JPS6350782A - ア−ス媒体中の楕円偏波シ−ア波誘起のための方法および装置 - 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】 ［産業上の利用分野〕 この発明は一般には地震のシーア（３ｈｅａｒ）波発生
装置に関するものであり、特にそれに限定されるもので
はないが、アース媒体中のｍ円Ｓ彼シーア波を誘起する
ための方法および装置と、Ｈａの組合せに関するもので
ある。

［従来の技術］ この発明に関してまさに適切であるという従来技術は知
られていない。偏波シーア波の使用に関する論述はこれ
までにもあったが、情報再生を増加しデータの解釈を深
めるための罹々な地震の調査計画の中に楕円偏波シーア
波の０識や考えられ得る使用は存在しなかった。水平シ
ーア波と垂直シーア波といった一次平面偏波が少なくと
も２つあるために、地震シーア波が恐らく圧縮波よりも
それらの信号形態中にさらに情報を有するだろうという
ことは知られていた。しかし、これまで、７−ス物質に
屈折したり反射したりその他の影響を及ぼすような特性
についての情報賠を加える規則正しい楕円偏波シーア波
の可能性と地震シーアエネルギーの角度的な関係は注目
されなかった。

［発明の解決すべき問題点〕 この発明の目的は容易に引出された楕円偏波シーア波源
を供給することである。

また、操作の中で無駄のない確かな、大きなデユーティ
の楕円偏波シーア波源を提供することもまたこの発明の
目的である。

さらに、うまく楕円偏波シーア波源の供給をさせる単一
のフィールドをとおして、通常の地震シーア波ｌ！ｉ幼
装置が利用されるという計画を与えることもこの発明の
目的である。

そして最終的には、この発明の目的は、直角検出器とと
もに３−Ｄあるいは線状の地Ｈ測口またはその種の他の
もののような垂直地震側面図を描くことの中で多くの量
のデータ報告を供給することに使うための地Ｈ源を提供
することである。

この発明のその他の目的と利点は添附図面を参照した以
下の詳細な説明により明らかである。

［問題点解決のための手段］ この発明は、９０°シ一ア波平面がずれた２つの並列の
位置に同時にシーア波を発生させることによって、アー
ス媒体中に楕円偏波シーア波を発生させる方法と装置に
まず注目している。従って、方向に関するシーア水平と
シーア垂直のシーア波ｌ１ｌｌＩＪ装置は並列で操作さ
れ、そして制■信号位相関係はさらにアース媒体中の楕
円−波シーア波の合計あるいは合成となることに調節さ
れる。制御位相と蚤輻漠整は続いて行われる特定の地形
についての情報を与える検出と処理のためのさまざまな
円形や楕円形、平面の関係に影響する。

弾性波線理論の見地から、！波の方向は一般に音腎媒体
中の粒子の低動の方向として定義される。

実際の地震、すなわちアース媒体中の粒子の運動の中で
は、圧縮波は、エネルギー伝達の線路と共軸である粒子
＠動方向に生じる。水平シーア波と垂直シーア波運動に
対して、粒子撮勤路は伝達の方向に直角である。従って
、第１図のように、撮動方向と伝達方向を含む平面は一
波平面と呼ばれる。平面１０は！！！直シーア波平面で
あり、同様に平面１２は伝播の方向２に限定される。

水平−波シーア波（Ｓｔ−（＞とｇ！直偏波シーア波（
ＳＶ＞は、長い間地震の予知において知られ、利用され
てきた。さらに良く知られている圧縮波に関する速度や
他の伝達定数についての特性は文献の中でよく示されて
いる。多くの平面偏波シーア波音響技術は今日、穿孔に
よる検査や垂直地震のプロファイル、断面図や３−Ｄ測
量等の分野に利用されている。

伝播方向２に対して垂直な平面中の粒子変位ベクトルが
振動の１サイクル中の楕円をたどるような、楕円偏波と
呼ばれるシーア波偏波のさらに特殊なタイプの価値につ
いての明白な知識や利用はこれまで存在しなかった。第
２図の符号１４（ｚ軸）と対照して見ると、粒子変位ベ
クトル１６はサイクルに楕円１８をたどるような伝播方
向２に対して絶えず横断的に垂直である平面中で回転す
る。粒子変位ベクトル１６が伝播軸２に沿って動くと、
楕円形の進路１８はその伝播の中にらせん状の進路をた
どる。さらに記述されるように、楕円の最大軸と最小軸
が変えられ得る。

粒子変位は、伝播方向に垂直な２つの成分から成ると考
えられる。

Ｄｘ−ａｘ　Ｄｉ　　ｃｏｓ（ｗｔ−ｋｚ）Ｄｙ−ａｙ
Ｄ２　　ｃｏｓ（ｗｔ−ｋｚ＋φ）−（１１以上の式に
よって与えられる粒子変位を持つ同じＳ動数の２つの平
面偏波シーア波を考える。ここではＤｌとＤ２は変位振
幅を、７ＸとＴｙはＸとｙ方向の単位ベクトルを各々示
し、そしてｋは伝播定数である。両波は２方向に進んで
いるが、互いに垂直な偏波であり、位相差φを持つ。２
軸（ゼロ減衰をとる）上のいかなる点でも全体の転換は
以下の式で与えられる。

＋ａＹ　Ｄ２　　Ｃ０３（Ｗｔ−ｋＺ＋φ）−（２１φ
＝＋π／２でＺ＝Ｑの場合、上の方程式を拡張して以下
の式を与える。

Ｄ−ａｘ　Ｄｉ　ｃｏｓ　ｗｔ−ａＹ　Ｄ２　ｓｉｎ　
ｗｔ・（３）Ｄｉ　／Ｄ２がく１の場合、第２図で示し
たように、合成変位ベクトルは、Ｘ軸とｙ軸と同時に各
々最大軸と最小軸を伴った楕円をたどる。しかしながら
、もしＤＩ　／Ｄ２が〉１の場合、楕円の最大軸と最小
軸は逆転し、それぞれＸ軸とｙ軸に一致する。ビームす
なわち２軸１４方向で見ると、ベクトルは、角振動数Ｗ
で右廻りの方向に回転し、右楕円偏波と呼ばれる。もし
φ−−π／２にセットすれば、合成ベクトルの進路は、
左廻りの方向に掃引する、左楕円偏波シーア波と呼ばれ
る同じ楕円をたどる。

楕円形の関係の特殊な場合というのはφ−±π／２でＤ
ｌとＤ２が等しい時であり、このことは楕円１８が円に
なることである。再びそこでφの値によって、その波は
右円偏波であったり左円偏波であったりする。一般に、
ＤｌとＤ２が等しい必要はなく、φは±π／２以外の値
をとることができる。φが±π／２と等しくないとき、
最大および最小楕円軸は回転変位し、伝播座標のＸ軸お
よびｙ＠とは一致しない。水平や垂直あるいは横断線形
偏波はまた楕円偏波構造の部分である。

［実施例］ 組立てを図解した第３図では一対の存在しているシーア
波震肋器が楕円偏波シーア波のアースへの入力を行なう
ような交差偏波関係に置かれる。

従って震動素子２８と３０が交差偏波方向中で動くよう
にアース表面に適切に連結した底板２４，２６をそれぞ
れ漏えたシーア波震動器２０と２２はできるかぎり接近
して並列で配置される。方位的交差偏波２動器２０と２
２は、結合点の下の７一ス媒体中の合成楕円偏波シーア
波が設定されるように互いに９０゜の位相差で動作され
る。

標準タイプの震動器制御Ｉ電子装置３２は、あらかじめ
決められた震動数、振幅、持続時間の必要なｉｌｌ　ｍ
スイープ信号を発生させるのに使用され、この出力制御
信号はり−ド３４を経て第１の平面偏波シーア波震動器
２０を駆動する。このリード３４上の制御信号は、さら
に位相変位交若偏波震動器２２をリード３８を介して駆
動するため、位相制御回路３６に供給される。位相のず
れた２個の震動器からアース媒体へと導かれたシーア波
出力は合成された楕円偏波シーア波として実際見られて
いるものへと変化し、そしてこのエネルギーは３成分く
直交の）地震探知器によって探知される。

実際、この発明では標準アドバンス（Ａ　ｄｖａｎｃｅ
）１、すなわち、例えば震動器！ｉＩＩ罪電子装置３２
のような市販の装置（オクラホマのｐｏｎｃａ　ｃｉｔ
ｙのＰ　ｅｌｃｏ　　Ｅ　１ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　　Ｇ
　ｏｒｐ、から入手できる〜１ｏｄｅ１４　５ｅｉｓａ
＋ｉｃ　　ＶｉｂｒａｔｏｒＥＩｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）
を使って、フィールド調査が為遂げられた。それで、位
相制御回路３６と同一の僅かな修正によって、位相変位
シーア波震動器２２を駆動することへの適用のため９０
″だけリード３４上の出力の位相をシフトさせるように
される。

位相変移された駆動制御は制御電子装置のアドバンス１
タイプの僅かな修正によって容易に為遂げられ得ること
がわかった。修正は、制御システムの＾低周波数スイッ
チの一部を横切る単独のワイヤージャンパーを設けるこ
とを単に必要としているだけであり、フィールドで容易
にたやすく行なうことができる。このように７ドバンス
１システムの位相制御セクションＥの中で、モジュール
Ｅ　７−４．Ｐ　Ｉ　Ｎ　２とコネクターｐ７２．ＰＩ
Ｎ８とを接続している“低周波数”スイッチを渡るワイ
ヤージャンパーショートは出力スィーブ信号に９０’位
相変化をもたらす。この修正は、他方を変えることなく
スイッチの一方の側を逆にすることにより９０゛の位相
変化を可能にし、−組の無修正電子装置と比べると、９
０°だけ震動器の出力を変える効果がある。このことは
１つの選択に寸ぎないが、熟練技術者にとって対になっ
た交差偏波ＲＤ器に必要な９０°変移制御信号を与える
のは実にたやすいことである。

二元震動器発生を用いた楕円偏波シーア波貝念の最初の
調査は、第４図のそれに大体似ているフィールドｉｉｌ
！１ｌＩｉを使用して実行された。交差偏波状態のシー
ア波震動器４４と４６の位置を定めるため、２つの中央
に据付けられたシーア波震動器トラック４０と４２はお
互い接近して直角方向に配置された。

震動器４４と４６は、楕円偏波シーア波粒子変位と穿孔
４８の垂直な形状に沿った下方への比較的長い距離に関
しては本質的に取るに足らない距１１１ｄだけずれて配
置された。複数の直角探査器５０〜１乃至５０−ｎは穿
孔４８に沿って下方に等間隔で配置された。

直角探知器５０は、３つの直角方向の１つの移動に反応
する地震探知器が結合した形態の３次元探知器であり、
探知器５０は穿孔４８に沿って下方に１００フィート間
隔で１２箇所確保された。３成分受信器５０の各々によ
って受信されたデータは、水平（Ｅ−Ｗ）、垂直、横断
＜Ｎ−’３）平面の別々の反応データの別々の記録を行
なうための信号プロセッサ５２に対して別々に穿孔４８
中を導かれる。

個々の一連の調査手続は多数のオフセット×１すなわち
穿孔の入口５４からの初期源発生点までの距離で行われ
た。このように、調査は行われ、記録は４０フイート、
１００フイート、１７５フイート、３０００フイートの
オフセットＸを用いた１２組の３成分受振器５０から得
られた。調査手続は、それらが、２つの交差偏波震動器
４４．４６が大きな表面軌道源すなわち上）ホの参照文
献に記載された主題を適切にシミュレーションするとい
うことを明白に立証するのに効果的だったという点で成
功であった。

穿孔４８に下方に沿った３次元の各々で探知され記録さ
れたデータは、探知平面の各々について別々に記録され
処理された地震データが楕円偏波地震シーア波の存在を
証明するようなシミュレーションの証拠となる。各々の
直角探知器は圧縮的な震動成分、シーア波水平成分およ
びシーア波垂直成分である振動成分、そしてさらに穿孔
４８にそった速度および、または位置が楕円偏波シーア
波の存在を示す関係の証拠となる点で個々の信号の処理
と相関と比較を同時に行なう。

第４図の調査設備は、広範囲の灘械的構造特徴がフィー
ルド使用のために実用的な楕円偏波シーア波の構成に利
用されることを示している。第５図で見られるように、
運搬車５６は中央に据付けられた震動器のために設けら
れたものであるが、それは９０’交差偏波中の２つの震
動器を運ぶのに適用される。震動器５８と６０は、震動
器が交差偏波の方向づけの中でアース結合とそれに続い
て起こる震動発生による合成の中で利用されるように、
縦あるいは横の並列の共通のジヤツキ　アセンブリ６２
のようなものの上に設けられる。従って、ｍＶ器５８は
シーア波水平成分を誘起し、一方、震動器６０はシーア
波垂直成分を９０°の位相差の電子装冒の制御で誘起し
、アース媒体に対する入力は楕円偏波シーア波を生成す
る。このような運搬車に据付けられた礪構は、表面と結
合したアースが同心のあるいはそれに似たものである震
動器の幾何学上の中心の重なった位置を可能にする。

最初の調査配列では、第４図で示されるように、両方の
震動器は等しいドライブレベルにセットされ、円偏波シ
ーア波のみを発生する。しかしながら、楕円偏波シーア
波は異なる数値にドライブレベルを変えることによって
簡単に発生する。加えて、送られた偏波は、所望により
簡単に反転され、そして楕円軸の方向はスィーブ速度の
調整によって任意に選択され得る。特定の地震探知計画
、すなわち表面と地下の両方は、楕円偏波の本質、例え
ば楕円の偏心率が薄型直面に関する線路の角度によって
異なるだろうという事実に基づいて設定される。

前述の説明は、アース媒体中に楕円偏波シーア波を誘起
するため方向づけられ位相制御されたシーア波震動器の
新しい組合わせを明らかにする。

起動源となる２元震動器は偏波シーア波震ｉｌｌ器のた
だ１つのタイプでなく、良好な動作のできる単独の底板
震動器も存在し、これもアース媒体中へ入力する極めて
高いパワーの楕円形偏波シーア波を発生することのでき
るタイプの振動源であろう。

これまでこの明細書で述べ、図で示されたような装置の
組合せや構成の変形が可能である。従って、以下の特許
請求の範囲で明瞭に示されるようなこの発明の技術的範
囲から外れることな〈実施例の変更が可能であることが
理解されただろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、水平偏波シーア波と垂直偏波シーア波の関係
図である。 第２図は、楕円偏波シーア波の図である。 第３図は、配列したジーア波震動器のブロック図である
。 第４図は、２元震動器地震源を喝えたアースセクション
の概略図である。 第５図は、震動器運搬車の側面図である。 ２０、２２・・・シーア波震動器、２４．２６・・・底
板、２８、３０・・・振動素子、３２・・・Ｂ動器制ｔ
ｌ！ｌ電子装置、３６・・・位相制御回路、４４．４６
・・・震動器、５２・・・信号プロセッサ。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 庄二±三；−：］−

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）アース媒体中に楕円偏波シーア波を発生する方法
   において 第１の制御速度で第１地点でアース媒体中に第１平面偏
   波シーア波を誘起し、前記の第１の制御速度と位相差を
   有する第２の速度で第１地点に隣接した第２地点でアー
   ス媒体中に第２の交差偏波シーア波を誘起し、それによ
   つて、前記の第１、第２のシーア波がアース媒体中で楕
   円偏波シーア波を発生するように結合されることを特徴
   とするアース媒体中に楕円偏波シーア波を発生する方法
   。
2. （２）楕円偏波シーア波の伝達を制御する第１の制御速
   度に関連した第２の制御速度の位相変移の方向を選択す
   る特許請求の範囲第１項の記載の方法。
3. （３）楕円偏波シーア波の偏心率を制御するため前記の
   第１の平面偏波シーア波と第２の交差偏波シーア波の相
   対的なドライブレベルを制御する特許請求の範囲第１項
   記載の方法。
4. （４）第１、第２の楕円軸の方向を制御するために前記
   の第１の平面偏波シーア波と第２の交差偏波シーア波の
   位相変移量を制御する特許請求の範囲第１項記載の方法
   。
5. （５）アース媒体中に楕円偏波シーア波を発生するため
   の装置において 第１の地点でアース媒体と結合する位置に配置された第
   １の可動シーア波震動器装置と、前記の第１地点に隣接
   してアース媒体と結合する位置に配置され、前記第１の
   可動シーア波震動器に対する交差偏波を発生する第２の
   可動シーア波震動器装置と、あらかじめ選択された量ま
   で位相が変移された周波数で前記の第１および第２の震
   動器装置を駆動する制御装置とを具備していることを特
   徴とするアース媒体中に楕円偏波シーア波を発生するた
   めの装置。
6. （６）第１、第２の可動シーア波震動器が各々の第１、
   第２の運搬車上に据付けられている特許請求の範囲第５
   項記載の装置。
7. （７）第１、第２の可動シーア波震動器が、位相変移方
   向で同じ運搬車に据付けられている特許請求の範囲第５
   項記載の装置。
8. （８）制御装置は前記第１、第２の可動シーア波震動器
   装置の駆動周波数の位相変移の方向を調整する装置を備
   えている特許請求の範囲第５項記載の装置。
9. （９）制御装置は前記第１、第２の可動シーア波震動器
   装置の相対的なドライブレベルを制御する手段を備えて
   いる特許請求の範囲第５項記載の装置。
10. （１０）制御装置は前記第１、第２の可動シーア波震動
    器装置の間の位相変移量を制御する手段を備えている特
    許請求の範囲第５項記載の装置。