JPH0227636B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、海底構造の調査に用いる地震波探査
装置に関するものである。

［従来の技術］ 音源及び受波器を海面付近に位置させた従来の
地震波探査装置、即ち海面付近の音源から発振さ
せ、その音源からの音波が海底で反射して戻つて
くる。反射波を海面付近の受波器で受波する従来
の地震波探査装置では、深海の地形が複雑な場所
では高分解能の探査を行うことができない。それ
は、音波が無指向的に散乱して海底に向うため、
その音波が音源真下の海底面で反射するだけでな
く、その周囲に高い部分等があると、そこからも
反射波（サイドエコーと呼ばれる。）が生じ、そ
れを上記音源真下の海底面からの反射波に先立つ
て拾うため、海底の形状が実際の海底と異なつた
ものとして記録されるからである。

これを解決するには、発振音源の指向角を狭め
て音波の発散を少なくし、音源真下の海底からの
反射信号のみが得られるようにすればよい。この
方法は、ナロービームと呼ばれ、測深機では実用
化されている。しかしながら、海底構造探査用の
低周波音源では実用化されていない。

上記問題を解決するもう一つの方法として、音
源及び受波器を海面付近ではなく海底近傍で曳航
船、それらの機器によつて海底面との間で送受波
する方法がある。この方法によれば、深海底の探
査を行つても上記サイドエコーの影響を受けるこ
とは少なく、大陸棚（水深100〜200m）での探査
における同様の分解能を得ることが可能となる。

しかしながら、音源を深海の海底近傍で曳航す
ることは難しく、特に、音源として圧搾空気を使
用するエアガンを用いたものでは現在のところ実
現されていない。音源として周波数の高い電歪発
振子等を用いたものでは実用化されているが、そ
の使用可能な水深は6000m止まりである。

また、音源を海面付近を曳航し、受波器のみを
海底近傍で曳航する方法も考えられ、この方法で
は上記エアガンでも深海の海底の探査が可能とな
り、装置の構造も簡単となる。これは、深海曳航
式ハイドロホンと呼ばれ、従来からその研究が行
われているが、その具体的構造は、深海用ハイド
ロホンに信号増幅用のプリアンプを付加したもの
として構成され、それらを同軸アーマードケーブ
ルで曳航船上の記録装置に接続している。

そのため、上記深海曳航式ハイドロホンを用い
る曳航船では同軸アーマードケーブル用のウイン
チを備える必要があるが、その同軸アーマードケ
ーブル用のウインチは非常に大掛りで高価な設備
となるだけでなく、同軸アーマードケーブルは断
線のおそれがあるため、取扱いに注意を要し、従
つて非常に作業性が悪いという難点があつた。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、深海用ハイドロホンからの出
力信号をそれと共に海底付近において曳航するデ
ータ収録器内に記憶させることにより、深海用ハ
イドロホン等を曳航する媒体として、同軸アーマ
ードケーブルに代えて鋼製等のワイヤを用い得る
ように構成し、低コスト化及び作業性の向上を図
ると共に、それにより大かがりな同軸アーマード
ケーブル用のウインチを備えていない船でも曳航
船として使用できるようにすることにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明の装置は、曳
航船によつて地震波検出用のハイドロホンとハイ
ドロホンからの出力信号を収録するデータ収録器
とから成る受波器を海底近傍において曳航するよ
うにしたものにおいて、上記受波器を曳航する媒
体としてワイヤを用い、上記収録器を耐圧性カプ
セルの内部にハイドロホンからの出力信号をその
他の検出データと共に記録する固体メモリを用い
たものとして構成し、上記固体メモリに記録した
信号を外部機器に転送するための信号伝達手段を
上記カプセルを閉蓋したままの状態で接続可能に
構成したことを特徴とするものである。

［作 用］ 上記構成を有する海底構造調査用地震波探査装
置によつて海底構造を調査する場合、まず、曳航
船上で準備した受波器を水面に着水させ、ワイヤ
を繰出して受波器を海底近傍に位置させる。ま
た、別途準備した音源を海面近傍に位置させ、そ
の音源を上記受波器と共に曳航船によつて曳航す
る。

このような音源及び受波器を曳航船で曳航しな
がら音源を所定の時間間隔で発振させれば、音源
から出て海底で反射する反射波がハイドロホンで
検出されて、収録器における固体メモリに収録さ
れ、この動作が音源の発振に対応して断続的に繰
返される。このような探査終了後、ワイヤを巻取
つて受波器を曳航船上に引上げ、船上において収
録器にそのカプセルを閉蓋したままの状態で信号
伝達手段を接続することにより先に収録されたデ
ータがコンピユータ等の外部機器に転送される。

この場合に、上記固体メモリを用いているの
で、データを同軸アーマードケーブル等を使用し
て逐次船上のコンピユータに転送する必要がな
く、また収録器にそのカプセルを閉蓋した状態で
信号伝達手段を接続し、収録したデータをコンピ
ユータ等に転送するようにしているため、船上に
おいて雑音の影響を受けるのが少ない状態で簡易
にデータの転送が行われる。

［実施例］ 第１図において、１は曳航船、２は音源、３は
受波器であり、曳航船１と水面付近の音源２とを
鋼製ワイヤ４で接続すると共に、曳航船１と海底
５の近傍の受波器３とを鋼製ワイヤ６で接続して
いる。

上記受波器３は、ワイヤ６で直接的に曳航船１
に接続された耐圧性のデータ収録器７と、その収
録器７に牽引用兼電気信号伝達用のケーブル８を
介して接続された深海用ハイドロホン９とを備え
ている。

上記収録器７は、ハイドロホン９から電気信号
の形で出力されるデータを記録すると共に、その
収録器を船上に引上げたときに、船上のコンピユ
ータ等の外部機器にそのデータを転送するように
したもので、水深が１万ｍ程度の水圧に耐え得る
カプセル内にハイドロホン９から送られたデータ
をメモリに記憶させるための電子回路を組込んだ
ものとして構成され、さらにそれらの電子回路に
通じる複数の電気的端子または光フアイバー接続
用端子を、カプセル外面に露呈可能な状態に設け
ている。これらの端子は、第２図及び第３図に示
すように、各種の外部機器、即ち、上記コンピユ
ータ、カプセル内の電子回路の動作パラメータの
設定信号等を送るポータブルコンソール１２、及
び内部のバツテリーに対するバツテリーチヤージ
ヤーを、カプセルの閉蓋状態において接続可能に
したものである。

上記パツケージの内部における電子回路は、具
体的には第３図に示すように構成される。即ち、
ハイドロホン９から送られる受波信号を利得調整
機能を備えたプリアンプで前置増幅し、その増幅
された信号を次段のバンドパスフイルタを通した
後、多段アンプ形利得自動設定アンプ及びＡ／Ｄ
コンバータを介してバスに接続している。

上記バスにはコントロール用のマイクロプロセ
ツサ（CPU）、メモリ（ROM）、データバツフア
メモリ（RAM）、容量が20Mバイトの固体メモ
リ（磁気バルブ）により構成したマスストーレツ
ジ、及び曳航体の内部時計としてのリアルタイム
クロツクが接続され、そのクロツクからの信号に
同期して受波信号の固体メモリへのデータ格納開
始時刻の記録等を行うように構成している。

さらに、上記バスには、Ａ／Ｄコンバータを介
して深度センサー、温度センサー、スピードログ
及びヘツデイングセンサーが接続され、それらの
センサーから送られる信号を上記受波信号と同様
にデジタル信号としてメモリに記録可能に構成し
ている。また、上記バスには２チヤンネルのシリ
アルインターフエースが接続され、一方のインタ
ーフエースには上記コンソールが接続可能に構成
され、他方のインターフエースにはオプテイカル
モデム及び光フアイバーを介して上記コンピユー
タが接続可能に構成されている。さらに、上記バ
スにはパラレルＩ／Ｏポート（PIO）及びフオト
カプラーを介してトランスポンダを接続可能に構
成している。上記カプセル内に外部のバツテリー
チヤージヤーに接続可能なバツテリーが設けられ
ているのは前記した通りである。

次に、上記構成の装置による測定について説明
する。

第１図に示すように、曳航船１により音源２及
び受波器３をそれぞれ海面付近及び海底近傍にお
いて曳航する。曳航しながら音源２を一定の時間
間隔、例えば12秒毎に発振させる。音源２からの
音波が海底で反射して戻つてくる反射波はハイド
ロホンで検出し、検出した信号を、再生時に必要
となる参照データ信号、即ちリアルタイムクロツ
クからの記録開始時刻信号及び各種センサからの
深度信号、温度信号等と共に４秒間だけマススト
ーレツジに記録し、その他の時間は記録しないよ
うにしている。

これを第４図のタイムチヤートを参照しながら
詳細に説明すると、音源の発信時刻T₀，T₃の時
間間隔は12秒とし、発振時刻T₀における発振後、
その発振に基づく音波が海底で反射して戻つてく
る反射波を４秒間だけ検出し、上記参照データ信
号と共にRAMに記録するため、時刻T₀より一定
時間遅れた時刻T₁，T₂において４秒間の間隔で
立上がる記録開始及び記録終了のトリガパルスを
生成する。それらのトリガパルスの立上がりに同
期させてRAMへの書込みを許容する書込み信号
を４秒間だけ生成し、その信号によりRAMへの
書込みを行う。

これと同時に、時刻T₂におけるトリガパルス
は転送のタイミングをとるものとしても用いら
れ、そのためこのパルスによつてRAMに記録さ
れたデータが順次マスストーレツジへ転送され
る。

上記記録開始トリガパルスの立上がり時刻は任
意の手段で定めることができ、例えば、 (1) 音源からの直接波が、海底からの反射波に先
立つてハイドロホンに到達したのをシヨツトデ
イテクターによつて検出することによつて行う
方法。

(2) トランスポンダを使用する方法。

(3) 内部時計としてのリアルタイムクロツクから
のクロツク信号を使用する方法。

等を採用することができる。

第５図は、１トレースにおける各信号の割りあ
てを模式的に例示したもので、１トレース毎に記
録開始時刻等の時刻データ信号、深度・水温デー
タ信号、速度・ヘデイングデータ信号及び反射地
震波信号が順次メモリに書込まれる。上記深度デ
ータ信号は再生時に受波器の位置を補正するデー
タとして使用されるものである。１データのビツ
ト数は、Ａ／Ｄ変換器の分解能が12ビツトであ
り、利得自動設定アンプの利得切換ビツトが３ビ
ツトであることから、それらを足し合わせた15ビ
ツトとなり、サンプリング時間を1msecとし、上
記したように12秒毎のシヨツト（発振）で４秒間
トレースを行うと、１トリースで使用されるメモ
リ容量は約8Kバイトとなる。而して、固体メモ
リとして容量が20Mバイトのものを用いているの
で、約８時間の曳航調査が可能である。

上記のようにして探査を終了した後、船１上の
ウインチを駆動してワイヤ６を巻込み、受波器３
を船１のデツキに引上げる。デツキ上において、
先に上記マスストーレツジに書込んだデータを取
出すため、第２図に示すように、受波器３の収録
器７にバツテリーチヤージヤー、ポータブルコン
ソール１２及びミニコンピユータ１１を接続し、
さらにコンピユータ１１にデータに記録表示用の
レコーダ及び磁気テープMTを接続する。その
後、データをミニコンピユータのデイスクや磁気
テープMTに取込み、そのデータを基にして深度
補正やフイルタ処理等の各種の処理を施し、それ
によつて得られる海底の断面形状を表わす信号を
プロツタや記録器へ出力させる。

船上での上記収録器からのデータの転送は光フ
アイバーケーブルで行われる。そのため、船上に
は、無線電信電話及びエンジンノイズ等の多くの
雑音源が存在するものの、それらの雑音の影響も
受けることなく、誤動作せずに適正なデータ転送
が行われる。上記データ転送の適正化は、転送さ
れるべきデータが全てデジタル信号であることに
よつて達成されている。

［発明の効果］ 上述した本発明によれば、深海用ハイドロホン
からの出力信号を、それと共に海底付近において
曳航するデータ収録器内に記憶させることによ
り、深海用ハイドロホン等を曳航する媒体とし
て、同軸アーマードケーブルに代えて鋼製等のワ
イヤを用いることができ、それによつて低コスト
化及び作業性の向上を図り得ると共に、大がかり
な同軸アーマードケーブル用のウインチを備えて
いない船でも曳航船として使用することができ
る。

また、その地震波探査装置の具体的構成とし
て、RAM及びマスストーレツジへのデータの記
録は、ハイドロホン及び各種センサーからの信号
を全てＡ／Ｄコンピユータによりデジタル信号に
変換した後に行うようにしたので、アナログ信号
のまま記録する場合に比べてＳ／Ｎ比が高く、ダ
イナミツクレンジが大きい質の高い記録を得るこ
とができるだけでなく、受波器の深度補正を容易
に行うことができる。

さらに、上記データの記録を行う固体メモリと
して磁気バルブメモリを使用したので、メモリを
小形で電力消費量が小さいものとすることがで
き、従来から使用されている500Kバイト程度の
小さな容量しか備えないカセツトテープよりも著
しく多くのデータを記録できるだけでなく、大容
量ではあるが受波器内にのような悪環境での使用
には不向きな磁気デイスクと異なり、回転によつ
て振動が生じるようなこともなく、上記受波器内
で使用しても十分な信頼性の高い記録を行うこと
ができ、しかも一旦記録したデータを不揮発性的
に保持させることができる。

さらに、受波器（収録器）を同軸アーマードケ
ーブルに代えて鋼製等のワイヤで曳航するように
したので、ケーブルの断線等のトラブルの心配が
著しく少なく、且つ曳航船には汎用のワイヤ用ウ
インチを備えればよいためほとんどの船を曳航船
として使用することができ、さらに受波器の曳航
をドレツジを行う感覚で操作でき、ハンドリング
が極めて容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による探査状態の説明
図、第２図は探査後における曳航船のデツキ上で
のデータ転送状態の説明図、第３図はデータ収録
器の内部の電子回路図、第４図は受波器の動作を
説明するためのタイムチヤート、第５図は１トレ
ースにおける記録データの割り当て例を示す説明
図である。 １……曳航船、６……ワイヤ、７……データ収
録器、９……ハイドロホン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 曳航船によつて地震波検出用のハイドロホン
   とハイドロホンからの出力信号を収録するデータ
   収録器とから成る受波器を海底近傍において曳航
   するようにしたものにおいて、上記受波器を曳航
   する媒体としてワイヤを用い、上記収録器を耐圧
   性カプセルの内部にハイドロホンからの出力信号
   をその他の検出データと共に記録する固体メモリ
   を用いたものとして構成し、上記固体メモリに記
   録した信号を外部機器に転送するための信号伝達
   手段を上記カプセルを閉蓋したままの状態で接続
   可能に構成したことを特徴とする海底構造調査用
   地震波探査装置。