JP2717231B2 - 地中聴音システム - Google Patents

地中聴音システム

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JP2717231B2
JP2717231B2 JP1508738A JP50873889A JP2717231B2 JP 2717231 B2 JP2717231 B2 JP 2717231B2 JP 1508738 A JP1508738 A JP 1508738A JP 50873889 A JP50873889 A JP 50873889A JP 2717231 B2 JP2717231 B2 JP 2717231B2
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デル ポール，ジェイコブス ウィルヘルムス ペトルス ファン
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デル ポール，ジェイコブス ウィルヘルムス ペトルス ファン
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    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
    • G01V1/181—Geophones
    • G01V1/183—Geophones with moving magnet
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
    • G01H11/02—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by magnetic means, e.g. reluctance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/162—Details
    • G01V1/164—Circuits therefore

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明はそれぞれ電子処理回路を備えかつ中央処理ス
テーションに伝送線路により接続された機械的変換器か
らなる複数のセンサを有する地震探査用の地中聴音シス
テムに関する。
［背景技術］ そのようなシステムにおいて地震信号を測定するため
に地震計あるいは地中聴音装置が利用される。これらの
地中聴音装置は一般に複数のグループにおいて直列に接
続され、測定ステーションに接続された受動的なアナロ
グセンサである。地中聴音装置の振動により、永久磁石
の磁界内に可動的に支持されたコイル内に電圧を誘起す
る。高感度化を達成するために磁石の質量は大きく、こ
れによって地中聴音装置とこれが植設された大地との間
の高調波における結合に対して好ましくない影響を及ぼ
す。地中聴音装置と測定ステーション間のアナログ接続
は、外部電磁波による妨害に感応する。
処理ステーションにおいては、地中聴音装置のアナロ
グ出力信号は増幅されサンプリングされてディジタル化
される。解像度に対して課された高い要求のため、アナ
ログディジタルコンバータおよびこの目的に要求される
アンチアリアスフィルタは部品の許容度に対して極めて
敏感なため、IC技術による製造はほとんど不可能であ
る。
適当に動作しない地中聴音装置によっては、収集され
た地震データは大きく損なわれる。このデータにおける
欠陥はデータ処理の間においてのみ明らかになる。した
がってその段階における回復はもはや不可能になる。こ
れを防止するめに地中聴音装置はフィールドで試験され
る。
特許請求の範囲１の前提部分に記載される種類の試錐
孔（boreholes）の探査システムは、慣性質量の位置が
光学手段により検出される変換器からなり、光学手段は
前記質量を最初の位置に再配置するための問題の変換器
のコイルを流れる電流を増幅器を介して制御するもので
あるが、これはEP-A 0 264 389（シュラムバーガー Sc
hlumberger）からすでに知られている。しかしながらか
かる変換器の作用は重力場における変換器の方向に依存
し、さらには広範な測定範囲にならざるを得ない。安定
化の理由から処理回路のループゲインは小さくなければ
ならない。かかるシステムはフィールドにおける地震探
査に対してはすでに非常に適しているものではないが、
量子化ノイズの抑制のためには高いループゲインが要求
されるため、小さなループゲインはかかるシステムのデ
ィジタル化を不可能にする。中央データ処理ステーショ
ンへの伝送線路内の信号の擾乱抑制の観点あるいは装置
全体の中でのデータ処理および種々のセンサのグループ
化に関して、ディジタル化は非常に有効であり利点があ
る。
［発明の開示］ 本発明の目的は、上記の欠点を除去したこの種の地中
聴音システムを提供することにある。本発明の特徴は特
許請求の範囲の特徴部分に記載されている。この地中聴
音システムは下記の特徴を備えている。ディジタル通信
のため、ケーブル上での擾乱の影響は小さく、地中聴音
装置と測定ステーションとの距離を大きくすることがで
きる。アナログ／ディジタル変換器およびアンチアリア
スフィルタは部品の許容度に対して非常に鈍感なため、
これらをIC技術により製造することが可能である。この
結果アナログ／ディジタル変換器およびアンチアリアス
フィルタは地中聴音装置内に含めることができる。地中
聴音装置の帯域幅は大きくディジタルフィルタにより決
定されるため、大幅な自由度が得られる。慣性質量は小
さいため、地中聴音装置は体積とともに重量も小さくで
き、大地との良好な結合を確保できる。慣性質量のわず
かな偏倚をベースとして大きな横方向の剛性を有するス
プリングの利用が可能となる。地中聴音装置はどのよう
な位置においても使用でき、また軸方向の振動に対して
のみ感度を有する。ディジタルテスト信号により、地中
聴音装置の移動および歪みが測定できる。
ディジタル出力を有する加速変換器は、J.Phys.E.Sc
i.Instr.21（1988）748-752に掲載されたZ.YinおよびM.
J.Usherによる論文「地震計用高解像度広帯域ディジタ
ルフィードバック装置」から公知である。この変換器は
慣性質量の偏倚を検出するために容量センサを、ディジ
タル信号を生成するためにアナログ／ディジタル変換器
を、また、ディジタル／アナログ変換器により制御され
る磁石コイル・フォースフィードバック変換器をそれぞ
れ利用している。コンピュータプログラムにおけるパラ
メータを変更することにより、ゲインの範囲設定および
帯域の変更が達成できる。変換装置の不安定性の改善の
ために、極ゼロ相殺法が利用される。極ゼロ相殺法は高
度な部品精度が要求され、高いループゲインと広帯域を
有しIC技術で製造される装置には適していない。したが
ってこの装置における量子化ノイズの減少は比較的小さ
い。しかしこの公知の装置は分散された複数のセンサに
よるフィールドでの地震探査のために用いる意図はない
が、地震および同様な現象に関連する地震学調査のため
の利用が意図される。そしてこの装置は、データ処理装
置が直接接続された研究室設備における単一のセンサか
ら構成されている。
US-A 3 429 189（エッチ、エフ、クラベ H.F.Krabb
e）から加速度計はディジタル出力信号を発生すること
が知られている。このセンサ装置は、慣性質量の位置を
決定するセンサ素子と前記慣性質量の再配置を行う駆動
コイルから構成されている。センサ素子の出力値が正ま
たは負の値を越えたとき、パルス電流が流れる。これに
よって慣性質量にローレンツ力が作用するが、これは測
定すべき加速度により生ずる力とは反対に作用する。慣
性質量の運動は再配置力によりほぼゼロに減少される。
電流パルスの幅は短く一定のため、電流パルスの総量は
平均ロレンツ力に比例し、したがって加速度に比例す
る。ディジタルコンピュータにより加速度は計算でき
る。測定すべき機械的入力信号の速度は出力信号の周波
数に比例する。実際に周波数出力を有するセンサはこの
ようにして得られる。
この加速度計は地震探査には適していない。大きなダ
イナミックレンジを実現するためには閉ループゲインを
非常に大きく選ぶ必要があるが、その場合にはセンサ装
置の制動が大きく減少して不安定になる。さらにすでに
知られたこの加速度計は機械的入力信号によってのみ試
験できるため、沢山の植設された地中聴音装置に対して
は好ましくはない。
慣性質量の運動を検出する検出素子としてコイルを、
また力変換器を制御する第２のコイルを用いる地中聴音
装置は、NL-A 02 02 309から知られている。２つのコイ
ルの相互インダクタンスはループゲインを制限する。マ
グネットはクリーンルーム内でのみ行うことができるＨ
型ポールピースへ接着される前に磁化する必要があるた
め、機械的な構造が複雑である。さらにＨ型ポールピー
スの機械的許容度を満たすことは困難である。このセン
サはディジタル出力信号を供給せず、またそれはテスト
信号としてディジタル信号を生じない。
US-A 3 080 062（ハディマック Hudimac）は、慣性
質量の運動がロレンツ力により減衰され、このロレンツ
力は２つのコイルを直列に流れる電流により発生され、
これらの２つのコイルはその中を流れる電流が力を表す
負性インピーダンスに接続されたソナーシステム用の測
定装置を開示している。コイル中の磁束変化はエアギャ
ップの変化により生じさせられるため、直線性は地震探
査において使用するためには余りにも制約が大きすぎ
る。
［図面の簡単な説明］ 以下、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
第１図は本発明の地中聴音装置の回路図である。第２
図は第２のフィードバックループにより改良された雑音
抑制が行われるディジタル地中聴音装置の回路図であ
る。第３図は高いサンプリング速度が可能な地中聴音装
置に回路図である。第４図は入力信号および試験信号の
周波数特性と量子化ノイズの影響を示す図である。第５
図は地中聴音装置に使用される機械的変換器を示す図で
ある。第６図は慣性質量に対する求心力が強固な構造に
より吸収される、地中聴音装置に使用可能な機械的変換
器を示す図である。第７図は地中聴音装置を試験し、こ
のため高調波歪みを測定する回路の要素を示す図であ
る。
［発明を実施するための最良の形態］ 第１図は本発明の地中聴音装置の回路図を示す。機械
的信号は点線で、電気的信号は実線で示されている。地
中聴音装置は慣性質量２に力Faを作用させる入力加速度
Ｘ（ｓ）を受ける。この力Faと以下に説明するローレン
ツ力F1との結果として生ずる力がゼロに等しくない場合
は、質量スプリング装置３の慣性質量２の運動を結果と
して生ずる。そしてこの運動は速度センサ４によって検
出される。速度センサ４の動作は第５図および第６図に
より、詳細に説明される。物理的な見地からセンサ素子
４は出力電圧を有するが、それをIC技術を用いて実現す
る観点からは、この電圧はアナログ入力増幅段により出
力電流に変換される。センサ素子４の増幅段は増幅器５
により増幅される。信号はクロック７の命令「HOLD」に
従ってサンプリング素子６によりサンプリングされる。
クロック７は外部同期信号「SYNC」より制御される。サ
ンプリングされた信号は、クロック７の命令「START」
に従ってアナログディジタルコンバータ８によりディジ
タル信号に変換される。サンプリング周波数fsは高く、
少くも質量スプリング装置３の共振周波数よりはるかに
高い。アナログディジタルコンバータ８の限定された解
像度のため、コンバータ８はICプロセスにより実現でき
る。ディジタル出力信号Ｙ（ｓ）は、インバータ９によ
り反転され、この結果フィードバック回路内の信号は入
力信号と反対の位相になる。ディジタル加算器10はテス
ト信号Ｔ（ｚ）を反転出力信号に加算する。測定期間中
信号Ｔ（ｚ）はゼロに等しい。センサ装置１の試験は第
７図を参照してより詳細に説明される。加算器10の加算
信号はディジタルアナログコンバータ11により電流12に
変換される。力変換器12は電流i2に比例するローレンツ
力F1を慣性質量２に作用させる。ローレンツ力により、
慣性質量２の運動はほぼゼロになる。
地中聴音装置を地震測定に使用するために、地中聴音
装置の試験が必要である。ディジタル地中聴音装置の伝
達関数はテスト信号Ｔ（ｚ）により試験することができ
る。ディジタル加算器10により、テスト信号は反転され
た出力信号に加算され、ディジタルアナログコンバータ
11により電流12は変換器12を介して伝送される。慣性質
量２は入力加速信号によるのと同様に励起される。地震
帯域においては伝達関数Ｙ（ｓ）/T（ｚ）は周波数依存
因子を除いて伝達関数Ｙ（ｚ）/X（ｚ）にほぼ等しい。
試験装置の使用のためには、出力信号とテスト信号は同
期することが必要である。従って「START」命令が外部
同期信号の制御の下にクロックにより発生される。
導線の数を減らすため、地中聴音装置と測定ステーシ
ョン間においては直列通信が用いられる。従って、一群
の地中聴音装置の出力信号を測定ステーションと接続す
る共通データ線と、直列通信を制御する制御信号が用い
られる。制御信号は各地中聴音装置に提供される符号化
装置と特種コードを利用する。テスト信号と同期信号は
特殊なビット組み合わせにより制御信号内に収容され
る。かかる通信装置はすでに知られているため、これ以
上詳細な説明は省略する。
第２図はディジタル地中聴音装置の他の回路図であ
る。速度検出素子４の出力電流はここでは以下に述べる
電流i2に加算され、増幅器５′により増幅される。増幅
器５′は非常に高い利得とローパス伝達特性を有してい
る。周波数特性のカットオフ点は非常に低いため、入力
信号は積分される。ローパスフィルタ５′の出力信号は
サンプリング素子６により命令「HOLD」に従ってサンプ
リングされる。アナログディジタルコンバータ８は、電
圧をディジタル出力信号Ｙ（ｚ）に変換し、インバータ
９による反転の後、出力信号Ｙ（ｚ）はテスト信号Ｔ
（ｚ）に加算される。得られた加算信号はディジタルア
ナログコンバータ11により、２つの出力電流i1およびi2
に変換される。電流i1は速度検出素子４の出力信号に加
算され、ローパスフィルタ５′により積分される。力変
換器12は電流12に比例するローレンツ力F1を慣性質量23
に作用させる。
ローパスフィルタ５′の利得は高く選定される。速度
検出器４は慣性質量２の運動のみを検出できるため、セ
ンサ装置１における周波数ゼロの信号に対するフィード
バックは遮断される。ローパスフィルタ５′のオフセッ
ト電圧は出力端においては非常に高い利得で現れ、従っ
てセンサのダイナミックレンジを制限する。IC技術にお
いてはオフセット補償の実現は困難であり、従って高価
になる。電流i1に第２のフィードバック回路を提供する
ことにより、この欠点は限定される。ローパスフィルタ
５′のオフセットは電流i1によりリセットされ、ローパ
スフィルタ５′の利得はダイナミックレンジを制限する
オフットなしにここでは非常に高く選定される。第２の
フィードバック回路により量子化ノイズのさらに十分な
抑制が可能となる。これについては以下にさらに詳細に
説明する。
２つの出力電流を有するディジタルアナログコンバー
タ11は複数の出力を有するカレントミラーによりIC技術
において実現できる。
第３図は他の代替え回路図である。同図においては電
流i1、i2は２つの別々のディジタルアナログコンバータ
11、11′により発生される。この回路図による装置で
は、ディジタルアナログコンバータ11′はアナログディ
ジタルコンバータ８とフィードバックループを構成する
が、ディジタルアナログコンバータ11はフィードバック
ループの一部を構成しないので、ディジタル語が電流i1
に変換されるサンプリング速度は、電流i2を発生するサ
ンプリング周波数よりはるかに高く選ぶことができる。
その利点は、サンプリング速度が電流i2の最大周波数に
より制限されず、従って駆動コイル12の両端の電圧は供
給電圧りも低いことである。アナログディジタルコンバ
ータ８およびディジタルアナログコンバータ11′のサン
プリング速度を非常に高く選定することにより、それら
のために低い解像度を有する部品を使用することができ
る。演算ユニット10′はここで反転出力信号Ｙ（ｚ）を
テスト信号Ｔ（ｚ）に加算し、加算信号を積分した後、
回路７のクロック信号に従って信号をディジタルアナロ
グコンバータ11の方向に送る。演算ユニット10′のロー
パス特性によって得られる加算信号の積分はフィードバ
ックされた信号の解像度を改善する。第４図はセンサ装
置の周波数特性を示す。質量スプリング装置３は地震帯
域幅内に存在する共振周波数を有しているが、高い開ル
ープ利得のためにセンサ装置１の地震帯域幅内での伝送
は質量スプリング装置３の周波数特性の影響はほとんど
受けない。地震帯域幅より高い周波数に対しては、質量
スプリング装置３およびローパスフィルタ５′の低い伝
達関数のため、開ルーブ利得は小さい。センサ装置１の
伝達関数Ｙ（ｓ）/X（ｓ）は周波数の増加とともに減少
する。速度検出素子４は慣性質量２の運動のみを検出す
るため、センサ装置１の伝達関数は地震帯域幅より低い
周波数においては低い。
アナログディジタルコンバータ８の解像度は低く、量
子化ノイズは出力信号に加算される。この量子化ノイズ
は周波数帯域全体に均一に分布するが、低周波域におけ
る高い開ループ利得のため量子化ノイズの出力信号に対
する影響は小さい。高周波域においては開ループ利得は
低下し、量子化ノイズは最早抑圧出来ない。第４図にお
いては、量子化ノイズの出力信号に対する影響は囲われ
た領域で示されている。同図から地震帯域幅（周波数fc
まで）における量子化ノイズの影響は強く抑圧されるこ
とが明らかである。非常に高いサンプリング速度あるい
は複数のフィードバックループの採用により、量子化ノ
イズを最大に抑圧することができる。
ディジタルローパスフィルタの採用により、周波数fc
以上の周波数も抑圧することが可能である。ディジタル
フィルタの採用の結果、信号対雑音比は増加し、ディジ
タル出力信号の解像度も改善される。地中聴音装置デー
タを加算することにより一つのグループに属する複数個
の地中聴音装置のディジタルフィルタを結合することも
可能である。ローパスフィルタの後にディジタル信号を
再サンプリングすることにより、データ通信チャンネル
およびデータメモリの容量をより効率的に使用すること
ができる。もしこのフィルタをVLSIで製造すれば、この
フィルタは地中聴音装置の内部に収容することができ
る。この技術はすでに良く知られているため、これ以上
詳細な説明は行わない。
第５図は機械的変換器13を示す。この変換器13は慣性
質量２により構成されており、この慣性質量２はさら
に、マグネット14、隔離ピース15および複数個の内部ポ
ールピース16とハウジング17からなり、このハウジング
17には検出コイル18、駆動コイル19、補償コイル20およ
び中空ポールシュー21が含まれている。慣性質量２はス
プリング22によりハウジング17内に支持されている。慣
性質量２の運動は検出コイル18内の磁束を変化させ、こ
れによって電圧を誘起する。検出コイル18は補償コイル
20に直列接続されており、また電子処理装置の入力端に
も接続されている。マグネット14により発生された磁界
は補償コイル20のエアギャップ内ではゼロのため、慣性
質量２の運動は補償コイル20内に電圧は誘起しない。駆
動コイル19は電子処理装置に接続されており、またマグ
ネット14の磁界内に配置されている。もし電流が駆動コ
イル19を通って流れると、ローレンツ力F1＝Ｂ・ｉ・１
が慣性質量２に作用する。磁束密度Ｂおよびコイル長１
は一定のため、ローレンツ力F1は電流ｉに比例する。さ
らに駆動コイル19を通って流れる電流は、駆動コイル19
と検出コイル18間の相互誘導により誘導電圧を生ずる。
電子処理装置がこの誘導電圧を慣性質量２の運動と認識
することを防止するため、補償コイル20が設けられてい
る。隔離ピース15の相互透磁率の値はマグネット14即ち
空気の相互透磁率の値に等しいため、補償コイル20内に
誘起される電圧は検出コイル18における誘起電圧に等し
くなる。しかし２つのコイルの巻回方向は互いに逆方向
になっているため、これらのコイルを直列に接続するこ
とにより駆動コイル19を通って流れる電流により誘起さ
れる電圧はゼロになる。これらのコイル間には容量結合
が生ずる可能性がある。これを防止するために、内部ポ
ールシュー16はコア23により、相互に結合され、さらに
電子処理装置の電子質量に結合されている。コア23の材
料は導電性を有する磁気的には非導磁性であり、例えば
銅で構成される。コア23はまたポールシュー16、マグネ
ット14および隔離ピース15をスプリング22に機械的に設
置するために用いられている。にかわ止めによる機械的
な結合が可能ではあるが、耐衝撃性の観点からは好まし
とは言えない。
第５図による機械的な構造は単純であるが、磁性材料
により作られた外部ポールシュー21が内部ポールシュー
16およびマグネット14により吸引されるという欠点があ
る。従ってスプリングはマグネット14の吸引力を補償す
るのに十分な求心力を生成するために半径方向に十分な
強度を有する必要がある。第６図にはこのような欠点を
除去した機械的変換器13′が示されている。慣性質量
２′はここではマグネット14、隔離ピース15、内部ポー
ルピース16および外部ポールシュー21′で形成されてい
る。ハウジング17は検出コイル18、駆動コイル19および
補償コイル20から構成されている。外部ポールシュー2
1′はスポーク23′により内部ポールピース16の外側に
強固に固定されている。内部ポールピース16、マグネッ
ト14および外部ピースシュー21′間の磁気的吸引力は、
ここでは強固な機械的結合により吸収される。慣性質量
２′はスプリング22によりハウジング17内に支持されて
いる。
第７図はセンサ１の歪レベルを測定する方法を示す。
リードオンリーメモリ24はディジタル化された正弦信号
を含んでいる。スイッチ25はリードオンリーメモリ24を
読み出し、テスト信号Ｔ（ｚ）を発生する。テスト信号
Ｔ（ｚ）の周期はクロックジェネレータ26およびカウン
タ27により発生されたクロック周波数により決定され
る。テスト信号の周波数は調整器n1により変化される。
テスト信号Ｔ（ｚ）は慣性質量２を励起し、加速度入力
信号Ｘ（ｓ）をシミュレートする。出力信号Ｙ（ｚ）は
テスト信号Ｔ（ｚ）および加速度信号Ｘ（ｓ）の応答を
含んでいる。
同時に、第２のスイッチ28は、クロックジェネレータ
26およびカウンタ29により決定される周期によりリード
オンリーメモリ24を読み出す。このテスト信号は第１の
テスト信号の周波数のｎ2/n1倍の周波数で発生される。
この信号はマルチプライヤ30により、センサ１の出力信
号と乗算される。マルチプライヤ30により形成された積
は出力信号Ｙ（ｚ）とこれよりｎ2/n1倍の周波数を有す
るテスト信号の和および差の周波数により構成されてい
る。ｎ2/n1倍の周波数を有する出力信号の高調波歪はマ
ルチプライヤ30の出力端におけるゼロ周波数に関する差
を測定することにより決定される。出力信号Ｖ（ｚ）は
テスト信号Ｔ（ｚ）の周波数のｎ2/n1倍の周波数を有す
る高調波歪である。ローパスフィルタ31はこの周波数を
マルチプライヤ30の信号からフィルタリングする。ロー
パスフィルタ31のカットオフ周波数は、地震信号のスペ
クトラムにおけるフィルタの帯域幅を決定する。カット
オフ周波数を低く選定するにしたがって、入力加速度の
結果としての環境ノイズは減少する。信号Ｙ（ｚ）およ
び信号Ｔ（ｚ）の語長は短いため、ディジタル回路の実
現は簡単である。
フロントページの続き (56)参考文献 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃ ｓ Ｅ ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎ ｔ，21［８］（1988）（英）ＩＯＰ Ｐ ｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｌｔｄ，ｐ．748 −749

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の地中聴音装置（１）からなる地中聴
    音システムであって、各地中聴音装置は機械的変換器
    （３）および電子処理回路（５〜11）からなり、前記機
    械的変換器（３）は慣性質量（２）および力変換器（1
    2）からなり、前記慣性質量（２）は入力加速度信号お
    よび前記力変換器（12）により励起されるように構成さ
    れており、この励起はセンサ素子（４）により検出さ
    れ、前記力変換器（12）は前記電子処理回路により制御
    され、前記複数の地中聴音装置の電子処理回路は伝送線
    路によって中央ステーションに接続されている前記地中
    聴音システムにおいて、前記センサ素子（４）は前記慣
    性質量（２）の速度を検出し、かつ、非常に高い利得を
    有する増幅器（5,5′）によりアナログディジタルコン
    バータ（８）を制御し、前記アナログディジタルコンバ
    ータ（８）の出力はディジタルアナログコンバータ（1
    1）の入力に接続されており、前記ディジタルアナログ
    コンバータ（11）の出力は力変換器（12）を制御し、 前記増幅器（５′）はローパス特性を有し、この増幅器
    （５′）の入力は、前記増幅器（５′）の結果として生
    ずるアナログディジタルコンバータ（８）の制御を制限
    し、かつ、量子化ノイズを抑圧するために、速度センサ
    素子の他に前記ディジタルアナログコンバータ（11）の
    出力に接続されていることを特徴とする地中聴音システ
    ム。
  2. 【請求項２】前記増幅器（５′）の入力は、センサ素子
    （４）の他に第２のディジタルアナログコンバータ（1
    1′）の出力に接続されており、前記ディジタルアナロ
    グコンバータ（11′）の入力はインバータ（９）により
    制御され、このインバータ（９）はまた、演算ユニット
    （10′）を制御し、この演算ユニット（10′）はクロッ
    ク（７）からの命令により第１のディジタルアナログコ
    ンバータ（11）を制御し、前記演算ユニット（10′）は
    ディジタル信号を積分することを特徴とする請求項１に
    記載の地中聴音システム。
  3. 【請求項３】ディジタルテスト信号Ｔ（ｚ）が、加算段
    （10、10′）において前記アナログディジタルコンバー
    タ（８）の出力信号に加算され、この加算段（10、1
    0′）の出力は前記ディジタルアナログコンバータ（1
    1）に接続され、これによってこのテスト信号に応じ
    て、また力変換器（12）により前記慣性質量（２）に力
    を作用させ、前記アナログディジタルコンバータに対す
    る前記クロック信号（７）はまた、前記テスト信号に対
    するクロック信号としても作用することを特徴とする請
    求項１又は２に記載の地中聴音システム。
  4. 【請求項４】各機械的変換器（３）は同軸永久磁石装置
    （14〜21）と、中空の外部ポールシュー（21）内に同軸
    的に配置された検出コイル（18）および駆動コイル（1
    9）を含む同軸コイル装置とからなり、一方の装置は可
    動であり他方の装置は静止し、これらの装置の間にスプ
    リング（22）が設けられた、特に地震波のような機械的
    な振動を検出する地中聴音システムであって、前記磁石
    装置はその両側に２つの内部ポールシュー（16）を備え
    た永久磁石（14）により構成され、前記駆動コイル（1
    9）は前記内部ポールシュー（16）の内の一つと外部ポ
    ールシュー（21）の間の空隙に配置され、検出コイルは
    他の前記内部ポールシュー（16）と外部ポールシュー
    （21）の間の空隙に配置され、補償コイル（20）は前記
    磁石（14）の磁界の外側で、かつ、前記外部ポールシュ
    ー（21）の内側に配置され、前記駆動コイル（19）によ
    り前記補償コイル（20）内に発生された交番磁束により
    誘起された誘導電圧は検出コイル（18）内の交番磁束に
    より誘起された誘導電圧にほぼ等しくなるように構成さ
    れていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに
    記載の地中聴音システム。
  5. 【請求項５】前記外部ポールシュー（21′）は２本のス
    ポーク（23′）により前記内部ポールシュー（16）に機
    械的に強固に結合されていることを特徴とする請求項４
    に記載の地中聴音システム。
  6. 【請求項６】前記磁石装置は前記補償コイル（20）の前
    にある第３の内部ポールシュー（16）からなり、非磁性
    間隙（15）により第１の内部ポールシュー（16）から分
    離されていることを特徴とする請求項４または５に記載
    の地中聴音システム。
  7. 【請求項７】前記内部ポールシュー（16）は装置の軸方
    向に向けられた非導電性のコア（23）により相互に結合
    されていることを特徴とする請求項４から６のいずれか
    に記載の地中聴音システム。
  8. 【請求項８】ディジタルテスト信号は地中聴音装置を制
    御するメモリに蓄えられた信号の読み出しにより発生さ
    れ、第２のディジタルテスト信号は前記メモリをｎ倍早
    い速度で読み出すことにより発生され、ディジタル乗算
    器は前記第２のテスト信号を出力信号と乗算し、ローパ
    スフィルタは前記乗算器の出力信号から第ｎ次の高調波
    歪を抽出することを特徴とする請求項１から３のいずれ
    かに記載の地中聴音システムの試験方法。
  9. 【請求項９】複数の地中聴音装置（１）からなる地中聴
    音システムであって、各地中聴音装置は機械的変換器
    （３）および電子処理回路（５〜11）からなり、前記機
    械的変換器（３）は慣性質量（２）および力変換器（1
    2）からなり、前記慣性質量（２）は入力加速度信号お
    よび前記力変換器（12）により励起されるように構成さ
    れており、この励起はセンサ素子（４）により検出さ
    れ、前記力変換器（12）は前記電子処理回路により制御
    され、前記複数の地中聴音装置の電子処理回路は伝送線
    路によって中央ステーションに接続されている前記地中
    聴音システムにおいて、前記センサ素子（４）は前記慣
    性質量（２）の速度を検出し、かつ、非常に高い利得を
    有する増幅器（5,5′）によりアナログディジタルコン
    バータ（８）を制御し、前記アナログディジタルコンバ
    ータ（８）の出力はディジタルアナログコンバータ（1
    1）の入力に接続されており、前記ディジタルアナログ
    コンバータ（11）の出力は力変換器（12）を制御し、 ディジタルテスト信号Ｔ（ｚ）が加算段（10、10′）に
    おいて前記アナログディジタルコンバータ（８）の出力
    信号に加算され、この加算段（10、10′）の出力は前記
    ディジタルアナログコンバータ（11）に接続され、これ
    によってこのテスト信号に応じて、また力変換器（12）
    により前記慣性質量（２）に力を作用させ、前記アナロ
    グディジタルコンバータに対する前記クロック信号
    （７）はまた、前記テスト信号に対するクロック信号と
    しても作用することを特徴とする地中聴音システム。
  10. 【請求項１０】複数の地中聴音装置（１）からなる地中
    聴音システムであって、各地中聴音装置は機械的変換器
    （３）および電子処理回路（５〜11）からなり、前記機
    械的変換器（３）は慣性質量（２）および力変換器（1
    2）からなり、前記慣性質量（２）は入力加速度信号お
    よび前記力変換器（12）により励起されるように構成さ
    れており、この励起はセンサ素子（４）により検出さ
    れ、前記力変換器（12）は前記電子処理回路により制御
    され、前記複数の地中聴音装置の電子処理回路は伝送線
    路によって中央ステーションに接続されている前記地中
    聴音システムにおいて、前記センサ素子（４）は前記慣
    性質量（２）の速度を検出し、かつ、非常に高い利得を
    有する増幅器（5,5′）によりアナログディジタルコン
    バータ（８）を制御し、前記アナログディジタルコンバ
    ータ（８）の出力はディジタルアナログコンバータ（1
    1）の入力に接続されており、前記ディジタルアナログ
    コンバータ（11）の出力は力変換器（12）を制御し、 各機械的変換器（３）は同軸永久磁石装置（14〜21）
    と、中空の外部ポールシュー（21）内に同軸的に配置さ
    れた検出コイル（18）および駆動コイル（19）を含む同
    軸コイル装置とからなり、一方の装置は可動であり他方
    の装置は静止し、これらの装置の間にスプリング（22）
    が設けられた、特に地震波のような機械的な振動を検出
    する地中聴音システムであって、前記磁石装置はその両
    側に２つの内部ポールシュー（16）を備えた永久磁石
    （14）により構成され、前記駆動コイル（19）は前記内
    部ポールシュー（16）の内の一つと外部ポールシュー
    （21）の間の空隙に配置され、検出コイルは他の前記内
    部ポールシュー（16）と外部ポールシュー（21）の間の
    空隙に配置され、補償コイル（20）は前記磁石（14）の
    磁界の外側で、かつ、前記外部ポールシュー（21）の内
    側に配置され、前記駆動コイル（19）により前記補償コ
    イル（20）内に発生された交番磁束により誘起された誘
    導電圧は検出コイル（18）内の交番磁束により誘起され
    た誘導電圧にほぼ等しくなるように構成されていること
    を特徴とする地中聴音システム。
  11. 【請求項１１】複数の地中聴音装置（１）からなる地中
    聴音システムであって、各地中聴音装置は機械的変換器
    （３）および電子処理回路（５〜11）からなり、前記機
    械的変換器（３）は慣性質量（２）および力変換器（1
    2）からなり、前記慣性質量（２）は入力加速度信号お
    よび前記力変換器（12）により励起されるように構成さ
    れており、この励起はセンサ素子（４）により検出さ
    れ、前記力変換器（12）は前記電子処理回路により制御
    され、前記複数の地中聴音装置の電子処理回路は伝送線
    路によって中央ステーションに接続されている前記地中
    聴音システムにおいて、前記センサ素子（４）は前記慣
    性質量（２）の速度を検出しかつ、非常に高い利得を有
    する増幅器（5,5′）によりアナログディジタルコンバ
    ータ（８）を制御し、前記アナログディジタルコンバー
    タ（８）の出力はディジタルアナログコンバータ（11）
    の入力に接続されており、前記ディジタルアナログコン
    バータ（11）の出力は力変換器（12）を制御するように
    構成された前記地中聴音システムの試験方法であって、 ディジタルテスト信号は地中聴音装置を制御するメモリ
    に蓄えられた信号の読み出しにより発生され、第２のデ
    ィジタルテスト信号は前記メモリをｎ倍早い速度で読み
    出すことにより発生され、ディジタル乗算器は前記第２
    のテスト信号を出力信号と乗算し、ローパスフィルタは
    前記乗算器の出力信号から第ｎ次の高調波歪を抽出する
    ことを特徴とする地中聴音システムの試験方法。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9619699D0 (en) * 1996-09-20 1996-11-06 Geco Prakla Uk Ltd Seismic sensor units
US6075754A (en) * 1997-04-08 2000-06-13 Vanzandt; Thomas R. Single-coil force balance velocity geophone
DE69925257D1 (de) * 1998-03-25 2005-06-16 Thomas R Vanzandt Vorrichtung zur leistungsverbesserung eines rückgekoppelten akzelerometers auf der basis eines ein-spulen-geophons
EP1149506A4 (en) * 1998-11-10 2005-06-29 Thomas R Vanzandt GEOPHON WITH A SINGLE RECYCLED COIL WITH HIGH BANDWIDTH
FR2794531B1 (fr) * 1999-06-07 2001-07-06 Inst Francais Du Petrole Dispositif capteur d'ondes elastiques compense electriquement des effets de l'inclinaison
DE10344558A1 (de) * 2003-09-25 2005-05-12 Send Signal Elektronik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von seismisch bedingten Bewegungen
WO2007079416A2 (en) * 2005-12-30 2007-07-12 Input/Output, Inc. Geophone with mass position sensing
US8923095B2 (en) * 2006-07-05 2014-12-30 Westerngeco L.L.C. Short circuit protection for serially connected nodes in a hydrocarbon exploration or production electrical system
DE102006055457B4 (de) * 2006-11-24 2016-01-07 Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik Schwingungserzeuger für seismische Anwendungen
US20100211320A1 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 Massimiliano Vassallo Reconstructing a seismic wavefield
US8699297B2 (en) * 2009-02-13 2014-04-15 Westerngeco L.L.C. Deghosting and reconstructing a seismic wavefield
US8554484B2 (en) * 2009-02-13 2013-10-08 Westerngeco L.L.C. Reconstructing seismic wavefields
US20100211322A1 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 Massimiliano Vassallo Interpolating a pressure wavefield along an undersampled direction
US9335429B2 (en) 2012-09-25 2016-05-10 Cirrus Logic, Inc. Low power analog-to-digital converter for sensing geophone signals
US8970413B1 (en) * 2012-09-25 2015-03-03 Cirrus Logic, Inc. Low power analog-to-digital converter for sensing geophone signals
CA2840916C (en) 2013-04-02 2016-11-01 Sas E&P Ltd. Dual-coil geophone accelerometer
US9348043B2 (en) 2013-04-02 2016-05-24 Sas E&P Ltd. Multi-coil multi-terminal closed-loop geophone accelerometer
RU2627995C1 (ru) * 2013-12-31 2017-08-14 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Геофон с настраиваемой резонансной частотой
US20180160226A1 (en) * 2016-12-05 2018-06-07 Semiconductor Components Industries, Llc Reducing or eliminating transducer reverberation
RU204436U1 (ru) * 2021-03-09 2021-05-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Устройство для измерения вибраций
CN115373019B (zh) * 2022-07-19 2023-04-07 中国科学院地质与地球物理研究所 一种高灵敏度、宽频带、全倾角地震检波器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2776560A (en) * 1953-07-03 1957-01-08 Southwestern Ind Electronics C Means for measuring and for generating motion
US3088062A (en) * 1956-02-10 1963-04-30 Albert A Hudimac Electromechanical vibratory force suppressor and indicator
US3429189A (en) * 1965-01-25 1969-02-25 Systron Donner Corp Pulse torquing digital accelerometer and method
HU173035B (hu) * 1975-01-09 1979-02-28 Banyaszati Kutato Intezet Ustrojstvo dlja izmerenija skorosti mekhanicheskogo kolebanija nizkoj chastoty
US4159464A (en) * 1976-07-06 1979-06-26 Western Geophysical Co. Of America Geophone with damping coil
NL175856C (nl) * 1979-12-21 1987-12-16 Terra Dynamics B V Omzetter voor het opnemen van mechanische trillingen en een met een dergelijke omzetter gevormde seismometer, benevens een schakeling voor het in subgroepen onderverdelen van een aantal van zulke seismometers.
NL8202309A (nl) * 1982-06-08 1984-01-02 Regt Special Cable Bv De Actieve geofoon, meer in het bijzonder een versnellingsgevoelige geofoon.
US4517514A (en) * 1982-09-30 1985-05-14 Design Professionals Financial Corporation Vibration transducer with dual opposed magnetic assemblies and counterbalanced mass
JPH0664084B2 (ja) * 1985-04-16 1994-08-22 シュルンベルジェ オーバーシーズ エス．エイ． 光感震器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｅ ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，２１［８］（１９８８）（英）ＩＯＰ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｌｔｄ，ｐ．７４８−７４９

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