JPH03503211A - 帯域幅強調地震データ取得装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 帯域幅強調地震データ取得装置及び方法本発明は全体として地球物理学的データ 取得装置に関するものであり、特に装置の実行帯域幅を広くする回路を有する地 球物理学的フィールドデータ取得装置に関するものである。更に詳しくいえば本 発明は地震信号に対するフィルタとして作用する土と地球物理学的データ取得装 置の組み合わせの実効帯域幅を広くするために、地震中にオペレータ制御により 構成できる回路を有する地球物理学的データ取得装置に関するものである。

従来技術の説明 現場作業で取得された地球物理学的データを、典型的には磁気テープに、永久記 録するための記録装置は陸地を見晴らす環境において得られるデータと海を見晴 らす環境において得られるデータを含む。陸地を見晴らす環境においてはセンサ は地震計、ジオフオンまたはその他の種類のセンサを使用でき、海を見晴らす環 境においてはセンサとしては水中聴音器等を使用することができる。

典型的なデジタル野外記録装置が米国特許第３．８１９．８１４号明細書に開示 されている。

各種の構造の地球物理学的データ取得装置（地震計及び野外データ取得装置とも よばれる）が存在し、最も簡単なものは、増幅器の利得が予めセットされて、一 定であるような固定された装置である。そのような従来の装置は前置増幅器段と 、アナログ利得段と、高域フィルタと、低域アンチΦエイリアスフィルタとを各 チャンネルごとに有する。マルチプレクサがデータチャンネルをアナログ／デジ タル（Ａ／Ｄ）変換器へ順次切り換える。

このＡ／Ｄ変換器は入力電圧に比例する２進電圧を出力する。そのような地球物 理学的データ取得装置の重要なパラメータはそれらの装置のダイナミックレンジ である。

ダイナミックレンジは、処理及び記録できる最大人力信号、すなわち、装置のあ る素子を飽和させる振幅のすぐ下の振幅を有する信号と、装置により適正に記録 できる最小信号、ノイズ比が１であると一般に考えられる信号との間のｄＢ差と 定義される。ダイナミックレンジは最大信号と最小信号との比として一般に表さ れ、典型的にはデシベルすなわちｄＢで表される。

Ａ／Ｄ変換器が信号を分けるステップの数は装置の精度を定める。それが１２ビ ツトに分けられるものとすると、それが８ビツトに分けられる場合よりも装置は 精密である。Ａ／Ｄ変換器はある最高電圧を受けるために設計される。Ａ／Ｄ変 換器へ加えられる最高電圧がその値にできるだけ近く（シかし超えない）なるま で、地理信号（地球物理学的データ）を増幅することが重要である。

デジタル語のできるだけ多くのビットを用いるとそれの桁数が多くなる。デジタ ル語の桁数は装置のノイズレベルより上に記録されるビットの数に関連する。言 い換えると、「桁数」の観点から、地球物理学的データ取得装置を十分に利用す るために電子装置を飽和させることなしに増幅器の利得をできるだけ高く設定し て、Ａ／Ｄ段の前に信号を増幅せねばならない。Ａ／Ｄ変換器へ勾えられる最高 電圧が変換器のフルスケールに対して高すぎる時に電子装置は飽和する。

特定の任意の利得設定においては、デジタル装置は、信号がノイズレベル以下ま たは飽和状態であることなしに、定められた入力電圧範囲でのみ動作できる。検 出可能な最低電圧は、最下位ビットまたは装置ノイズレベルに対するしきい値電 圧の高い方である。検出可能な最高電圧は、Ａ／Ｄ変換器が飽和して、それらの 可能な最大デジタル数を出力するようなレベルである。最高レベルより高い信号 は、アナログ状態において、またはデジタル形式に変換された後で、頂部が切ら れる。

石油探査のために典型的に用いられるこの装置は、装置の利得を入来信号に従っ て自動的に調節し、かつ利得設定を記録するために構成される。それらは指数− 仮数科学記法で数が記録される浮動小数点装置である。Ａ／Ｄ変換器からの出力 は仮数であり利得設定は指数である。

２進利得装置はそれらの装置のうちの最初のものである。

１例が、利得範囲が６ｄＢ増分（１ビツトシフト）であるテキサス・インスツル メンツ（Ｔｅｘａｓ　Ｉｎ５ｔｒｕＩｌｅｎｔｓ　）社のＤＦＳ　Ｉ［［である 。デジタル数は１５ビット語として記録され、利得は４ビツト指数として記録さ れる。２進利得装置では、利得が高くされる前にシフトするためのいくつか（１ ５から６０まで）の呼が求められる。利得を低くするために１つの呼が必要とさ れる。

利得変更増幅器記録装置の次の世代は瞬間浮動小数点（ＩＰＰ）装置であった。

利得を任意の量だけ高くするためにはただ１つの呼が求められる。テキサス・イ ンスツルメンツ社のＤＦＳ　ＩＶとＤＦＳ　Ｖはそのような装置の例である。そ れらの装置の利得上昇は１２ｄＢ　（１２ビツトシフト）であるが、２　：　１ 　（６ｄＢ）及び８　：　１　（１８ｄＢ）のような、他のステップ比も同様に 有することができる。

デジタル信号の処理がデジタルフィルタ等を用いて行われると、最大有効桁数の 観点から、記録できる信号の実効ダイナミックレンジは、Ａ／Ｄ変換器に加えら れる信号の実際のダイナミックレンジより狭い。ＩＢビットＡ／Ｄ変換器（１５ ビツト仮数、１ビット符号）の場合には、装置のＡ／Ｄ変換器とデジタル処理素 子の実効ダイナミックレンジは４０〜５０ｄＢの間である。

爆発源が地震信号を地中に発生すると、その信号は実際には複合信号、または多 くの種類の振動信号の和または地中へ伝わって、反射または屈折されて地球物理 学的データ取得装置のジオホンへ戻される波の和である。発生された信号のスペ クトラムは爆発物の重さと種類、それの形及びそれの周囲の物質とに依存する。

典型的な陸上地震探査においては、発生されたスペクトラムのエネルギービーク は１０〜３０Ｈｚの範囲であって、典型的な値は１５Ｈｚである。ピークより高 い震動数においては、エネルギーは１オクターブ当たり約６ｄＢ減少する。圧縮 された空気（「エアガン」）及び質量衝撃装置の発生されたエネルギースペクト ラムの形は爆発源のそれに類似する。

震動源（例えば、コノコ（Ｃｏｎｏｃｏ）社の商品名であるビブロシーズ（Ｖｉ ｂｒｏｓｅｉｓ　）のスペクトラムは非直線掃引信号を用いて制御できる。結果 としてのソース地震信号の高周波エネルギーを増大できる。

上記ソースの１つにより地中に入力される地震波入力の任意のスペクトラムに対 して、大地は減衰フィルタとして応答する。多数震動数地震波の周波数成分は、 任意の周波数に対して同じである伝播速度を有するが、複合波の各周波数はそれ の波長あたり約０．５　ｄＢで減衰させられる。

波の各成分についての減衰のｄＢ幅数は、周波数が２倍になると２倍になる。ｄ Ｂ幅数で測定される減衰の倍加は減衰の指数関数的な増大に等しい。従って、地 震波（発生されたエネルギースペクトラムを有する）は、周波数の関数として、 周波数の上昇とともに指数関数的に減衰させられる。

地中を伝わる波は時間の関数としても指数関数的に減衰させられる。その結果、 ±（信号フィルタとして考えられる）の減衰スペクトラムは時間及び周波数とと もに指数関数的に変化する。特定の任意の時刻において、戻ってくる波のエネル ギースペクトラムは、約ｌＯ〜４０Ｈｚの周波数範囲において最高レベルに典型 的に達し、それから周波数とともに指数関数的に減衰する。ソースの開始後の特 定の任意の時刻に「土フィルタ」及びセンサにより作用させられる周波数の発生 させられたスペクトラムについて考えることは、弾性波の伝わる速度がかなりよ く知られていることを考えると、地中のある深さから戻ってくる波のエネルギー の「スナップショット」を撮影するのに類似する。スナップショットを撮影する タイミングが遅れると、地層を「調べる」深さが深くなる。

最近の地球物理学データ取得装置のＡ／Ｄ変換器及びデジタル処理装置の「実効 ダイナミックレンジ」にかんがみて、「土フィルタ」と地層データ取得装置の組 み合わせの実効装置帯域幅」を近似できる。地震エネルギーが地球へ加えられた 後の任意の時刻にスペクトラムの最大信号振幅が決定されて、Ａ／Ｄ変換器へ加 えられる最大信号レベルの近くの信号レベルを発生するために、利得変化増幅器 の利得が設定されることを認忠する。次に、ｄＢ幅で表された実効ダイナミック レンジが最高信号レベルｄＢ幅、のレベルから差し引かれて、最高信号レベルよ り低い信号レベル、ｄＢ幅、を発生して、それ以下では上記の全「桁数」で信号 を測定できないような土・データ取得装置の減衰レベルを設定する。それから、 それより低い信号レベル、または桁数レベルにより、全桁数で記録できる地震信 号の帯域として定義とれる、実効上・データ取得装置帯域幅を決定できる。その ようにして定められた実効帯域幅は、地震信号が発生されて地中へ入力された後 の各スナップショットまたは時間の後で変化する。

土・データ取得装置の実効帯域幅をできるだけ広くして、より薄い相対的な厚さ の土の層を分析できるようにする。分析は、２つの特徴を一方の特徴の影響から 区別できるような限界として定義できる。土・データ取得装置の実効帯域幅を広 くするデータ取得装置は、狭い実効帯域幅を有する土・データ取得装置より高い 土層分解性能を単に有する。

装置の実効帯域幅を広くするために従来技術において高域フィルタが用いられて いた。「ジオフィジックス」（ＧＥＯＰ）ＩＹＳＩＣ９）第５巻、第２号（１９ ８６年２月）の２８８ページに、クナップ（ＫＮＡＰＰ）及びステップルス（Ｓ ｔｅｐｐｌｅｓ）が、地球物理学的データ取得装置用のデジタル化の前に８１Ｈ ｚ、　２４ｄＢ／オクターブの高域フィルタの遮断周波数について記述している 。クナップとステップルスは、全ての信号を除去するためにはフィルタの遮断周 波数はあまり高くてはならず、かつロールオフ勾配はあまり鋭くてはならないが 、大振幅で低周波の信号と、小さい振幅の信号をマスクすることがある低周波ノ イズとを減衰するのに十分高いことも重要であることを示唆している。

発明の目的の識別 本発明の目的は、大地から戻ってきた地震信号を記録するための地球物理学的デ ータ取得装置の実効帯域幅を広くする装置及び方法を得ることである。

本発明の別の目的は、装置の実効帯域幅を広くするのと同時に、地球の内部の深 い所から戻ってきた低周波信号を記録できるようにする、地球物理学的データに おいて高域フィルタを得ることである。

本発明の別の目的は、地球物理学的データにおいて、オペレータが選択可能な遮 断周波数と、装置の実効帯域幅を広くするために、低い周波数における最高減衰 レベルとを有する、減衰が限られた高域フィルタを得ることである。

本発明の別の目的は、下遮断周波数以下では利得がほぼ一定であって、下遮断周 波数より高い遷移帯においては周波数の上昇とともに利得が高くなり、遷移帯の 上限以上では利得が一定であるようなフィルタを地球物理学的データにおいて得 ることである。

本発明の別の目的は、地球物理学的データ取得装置において、装置の入力ノイズ を最少にすると同時に装置の実効帯域幅を広くするように、装置の入力段に配置 されるスペクトル形成フィルタを得ることである。

本発明の別の目的は、地球物理学的データ取得装置において、オペレータが選択 できる下遮断周波数を有するスペクトル形成フィルタと、その下遮断周波数に続 いて実効大地／データ取得装置帯域幅を広くする利得ブーストとを得ることであ る。

本発明の別の目的は、フィールド作業専門家が、特定のエネルギー源と大地の場 所から戻ってくる信号に対する地震データ取得装置のスペクトル特定を強めるこ とにより、得た信号の分析を強めるために、調節減衰限定フィルタのパラメータ と、スペクトル形成フィルタのパラメータとのスペクトル特性を決定できるよう な地球物理学的フィールド作業方法をを得ることである。

概　　要 発明の上記目的、その他の利点及び諸特徴はスペクトル形成フィルタを持つ人力 段を有する地球物理学的データ取得装置において達成される。この装置は減衰を 限定された高域フィルタを更に含む。スペクトル形成フィルタは選択可能な下遮 断周波数と、この下遮断周波数に続く選択可能な利得ブーストを有する。高域フ ィルタの低い周波数における減衰と遮断周波数も選択可能である。

本発明の地球物理学的データ取得装置の使用においては、地球物理学的データ取 得の専門家またはオペレータが、所定の時刻または地震信号の発生の所定時間後 に、大地から戻ってくる波のスペクトルピークを決定するために、実効的に装置 から高域フィルタとスペクトル形成フィルタを有する装置の試験記録をまず行う 。減衰を制限された高域フィルタとスペクトル形成フィルタの遮断周波数と減衰 または利得は、試験スペクトルビークの周波数の関数としてオペレータにより選 択される。

図面の簡単な説明 発明の諸口的、諸利点及び諸特徴は添附の図面を参照することにより一層明らか になるであろう。図において同様な番号は同様な部品を示し、図には発明の例示 的な実施例が示されている。

第１図は典型的な従来の地球物理学的データ取得装置のブロック図、 第２図はスペクトル形成フィルタと、この後に続く減衰制限高域フィルタとを含 む本発明の地球物理学的データ取得装置のブロック図、 第３Ａ図は下遮断周波数と、その下遮断周波数の上の利得ブーストとにより特徴 づけられるシングルエンデツドスペクトル形成フィルタを含む入力段の実施例、 第３Ｂ図はオペレータが選択可能な下遮断周波数と、その周波数の上の利得ブー ストとにより特徴づけられるシングルエンデツドスペクトル形成フィルタを含む 入力段の実施例、 第４Ａ図はオペレータが選択可能な下遮断周波数と、その周波数の上のオペレー タが選択可能な利得ブーストとにより特徴づけられるシングルエンデツドスペク トル形成フィルタを含む差動人力段の実施例、第４Ｂ図はオペレータが選択可能 な下遮断周波数と、その周波数の上の利得ブーストとにより特徴づけられたシン グルエンデツドスペクトル形成フィルタを含む第２図の地球物理学的データ取得 装置の差動入力段好適な実施例の回路図、 第５図はオペレータが選択可能な下遮断周波数と利得ブーストとによ特徴づけら れるスペクトル形成ブーストフィルタの利得対対数周波数のグラフ、第６図はス ペクトル形成フィルタの実効装置帯域幅の拡張を示す、地震信号発生の後のいく つかの時刻における大地とセンサの減衰スペクトルの例、第７Ａ図は遮断周波数 と、この遮断周波数の下の低い周波数における減衰の固定されたレベルとにより 特徴づけられる減衰制限高域フィルタの実施例、第７Ｂ図は第７Ａ図の回路の周 波数応答を示す減衰対対数周波数のグラフ、 第７Ｃ図は第７Ａ図に示されているフィルタの２つの段を含み、かつオペレータ が選択可能な下遮断周波数と、低い周波数における減衰レベルとにより特徴づけ られる、第２図の地球物理学的データ取得装置の減衰制限フィルタの好適な実施 例の回路図、 第８図は地震信号発生の後のいくつかの時刻の１つにおける減衰制限高域フィル タの実効装置帯域幅の拡張を示す、地震信号発生の後のいくつかの時刻における 大地とセンサの減衰スペクトルの例である。

発明の説明 第１図は典型的な従来の地球物理学的データのブロック図である。その装置への 入力は、複数のよられた対の信号の導体で構成されたケーブルにより通常供給さ れる。

陸上地震探査の場合には、各よられた対は、ある離れた場所において、ジオホン またはジオホン群へ接続される。

海中探査においては、よられた対はストリーマ−中に納められる。ストリーマ− は探査船の後部でひかれ、離れた場所において水中聴音器または水中聴音器群へ 接続される。いずれの場合にも、データ収集装置により記録するために複数のデ ータチャネルを利用できる。各よられた対は、アースを基準としない差信号を供 給する。

第１図を参照して、そのような信号の１つがリード１と２によってデータ収集装 置のチャネルの入力段すなわち前置増幅器２５へ結合される。その信号は差動増 幅器３に入る。この差動増幅器は差出力を線５と６を介して差動増幅器７へ供給 する。増幅器７は同相分除去を良く行い、かつ差信号をシングルエンプツト信号 に変換して線８へ供給するように構成される。増幅器３と７は入力段すなわち前 置増幅器２５を含む。増幅器３はより少ない等値入力ノイズと高い利得を持つこ とが好ましい。高い利得は受けた信号を十分に高いレベルまで増幅して、以後の 装置により付加されるノイズが増幅器３によるノイズ付加と比較して不十分であ るようにする。増幅器７は典型的には１に近い利得を有する。

ケーブル信号をデータ収集装置へ結合するための他の手段が知られており、それ らには米国特許第３．７７８．７５９号及び第３．９７２，０２０号の明細書に 開示されているものが含まれる。

前置増幅器の出力端子がリード８により高域フィルタ９へ結合される。この高域 フィルタ９の機能は低い周波数の信号を減衰させることである。線１０が高域フ ィルタの出力端子を低域フィルタ１１へ結合する。低域フィルタは高い周波数を 減衰し、典型的には１オクターブ当たり７２ｄＢの勾配を有する。この装置の後 の点でアナログ信号が標本化され、かつデジタル化されるから、低域フィルタ１ １の鋭い勾配を用いて、標本化周波数の２分の１より高い周波数が減衰させられ て大きな周波数折り返しを阻止する。

低域フィルタ１１の出力端子はり−ド１２によりノツチフィルタ１３へ結合され る。ノツチフィルタ１３の除去帯は、近くの電力線からのどのようなピックアッ プも減衰するように、電力線周波数を中心とする。低域フィルタとノツチフィル タはこの技術ににおいて周知であるから、ここではこれ以上の説明は不要である 。ある装置においては、ノツチフィルタを低域フィルタより前に設けること、ま たは低域フィルタを高域フィルタの前に設けることが知られている。

ノツチフィルタの出力端子がリード１４によって低ドリフトＤＣ増幅器１５への 入力端子へ結合される。典型的には増幅器１５のの利得は１に近く、出力インピ ーダンスは低い。低ドリフト要求は、データ取得装置の残りがＤＣ結合されると いう事実から生ずる。増幅器１５の出力端子はり−ド１６によりマルチプレクサ スイッチエアへ結合される。

このマルチプレクサスイッチ１７は典型的には半導体スイッチであって、図示の チャネルからり−ド１８を介して利得変化増幅器１９の入力端子へ加えられるデ ータの標本を供給するように、非常に短い期間だけ閉じられる。

データ収集装置のうちこの点まで述べた部分、すなわち、入力信号と線工８の間 のチャネルが、装置により記録する入力データの各チャネルについて二重にされ る。スイッチＩ７のような種々のマルチプレクサスイッチが短期間だけ順次閉じ られて、各種のデータチャネルからの連続するアナログ標本列をリード１８へ供 給する。

それら各種の標本は、増幅器１９により増幅されてから、線２１によりＡ／Ｄ変 換器２０へ結合される。デジタル化された出力信号はリード２３により磁気テー プ記録器２２に結合される。好適な実施例においては、記録器２２は磁気テープ 記録器を含む。上で概略的に述べた地球物理学的データ記録装置は、ケーブルか ら受けた多チヤネルアナログデータのデジタル化された標本を磁気テープへ供給 する。

現在使用されているほとんどの高品質Ａ／Ｄ変換器の実効ダイナミックレンジは ８０〜９０ｄＢであるが１２０ｄＢを超えることもある。利得変換増幅器１９は 、標本がリード１８に受けられるにつれて、新しい各データ標本ごとにそれの利 得を自動的に調節できる。リード２１に現れる増幅された信号がＡ／Ｄ変換器の 許容範囲内に入るように利得は調節される。増幅器１９の実際の利得設定は、線 ２３に現れる対応するデジタル化された標本とともに記録するために、線２５を 介して記録器２２へ供給される。適当な利得変化増幅器の一例がここに含めた米 国特許第３．８８４．９８８号明細書に開示されているものである。第１図に示 されている各種の部品の特定の実施例がテキサス州ダラス（Ｄａｌｌａｓ）社の テキサス・インスツルメンツ社によりＤＦＳｖという商品名の下に供給されてい るデジタルフィールド装置に現れる。

第２図は本発明の地球物理学的データ取得装置のブロック図である。この図は第 １図に類似するが、スペクトル形成フィルタを含む入力段３０を有し、減衰制限 高域フィルタ段を更に有する。第２図の装置は高いラインピックアップエリミネ ータ回路４０を含む。この回路はアナログ情報をＤ／Ａ変換器４２を介して利得 変化増幅器工９へ機関させる。従来のノツチフィルタの必要をなくす高ラインピ ックアップエリミネータ回路４０が本発明の譲受人へ譲渡された係属中の米国特 許出願節８１５．１４０号に記載さためにここに含ませる。非常に低い周波数を 除去するために、付加高域フィルタ１３がチャネルに設けられる。

第３Ａ図は入力段３０の回路図である。差動増幅器４３の後にスペクトル形成フ ィルタ５０のシングルエンプツト実施例が続く。第５図は、第３Ａ図のスペクト ル形成回路５０と、第３Ａ図、第３Ｂ図、第４Ａ図及び第４Ｂ図の回路との利得 対周波数特性を一般的に記述する利得対対数周波数のグラフである。入力段３０ は００周波数における利得Ｇ１と、より低い遮断周波数ｆ１と、それに続く遮断 周波数ｆ２においてブースト利得Ｇ２に達するまで周波数の上昇とともに高くな る利得とを有することが好ましい。遮断周波数は、ここでは、利得または減衰対 対数周波数のグラフにおいて利得または減衰の応答を近似する直線の上または下 の３ｄＢ点として定義される。

本発明の重要な特徴はスペクトル形成回路５０を入力段３０に置くことである。

典型的には、入力段の利得が高くなると、装置の等値入力ノイズが少なくなる。

入力段にスペクトル形成回路５０を置くと、後続するどのようなより高いノイズ 回路の前に利得を高くし、その結果としてスペクトル形成回路が装置の入力段の 後に置かれる場合よりも、等価装置ノイズが少なくなる。

大地から戻ってきた地震信号はジオホンのようなセンサからリード１．２（第３ Ａ図）を介して差動増幅器４３に加えられる。この差動増幅器の利得は４または それ以上にすることができる。リード４４上の出力はスペクトル形成回路５０の 演算増幅器５１の正入力端子に加えられる。

回路５０は抵抗／容ｆｆｉ　（Ｒ／Ｃ）帰還回路網を含む。この帰還回路網はリ ード５５上の出力信号をリード５Ｂを介して演算増幅器５１の負入力端子へ加え る。スペクトル形成回路５０のＤＣ利得Ｇ１はＲ１とＲ，、Ｒ２，Ｒ５の和との 比に依存する。高周波利得Ｇ　は抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ５の関数である。遮 断周波数ｆ１とＦ２の間の利得は６ｄＢｌオクターブ（２０ｄＢ／デイケード） の率に接近する勾配で高くなる。より低い遮断周波数ｆ　はコンデンサＣ１と抵 抗Ｒ１とＲ２，Ｒ３，Ｒ５の関数である。より近い遮断周波数ｆ１と、ｄＢで表 した利得または利得ブースト（Ｇ　　−Ｇ　　）の差とを選択することによりＲ １とＲ２゜Ｒ３，Ｒ５，Ｃ１の正しい数値が決定される。

第３Ｂ図の人力段は、第３Ａ図の回路に類似する、第３Ｂ図の回路中の抵抗値と 容量値をスイッチＳ　１　、　　Ｓ　２゜Ｓ　３．　　Ｓ　４．　　Ｓ　５によ り変えることができることを除き、第３Ａ図の入力段と同一の態様である。スイ ッチＳ４またはＳ５を閉じることにより、容量Ｃ１の３つの値を回路中に挿入で きる。スイッチＳ２と８３を開き、または閉じて、Ｒ′またはＲ３″をＲ３′に 並列に挿入せず、または挿入することにより、Ｒ３の４つの値の１つを回路５０ に挿入できる。出力リード５５上の出力信号の量を変えるために、スイッチＳ１ のいくつかの異なる点２０１〜２０４へ閉じることができる。出力リード５５上 の信号はリード５Ｂを介して演算増幅器５１の負入力端子へ帰還される。

第３Ｂ図の抵抗コンデンサの代表的な値を第１表に示す。

第１表 Ｒ５２５，０５６オーム 抵抗とコンデンサの第１表に示す値では、スイッチＳ□が回路のＤＣ利得Ｇ□を 制御する。

スイッチＳ１が位置２００，２０１，２０３または２０４へ接続されるとすると 、第３Ａ図のＲ１とＲ２に等しい第３Ｂ図の実効Ｒ（ＲｅＲ）とＲ２（Ｒ２ｅｒ 　ｒ）は第■表に示す通りである。回路５０のＤＣリスクが表に示されている。

第■表 スイッチ位置　ＤＣ利得　ＲｅｆＴ　　Ｒ２ｅｒｒ２０１　　　　　　５．５　 　５５６８　　　　　　　０２０２　　　　　　２２　　　　１３９２　　　　 　４１７ＧスイツチＳ　とＳ　はｄＢで表すブースト利得（Ｇ　２−Ｇ　）を回 路のＤＣ利得Ｇ□より高く制御する。

コンデンサＣ′またはＣ１１に直列されている抵抗値の量を参照したＲ３の記法 ではＤＣ利得からの利得ブーストの量を次の第■表に示す。

第■表 Ｂ２と８３の　近似ブースト　近似ブーストスイッチ位置　　　（ｄＢ）　　　 　（利得）　　　　Ｒ３５２とＢ３　開　　　　１２　　　　４．０１　　　　 １５１ＢＳ２　　　　　　閉　　　　　１８　　　　　８．０　　　　　　　６ ４７Ｓ２とＢ３　閉　　　　２４　　　１Ｂ、０１　　　　３０２Ｓ３　　　　 閉−−−−（使用せず）　−−−−スイッチＳ　はＳ　回路の下遮断周波数ｆ□ を制御する。抵抗Ｒ′とＲ３’とＲ３’の組み合わせに直列に挿入された容量の 値を参照した記法で第■表にＢ４とＢ５のスイッチ位置に対して下遮断周波数ｆ １が示されている。得られた上遮断周波数も示されている。

第■表 Ｂ４とＢ５の　　容量　　Ｒ３−３０３０Ｒ３−１２９４Ｒ３−６０３Ｓ　閉、 Ｓ　　ｌ５Ｊ１１．０　　　２Ｂ、２　１０５．０　３０．８　２４Ｂ、０　　 Ｂ２．８　５２７．４７Ｓ４開、Ｓ５閉　１．８２５　　１８．１　６４．７　 １Ｂ、８　１５１．３　２０．２　３２４．５９Ｓ４閉、Ｓ５閉　２．６２５　 　１０．０　４０．０　１１．８５　９３．７　１２．５　２００．９第■表、 第■表及び第■表は、スイッチ８１〜Ｓ５を適当に操作することにより、ＤＣ利 得Ｇ１と下遮断周波数ｆ１と、第３Ｂ図の回路５０（及びもちろん回路３０）に より付加される、ｄＢで表されるブースト利得Ｇ１−６２とを、現場作業中にオ ペレータの制御の下に設定することができる。

第４Ａ図は、回路の実施例におけるスペクトル形成人力段３０を示す。この入力 段はり−ド１と２における差入力信号を直接受ける。増幅器６０．６１はトラン ジスタで構成でき、それのベースＢにリード１，２が接続される。

増幅器６０．６１のコレクタＣの出力がリード６４．６５から演算増幅器７０へ 差動的に加えられる。増幅器７０の出力（これは第４Ａ図の実施例のスペクトル 形成人力段３０の出力である）が、第３Ｂ図に示されている帰還回路網と機能的 に同一の帰還回路網を介して増幅器ｅｏ、ｅｔの正入力端子（またはエミッタ） に加えられる。Ｒ１とＲ２′　　、Ｒ２’、Ｒ２”との適切な比により選択され るＤＣ利得が同じであるようにするために、スイッチＳ１と８１′が連動させら れる。Ｃ’／２　　またはＣ１’／２、あるいはＣ′／２とＣ１’／２　　を回 路中に入れるために、スイツ■ チＳ４と８５の位置を選択することにより、遮断周波数ｆ１が第３Ｂ図と同様に して選択される。高周波利得Ｇ　マイナス低周波利得Ｇ１としてｄＢで表される スペクトルブーストをスイッチＳ２と５８位置させて２Ｒ３′を２Ｒ’　と並列 に、または２Ｒ’を２Ｒ３′と並列に、あるいは２Ｒ’と２Ｒ″を抵抗２Ｒ３′ と並列に接続することにより選択できる。第１表の抵抗の値とコンデンサの値は 第４Ａ図に示されている抵抗及びコンデンサの値に対応する。

１メグの抵抗Ｒ８とＲ９の間のＰ点に現れる同相信号が演算増幅器７１へ抵抗Ｒ １ｏとＲ１、を介して加えられ、トランジスタ増幅器８０．６１のエミッタへ加 えられる。第４Ａ図の抵抗Ｒ１ｏとＲ１□は２０８７オームとすることが好まし い。トランジスタｅｏ、ｅｉは市販されている２トランジスタパツケ一ジＭＡＴ −ＤＩの各半分であり、演算増幅器７０は市販されている回路ＬＴ１００ｇであ る。

第４Ｂ図は第４Ａ図のスペクトラム形成入力段の好適な実施例を示す。トランジ スタ６０と６１は市販されているパッケージＭＡＹ−０１の各半分である。それ らのトランジスタへは１５ボルト電圧源からＬＯＯＫオームの抵抗Ｒ１２とＲ１ ３を介して電力が供給される。演算増幅器７０は市販されている回路ＬＴＩＯ０ ８である。正の入力端子へ加えられる１０ボルト基準源を有する同相演算増幅器 ７１は市販の回路ＬＰ４４２の半分である。

スイッチＳ　とＳ　′は、第４Ａ図のスイッチＳ１と３１′　に対応する電圧制 御型電界効果トランジスタ（ＰＥＴ）スイッチである。リード８０〜８３へ個々 に加えられな電圧は対応するＰＥＴを導通させることにより、トランジスタ６０ ．８１のエミッタを抵抗Ｒ、Ｒ’、Ｒ２’。

Ｒｔ２．　Ｒ５の位置に接続させる。

スイッチＳ　とＳ　は第４Ａ図のスイッチＳ２と８３に対応する電圧制御型ＰＥ Ｔである。リード９１．９１に個々に、または同時に加えられた電圧はスイッチ Ｓ２と８３を閉じる。スイッチＳ４と８５は第４Ａ図のスイッチＳ４と８５に対 応する電圧制御型ＰＥＴである。リード９２と９３に個々に、または同時に加え られた電圧はＰＥＴスイッチＳ４と８５を閉じる。

リード８０〜８３に加えられた電圧は入力段３０の利得Ｇ１をセットする。（利 得ＧＧ　　と下遮断周波数Ｆ１は１’　　　２ 第５図に概略的に定められている）リード８０に加えられる電圧は「低い利得Ｇ １」を達成し、リード８１に加えられる電圧は「中間の低い利得Ｇ、Ｊを達成し 、リード８２に加えられる電圧は「中間の高い利得Ｇ１」を達成し、リード８３ に加えられる電圧は「高い利得Ｇ１」を達成する。

リード９２に加えられる電圧は低い遮断周波数Ｆ１を比較的高い値にセットする （上の第■表参照）リード９３に加えられる電圧はより低い遮断周波数Ｆ１を供 給する。

リード９２と９３に加えられる電圧は更に低い遮断周波数を供給する。リード９ ０または９１に電圧が加えられないと、低い利得ブーストを利得Ｇ　から利得Ｇ ２にする。リード９１に加えられる電圧は中間利得ブーストを利得Ｇ１から利得 Ｇ２にする。リード９０と９１に加えられる電圧は高利得ブーストを行う。リー ド８０〜８３と９０〜９３に加えられる電圧は、オペレーターにより制御される デジタルコンピューターから加えることが望ましい。

第６図は大地の典型的な部分の減衰スペクトルを地震発生後の時間の関数として 示すものである。破線カーブは地層波に対する大地の減衰を時間と周波数の関数 として表す。各時間減衰カーブを大地の周波数減衰の「スナップショット」と考 えることができるように、時間はパラメーターとして取扱われる。各種のカーブ 上の最終点がＡ、、Ａ２・・・等として記されている。第２図の装置においては 、複合地震信号の最大振幅かＡ／Ｄ変換器７０′により認識できる最大信号より 大きくないように、利得変化増幅器１９’　はそれの利得を自動的に調節する。

第６図の各時間カーブに対して、Ａ／Ｄ変換器７０′　と、そのＡ／Ｄ変換器に 続くデジタル処理ステップのダイナミックレンジは、実効装置帯域幅を決定する ために４８ｄＢとしてとられる（もちろん、４８ｄＢというのは本発明の有利な 面を説明するための単なる例である）。例えば、Ｔ−１秒に対して、最高点Ａ２ から測定されたスペクトラムは線３０１になる。この線は約１２７　Ｈｚにおけ るＰ、点まで伸びる。地震発生に続いて１秒間受けられる戻ってきた地震波の場 合には、大地の帯域幅は、（第２図の地震データ取得装置を対象とする周波数に わたって平らな帯域幅であると考えると）、約１２７　Ｈｚ　　である。

各大地及びセンサスペクトラム（破線）カーブの上の実線カーブは、第３Ｂ図ま たは第４Ｂ図の回路によるスペクトラムブーストの適用の結果を示す。この例の ために、約２０Ｈｚにセットされたより低い遮断周波数で２４ｄＢのスペクトラ ムブーストが加えられた。Ｔ−１秒のスペクトラム場合には、スペクトラムのブ ーストによって約２３Ｈｚの付加帯域幅となる結果になることが分かる。地震発 生後の時刻において各スペクトラムの帯域幅も広くされるが、もちろん、実効大 地／データ取得装置の帯域幅の拡張がそれに比例して減少する。Ｔ−３における 実効大地／データ取得装置の帯域幅が約５１Ｈｚから約５４Ｈｚで広くされる。

これは３Ｈｚの増大である。

動作時には、地震探査の専門家は試験爆発と、大地から戻ってきた地震信号の記 録とをまず行い、それからスペクトラムビークが地震発生のＴ−１，０秒後また は２．０秒後のような時点で起こる周波数を決定する。そのスペクトラムビーク は高速フーリエ変換技術を用いて決定することができる。第３Ｂ図または第４Ｂ 図の回路の下遮断周波数ｆ１を、決定されたスペクトラムビークの周波数とほぼ 同じか、それより高い周波数にセットすべきである。次に、対象とする特定の深 さに対する実効装置帯域幅を最適に広くするために、ブースト利得の量が選択さ れる。

次に、高域フィルタ３５の二重にされた段（第７ｃ図）において具体化されてい る好適な回路１００が示されている第７Ａ図を参照する。第７Ａ図の回路は、第 ７Ｂ図に示されているような減衰対対数周波数応答を有する修正された第２種の 高域フィルタである。この回路の応答は通常の高域フィルタの応答に類似し、周 波数が遮断周波数ｆ。以下に低くなると減衰が増大する。しかし、遮断周波数ｆ 　より低い周波数’　Ａｓａｘに最大減衰Ａ、ａｘが達した後で、ＤＣ（ゼロ周 波数）においてｄＢで表した減衰限度Ａに達する。

本発明の減衰制限高域フィルタの好適な実施例が第７Ａ図と第７Ｃ図に示され、 かつそれの周波数応答が第７Ｂ図に示されているが、他の減衰制限高域フィルタ を使用することもできる。そのような他のフィルタの周波数応答は、低い周波数 では減衰がほぼ一定で、第７Ｂ図の周波数ｆＡ□８に対応する遮断周波数より高 い周波数では減衰は減少する。

第７Ａ図の回路１００では、希望のストップ帯びフロア減衰限度Ａを設定するた めに、可変抵抗Ｒ３が調節される。下遮断周波数ｆ　をセットするために可変抵 抗Ｒ２Ａ、Ｒ４Ａが調節される。下の第７表は遮断周波数と、第７Ａ図の種々の スイッチ設定に対して達成されるｄＢで表した減衰限度とを示している。可変抵 抗Ｒ２Ａのスイッチ８２０′〜８６０′は可変抵抗Ｒ２Ａのスイッチ８２０′〜 ８６０′に連動させられる。第７表は下記の抵抗値と容量値を仮定している。「 １」はスイッチが閉じられていることを示し、「０」はそれが開かれていること を示すものとする。

Ｒ５−１，０００オーム　　Ｃ６３９−０，１５μｆＲＩＯ−２４２，０８８オ ーム　　Ｃ６３８−０，１５μｆＲ２０−２９６，７１８オーム Ｒ８０−１２９，６２５オーム　　ＲＢ　１−　２９，６９８オームＲ４０−８ ２，５８５オーム　　ＲＢ　２−　１３．８８７オームＲ５０讃　３０．０１８ オーム　　　Ｒ６０−１３，９０５オーム２Ｒ５−２，０００オーム　　２Ｒ１ ０−４９１ｉ、１７６オーム等。

第７表 連動スイッチ３２０〜ｓｅｏとＳ２０′　〜Ｓ６０′Ｓ６０　　Ｓ５０　　Ｓ４ ０　　Ｓ３０　５２０Ｓ８０’　Ｓ５０’　Ｓ４０’　Ｓ３０’　８２０’　ｆ ０Ｉｌ ｏ　　ｏ　　ｏ　　ｏ　　ｏ　　ａ、。

０　０　０　０　１　５．５ ０　０　０　１　０　８．７ ０　　０　　０　　１　　１　　１１．２０　０　１　０　０　１４．７ ０　０　１　０　１　１７．１ ０　０　１　１　０　２０．２ ０　０　１　１　１　２２．６ ０　１　０　０　０　２７．０ ０　１　０　０　１　２９．３ ０　１　０　１　０　３２．３ ０　１　０　１　１　３４．８ ０　１　１　０　０　３ｇ、０ ０　１　１　０　１　４０．２ ０　１　１　１　０　４３．２ ０　１　１　１　１　４５．４ １　０　０　０　０　５２．９ １　０　００１　５５．１ １　０　０　１　０　５７．９ １　０　０　１　１　６０．１ １　０　１　０　０　６３．２ １　０　１　０　１　６５．３ １　０　１　１　０　６８．０ １　０　１　１　１　７０．１ １　１　０　０　０　７３．９ １　１　０　０　１　７５．９ １　１　０　１　０　７８．８ １　１　０　１　１　８０．８ １　１　１　０　０　８３．５ １　１　１　０　１、　８５．５ １　１　１　１　０　８８．０ １　１　１　１　１　９０．０ スイツチＳ８０と３９０　　　減衰　　　遮断周波数Ｓ８０　　　Ｓ９０　　　 　　　Ａ ｏ　　　０　　　　無限大　　　ｒ。ｎｏｗｌ　　　　０　　　　−２４ｄＢ　 　　　１．０６ｆ。

０　　　１　　　　−１８ｄＢ　　　　１．１２ｆ。

１　　　１　　　　−１５．２　ｄＢ　　　１．１５　ｆ　０第Ｖ表が示すよう に、３種類の減衰限度Ａと、約３Ｈｚから１０４１ｚまで変化する複数の遮断周 波数ｆ　とを生ずるために、減衰制限高域フィルタを変えることができる。

第７Ｂ図のグラフに示すように、最大減衰周波数ｆＡｓａｘは遮断周波数ｆ　に 係数Ｋによって関係づけられる。この係数には回路の最大減衰周波数ｆＡｍａｘ と正常遮断周波数ｆ　との比である。第■表は減衰限度Ａを係数にと、オクター ブ比（ｆＡ、ａｘが生じた場合のｆｃ以下のオクターブの数）と、Ｂで表した最 大減衰Ａ　　とに関連づけ＋ｍａｘ る。

第■表 −１５，２２，２２１，１５−２０ −１８３，２２１，５６−２４ −２４３，６７１，８８−３３ 第７Ｃ図は第２図の減衰制限高域フィルタ３５の好適な実施例を示す。第７Ａ図 に示され、かつ第７表と第■表において上で述べた２つの同一の回路１００が直 列に置かれる。スイッチ５２０−８６０．　　Ｓ２０’〜Ｓ６０′及び５８０と ５９０は、第４Ｂ図に示すものに類似する電圧制御電界効果トランジスタである 。５本のリードし１〜Ｌ５を介して各回路１００の可変抵抗Ｒ２ＡとＲ４Ａに加 えられる電圧はスイッチＳ２０〜ＳＢＯとＳ２０′　〜Ｓ６０′　を制御する。

各回路１００のための２本のリードし７とＬ８はスイッチＳ８０と８９０を制御 する。バイパススイッチ５１００はリードＬ６により制御される。演算増幅器１ ０Ｂは市販のＬＴ１２演算増幅器が好ましい。

第８図は、第６図と同様に、大地の典型的な部分の減衰スペクトルを地震発生か らの時間の関数として示すものである。破線カーブは地震波に対する大地の減衰 を時間及び周波数の関数として表すものである。第６図と同様に、減衰カーブを 大地の周波数減衰の「スナップショット」といつも考えることができるように、 時間はパラメーターとして取り扱われる。Ｔ−２，０カーブは、大地の最少減衰 （最大点Ａ４）が約１６Ｈ２で起こることを示す。

Ａ／Ｄ変換器デジタル処理装置の４８ｄＢ実効ダイナミ・ツクレンジによって、 「実効装置帯域幅」が２３点において約７４Ｈｚになる。

第７Ｃ図の減衰制限高域フィルタ回路３５を挿入することにより、組み合わされ た大地及びセンサ減衰及び減衰制限高域フィルタ（説明のためにスペクトルブー スト回路３０は存在しないと仮定する）のために減衰カーブ５００が得られる結 果となる。最大信号強度の点が約８ＨｚにおけるＡ７点に起る。組み合わされた カーブ５００がＡ７点より下の４８ｄＢまで低下する周波数は約９８Ｈｚにおけ る２４点である。Ｔ−２秒のスナップショットの場合には、その結果としての実 効装置帯域幅の増大は約２４Ｈｚである。

もっと早いスナップショットにおける実効装置帯域幅の増大は大きく、時間的に 遅れたスナップショット（すなわちＴ　−３，０秒）の場合には、低い周波数に おける減衰のために実効装置帯域幅の増大は少し減少する。

動作時には、地震探査の専門家は、リード２１〜２８ヘデジタル制御電圧を加え てスイッチＳ２０〜Ｓｈｏ、　　Ｓ２０’　〜ｓｅａ’　、　　ｓｓｏ、　　Ｓ ９０．　５１００を効果的に制御することにより、回路３５（第７Ｃ図）の回路 １００の遮断周波数を調節および減衰させることによって、カーブ５００の形を 制御する。

インパルス源は、発生エネルギーのスペクトルと上記の大地減衰とのために、低 い周波数を過剰に有する。専門家は、テストショットのＰＥＴ　　（高速フーリ エ変換）プロットを調べることにより、スペクトルピークの周波数を決定する。

次に、テストスペクトルのほぼピークにおける最大減衰部分（すなわち、第７Ｃ 図のＡ　　）を供ａｘ 給するために、減衰制限高域フィルタパラメータがセットされる。次に、減衰制 限高域フィルタの周波数ｆ　が次式に従ってセットされる。

ｆ　−テストスペクトルピークにの周波数に こに、Ｋは第■表を参照して上で定義したものである。

減衰限度（ｄＢでＡ）は、高くされた分解能でマツプすることを望まれる地層の 深さに応じて選択される。減衰限度における低い周波数損失が、それから低い周 波数の反射を得ることができる最大深度を浅くする。最大減衰が帯域幅を最も広 くし、最良の浅い深度分解能を生ずるが、深い低周波反射が減衰させられる。

（ビブロシーズ（Ｖ　１ｂｒｏｓｅ１ｓ）装置のような）震動させられる源がそ れのエネルギーの大部分を表面波へ変化する。それらの表面波は地面に沿って低 い速度で伝わり、対象とする埋め込まれている層から到達する反射を妨害する。

水平に伝わるそれらの波は源アレイ（１線上の多数の震動機）を受信機アレイの 組み合わせにより通常制御される。それらのアレイは水平方向に伝わる波を除去 する。それらの長いアレイは、アレイ内の高さの違いと、ある角度で到達する反 射とによって反射を「不鮮明」にする傾向がある。この不鮮明にすることは高周 波フィルタとして機能する。アレイが小さくされるとすると、妨害する表面波は ダイナミック記録レンジの大部分を用いる。

本発明の減衰制限高域フィルタを用いて表面波の振幅を小さくできる。表面波の 問題は、妨害の見かけの到達速度と到達時刻を決定するノイズ分析で最も良く分 析される。それらの波の周期を慎重に調べることによりスペクトルのピークのあ らい近似が与えられる。より正確なスペクトルピークの決定法は到達時間と、対 象とする妨害のオフセットとをＦＥＴ分析することである。スペクトルピークが 一度決定されると、フィルタの選択はインパルス源について説明したのと同じで ある。

もちろん、回路３０のスペクトル形成フィルタと、回路３５の減衰制限高域フィ ルタ１００とは、上記のように、地中に埋め込まれている層の領域の分解能を高 くするために実効装置帯域幅を広くするように大地データ取得装置帯域幅を広く するためにパラメータをセットできる。

以上説明した技術の当業者にとっては、本発明の要旨を逸脱することのない本発 明の種々の変更が可能であることは明らかであろう。この理由から、それらの変 更は添付の請求の範囲に含まれることを希望される。添付の請求の範囲は本発明 に対する唯一の限度を列挙するものである。諸実施例を述べるために用いられる 説明のやり方は例として解すべきであって、限定するものと解すべきではない。

３１ＯＦＩＧ、３Ａ ＦＩＧ、３Ｂ ト。

、。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　−７９Ｆｌに　　ｌ Ｒ浄書（内容に変更なし） 庶ｆｉ　１ｄｂｌ　− Ａ　表１ｄｂ＋　− 手続補正書 １　事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　８８１０３４１９ ２　発明の名称 帯域幅強調地震データ取得装置及び方法３　補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 ５　補正命令の日付 発送日　　平成　　年　　月　　　日 ６　補正により減少する請求項の数　　　２７　補正の対象 請求の範囲 １．　大地の震動に比例する信号を記録するために少なくとも１つのデータチャ ネルを有する、地球物理学的データ取得装置において、低い周波数における第１ の利得、高い周波数における第２の利得、及びより低い遮断周波数ｆ工とより高 い遮断周波数ｆ２との間において次第に高くなる利得により特徴づけられる前記 チャネル中の第１のスペクトル形成回路と、 遮断周波数ｆ　により特徴づけられる減衰対局波数応答、および零周波数に近い 低い周波数において限られた減衰を有する前記チャネル中の第２のスペクトル形 成回路と を備えたことを特徴とする、地球物理学的データ取得装置。

２、　前記第１のスペクトル形成回路は装置の入力段に配置され、 前記第２のスペクトル形成回路は高域フィルタであり、前記周波数応答は低い周 波数において減衰がほぼ一定であり、より低い固定された周波数を超えた周波数 では減衰がより大きく、遮断周波数ｆ　より高い周波数においては減衰がほぼ一 定である、 請求項１記載の装置。

３、　前記高域フィルタは、オペレータ制御の下に、前記限られた減衰のレベル および前記遮断周波数を設定する手段を含み、 前記入力段は、オペレータ制御の下に、前記遮断周波数と前記周波数ｆ　および ｆ２の間で次第に高くなる利得の量とを設定する手段を含んでいる、 請求項２記載の装置。

４、　前記第２のスペクトル形成回路は二次高域フィルタであり、前記入力段は 、 各々の２つの入力端子の内の一方が前記電気信号を伝える２本の入力リードの内 の１本に接続され、かつ出力リードを各々有する第１および第２の差動入力増幅 器と、 それらの差動入力増幅器の出力リードのいずれかに各々接続される２つの入力端 子、および出力リードを有する増幅器と、 前記増幅器の出力リードと前記差動人力増幅器の２つの入力端子の内の他方との 間にそれぞれ接続される周波数感知回路網とを含んでいる、請求項１記載の装置 。

５、　大地の震動に比例する信号を記録するために少なくとも１つのデータチャ ネルを有する、地球物理学的データ取得装置において、低い周波数において第１ の利得で前記信号を増幅し、高い周波数において第２の利得で前記信号を増幅し 、低い遮断周波数ｆ１と高い遮断周波数ｆ２との間の周波数においては次第に大 きくなる利得で前記信号を増幅するための前記チャネル中の第１の回路手段と、 低い周波数においてほぼ一定の第１のレベルで前記信号を減衰し、遮断周波数ｆ 　より高い周波数において前記信号を第２のレベルで減衰し、より低い固定され た周波数を超える周波数では次第に高くなる減衰を行う前記チャネル中の第２の 回路手段と を備えたことを特徴とする、地球物理学的データ取得装置。

６、　大地の震動に比例する信号を記録するために少なくとも１つのデータチャ ネルを有する地球物理学的データ取得装置においてスペクトルを形成する方法に おいて、 低い周波数においては第１の利得で前記信号を増幅し、 高い周波数においては第２の利得で前記信号を増幅し、 低い遮断周波数と高い遮断周波数の間の周波数においては次第に高くなる利得で 前記信号を増幅する ことにより前記装置の実効帯域幅を広くすることを特徴とする、地球物理学的デ ータ取得装置においてスペクトルを形成する方法。

７、　大地の震動に比例する信号を記録するために少なくとも１つのデータチャ ネルを有する地球物理学的データ取得装置においてスペクトルを形成する方法に おいて、 低い遮断周波数においては前記信号をほぼ一定量だけ減衰し、 より低い固定された周波数より高い周波数においては減衰を次第に大きくする ことにより前記装置の実効帯域幅を広くすることを特徴とする、地球物理学的デ ータ取得装置においてスペクトルを形成する方法。

８、　遮断周波数ｆ　より高い周波数において前記減衰を次第に大きくすること を終わらせる、ことを特徴とする請求項７記載の方法。

９、　大地の震動に比例する電気信号を記録するために少なくとも１つのデータ チャネル中に、低い周波数においてオペレータが選択できる第１の利得と、オペ レータが選択できる、より低い遮断周波数ｆ１と、オペレータが選択できるブー スト利得とにより特徴づけられるスペクトル形成回路を有する、少なくとも１つ のデータチャネルを有する地球物理学的データ取得装置を用いる方法において、 テスト記録から大地の震動に比例する電気信号を記録する過程と、 前記信号の減衰対周波数応答のスペクトラムから、それらの信号のピーク振幅の 近似周波数を決定する過程と、 前記入力段の、より低い遮断周波数ｆ□を前記ピーク振幅の周波数と同じ値に設 定する過程と、ブースト利得の量を、実効装置帯域幅特性を強めるレベルに設定 する過程と を有することを特徴とする、地球物理学的データ取得装置を用いる方法。

１０、　　大地の震動に比例する電気信号を記録するための少なくとも１つのデ ータチャネル中に、零周波数に近い低い周波数においては、オペレータが選択で きる遮断周波数ｆ　と、オペレータが選択できる限られた減衰レベルとにより特 徴づけられ、前記遮断周波数以下では、前記限られた減衰に等しいかそれよりも 大きい最大減衰のレベルの領域により特徴づけられる減衰対周波数応答を有する 高域フィルタを備えた、前記少なくとも１つのデータチャネルを有する地球物理 学的データ取得装置を用いる方法において、 テスト記録から大地の震動に比例する電気信号を、零に設定された装置のブース ト利得をもって記録する過程と、 前記信号の減衰対周波数応答のスペクトラムから、それらの信号のピーク振幅の 周波数を決定する過程と、 前記テスト記録から決定されたスペクトラムのほぼピークの周波数において前記 高域フィルタの最大減衰の周波数を設定する過程と、 前記減衰の限られた高域フィルタの限られた減衰を、実効装置帯域幅特性を強め るレベルに設定する過程と を有することを特徴とする、地球物理学的データ取得装置を用いる方法。

１１、　　地面の震動に比例する信号を記録するための少なくとも１つのデータ チャネルを有する地球物理学的データ取得装置の入力段において、地面の震動に 比例する差動地球物理学的信号を受け、かつ帰還信号を受けて、出力リードにシ ングルエンデツド出力信号を生ずる増幅器手段と、前記出力リード上の前記出力 信号に応答して、前記増幅器手段への周波数濾波された帰還信号を生ずる周波数 応答回路手段と、 を備え、前記入力段の振幅対周波数応答は、低い周波数においてはほぼ一定の応 答、第１の遮断周波数ｆ工より高い周波数においては増大する応答、前記第１の 遮断周波数ｆ工より高い第２の遮断周波数ｆ２より高い周波数においてはほぼ一 定の応答により特徴づけられることを特徴とする、地球物理学的データ取得装置 の入力段。

１２、　　前記第１の遮断周波数に対応する周波数、および前記第２の遮断周波 数と前記第１の遮断周波数との間の利得の量を、オペレータの制御の下に設定す る手段 を特徴とする請求項１１記載の入力段。

１３、　　地震信号に応答する入力段と、前記信号の表現を格納する記録器とを 含む地球物理学的データ取得装置チャネルに組合わされる、前記入力段と前記記 録器の間に配置される減衰され制限された高域フィルタを備えた地球物理学的デ ータ取得装置チャネルにおいて、 前記減衰され制限された高域フィルタは、遮断周波数ｆ　より低い周波数の信号 が、遮断周波数ｆ　より低くなるにつれて次第に大きくするように、遮断周波数 ｆ　を発生する第１の手段と、 零周波数に近い低い周波数においてそれらの信号の減衰を制限する第２の手段と を備えることにより、減衰を制限される前記高域フィルタが、遮断周波数ｆ　と 、零周波数に近い低い周波数における限られた減衰とにより特徴づけられる入力 −出力応答を有することを特徴とする、減衰され制限された高域フィルタを備え た地球物理学的データ取得装置チャネル。

１４、　　減衰を制限される前記高域フィルタの前記第１の手段と前記第２の手 段は協働して、前記遮断周波数より低い最大減衰の領域を有する前記入力−出力 応答を有し、前記最大減衰は前記制限された減衰より大きいか、等しい、請求項 １３記載のチャネル。

１５、　　前記減衰され制限される高域フィルタは、前記制限される減衰のレベ ルと前記遮断周波数をオペレータの制御の下に設定する手段を含んでいる、請求 項１３記載のチャネル。

１６、　　前記減衰され制限される高域フィルタは二次高域フィルタである、請 求項１３記載のチャネル。

１７、　　地面の震動を表わす地震信号を取得し記録するための地球物理学的デ ータ取得装置のデータチャネルにおけるブースト回路において、より低い遮断周 波数ｆ１よりも低い周波数の地震信号に第１の利得を提供する手段と、より高い 遮断周波数ｆ２よりも高い周波数の地震信号に第２の利得を提供する手段と、前 記より低い遮断周波数と前記より高い遮断周波数の間の周波数の地震信号に対し て次第に増大する利得を提供する手段と を有するブースト回路。

１８、　　前記より低い遮断周波数の周波数と、前記より低い遮断周波数ｆ工と 前記より高い遮断周波数ｆ２の間の次第に増大する利得の量とを、オペレータの 制御の下に設定する手段をさらに備えた、請求項１７記載のブースト回路。

１９、　　地面の震動に比例する電気信号を記録するために少なくとも１つのデ ータチャネルを有する、地球物理学的データ取得装置において、２つの入力リー ドを通して地球物理学的信号を受け、前記入力リードの間に加えられた信号に比 例するシングルエンデツド増幅された中間信号を発生するために差動入力端子を 有する差動増幅手段と、 ２つの入力端子の一方に前記増幅された中間信号が加えられ、それの出力の一部 が周波数感知回路網を介して他方の入力端子に加えられることにより出力信号を 発生する増幅手段と を備え、それにより前記２本の入力リードの間に加えられた前記信号に関連する 前記出力信号は、低い周波数における第１の利得と、高い周波数における第２の 利得と、より低い遮断周波数ｆ□とより高い遮断周波数ｆ２の間で次第に増大す る利得とにより特徴づけられる、ことを特徴とする地球物理学的データ取得装置 。

２０、　　地面の震動を表す電気信号を記録するために少なくとも１つのデータ チャネルを有する、地球物理学的データ取得装置において、前記電気信号を導く 各々２本の入力リードに２つの入力端子の内の一方が接続され、出力リードを各 々有する第１の差動増幅器および第２の差動増幅器と、 各々が前記差動増幅器の前記出力リードの一方にそれぞれ接続される２つの入力 端子、および出力リードを有する増幅器と、 この増幅器の前記出力リードと、前記差動増幅器の他方の入力端子との間に接続 される周波数感知回路網と を備え、前記増幅器の前記出力リード上の信号の関係は、前記２本の入力リード の間の電気信号と比較して、低い周波数における第１の利得と、高い周波数にお ける第２の利得と、より低い遮断周波数ｆ　とより高い遮断周波数ｆ２の間で次 第に増大する利得とにより特徴づけられる、地球物理学的データ取得装置。

国際調査報告 ＰＣＴ／ＵＳ　　８８１０３４１９ ２　発明の名称 帯域幅強調地震データ取得装置及び方法３　補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 ５　補正命令の日付 発送日　　平成　３年　１月　２２日 ６　補正により　　する請求項の数 ｌｎｌ＠ｒ門ａｌｌ＠ｌ１ａｌＡｅｓｌｌｔｌｌｌ＠Ｍか−ｅ、ｐｃＴハ１（； メ）Ｊｌ／ｎ’ｌｄｉＱ国際ｙ４１報告　　　ＰＣＴ／ＵＳ　８８１０３４１９ ＳＡ　　　　　　２４８３０

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．大地の震動に比例する信号を記録するために少なくとも１つのデータチャネ ルを有する改良した地球物理学的データ取得装置において、 前犯チャネル内に、低い周波数においては応答がほぼ一定であって、第１の遮断 周波数ｆ１より高い周波数においては応答が速いことを特徴とする減衰対周波数 応答を有する回路を備えたことを特徴とする、改良した地球物理学的データ取得 装置。
2. ２．前記回路は第２の遮断周波数ｆ２より高い周波数において応答がほぼ一定で あることを更に特徴とし、前記第２の遮断周波数ｆ２は前記第２の遮断周波数ｆ １より高い、請求項１記載の改良した装置。
3. ３．大地の震動に比例する信号を記録するために少なくとも１つのデータチャネ ルを有する改良した地球物理学的データデータ取得袋置において、遮断用波数ｆ ｃにより特徴づけられる減衰対周波数応答と、零周波数に近い低い周波数におい て阻られた減衰とを存する高城フィルタを前記チャネル中に備えたことを特徴と する、改良した地球物理学的データ取得装置。
4. ４．前記減衰対周波数応答は前記遮断周波数ｆｃより上では減衰がほぼ一定であ ることを更に特徴とし、前記応答は前記遮断周波数以下では最大減衰の領域を存 し、前記最大減衰は前記限られた減衰より大きいか低い、請求項３記載の改良し た装置。
5. ５．高域フィルタは、前記オペレーター制御の下に、前記限られた減衰のレベル と前記遮断周波数を設定する手段を含んでいる、請求項３記載の改良した装置。
6. ６．前記高域フィルタは第２種の高域フィルタである、請求項３記載の改良した 装置。
7. ７．大地の震動に比例する電気信号を記録するために少なくとも１つのデータチ ャネルを有する改良した地球物理学的データ取得装置において、 低い周波数における第１の利得と、高い周波数における第２の利得と、低い方の 遮断周波数ｆ１と高い方の遮断周波数ｆ２の間の高くなる利得とにより特徴づけ られる回路を前記チャネル中に備えたことを特徴とする、改良した地球物理学的 データ取得装置。
8. ８．前記回路は、オペレーター制御の下に、前記限られた減衰のレベルと前記遮 断周波数、および前記周波数ｆ１とｆ２の間の高くなる利得の量とを制御する手 段を含んでいる、請求項７記載の改良した装置。
9. ９．前記入力回路は、 地球物理学的信号を２本の入力リードに受けるため、及びそれの入力リードに加 えられた信号に比例するシングルエンデッド増幅された出力信号を発生するため に差動入力端子を有する差動増幅器手段と、入力端子の１つに前記増幅された出 力信号を受け、出力の一部を周波数感知回路網を介して別の入力端子へ加える増 幅器と を含んでいる、請求項７記載の改良した装置。
10. １０．前記回路は、 各々の２つの入力端子の１つが前記電気信号を伝える２本の入力リードの１本へ 接続され、かつ出力リードを各々有する第１と第２の差動増幅器と、それらの差 動増幅器の前記出力リードの１本に各々接続される２つの入力端子と、 前記増幅器の前記出力リードと、前記差増幅器の入力端子の他方の間に接続され る周波数感知回路網とを含んでいる、請求項７記載の改良した装置。
11. １１．前記回路は前記チャネルの入力段に配置されている、請求項７記載の改良 した装置。
12. １２．荊記周波数感知回路網は、 オペレーター制御の下に、前記限られた減衰のレベルと前記遮断周波数及び前記 周波数ｆ１とｆ２の間の高くなる利得の量とを制御する手段 を含んでいる、請求項７記載の改良した装置。
13. １３．大地の震動に比例する信号を記録するために少なくとも１つのデータチャ ネルを有する改良した地球物理学的データ取得装置において、 低い周波数における第１の利得と、高い周波数における第２の利得と、低い方の 遮断周波数ｆ１と高い方の遮断周波数ｆ２の間の高くなる利得とにより特徴づけ られる前記チャネル中の第１のスペクトル形成回路と、遮断周波数ｆｃにより特 徴づけられる減衰対周波数応答と、零周波数に近い低い周波数において限られた 減衰とを有する前記チャネル中の第２のスペクトル形成回路と を備えたことを特徴とする、改良した地球物理学的データ取得装置。
14. １４．前記第１のスペクトル形成回路は装置の入力段に配置され、 前記第２のスペクトル形成回路は高域フィルタであり、前記周波数応答は低い周 波数において減衰がほぼ一定であり、より低い固定された周波数を超えた周波数 では減衰が大きく、遮断周波数ｆｃより高い周波数においては減衰がほぼ一定で ある、 請求項１３記載の改良した装置。
15. １５．前記高域フィルタは、 オペレーター制御の下に、前記限られた減衰のレベルと前記遮断周波数を設定す る手段を含み、前記入力段は、オペレーター制御の下に、前記限られた減衰のレ ベルと前記遮断周波数及び前記周波数ｆ１とｆ２の間の高くなる利得の量とを制 御する手段を含んでいる、請求項１３記載の改良した装置。
16. １６．前記第２のスペクトル形成回路は第２種の高域フィルタであり、前記入力 段は、 各々の２つの入力端子の１つが前記電気信号を伝える２本の入力リードの１本へ 接続され、かつ出力リードを各々有する差動増幅器と、 それらの差動入力増幅器の前記出力リードの１本へ各々接続される２つの入力端 子と、 前記増幅器の出力リードと、前記差増幅器の入力端子の他方の間に接続される周 波数感知回路網とを含み、前記演算増幅器は出力リードを有する、請求項１３記 載の改良した装置。
17. １７．大地の震動に比例する信号を記録するために少なくとも１つのデータチャ ネルを有する改良した地球物理学的データ取得装置において、 低い周波数において第１の利得で前記信号を増幅し、高い周波数において第２の 利得で前記信号を増幅し、低い遮断周波数ｆ１と高い遮断周波数ｆ２の間の周波 数においては高くなる利得で前記信号を増幅するための前記チャネル中の第１の 回路手段と、 低い周波数においてほぼ一定の第１のレベルで前記信号を減衰し、遮断周波数ｆ ｃより高い第２の周波数において前記信号を第２のレベルで減衰し、より低い固 定された周波数をこえる周波数では高くなる減衰を行う前記チャネル中の第２の 回路手段と を備えたことを特徴とする、改良した地球物理学的データ取得装置。
18. １８．大地の震動に比例する信号を記録するために少なくとも１つのデータチャ ネルを有する改良した地球物理学的データ取得装置においてスペクトルを形成す る方法において、 低い周波数において第１の利得で前記信号を増幅し、高い周波数においては第２ の利得で前記信号を増幅し、低い遮断周波数と高い遮断周波数の間の周波数にお いては高くなる利得で前記信号を増幅し、それにより前記装置の実効帯域幅を広 くする、ことを特徴とする地球物理学的データ取得装置においてスペクトルを形 成する方法。
19. １９．大地の震動に比例する信号を記録するために少なくとも１つのチャネルを 有する地球物理学的データ取得装置においてスペクトルを形成する方法において 、低い遮断周波数において前記信号をほぼ一定だけ減衰し、 低い固定された周波数より高い周波数において減衰を大きくし、 それにより前記装置の実効帯域幅を広くする、ことを特徴とする地球物理学的デ ータ取得装置においてスペクトルを形成する方法。
20. ２０．遮断周波数ｆｃより高い周波数において前記減衰を大きくすることを終わ らせる、請求項１９記載の方法。
21. ２１．大地の震動に比例する電気信号を記録するための少なくとも１つのデータ チャネル中に、低い周波数においてオペレータが選択可能な第１の利得と、オペ レータが選択可能な低い遮断周波数ｆ１と、オペレータが選択可能なプースト利 得とにより特徴づけられるスペクトル形成回路を有する、前記少なくとも１つの データチャネルを有する改良した地球物理学的データ取得装置を用いる方法にお いて、 テスト記録から大地の震動に比例する電気信号を記録する過程と、 前記信号の減衰対周波数応答のスペクトラムから、それらの信号のピーク振幅の 近似周波数を決定する過程と、前記入力段の低い遮断周波数ｆｌを前記ピーク振 幅の周波数と同じに設定する過程と、 プースト利得の量を、実効装置帯域幅特性を強めるレベルに設定する過程と を備えたことを特徴とする、改良した地球物理学的データ取得装置を用いる方法 。
22. ２２．大地の震動に比例する電気信号を記録するための少なくとも１つのデータ チャネル中に、零周波数に近い低い周波数においては、オペレータが選択可能な 遮断周波数ｆｃと、オペレータが選択可能な限られた減衰レベルとにより特徴づ けられ、前記遮断周波数以下では、前記限られた減衰に等しいかそれよりも大き い最大減衰のレベルの領域により特徴づけられる減衰対周波数応答を有する高城 フィルタを有する、前記少なくとも１つのデータチャネルを有する改良した地球 物理学的データ取得装置を用いる方法において、 テスト記録から大地の震動に比例する電気信号を、零に設定された装置のプース ト利得をもって記録する過程と、 前記信号の減衰対周波数応答のスペクトラムから、それらの信号のピーク振幅の 周波数を決定する過程と、前記テスト語録から決定されたスペクトラムのほぼピ ークの周波数において前記高域フィルタの最大減衰の周波数を設定する過程と、 前記減衰の限られた高城フィルタの限られた減衰を、実効装置帯域幅特性を強め るレベルに設定する過程とを備えたことを特徴とする、改良した地球物理学的デ ータ取得装置を用いる方法。