DE69931605T2

DE69931605T2 - Geophon zur studie von elastischen wellen

Info

Publication number: DE69931605T2
Application number: DE69931605T
Authority: DE
Inventors: Politecnico di Torino Luigi SAMBUELLI; P. Gian DEIDDA
Original assignee: Sisvel SpA
Current assignee: Sisvel SpA
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1999-01-15
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2019-01-16
Also published as: ATE328293T1; AU1885399A; AU759818B2; ES2267243T3; CA2318036A1; WO1999036799A1; US6366537B1; CA2318036C; EP1051644A1; EP1051644B1; DE69931605D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Geophon zum Erforschen elastischer Wellenphänomene im Erdreich.
Um die unteren Schichten der Erdoberfläche zu erforschen, wird im allgemeinen an einer oder mehreren benachbarten oder auf der Erdoberfläche angeordneten Quellorten ein seismisches Signal erzeugt und ins Erdreich übertragen, und ein Geophon, d.h. ein mechanisch-elektrischer Wandler elastischer Wellen, empfängt die vom Erdinnern reflektierte und/oder gebrochene Energie.
Für diese Studien werden nach den bekannten Methoden eine bestimmte Anzahl von Geophonen auf der Erdoberfläche verteilt, um die von ihnen gesammelten unterschiedlichen Informationen zu gewinnen und zu speichern, was im allgemeinen mit Hilfe eines Seismograph genannten Gerätes geschieht, um damit Angaben über die unter der Erdoberfläche liegenden Schichten zu gewinnen.
Geophone zum Erkennen seismischer Signale umfassen im allgemeinen elektromagnetische Einrichtungen, die mindestens eine Spule enthalten, die die elektrische Schaltung darstellen, und mindestens einen Magneten, der mit der Spule zusammenwirkt. Eines dieser beiden Elemente, d.h. entweder die Spule oder der Magnet, ist mit dem Geophon-Aufbau fest verbunden, wohingegen das andere Element an diesem Aufbau beweglich aufgehängt ist.
Als Folge des zu Forschungszwecken ins Erdreich übertragenen seismischen Signals bewegen sich alle fest verbundenen Elemente des Geophons integral mit diesem Aufbau; auch das aufgehängte Element bewegt sich tendenziell unter der Wirkung der Trägheitskraft, jedoch gegenüber dem nicht aufgehängten Element verzögert, wodurch eine Relativbewegung zwischen den beiden, d.h. dem Magneten und der Spule, erzeugt wird.
Diese Relativbewegung induziert in der Spule einen elektrischen Strom, der das Ausgangssignal des Geophons bildet.
Geophone der oben beschriebenen Art werden eingesetzt, um unterschiedliche Arten von seismischen Signalen zu erkennen, die während der Exploration terrestrischer Schichten erzeugt werden.
Das am häufigsten vorkommende Signal wird durch die sogenannten Druckwellen oder Längswellen oder P-Wellen dargestellt, wobei die Ausbreitung durch alternierende Verringerung der Dichte und Kompression des Materials entsteht; die Bewegung der infiniten Ebenen, in die der Felskörper in idealer Weise aufgebrochen werden kann, geht also hin und her (rückwärts und vorwärts) in Richtung der Ausbreitung der Welle.
Die zweite Art von Wellen sind die Scherwellen oder S-Wellen, bei denen die Bewegung der Steinpartikel senkrecht zur Richtung der Wellenausbreitung ist. Scherwellen, bei denen die Partikel sich senkrecht zur Ausbreitungsrichtung bewegen und auf einer horizontalen Ebene, werden horizontale Scherwellen oder SH-Wellen genannt, wohingegen Scherwellen, bei denen die Partikelbewegung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung ausgerichtet ist und auf einer vertikalen Ebene verläuft, vertikale Scherwellen oder SV-Wellen genannt werden.
Zur Erforschung des Erdreiches werden am häufigsten Druckwellen P als Signale eingesetzt. Sie können auf unterschiedliche Weise erzeugt werden, beispielsweise durch das Auslösen von Explosionen, den Fall von Gewichten oder die Verwendung von Apparaten, die elastische Impulse oder Folgen von elastischen Impulsen im Erdreich während eines Vorgangs erzeugen, der Energieanregung genannt wird. Es ist auch gängige Praxis, dass im Zuge der Datenerfassungsvorgänge die diese Erfassung vornehmende Person mit Spezialhämmern auf den Boden schlägt, um Druckwellen P zu erzeugen.
Zur Zeit werden mehrere Arten von Geophonen auf dem Markt angeboten, und zwar:

– Horizontalgeophone mit zwei Ausgangsanschlüssen zum Studium von S-Wellen,
– Vertikalgeophone, ebenfalls mit zwei Ausgangsanschlüssen, zum Studium von P-Wellen,
– biphone Geophone mit vier Ausgangsanschlüssen zum Studium von zum Beispiel Oberflächenwellen mit elliptischer Polarisation R,
– dreiachsige Geophone mit sechs Ausgangsanschlüssen zum Studium von P-, SH- und SV-Wellen.

DE 19528480 zeigt ein Geophon mit erhöhter horizontaler Empfindlichkeit durch die Kombination von zwei parallelen Wandlern, die gegenphasig miteinander verbunden sind.
Aus dem US-Patent Nr. 4.813.029 ist ebenfalls eine Vorrichtung bekannt, die sowohl die Druckwellen P als auch die horizontalen Scherwellen SH erkennen kann, sowie ein Explorationsverfahren, bei dem eine solche Vorrichtung angewendet wird.
Die in dem US-Patent Nr. 4.813.029 beschriebene Vorrichtung umfasst ein erstes und ein zweites Geophon, die auf einer gemeinsamen Trägerplatte so angeordnet sind, dass die Achsen der Geophone in entgegengesetzte Richtungen in einem Winkel von etwa 45° gegenüber der Senkrechten geneigt sind.
In der bevorzugten Ausführungsform dieser Vorrichtung sind die Achsen der Geophone auf der gleichen vertikalen Ebene angeordnet, die im wesentlichen senkrecht zu einer Linie ist, die sich von der seismischen Quelle der Vorrichtung erstreckt, oder auf parallelen vertikalen Ebenen.
Jedes Geophon der genannten Vorrichtung erkennt sowohl die Druckwellen P als auch die Scherwellen SH, die auf die Trägerplatte übertragen werden, und jedes Geophon erzeugt ein Ausgangssignal, das der von ihm erkannten seismischen Energie proportional ist.
In einer zweiten Phase werden die beiden einzelnen Ausgangssignale von den beiden Geophonen entweder summiert, um eine Druckwellenspur aufzuzeigen und/oder subtrahiert, um damit eine Scherwellenspur aufzuzeigen.
Nach der jetzt üblichen Praxis ist ein Fachmann also niemals in der Lage, am Ausgang der Geophone ausschließlich die Spur einer Scherwelle zu erkennen, d.h. eine Spur, die nicht durch Druckwellen kontaminiert ist, auch wenn in Übereinstimmung mit optimierten Anlagen mehrere Geophone auf dem Erdboden vorhanden sind.
Im besten Fall werden außerdem dreiachsige Geophone verwendet, so dass die die Ausgangssignale von den Geophonen speichernde Einrichtung, d.h. der Seismograph, die Signale der erkannten Wellen von P-, SH- und SV-Wellen alternierend empfängt, was dazu führt, dass die Kanäle des Seismographen nach der Durchführung einer verhältnismäßig begrenzten Anzahl von Erkundungen alle belegt sind. Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik bei der Verwendung von bereits bekannten Geophonen besteht darin, dass sie eine Energieanregung zuerst in einer Richtung und dann in der entgegengesetzten Richtung (d.h. in der Nähe der beiden entgegengesetzten Seiten der Vorrichtung) erforderlich machen, um Wellen gleicher Intensität jedoch in entgegengesetzter Richtung zu erreichen, und die jeweils erwünschte Welle durch Addition oder Subtraktion, wie oben beschrieben, herauszufinden.
Dieses Verfahren verlängert nicht nur Erkundungszeiten, sondern garantiert keine absolute Gleichheit der von der Quelle erzeugten Signale, da es sich in den meisten Fällen um eine manuelle Energieanregung handelt (d.h. mit den oben erwähnten Hämmern erzeugt), deren Intensität und Richtung nicht exakt nacheinander reproduziert werden kann.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Technik liegt darin, dass das Ausgangssignal an die richtigen Signalverarbeitungsschaltungen gesendet werden muss, was die für die Datenverarbeitung erforderliche Zeit verlängert.
Es ist auch ein Nachteil, dass die Signale von den beiden Anschlüssen eines Geophons gespeichert werden müssen und damit im Seismographen Speicherplatz belegen.
Die vorliegende Erfindung soll die oben geschilderten Nachteile vermeiden und Geophone zum Erkunden von mit elastischen Wellen zusammenhängenden Phänomenen im Erdreich schaffen, die gegenüber den bekannten Lösungen verbessert und effizienter sind und eine verbesserte Empfindlichkeit für horizontal polarisierte Scherwellen aufweisen.
Innerhalb dieses Rahmens besteht ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Geophons zum Studium von Phänomenen, die bei elastischen Wellen im Erdreich auftreten, das eine erhöhte Empfindlichkeit für horizontal polarisierte Scherwellen SH aufweist und das die Erfassung von Daten ermöglicht, die, im Vergleich zum Stand der Technik, weniger von vorhandenen P-Wellen beeinträchtigt sind, und das die Anzahl der Datenerfassungsvorgänge verringert.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Geophons zum Erkunden der Phänomene, die bei elastischen Wellen im Erdreich auftreten, mit dem die zur Datenerfassung erforderliche Zeit reduziert wird, da im Gegensatz zu den gegenwärtig nach dem Stand der Technik erforderlichen zwei Energieanregungen nur eine Energieanregung für jede Messung erforderlich ist.
Ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Geophons zum Erkunden von Phänomenen, die durch elastische Wellen im Erdreich auftreten, mit dem eine Reduzierung der zum Verarbeiten des Ausgangssignals erforderlichen Zeit möglich ist, indem der besonderen Art der Anordnung der Wandler die Aufgabe zufällt, eine Komponente entlang einer Richtung zu stärken und eine weitere Komponente in anderer Richtung, orthogonal zur ersten Richtung, zu dämpfen.
Ein viertes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Optimierung des Speichers eines erfindungsgemäß mit dem Geophon zusammenwirkenden Seismographen, um einerseits das Speichern von Signalen von beiden Anschlüssen der Vorrichtung zu vermeiden und andererseits die Verwendung des gesamten Speichers des Seismographen ausschließlich für die horizontal polarisierten Scherwellen SH zu ermöglichen.
Um die oben genannten Ziele zu erreichen, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Geophons zum Erkunden von im Zusammenhang mit elastischen Wellen im Erdreich auftretenden Phänomenen, das die Merkmale der als Anhang beigefügten Ansprüche aufweist, die integraler Bestandteil dieser Beschreibung sind.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die lediglich als nicht einschränkende Beispiele zu verstehen sind. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines mechanisch-elektrischen Wandlers für elastische Wellen nach dem Stand der Technik,
2 eine räumliche Darstellung von Ebenen und geraden Linien zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung,
3 eine allgemeine Darstellung eines Geophons nach der vorliegenden Erfindung mit erhöhter Empfindlichkeit für horizontal polarisierte Scherwellen,
4 eine zweite räumliche Darstellung von geometrischen Ebenen zum besseren Verständnis einer ersten möglichen Variante der vorliegenden Erfindung,
5 eine allgemeine Darstellung einer zweiten möglichen Variante der vorliegenden Erfindung,
6 eine dritte räumliche Darstellung von geometrischen Ebenen zum besseren Verständnis einer dritten möglichen Variante der vorliegenden Erfindung,
7 eine allgemeine Darstellung einer dritten möglichen Variante der vorliegenden Erfindung,
8 eine vierte räumliche Darstellung von geometrischen Ebenen zum besseren Verständnis einer vierten möglichen Variante der vorliegenden Erfindung,
9 eine allgemeine Darstellung einer fünften möglichen Variante der vorliegenden Erfindung.
1 ist eine allgemeine Darstellung eines bekannten Geophons mit einem mechanisch-elektrischen Wandler zur Anwendung bei Phänomenen elastischer Wellen.
Ein solches Geophon, das als Ganzes mit 1 bezeichnet ist, umfasst ein im wesentlichen kastenförmiges, mit C bezeichnetes äußeres Gehäuse. Das Gehäuse C kann mit einem, nicht dargestellten, angeformten Pfahlschuh ausgerüstet sein, der während der Tests in den Boden gerammt werden kann.
Innerhalb des Gehäuses C ist eine untere Trägerplatte 8 angebracht, und zwar angeformt an das untere Ende eines Magneten 9, der im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. Auf dem oberen Ende des Magneten 9 ist eine Kopfplatte 7 angeformt.
Mit 2 ist ein aufgehängter Körper bezeichnet, der in diesem besonderen Fall aus einem Ringelement besteht, das zumindest einen Teil des Magneten 9 umschließt. Schematisch angedeutete Wicklungen, die mit 10 und 11 bezeichnet sind, sind auf den genannten aufgehängten Körper 2 aufgewickelt.
Der aufgehängte Körper oder die Spule 2 ist mit geeigneten elastischen Mitteln wie Federn mit der unteren Trägerplatte 8 und der Kopfplatte 7 verbunden. Die Bezugszeichen 3 und 4 bezeichnen die verbindenden elastischen Mittel, mit denen der aufgehängte Körper 2 mit der Kopfplatte 7 verbunden ist, wohingegen die Bezugszeichen 5 und 6 die verbindenden elastischen Mittel bezeichnen, mit denen der aufgehängte Körper 2 mit der unteren Trägerplatte 8 verbunden ist.
Mit den Bezugszeichen 12 und 13 ist ein Anschluss positiver bzw. ein Anschluss negativer Polarität bezeichnet, die beide auf der Kopfplatte 7 angeordnet sind; Bezugszeichen 14 und 15 bezeichnen elektrische Verbindungsmittel wie beispielsweise Ausgangsleitungen, die mit den Anschlüssen 12 bzw. 13 verbunden sind.
Das bekannte Geophon 1 nach 1 wird folgendermaßen betrieben.
Das Geophon 1 wird mit dem oben genannten Pfahlschuh in den zu untersuchenden Bodenabschnitt getrieben.
Als Reaktion auf eine Erdbewegung, die auf die am Anfang dieser Beschreibung angegebene Weise bestimmt wird, bewegen sich alle „feststehenden" Elemente des Geophons 1, d.h. Trägerplatte 8, Kopfplatte 7 und Magnet 9 integral mit dem Gehäuse C. Auch der aufgehängte Körper 2 hat die Neigung, sich zu bewegen, jedoch aufgrund der Wirkung der Trägheitskraft verzögert gegenüber den feststehenden Elementen des Geophons 1.
Auf diese Weise wird eine Relativbewegung zwischen dem Magneten 9 und den Wicklungen 10 und 11 auf dem aufgehängten Körper 2 bestimmt. Diese Bewegung induziert einen elektrischen Strom in den Wicklungen 10 und 11, der das Ausgangssignal des Geophons 1 darstellt, das über die Leitungen 14 und 15 bzw. an den Ausgangsanschlüssen des positiven Pols 12 und des negativen Pols 13 festzustellen ist.
Die Interpretation der vom Geophon 1 erzeugten Signale, die in der Praxis mit einem mit den Leitungen 14 und 15 verbundenen Seismographen vorgenommen wird, kann anhand eines Beispiels kurz wie folgt beschrieben werden. Zu diesem Zweck bezeichnet im nachfolgenden Text die Achse A des Geophons 1 die gerade Linie durch das geometrische Zentrum des Geophons 1 nach 1, parallel zu den senkrechten Wänden seines Gehäuses C.
Ist ein mit der senkrechten Achse A des Geophons 1 assoziierter Vektor V definiert, dann erzeugt eine Oszillation mit üblicherweise positivem Vorzeichen, die zuerst am Ende des Vektors V erscheint, d.h. zuerst am unteren Ende des Geophons 1, entsprechend dem Modul des genannten Vektors V eine positive Oszillation der Differentialspannung, die zwischen dem positiven Pol 12 und dem negativen Pol 13 auftritt. Erscheint dagegen eine positive Oszillation zuerst an der Spitze des genannten Vektors V, wird sie entsprechend dem Modul des genannten Vektors V in eine negative Oszillation der Ausgangsspannung zwischen dem positiven Pol 12 und dem negativen Pol 13 umgeformt.
Diese Daten werden vom Seismographen, mit dem eine Mehrzahl von Geophonen 1 verbunden ist, aufgezeichnet. Nach einer geeigneten Ausarbeitung liefern sie Angaben über die Morphologie der Schichten unter der Erdoberfläche.
In 2 ist eine besondere Anordnung von geometrischen Ebenen und geraden Linien als räumliche Darstellung gezeigt, die als vereinfachte Hilfe für ein deutlicheres Verständnis der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit der nachfolgend beschriebenen 3 dienen soll. Beide Figuren sind im Zusammenhang zu sehen.
In der Anordnung der 2 sind die Ebenen 16 und 17 orthogonal zueinander definiert, sie wiederum definieren eine gerade Linie 18, die die Ebenen 16 und 17 schneidet; außerdem ist eine gerade Linie 19 definiert, die sich zur geraden Linie 18 orthogonal verhält und auf der Ebene 17 liegt.
3 zeigt eine allgemein gehaltene Darstellung eines Geophons nach der vorliegenden Erfindung, bei der die Zeichnungsebene der 3 der Ebene 17 der 2 entspricht.
Dieses Geophon, das insgesamt mit G bezeichnet ist, umfasst ein Gehäuse 26 für zwei mechanisch-elektrische Wandler, die als Wandler für elastische Wellen eingesetzt sind und mit den Bezugszeichen 20 und 21 bezeichnet sind. Mit 27 ist ein Pfahlschuh bezeichnet, über den das Geophon G Kontakt mit dem Erdreich hat.
Bei dem oben beschriebenen Beispiel kann angenommen werden, dass die Wandler 20 und 21 selbst aus Geophonen bestehen, die nach der im Zusammenhang mit 1 beschriebenen bekannten Technik hergestellt sind. Bei diesem Beispiel erfordern die Geophone 20 und 21 selbstverständlich keine eigenen Pfahlschuhe.
Beide Wandler, 20 und 21, sind fest am Gehäuse 26 befestigt, so dass die Vektoren OS1 und OS2, die den senkrechten Achsen 32 bzw. 33 der Wandler 20 und 21 zugeordnet sind, auf ein und derselben Ebene, d.h. der Ebene 17 der 2, liegen.
Außerdem sind die Wandler 20 und 21 so angeordnet, dass die Vektoren OS1 und OS2 gegenüber einer Achse 31 in Richtung und Ausrichtung symmetrisch sind und mit der Linie 19 der 2 korrespondieren, dass sie die gleiche Amplitude oder das gleiche Modul haben und gegenüber der genannten Achse 31 gleiche Winkel α und β im Bereich von 60 bis 120° bilden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Geophons G nach der Erfindung betragen die Winkel α und β etwa 87°.
Die Wandler 20 und 21 weisen positive Pole oder Anschlüsse 22 bzw. 23 und negative Pole oder Anschlüsse 24 bzw. 25 auf. Die Anschlüsse positiver Polarität 22 und 23 der Wandler 20 und 21 sind über elektrische Verbindungsmittel 30, beispielsweise elektrische Leitungen, miteinander verbunden, während das Signal der Anschlüsse negativer Polarität 24 und 25 der Wandler über Ausgangsleitungen 28 und 29 aus dem Geophon G hinaus transportiert werden.
Wie zu erkennen ist, sind nach der Erfindung die beiden Wandler 20 und 21 elektrisch so angeschlossen, dass die beiden Polaritäten gleichen Vorzeichens miteinander verbunden sind und die beiden anderen Polaritäten das Ausgangssignal bilden. Wie später noch deutlicher zu erkennen sein wird, werden dadurch hinsichtlich der Reinheit des Ausgangssignals bedeutende Verbesserungen möglich.
Wenn angenommen wird, dass dem Modul des Vektors OS1 der Frequenzgang des Wandlers 20 zugeordnet werden kann und dem Modul des Vektors OS2 der Frequenzgang des Wandlers 21, ist darauf zu achten, dass das Gehäuse 26 im zu nutzenden Frequenzband keine Resonanzspitzen erzeugt. Außerdem müssen die Frequenzgänge in dem zu nutzenden Band, die natürlichen oder die Resonanzfrequenzen, die Körper, soweit wie möglich die Fehlimpedanzen und die komplexen Impedanzen in dem zu nutzenden Band bis zu einem maximal möglichen Grad die gleichen sein für die beiden Wandler 20 und 21, die elektrisch verbunden in einem Geophon G angeordnet sind.
Kurz gesagt muss der fachliche Experte Sorge tragen, dass auf der Basis der an sich bekannten Verfahren die beiden Wandler 20 und 21 im wesentlichen die gleichen mechanisch-elektrischen Merkmale aufweisen.
Das Geophon G nach der Erfindung ist geeignet, die mit den horizontal polarisierten Scherwellen SH zuzuordnende Spur anzugeben, ohne dass diese von den P-Wellen kontaminiert ist, weil durch die oben beschriebene Anordnung der Wandler 20 und 21 das Geophon G die Komponente eines Wellenphänomens entlang der geraden Linie 19 dämpfen und die entlang der geraden Linie 18 nach 2 verstärken kann.
Die Funktionsweise des Geophons G nach dieser Erfindung ist wie folgt: Für die praktische Anwendung wird der Pfahlschuh 27 mit dem Geophon G in den Erdboden getrieben, und die Ausgangsleitungen 28 und 29 werden direkt mit einem mehrpoligen Kabel verbunden, das zur Vereinfachung der Zeichnung in 3 nicht dargestellt wurde. Dieses Kabel ist mit einem Seismographen bekannter Art verbunden.
Dann bestimmt die untersuchende Person, ebenfalls nach bekannten Verfahren, eine Bewegung im Erdreich (siehe zum Beispiel den ersten Teil dieser Beschreibung). Wie bereits erwähnt wurde, wird das der Spur der horizontal polarisierten Scherwellen SH zuzuordnende elektrische Signal, das nicht durch P-Wellen kontaminiert ist, an den Ausgangsleitungen 28 und 29 abgenommen.
Aufgrund der besonderen elektrischen Verbindung der beiden Wandler 20 und 21 (zwei Polaritäten mit gleichem Vorzeichen miteinander verbunden, und die beiden anderen Polaritäten bilden das Ausgangssignal des Geophons) wird an den Ausgangsleitungen 28 und 29 automatisch ein Signal (P + SH) – (P – SH) = 2 SHerzeugt (wobei P und SH die Art der Wellen bezeichnen, die zu Beginn dieser Beschreibung beschrieben wurden), das die sich auf die horizontal polarisierten Scherwellen SH beziehende Spur bildet, ohne durch Wellen der P-Art beeinträchtigt zu sein.
Wegen der besonderen räumlichen Anordnung der beiden Wandler empfangen sie in der Praxis die P-Wellen im wesentlichen gleich, die SH-Welle jedoch unterschiedlich, da sie in einem Wandler zuerst am Ende des jeweiligen Vektors und im anderen Wandler zuerst an der Spitze des zugeordneten Vektors erscheint.
Wie bereits beschrieben, wird eine zuerst am Vektorende auftretende Oszillation in eine positive Oszillation umgewandelt, wohingegen eine Oszillation, die zuerst an der Vektorspitze erscheint, in eine negative Oszillation umgewandelt wird.
Folglich wandelt ein Wandler die SH-Welle mit einem positiven Vorzeichen und der andere Wandler mit einem negativen Vorzeichen. Die Differenz zwischen beiden empfangenen Signalen (P + SH) und (P – SH) wird durch die besondere Anti-Serienschaltung der beiden Wandler erzeugt. Auf diese Weise wird ein durch vorhandene P-Wellen nicht beeinträchtigtes Signal erzielt, dessen Amplitude im wesentlichen das Zweifache dessen ist, was mit einem einzigen Wandler erzielt würde.
Die typischen Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der obigen Beschreibung hervor, die auch ihre Vorteile deutlich macht.
Insbesondere wurde ein Geophon beschrieben, das für das Studium wellenelastischer Phänomene geeignet ist und eine erhöhte Empfindlichkeit für horizontal polarisierte Scherwellen aufweist. Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht die Schaffung einer Spur horizontal polarisierter Scherwellen, die nicht durch Druckwellen kontaminiert ist, und bietet ebenfalls Zeit- und auch Kostenersparnis beim Vorgang der Datenerhebung.
Das Geophon nach der Erfindung hat den Vorteil, dass eine doppelte Energieanregung vermieden wird, d.h. das Erzeugen von elastischen Impulsen oder Impulsfolgen in dem zu untersuchenden Untergrund. Damit wird gegenüber dem Stand der Technik eine höhere Messgenauigkeit und eine beträchtliche Zeitersparnis erreicht.
Außerdem bietet die Erfindung den Vorteil, das keine zusätzlichen Berechnungen wie Addieren oder Subtrahieren von digitalen Signalen zum Herausarbeiten des empfangenen Signals erforderlich sind, denn die besondere Verbindung zwischen den Wandlern gibt ein direkt verwendbares Signal aus, was sowohl die Kosten als auch die Signalverarbeitungszeit verringert.
Einen weiteren Vorteil der Erfindung stellt die geringere Beanspruchung des Speichers im Seismographen dar, der die Ausgangssignale vom Geophon nach der Erfindung empfängt, denn es ist nicht mehr erforderlich, die Daten nach einer zweifachen Energieanregung in den Speicher einzugeben. Der Speicher des Seismographen kann also ohne weiteres für weitere Untersuchungsergebnisse eingesetzt werden.
Des weiteren bietet die Erfindung ebenfalls den Vorteil, dass horizontal polarisierte Scherwellen SH mit etwa doppelter Amplitude gegenüber der Verwendung nur eines einzigen Wandlers erreicht werden, der mit der Bewegungsrichtung der Partikel der zu erreichenden seismischen Wellenkomponente ausgerichtet ist; es wird also eine erhöhte Empfindlichkeit erreicht.
Bei dem unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen Beispiel sind die beiden Wandler 20 und 21 elektrisch so verbunden, dass die beiden Pole mit positivem Vorzeichen miteinander verbunden sind und die beiden negativen Pole die beiden Anschlüsse für das Ausgangssignal bilden.
Dem Fachmann ist jedenfalls klar, dass die Erfindung auch implementiert werden kann, wenn die beiden Pole negativen Vorzeichens miteinander verbunden werden und dann die beiden positiven Pole die Ausgänge für das Ausgangssignal bilden.
Es wird auch darauf hingewiesen, dass die Anordnung der Wandler 20 und 21, falls erforderlich, anders als im Zusammenhang mit 3 beschrieben ausgeführt sein kann, ohne dass jedoch die gegenseitige Verbindung der beiden Pole gleichen Vorzeichens verändert wird und die beiden anderen Pole das Ausgangssignal des Geophons liefern.
Zu diesem Zweck ist in 4 eine andere Anordnung von geometrischen Ebenen in räumlicher Anordnung dargestellt, mit der eine mögliche Variante der Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung besser verständlich gemacht wird. In dieser Figur bezeichnen 34 und 35 parallel zueinander angeordnete Ebenen, die orthogonal zu einer Ebene 36 sind. Nach der vorgeschlagenen Variante kann das Geophon nach der Erfindung so aufgebaut sein, dass beide Wandler 20 und 21 mit den Vektoren OS1 und OS2 auf den Ebenen 34 und 35 angeordnet werden, wobei die Ebenen 34 und 35 parallel zueinander und orthogonal zur Ebene 36 angeordnet sind, so dass der Vektor OS1 zur Ebene 34 und der Vektor OS2 zur Ebene 35 gehört.
Nach dieser Ausführung sollten die beiden Vektoren OS1 und OS2 auch so angeordnet sein, dass die Vektoren OS1 und OS2 gegenüber einer Ebene symmetrisch angeordnet sind, die gegenüber den Ebenen 34, 35 und 36 orthogonal ist und, da sie auf den Ebenen 34 und 35 liegen, mit einer solchen Ebene gleiche Winkel zwischen 60 und 120° bilden.
In 5 ist eine weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Vereinfachung halber sind in dieser Figur das äußere Gehäuse des erfindungsgemäßen Geophons und sein Pfahlschuh nicht dargestellt.
In dieser Figur bezeichnet G2 ein Geophon, das aus einem Wandlerpaar, 37 und 38, sowie einem Vertikalwandler 40 besteht, der mit einem zugeordneten Vektor OS3 parallel zu einer geraden Linie 41 angeordnet ist, die die symmetrische Vertikalachse des Wandlerpaares 37 und 38 ist.
Die Achsen 39, 53 und 41, die zu den Wandlern 38, 37 und 40 gehören, liegen auf derselben Ebene.
In diesem Fall können auch die Wandler 37, 38 und 40 selbst aus Geophonen bestehen, die nach dem im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Stand der Technik hergestellt wurden.
Die Wandler 37, 38 und 40 sind mit Anschlüssen positiver Polarität 42, 43 bzw. 46 ausgestattet sowie mit Anschlüssen negativer Polarität, die mit 44, 45 bzw. 47 bezeichnet sind.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform sind die Anschlüsse positiver Polarität 41 und 43 der Wandler 37 und 38 über elektrische Verbindungsmittel 48 miteinander verbunden und die Ausgangssignale am Ende der Anschlüsse negativer Polarität 44 und 45 der Wandler 38 und 37 werden über die Ausgangslei tungen 49 und 50 aus dem Geophon G2 nach außen geleitet. Auf ähnliche Weise werden die Signale des Wandlers 40 über Leitungen 51 und 52 aus dem Geophon G2 nach außen geleitet.
In diesem Falle sind also vier Ausgangsleitungen vorgesehen: zwei Kabel, 49 und 50, vom Wandlerpaar 38 und 37 und das andere Leitungspaar, 51 und 52, vom Wandler 40.
Es ist zu erkennen, dass, wenn die Wandler 37, 38 und 40 Wandler für elastische Wellen sind, mit dieser Anordnung der Empfang getrennter, sauberer Informationen über SH- und P-Wellen bei nur einer Energieanregung zu erreichen ist.
Dem Fachmann ist klar, dass das Geophon G2 so aufgebaut werden kann, dass den Wandlern 38 und 37 zugeordnete Vektoren OS1 und OS2 auf den Ebenen 34 und 35 nach 4 liegen, und zwar parallel zueinander und orthogonal zur Ebene 36 der 4, so dass Vektor OS1 zu der Ebene 34 nach 4 und Vektor OS2 zur Ebene 35 nach 4 gehört. Außerdem sind in Übereinstimmung mit dieser Variante beide Wandler 38 und 37 so anzuordnen, dass die Vektoren OS1 und OS2 gegenüber einer Ebene symmetrisch sind, die orthogonal zu den Ebenen 34, 35 und 36 in 4 verläuft.
Das gleiche Ergebnis der Elimination des den P-Wellen entsprechenden Signals und der Verdoppelung des den SH-Wellen entsprechenden Signals, wie oben beschrieben, kann auch dadurch erzielt werden, dass die Richtung einer der Vektoren OS1 oder OS2, die den Wandlern 20, 38 und 21, 37 zugeordnet sind, umgekehrt wird, wodurch eine sogenannte gleichsinnige Anordnung erreicht wird, und dass eine elektrische Verbindung zwischen den Wandlern 20 und 21 oder 37 und 38 in Serie vorgesehen ist.
Auf diese Weise wird ein Geophon erzielt, bei dem die P-Wellen aufgrund der räumlichen Anordnung der Vektoren OS1 und OS2, die den Wandlern 20, 38 und 21, 37 zugeordnet sind, von den Wandlern 20, 38 und 21, 37 mit einer entgegengesetzten Polarität empfangen und aus dem elektrischen Signal, das sich aus der durch die Serienschaltung der elektrischen Pole der genannten Wandler 20, 38 und 21, 37 erzeugten Summe ergibt, entfernt werden.
Die SH-Wellen dagegen werden aufgrund der räumlichen Anordnung der den Wandlern 20, 38 und 21, 37 zugeordneten Vektoren OS1 und OS2 von diesen Wandlern 20, 38 und 21, 37 mit derselben Polarität empfangen und werden in dem elektrischen Signal summiert, das sich aus der durch die Serienschaltung der elektrischen Pole der genannten Wandler 20, 38 und 21, 37 ergebenen Summe ergibt.
Folglich ist bei Verwendung der bereits eingeführten Symbole im Fall einer gleichsinnigen Anordnung der Vektoren OS1 und OS2, die den Wandlern 20, 38 und 21, 37 zugeordnet sind, und einer Serienschaltung der elektrischen Pole der genannten Wandler 20, 38 und 21, 37 (P + SH) + (–P + SH) = 2 SH
Zum besseren Verständnis des oben Gesagten werden in den 6 bis 9 weitere Varianten der vorliegenden Erfindung dargestellt, in denen die gleichen Bezugszeichen wie in den früheren Figuren für technisch gleichwertige Komponenten verwendet werden.
6 stellt eine besondere Anordnung geometrischer Ebenen und gerader Linien räumlich dar, was dem deutlicheren und einfacheren Verstehen einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung dient, wie sie in 7 dargestellt ist. Die Darstellungen von 6 und 7 sind im Zusammenhang zu sehen.
Entsprechend der Anordnung nach 6 sind Ebenen 16 und 17 orthogonal zueinander definiert; diese wiederum definieren eine gerade Linie 18, die die Ebenen 16 und 17 schneidet. Ebenso ist eine gerade Linie 19 definiert, die auf der Ebene 17 liegt und zur geraden Linie 18 orthogonal ist.
7 zeigt eine allgemeine Darstellung eines Geophons nach einer Variante der vorliegenden Erfindung, bei der die Zeichnungsebene der 7 mit der Ebene 17 nach 6 korrespondiert.
Dieses Geophon, das insgesamt mit G bezeichnet ist, umfasst ein Gehäuse 26 für zwei mechanisch-elektrische Wandler, die die Aufgabe von Wandlern für elas tische Wellen ausführen und mit 20 und 21 bezeichnet sind. Mit 27 ist ein Pfahlschuh bezeichnet, über den das Geophon G Kontakt zum Erdboden hat. Bei diesem Beispiel kann außerdem davon ausgegangen werden, dass die Wandler 20 und 21 selbst aus Geophonen bestehen, die nach dem im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Stand der Technik hergestellt wurden. Beide Wandler 20 und 21 sind dauernd fest mit dem Gehäuse 26 verbunden, so dass die den vertikalen Achsen 32 und 33 der Wandler 20, 21 zugeordneten Vektoren OS1 und OS2 auf ein und derselben Ebene liegen, d.h. auf der Ebene 17 in 6.
Außerdem sind die beiden Wandler 20 und 21 so angeordnet, dass die Vektoren OS1 und OS2 gegenüber einer Achse 31 symmetrisch verlaufen, die mit der Linie 19 in 2 korrespondiert, dass sie gleichsinnig sind (gleichsinnige Anordnung), die gleiche Amplitude oder das gleiche Modul aufweisen und gegenüber der genannten Achse 31 gleiche Winkel α und β zwischen 60 und 120° bilden. In der bevorzugten Ausführungsform des Geophons G entsprechend dieser vorgeschlagenen Variante betragen die Winkel α und β etwa 87°.
Die Wandler 20 und 21 weisen positive Anschlüsse 22 bzw. 23 und negative Anschlüsse 24 bzw. 25 auf. Der Anschluss positiver Polarität 22 des Wandlers 20 ist mit dem Anschluss negativer Polarität 25 des Wandlers 21 über elektrische Verbindungsmittel 30, beispielsweise eine elektrische Leitung, verbunden, wohingegen die Signale vom Anschluss negativer Polarität 24 des Wandlers 20 und des Anschlusses positiver Polarität des Wandlers 21 über Ausgangsleitungen 28 und 29 aus dem Geophon G nach außen geleitet werden. Wie zu ersehen ist, sind die beiden Wandler 20 und 21 nach der vorgeschlagenen Variante elektrisch in Serie geschaltet. Wie bereits vorher erwähnt, hat der Experte auf diesem Gebiet auch in diesem Fall Sorge zu tragen, dass mit Hilfe von bekannten Verfahren beide Wandler 20 und 21 im wesentlichen das gleiche mechanisch-elektrische Verhalten aufweisen.
Auch das Geophon G nach der in 7 dargestellten möglichen Ausführungsform ist geeignet, die den horizontal polarisierten Scherwellen SH zuzuordnende Spur ohne Beeinträchtigung durch P-Wellen zu liefern, weil die oben angegebene Anordnung der Wandler 20 und 21 und ihre elektrische Verbindung ein Geophon G ergibt, dass die Komponente eines Wellenphänomens entlang der gera den Linie 19 dämpft und das Wellenphänomen entlang der geraden Linie 18 in 6 verstärkt.
Die Anwendung des Geophons G nach 7 ist die gleiche wie die des Geophons nach 3, und das der Spur der horizontal polarisierten Scherwellen SH zuzuordnende elektrische Signal erscheint an den Ausgangsleitungen 28 und 29 ohne Beeinträchtigung durch die P-Wellen.
Aufgrund der elektrischen Serienschaltung der beiden Wandler und der gleichsinnigen Anordnung der Vektoren OS1 und OS2 wird an den Ausgangsleitungen 28 und 29 automatisch ein Signal erzeugt (P + SH) + (–P + SH) = 2 SH(wobei P und SH die Arten von Wellen bezeichnen, die zu Beginn dieser Beschreibung beschrieben wurden), das die den horizontal polarisierten Scherwellen SH zugeordnete Spur ohne Beeinträchtigung durch die P-Wellen bildet.
Wie bereits erwähnt wurde, werden in der Praxis die P-Wellen aufgrund der räumlichen Anordnung der Vektoren OS1 und OS2 mit entgegengesetzter Polarität von den Wandlern 20 und 21 aufgenommen und aus dem elektrischen Signal eliminiert, das sich aus der durch die Serienschaltung der elektrischen Polaritäten der genannten Wandler 20 und 21 resultierenden Summe ergibt. Aus dem gleichen Grund werden die SH-Wellen dagegen mit derselben Polarität von den Wandlern 20 und 21 aufgenommen und in einem Signal summiert, das sich aus der durch die Serienschaltung der elektrischen Polaritäten der genannten Wandler 20 und 21 resultierenden Summe ergibt.
Aufgrund der besonderen räumlichen Anordnung der Wandler empfangen sie im wesentlichen die gleichen SH-Wellen. Der Empfang der P-Welle ist unterschiedlich, da diese Welle bei einem Wandler zuerst am Ende des ihm zugeordneten Vektors erscheint und am anderen Wandler zuerst an der Spitze des ihm zugeordneten Wandlers. Es ist dabei zu beachten, dass eine Schwingung, die zuerst am Vektorende erscheint, in eine positive Schwingung gewandelt wird, wohingegen eine Oszillation, die zuerst an der Vektorspitze erscheint, in eine negative Schwingung gewandelt wird. Folglich versieht ein Wandler die P-Welle mit einem positiven Vorzeichen und der andere Wandler sie mit einem negativen Vorzeichen. Die Summe beider empfangener Signale (P + SH) und (–P + SH) wird durch die Serienschaltung der beiden Wandler erzeugt. Auf diese Weise wird ein Signal erzielt, das durch vorhandene P-Wellen nicht beeinträchtigt ist und dessen Amplitude im wesentlichen das Doppelte der Amplitude ist, die mit einem einzigen Wandler erreicht würde.
Daraus geht hervor, dass auch in diesem Fall jedem Wandler ein Vektor zugeordnet ist, so dass eine Bewegung im Erdreich, die gleichsinnig mit dem Vektor verläuft, immer in eine Potentialdifferenz zwischen den relevanten Polaritäten gleichen Vorzeichens transformiert wird, konventioneller Weise positiv, und dass eine Bewegung im Erdreich im zum Vektor entgegengesetzten Sinn immer in eine Potentialdifferenz zwischen den relevanten Polaritäten mit gleichem Vorzeichen gewandelt wird, konventioneller Weise negativ, also dem positiven Vorzeichen entgegengesetzt. Gemäß der Variante ist der erste Ausgangsanschluss eines Wandlers mit dem zweiten Ausgangsanschluss des anderen Wandlers elektrisch verbunden. Die übrigen Ausgangsanschlüsse der Wandler bilden die Ausgangsanschlüsse des Geophons.
In 8 ist eine weitere Anordnung geometrischer Ebenen zum besseren Verständnis einer vierten möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung räumlich dargestellt. In dieser Figur bezeichnen 34 und 35 Ebenen, die parallel zueinander und orthogonal zu einer Ebene 36 angeordnet sind.
Nach dieser vorgeschlagenen Ausführungsform kann das erfindungsgemäß vorgeschlagene Geophon durch das Zusammenfügen der beiden Wandler 20 und 21 gebildet werden, hierbei liegen die Vektoren OS1 und OS2 auf den Ebenen 34 und 35, die parallel zueinander und orthogonal zu der Ebene 36 angeordnet sind, so dass der Vektor OS1 zur Ebene 34 und der Vektor OS2 zur Ebene 35 gehört. Die beiden Vektoren OS1 und OS2 sollten außerdem so angeordnet sein, dass sie gegenüber einer zu den Ebenen 34, 35 und 36 orthogonalen Ebene in der Richtung symmetrisch sind, dass sie gleichsinnig sind (gleichsinnige Anordnung) und die gleiche Amplitude oder das gleiche Modul aufweisen und, ange ordnet auf den Ebenen 34 und 35, mit einer solchen orthogonalen Ebene gleiche Winkel von 60 bis 120° bilden.
9 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung. In dieser Figur bezeichnet G2 ein Geophon, das aus eines Paar Wandler 37 und 38 und einem Vertikalwandler 40 besteht, der mit einem zugeordneten Vektor OS3 so angeordnet ist, dass er parallel zu einer geraden Linie 41 verläuft, die die vertikale Symmetrieachse des Wandlerpaares 37 und 38 darstellt. Die Achsen 39, 35 und 41, die zu den Wandlern 38, 37 bzw. 40 gehören, liegen auf derselben Ebene. Auch in diesem Fall können die Wandler 37, 38 und 40 selbst aus Geophonen bestehen, die dem Stand der Technik entsprechen.
Die Wandler 37, 38 und 40 weisen Anschlüsse positiver Polarität auf, die mit 42, 43 bzw. 46 bezeichnet sind; Anschlüsse negativer Polarität sind mit 44, 45 bzw. 47 bezeichnet.
Nach dieser Ausführungsform sind die Anschlüsse 43 und 44 der Wandler 37 und 38 über elektrische Verbindungsmittel 48 miteinander verbunden und die am Ausgang der Anschlüsse 45 und 42 der Wandler 38 und 37 erscheinenden Ausgangssignale werden über Ausgangsleitungen 49 und 50 aus dem Geophon G2 nach außen geleitet. Auf ähnliche Weise werden die Signale des Wandlers 40 aus dem Geophon G2 über Ausgangsleitungen 51 und 52 nach außen geleitet. In diesem Fall sind also vier Ausgangsleitungen vorgesehen: zwei Leitungen 49 und 50 vom Wandlerpaar 38 und 37 und zwei Leitungen 51 und 52 vom Wandler 40. Wenn es sich also bei den Wandlern 37, 38 und 40 um Wandler für elastische Wellen handelt, so ist deutlich zu erkennen, dass mit dieser Anordnung der Empfang von getrennten, unbeeinträchtigten Informationen über SH-Wellen und P-Wellen bei nur einer Energieanregung möglich ist.
Dem Fachmann ist außerdem klar, dass das Geophon durch das Zusammenfügen von Wandlern 38 und 37 in der Weise gebildet werden kann, dass die ihnen zugeordneten Vektoren OS1 und OS2 auf den Ebenen 34 und 35 entsprechend 8 liegen, welche Ebenen parallel zueinander und orthogonal zu der Ebene 36 der 8 angeordnet sind, so dass der Vektor OS1 zu der Ebene 34 der 8 und der Vektor OS2 zu der Ebene 35 der 8 gehört.
In dem oben beschriebenen Beispiel bestehen die mechanisch-elektrischen Wandler 20, 21 und 37, 38, 40 selbst aus Geophonen, die an sich bekannt sind. Fachlich gebildete Personen erkennen, dass solche Elemente durch geeignete Beschleunigungsmesser ersetzt werden können.

Claims

Geophon zum Feststellen horizontal polarisierter Scherwellen mit mindestens einem Paar mechanisch-elektrischer Wandler, von denen jeder zur Feststellung horizontal polarisierter Scherwellen (SH-Wellen) und Druckwellen (P-Wellen) geeignet ist; wobei jeder Wandler einen ersten Ausgangsanschluß mit einer ersten Polarität und einen zweiten Ausgangsanschluß mit einer zweiten Polarität hat, die ein zur ersten Polarität entgegengesetztes Vorzeichen hat; wobei jeder Wandler eine Hauptachse hat, der ein Vektor derart zugeordnet ist, dass eine Bewegung im Erdboden in der selben Richtung wie der Vektor in ein Potentialdifferential mit gleichem Vorzeichen, konventionell positiv definiert, zwischen den entsprechenden Anschlüssen des Wandlers umgewandelt wird, und dass eine Bewegung im Erdboden in entgegen gesetzter Richtung des Vektors immer in ein Potentialdifferential mit gleichem Vorzeichen, konventionell negativ definiert, also entgegengesetzt zum positiven Vorzeichen, zwischen den entsprechenden Anschlüssen des Wandlers umgewandelt wird; und wobei ein Ausgangsanschluß eines Wandlers mit einem Ausgangsanschluß des anderen Wandlers elektrisch verbunden ist, um eine Summe [P + SH] der Signale zu bilden, die horizontal polarisierte Scherwellen SH und Druckwellen P darstellen, eine Differenz [P – SH] oder [SH – P] der Signale zu bilden, die horizontal polarisierte Scherwellen SH und Druckwellen P darstellen, und eine Kompensation {[P + SH] – [P – SH]} oder {[P + SH] + [SH – P]} zwischen der Summe und der Differenz der Signale durchzuführen; um an den Ausgangsanschlüssen der Wandler, die nicht wechselweise elektrisch verbunden sind, ein Signal zu erhalten, das horizontal polarisierte Scherwellen mit höherer Empfindlichkeit darstellt und weniger durch das Vorhandensein von Druckwellen beeinträchtigt wird; dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wandler so angeordnet sind, dass die relevanten Vektoren in der Richtung symmetrisch sind und die relevanten Hauptachsen gegenüber der Vertikalachse des Geophons (G) geneigt sind, um im wesentlichen gleiche Winkel (α, β) mit der Vertikalachse zu bilden, wobei die Winkel innerhalb eines Bereiches von 60 bis etwa 87 Grad liegen.
Geophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkel (α, β) gegenüber der Vertikalachse des Geophons etwa 87 Grad betragen.
Geophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ausgangsanschluß (22; 43) eines Wandlers (20; 38) des Paares elektrisch mit dem ersten Ausgangsanschluß (23; 42) des anderen Wandlers (21; 37) des Paares verbunden ist, dass die zweiten Ausgangsanschlüsse (24, 25; 45, 44) der Wandler (20, 21; 38, 37) des Paares die Ausgangsanschlüsse des Geophons bilden und an den Enden der Ausgangsanschlüsse (24, 25; 45, 44) des Geophons ein Signal auftritt, das die Spur einer horizontal polarisierten Scherwelle darstellt.
Geophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler (20, 21; 38, 37) so angeordnet sind, dass ihre Vektoren (OS1, OS2), die ihrer Hauptachse zugeordnet sind, die gleiche Richtung und die gleiche Amplitude oder den gleichen Modul haben.
Geophon nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ausgangsanschluß (22; 43) eines Wandlers (20; 38) des Paares elektrisch mit dem zweiten Ausgangsanschluß (23; 42) des anderen Wandlers (21; 37) des Paares verbunden ist, dass die verbleibenden Ausgangsanschlüsse (24, 25; 45, 44) der Wandler (20, 21; 38, 37) des Paares die Ausgangsanschlüsse des Geophons bilden und an den Enden der Ausgangsanschlüsse (24, 25; 45, 44) des Geophons im besonderen ein Signal auftritt, das die Spur einer horizontal polarisierten Scherwelle oder SH-Welle darstellt.
Geophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler (20, 21; 38, 37) des Paares so angeordnet sind, dass ihre Hauptachsen (32, 33; 39, 53) in der selben Ebene (17) liegen.
Geophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler (20, 21; 38, 37) des Paares so angeordnet sind, dass ihre Hauptachsen (32, 33; 39, 53) in zueinander parallelen Ebenen liegen.
Geophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer mechanisch-elektrischer Wandler (40) vorgesehen ist, mit einem dritten Anschluß (46) mit einer ersten Polarität und einem vierten Anschluß (47) mit einer zweiten Polarität, die ein zur ersten Polarität entgegengesetztes Vorzeichen hat.
Geophon nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Wandler (40) eine Achse (41) hat und so angeordnet ist, dass diese Achse (41) in der selben Ebene liegt, auf der die Hauptachsen (39, 53) der Wandler (38, 37) des Paares liegen.
Geophon nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Anschluß (46) mit einer ersten Polarität und der vierte Anschluß (47) mit einer zweiten Polarität des weiteren Wandlers (40) die Ausgangsanschlüsse für ein zweites Ausgangssignal des Geophons bilden, das die Druckwelle darstellt.
Geophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es für eine Verbindung mit einem Seismograph oder einer Einrichtung zum Speichern der Ausgangssignale eingerichtet ist.
Geophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler (20, 21; 37, 38, 40) einen beweglich aufgehängten Körper (2) und einen fest stehenden Magneten (9) enthalten.
Geophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler (20, 21; 37, 38, 40) als Beschleunigungsmesser ausgebildet sind.