) kein Anschlußelement zum Ankoppeln weiterer Gehäuse, wobei die Zwitteranschlußelemente für eine solche Ankopplung eventuell auf das Ende der Kabelabschnitte C''(i) und C''(i + 1) verschoben sind.
Eine vorteilhafte Konsequenz daraus ist es, daß dieses Gehäuse B'' besonders verringerte Abmessungen haben kann – in der Größenordnung von 200 cm³, während die Gehäuse der aktuellen Systeme ein Volumen haben, das üblicherweise mehrere Liter erreicht.
Außerdem gestattet es die Zugentlastung durch die Stifte 143 auf die oben angesprochenen zusätzlichen Vorrichtungen zur Zugentlastung zu verzichten, die in den existierenden Gehäusen nicht integriert sind.
Tatsächlich werden im erfindungsgemäßen System die Zugkräfte zwischen den die Gehäuse untereinander oder mit der Zentraleinheit verbindenden Kabeln durch die Kette der folgenden Elemente aufgenommen:

– der Kabelmantel (und eventuell eine zusätzliche Umhüllung des Kabels aus Kevlar (eingetragene Marke) im Fall einer verstärkten Verbindung), der mit einer ersten Seite des Gehäuses verbunden ist,
– die Verbindung zwischen dem Kabelende und einem ersten Einsatzteil des Ansatzstücks. Diese Verbindung wird, wie wir gesehen haben, durch das Durchführen des Mantels zwischen den Schikanen des Einsatzteils bereitgestellt, sie kann jedoch auch, wie wir noch insbesondere in Bezug auf 5b sehen werden, das Festklemmen des Endes einer Umhüllung aus Kevlar (eingetragene Marke) im Fall einer verstärkten Verbindung einsetzen,
– Stifte, die aus dem ersten Einsatzteil und dem dazugehörigen ersten Ansatzstücks hervorstehen,
– die Platte, in die die hervorstehenden Stifte eingreifen (und eventuell eine zweite Platte, wie weiter unten mit Bezug auf 5b beschrieben),
– Stifte des zweiten Ansatzstücks des Gehäuses,
– das Einsatzteil des zweiten Ansatzstücks,
– der Mantel des zweiten Kabelabschnitts, der mit einer zweiten Seite des Gehäuses verbunden ist.

Die Tatsache, auf die herkömmlichen Vorrichtungen zur Zugentlastung verzichten zu können, gestattet es ebenfalls, die weiter oben genannten und mit den herkömmlichen Vorrichtungen zur Zugentlastung verbundenen Nachteile zu beseitigen.
5a ist eine Querschnittansicht, die schematisch eine zweite Ausführungsform eines Gehäuses B'' gemäß der Erfindung darstellt, die dafür vorgesehen ist, in einer terrestrischen Umgebung eingesetzt zu werden, wobei das Gehäuse diesmal zusammengesetzt ist. Im rechten und linken Teil dieser Figur findet man die beiden bereits in 4 dargestellten Ausführungsvarianten wieder.
In dieser Figur findet man die beiden Kabelabschnitte C''(i) und C''(i + 1) wieder, die auf beiden Seiten des Gehäuses in einer Linie ausgerichtet sind. Das Ansatzstücks 140a am Ende des Abschnitts C''(i) ist in Kontakt mit dem Ansatzstücks 140b am Ende des Abschnitts C''(i + 1). Die Platte 150 ist durch nicht dargestellte herkömmliche Mittel, wie etwa Schrauben, die ebenfalls den Deckel 170 auf den ebenen Oberseiten der beiden benachbarten Ansatzstücke halten, befestigt und trägt auf ihrer Oberseite die Platte 160, die Signalverarbeitungsmittel umfaßt, wobei die Signale durch folgende Elemente übertragen werden:

– die elektrischen Leitungen 141a, die durch den Kanal 142a des Ansatzstücks 140a verlaufen, um mit den im Inneren dieses Ansatzstücks enthaltenen Verarbeitungsmitteln in elektrischem Kontakt zu sein (Variante des linken Teils der Figur),
– die Kontaktstifte 141b, die in den Schaft 1420b eingreifen (der in das Innere des Ansatzstücks 140b bis zu den Verarbeitungsmitteln durch einen weiteren Kanal verlängert ist) und mit den im Inneren des Ansatzstücks 140b enthaltenen Verarbeitungsmitteln verbunden sind (Variante des rechten Teils der Figur).

In beiden Fällen laufen die Leitungen 141a und die Kontaktstifte 141b jede durch einen entsprechenden Kanal der Platte 150.
5b veranschaulicht eine davon verschiedene Konfiguration der Stifte 143a und 143b der jeweiligen Ansatzstücke 140a und 140b. Die Stifte stecken hier wie in der 4 teilweise im Einsatzteil 145a, 145b ihres zugehörigen Ansatzstücks, sie stehen jedoch senkrecht aus den beiden Flächen (obere und untere) des Ansatzstücks hervor.
Ihr hervorstehender oberer Teil steckt wie derjenige der Stifte 143 in 4 in einer Öffnung der Platte 150, ihr hervorstehender unterer Teil steckt außerdem in einer Öffnung einer zusätzlichen Platte 180, die gegen die ebene Unterseite der beiden Ansatzstücke 140a und 140b gedrückt und geschraubt ist, die sich dann in "Sandwichbauweise" zwischen den beiden Platten 150 und 180 befinden.
Diese Ausführungsvariante – zweite Zugentlastungsplatte 180 und Stifte, die auch nach unten hervorstehen, um die Ansatzstücke auf dieser zweiten Platte zu verankern – ist in dem Fall vorteilhaft, wo die beiden Kabelabschnitte des Gehäuses einer großen Zugkraft ausgesetzt sein können (in der Größenordnung von 2500 Newton). Sie bildet somit eine bevorzugte Ausführungsvariante für den Einsatz des Gehäuses in einer maritimen oder nassen Umgebung vom Typ "shallow water".
In der Praxis ist eine solche Vorrichtung dafür konzipiert, Zugkräften in der Größenordnung von 2500 Newton standzuhalten, während die erste Ausführungsform, die nur nach oben hervorstehende Stifte aufweist, wie in 4 dargestellt, Längskräfte in der Größenordnung von 500 Newton erlaubt.
Die 5b veranschaulicht ebenfalls eine Ausführungsvariante der mechanischen Verbindung zwischen den Abschnitten C''(i), C''(i + 1) und den jeweiligen Einsatzteilen 145a, 145b der jeweiligen Ansatzstücke 140a, 140b. Um großen Zugkräften standzuhalten, kann jeder Kabelabschnitt durch einen zusätzlichen Mantel 190a, 190b aus Kevlar (eingetragene Marke) verstärkt werden, dessen zum entsprechenden Ansatzstück 140a, 140b benachbartes Ende eine Verdickung 1900a, 1900b aufweist, der in einem Mechanismus mit einer konischen Mutter 191a beziehungsweise 191b festgeklemmt ist, die im Formteil des entsprechenden Ansatzstücks steckt.
Die in den 5a und 5b dargestellte geometrische Konfiguration des Gehäuses ist ein wenig unterschiedlich zu derjenigen des Gehäuses in 4. Tatsächlich ist in diesem Fall der Anschluß P zum Anschluß eines Meßpunktes nicht senkrecht zur Oberseite des Deckels 170 des Gehäuses angeordnet, sondern schräg verlaufend ausgerichtet. Diese Eigenschaft verändert in keiner Weise die Funktionalität des Gehäuses.
In den 5a und 5b sind ebenfalls die Mittel dargestellt, die die Dichtigkeit der Vorrichtung sicherstellen, die aggressiven Umgebungen ausgesetzt sein kann, in denen beispielsweise Staub oder Wasser auftritt, der oder das in das Innere des Gehäuses eindringen und seine Komponenten beschädigen kann.
Hierfür ist eine torusförmige Dichtung 1100 vorgesehen, die in einer Aussparung des Deckels 170 sitzt und dazu bestimmt ist die Dichtigkeit zwischen dem Deckel 170 und der Platte 150 sicherzustellen. Außerdem ist eine torusförmige Dichtung 1101a vorgesehen, die in einer genau angepaßten kreisförmigen Aussparung auf der Oberseite des Ansatzstücks 140a sitzt und die in der Platte 150 ausgeführte Öffnung umgibt, die für den Durchgang der Leitungen 141a dem Kanal 142a gegenüber liegt, wenn die Platte 150 auf das Ansatzstück gepreßt ist.
Diese Dichtung 1101a stellt somit die Dichtigkeit des Durchgangs der Leitungen 141a sicher. Ebenso ist eine torusförmige Dichtung 1101b in einer kreisförmigen Aussparung vorgesehen, die auf die Oberseite des Ansatzstücks 140b mündet, um die Dichtigkeit des Durchgangs des Kontaktstifts 141b sicherzustellen.
Die 6a und 6b stellen eine dritte Ausführungsform eines Gehäuses B'' dar.
6b zeigt zwei Ansatzstücke 140a und 140b, die dafür bestimmt sind mittels Stiften 143 und der Platte 150 zusammengesetzt zu werden.
Diese Figur zeigt ebenfalls zwei elektrisch leitende Platten 1400a und 1400b, die in jeweiligen Aussparungen der Oberseiten der beiden Ansatzstücke in der Weise aufgenommen sind, daß sie sich in Verlängerung der Oberseiten erstrecken.
Diese beiden Platten sind einstückig mit zwei in der Figur nicht sichtbaren Achsen ausgebildet, die in Kanälen sitzen, die durch die obere Wand des Ansatzstücks verlaufen, um jede Platte mit der die Signalverarbeitungsmittel tragenden Schaltung des Einsatzteils des zugehörigen Ansatzstücks in elektrische Verbindung zu bringen.
Die 6b zeigt auch einen metallischen und elektrisch leitenden Gürtel 1401, der dafür bestimmt ist, auf der Unterseite des Gehäuses angebracht zu werden, wobei die umgebogenen Enden seiner beiden Arme (von denen nur ein Arm 1402 in der Figur sichtbar ist) mit Aussparungen 171 des Deckels 170 in Eingriff kommen, wenn das Gehäuse montiert wird, um den Zusammenhalt der Einheit noch zu verbessern.
In der 6b ist zu bemerken, daß die Ansatzstücke 140a und 140b, wenn sie zusammengesetzt sind, einen zentralen Schacht 1403 festlegen, der durch den durch die beiden Ansatzstücke gebildeten Zusammenbau hindurch verläuft und auf der Unterseite des Gehäuses auf den Gürtel 1401 mündet.
Dieser Gürtel 1401 umfaßt ebenfalls eine Öffnung 1404, die mit dem Schacht 1403 ausgerichtet ist, wenn der Gürtel am Gehäuse montiert ist.
Ein in 6b sichtbarer metallischer Finger 1405 steckt, wenn die Vorrichtung montiert ist, in der Weise in der Öffnung 1404 und dem Schaft 1403, daß er mit den Platten 1400a und 1400b in Kontakt kommt. Dieser Finger ist elektrisch leitend und gestattet es somit, mittels des Fingers 1404 und der Platten 1400a und 1400b, den Gürtel 1401 mit den Schaltungen der Einsatzteile der beiden Ansatzstücke, die die Signalverarbeitungsmittel tragen, elektrisch zu verbinden.
Der Finger 1405 kann fest mit einer nicht dargestellten Spitze verbunden werden, die ebenfalls elektrisch leitend und dafür bestimmt ist, in den Boden gesteckt zu werden, wobei die Spitze zugleich folgendes bereitstellt:

– die feste Verbindung des Gehäuses B'' mit dem Boden im Fall einer Anwendung in einer terrestrischen Umgebung,
– und das an Masse legen der Schaltungen der Einsatzteile, die die Signalverarbeitungsmittel tragen, mittels des Gürtels 1401, der somit einen Massegürtel bildet.

Im Fall eines Einsatzes in einer maritimen Umgebung umfaßt die Vorrichtung keine Spitze, die dem Finger 1405 zugeordnet ist, der ebenso wie der Gürtel 1401 in Kontakt mit dem Wasser ist, womit diese beiden Elemente auch die Schaltungen der Einsatzteile an Masse legen.
Es ist zu bemerken, daß das wie oben beschriebene Gehäuse B'' leicht demontierbar ist, die Kabelabschnitte C''(i) und C''(i + 1) können jeder an ihrem vom Gehäuse entfernten Ende entweder am Ansatzstück eines benachbarten Gehäuses oder an einem Anschluß enden, der ein wie in 3 dargestelltes Modul 40 abschließt, das mehrere in Reihe verbundene Gehäuse umfaßt.
In einer nicht in den Figuren dargestellten Ausführungsvariante ist es auch möglich die ganze Einheit als Formteil herzustellen, wodurch diese nicht mehr demontierbar ist, deren Robustheit durch die formungstechnische Herstellung jedoch erhöht ist.
Es ist daher erkennbar, daß das erfindungsgemäße System folgendes gestattet:

– substantielle Einsparungen bei der Herstellung zu realisieren, indem die Anzahl der zwischen den Modulen eingesetzten Anschlußelemente maximal durch zwei geteilt wird,
– das System durch die Verringerung der Anzahl der Anschlüsse zuverlässiger zu gestalten,
– die Größe der Komponenten des Systems einander anzupassen und somit ihre Handhabung zu vereinfachen,
– die Handhabung des Systems zu vereinfachen, aufgrund der Miniaturisierung der Gehäuse und der Integration von Zugentlastungsmitteln in den Gehäuserumpf,
– einfach und schnell Gruppen auszulegen, die aus Gehäusen bestehen, die in Reihe montiert sind, wobei die Gruppen aufgrund des verringerten Volumens der Gehäuse beispielsweise auf einer Trommel aufgewickelt sein können.

Claims

Modul (40) zur Erfassung geophysikalischer Signale, umfassend: – wenigstens ein Gehäuse (B''(i), B''), das Verarbeitungsmittel, die Digitalisierungsmittel für Signale einschließen, aufnimmt, wobei jedes Gehäuse einer Strecke (T(i)) zugeordnet ist, – und zwei Kabelabschnitte (C''(i)), von denen jeder folgendes umfaßt: – an einem ersten Ende ein Anschlußelement (30), das einem Ende des Moduls zugeordnet und dazu ausgestaltet ist, mit einem komplementären Anschlußelement eines anderen Moduls verbunden zu werden, – an einem zweiten Ende ein Ansatzstück (140a, 140b), das dafür ausgebildet ist, an einem Gehäuse (B'', B''(i)) befestigt zu werden und eine elektrische Verbindung mit den im Gehäuse aufgenommenen Verarbeitungsmitteln sicherzustellen, wobei die Gehäuse des Moduls im Fall, daß das Modul wenigstens zwei Gehäuse aufweist, durch Kabelabschnitte in Reihe verbunden sind, von denen jeder an seinen beiden Enden mit einem Ansatzstück (140a, 140b) ausgestattet ist, wobei der Hauptteil jedes Gehäuses durch die beiden Ansatzstücke (140a, 140b) der zu ihm benachbarten Kabelabschnitte und durch einen Deckel (170) realisiert wird, wobei die Ansatzstücke und der Deckel nicht abnehmbar in der Weise miteinander fest verbunden sind, daß das Gehäuse keine Anschlußelemente zur Verbindung mit anderen Gehäusen umfaßt.
Modul (40) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens zwei Gehäuse (B''(i), B'') umfaßt, die in Reihe durch Kabelabschnitte (C''(i + 1)) verbunden sind, von denen jeder an seinen beiden Enden ein Ansatzstück (140a, 140b) umfaßt, das dazu ausgebildet ist, an einem Gehäuse befestigt zu werden und eine elektrische Verbindung mit den im Gehäuse aufgenommenen Verarbeitungsmitteln sicherzustellen.
Modul (40) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gehäuse (B'') ein starres Teil (150) umfaßt, das auf einer Seite der jeweiligen Ansatzstücke (140a, 140b), die fest mit dem jeweiligen Kabelabschnitt oder Kabelsegment verbunden sind, befestigt ist, um einen erheblichen Teil der zwischen diesen beiden Abschnitten oder Segmenten ausgeübten Zugkräfte aufzunehmen.
Modul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gehäuse (B'') Mittel (143, 143a, 143b) zur Kopplung der Kabelansatzstücke mit dem starren Teil (150) umfaßt.
Modul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsmittel starre Stifte (143, 143a, 143b) sind, von denen ein Abschnitt im Ansatzstück steckt und ein anderer Abschnitt jedes Stifts aus dem Ansatzstück in Richtung des starren Teils (150) hervorsteht und in einer entsprechenden Öffnung (153) des starren Teils entlang einer Richtung eingreift, die im wesentlichen rechtwinklig zur Richtung des zum Gehäuse (B'') benachbarten Teils der Kabelabschnitte oder Kabelsegmente ist.
Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kabelansatzstücken integrierte Verarbeitungsmittel Überspannungsableiter umfassen.
Modul nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das starre Teil Verarbeitungsmittel für elektrische Signale trägt.
Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gehäuse Abdichtungsmittel (1100, 1101a, 1101b) umfaßt.
Modul nach einem der Ansprüche 5 oder 6 in Kombination mit Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungsmittel eine Dichtung (1100) umfassen, die in einem durch die Stifte (143) umschriebenen Bereich angeordnet ist.
Modul nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Gehäuse eine Platte (180) umfaßt, die auf einer zweiten Seite der Kabel gegenüber der ersten Seite und im wesentlichen parallel zum starren Teil (150) angeordnet ist.
Modul nach den Anspruch 5 in Kombination mit Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung der Platte (180) hervorstehende Abschnitte der Stifte (143) in Öffnungen der Platte eingreifen.
Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußelemente (30) der Kabelabschnittenden mechanisch und elektrisch als Zwitter ausgeführt und identisch sind.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse einen Anschluß (P) zum Anschluß wenigstens eines außerhalb des Gehäuse liegenden, geophysikalischen Sensors umfassen.