NO171815B - Slepbart neddykket anordning for maaling av refleksjon av lydboelger mot neddykkede refleksjonsobjekter - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning som slepes i neddykket stilling av et slepefartøy og er utstyrt med et ekkolodd for gjennom suksessive sende- og mottakingssykler å

måle refleksjonen av lydbølger mot neddykkede refleksjonsobjekter. Anordningen er særlig anvendbar til måling av refleksjonskoeffisienten av sjøbunnen.

Parallelt med seismiske undersøkelsesmetoder som har dyp inntrengning beregnet til å oppnå en representasjon av undergrunnen ment til store dybder, er det utviklet metoder for studien av overflatelag i undergrunnen.

En av disse består i å måle refleksjonskoeffisienten av bunnoverflaten og tillater bestemmelse av litologien av tilstøtende formasjoner, hvilket er meget viktig i mange anvendelser, for eksempel for legging av kabler og rørledninger, oppankring av oljeinstallasjoner, spesielt boreplattformer, eller også for anlegg av havner etc.

Det er kjent en anordning som gjør det mulig å bestemme refleksjonskoeffisienten av sjøbunnen ved sammenligning mellom amplituden av akustiske impulser utsendt av et sonarapparat og amplituden av ekkoer av disse impulser fra bunnen.

Den matematiske relasjon som gir svekningen av akustiske signaler fra- bunnflaten, avhengig av de respektive amplituder av de utsendte og mottatte impulser, parametre ved selve sonar-apparatets kretser og den svekning som skyldes bølgeforplant-ningen, etableres i form av en samling koblede strømkretser som innbefatter logaritmiske forsterkere. En slik anordning er beskrevet i fransk patent 2.009.222.

Anvendelse av spesialiserte strømkretser som er organisert

i henhold til en fast struktur, har ulemper idet de ikke ligger til rette for modifikasjoner i prosedyrene for innsamling og behandling av signaler.

Det er i virkeligheten ønskelig å kunne modifisere posisjonen av mottagervinduer for akustiske impulser og varigheten av disse, å endre forløpet av forsterkningsgraden for mottatte signaler og de karakteristiske parametre ved signalene som tas i betraktning for å bestemme bunnens refleksjonskoeffisient, eller også å behandle de mottatte signaler i sann tid, slik at operatørene på feltet kan bestemme alle typer av data og vurdere bunnens beskaffenhet og eventuelt modifisere operasjonsbetingelsene for å ta hensyn til variasjoner i disse.

Anordningen ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å bestemme refleksjonskoeffisienten for akustiske bølger fra neddykkede reflektorer ved utsendelse fra en akustisk impulskilde som sleptes i neddykket stilling av et fartøy, og ved mottagelse i en mottagerinnretning.

Anordningen omfatter en akustisk pulskilde, en mottagerinnretning innbefattende en sensor nær kilden for å detektere de suksessive utløsningstidspunkter for denne og en mottakerenhet anbrakt i langsgående avstand fra kilden, for å motta akustiske pulser som forplanter seg fra kilden og reflekteres fra de nevnte refleksjonsobjekter. Videre inngår i anordningen en styreenhet som er funksjonsmessig knyttet til kilden og til mottakerinnretningen for å forsterke, filtrere og registrere de mottatte signaler og å beregne refleksjonskoeffisienten ved å sammenligne signaler med forskjellige forplantningstider.

Anordningen kjennetegnes særskilt ved at styreenheten omfatter en innsamlingsenhet utstyrt med justerbar forsterkningsanordning, justerbare filteranordninger og en analog-til-digital-omvandler for sekvensielt å sample, digitalisere og lagre de signaler som mottas i løpet av minst to tidsvinduer, og en programmerbar beregningsanordning utstyrt med et grensesnitt-kort for overføring av kommunikasjon mellom beregningsanordningen, kilden og mottagerinnretningen, idet beregningsanordningen er utstyrt med midler for styring av forsterkningsfaktor og filtreringsparametere for mottakerinnretningen, samt med midler for å plassere de nevnte minst to mottakings-tidsvinduer for deteksjon av de mottatte signaler innbefattende en telleanordning for å avgrense de minst to tidsintervaller (F', F'') og en anordning for å plassere nevnte mottakings-tidsvinduer som en funksjon av amplituden for signal-sampler levert av analog-til-digital-omvandleren i innsamlingsenheten, idet de nevnte signal-sampler oppfanges i løpet av de nevnte tidsintervaller, og idet beregningsanordningen også er utstyrt med en anordning for ut fra de lagrede, mottatte signaler å bestemme disses mottakings-tidspunkter før refleksjonskoeffisienten beregnes ut fra disse.

Som følge av sin struktur er anordningen ifølge oppfinnelsen særlig vel egnet til å bestemme refleksjonskoeffisienten av neddykkede overflater under meget varierende operasjonsbetingelser som kan opptre under arbeidet.

Anvendelse av attenuasjons- og filteranordninger hvis funksjonsparametre kan modifiseres, og en programmert beregningsanordning innrettet til å styre attenuasjons- og filteranordningene og følgelig modifisere de mottatte signaler under deres innsamlingsfase og så etter innsamlingen om ønskelig foreta forskjellige behandlinger for å forbedre kvaliteten av de oppnådde resultater, hvilket foregår under permanent kontroll av en operatør, gjør at funksjonen av anordningen ifølge oppfinnelsen er spesielt fleksibel.

Andre særegne trekk og fordeler ved anordningen vil fremgå av den følgende beskrivelse av en foretrukket utførelsesform som utelukkende er gitt som eksempel og ikke er ment å være begrensende, under henvisning til tegningen, hvor: Figur 1 skjematisk viser det relative arrangement av kilden, mottageranordningen og det fartøy som sleper disse, Fig. 2 viser forskjellige gangveier som de akustiske bølger følger mellom kilden og mottageranordningen, Fig. 3 viser skjematisk en registreringstrasé eller

-kurve for signaler mottatt i mottageranordningen,

Figur 4 viser posisjonen i hver syklus av "vinduer" for deteksjon av direkte ankommende bølger, de reflekterte retur-bølger og et "vindu" for måling av bakgrunnsstøy, Figur 5 viser blokkskjemaet av en foretrukket utførelses-form av målesystem ifølge oppfinnelsen, Figur 6 viser blokkskjemaet av styrekretsen for attenua-sjonsanordningen og filteranordningen, og Figur 7 viser tidsforløpet av de forskjellige funksjons-trinn i systemet under hver syklus av sending og mottagning.

Operasjonene for måling av refleksjonskoeffisienten for neddykkede reflektorer, så som bunnflaten under en vannmasse, omfatter anvendelse av en kilde 1 for utsendelse av akustiske pulser (figur 1) og en mottageranordning 2 for akustiske bølger.-Det anvendes fortrinnsvis en senderkilde viss dimensjoner i forhold til bølgelenden av de utsendte akustiske bølger kan ansees å være punktformet, for eksempel en gnist-innretning slik som beskrevet i publisert fransk patentsøknad 2.574.559. Denne gnist-innretning omfatter et sylindrisk bur med et flertall rør som hvert er forsynt med et flertall utgangsåpninger for elek-troder som gjennom en felles slepe- og matekabel 3 er forbundet med en elektrisk generator (ikke vist) for høy spenning og for eksempel anbragt på et skip 4.

En mottager CTB for akustiske bølger er plassert i umiddel-bar nærhet av kilden 1 for å måle dennes neddykningsdybde p sog deteksjon av dennes suksessive utløsningstidspunkter, som frem-trer i form av et signal TB. Forbindelseskabelen 3 omfatter en ledning for å forbinde mottageren CTB med et elektronisk apparat plassert på skipet, slik det skal beskrives nedenfor i tilknytning til figur 5.

De akustiske bølger oppfanges ved hjelp av en mottager C plassert for eksempel i hodeseksjonen av en langstrakt mottagerenhet 5 som likeledes blir slept av skipet 4. Mottageren C består av en hydrofon eller av flere sammenkoblede hydrofoner. Slepe-kabelen 46 for mottagerenheten 5 omfatter ledninger for overføring av signaler oppfanget av mottageranordningen, til apparatutstyr ombord (som vist på figur 5).

Hver måiesyklus for ref leks jonskoef f isienten av en reflektor, så som bunnoverflaten, omfatter utløsning av kilden 1, deteksjon av det signal TB som representerer sendetidspunktet, ved hjelp av den transduser CT3 som er tilordnet kilden, mottagning av akustiske bølger som kommer direkte og de som representerer ekkoer fra forskjellige reflektorer, samt et registrerings- og behandiingstrinn hvor apparaturen ombord bestemmer i sann tid refleksjonskoeffisienten for en reflektor, for eksempel bunnflaten, ut fra forskjellige signaler som overføres til fartøy-apparaturen i avhengighet av oppfangede akkustiske signaler.

De akustiske signaler som overføres til apparaturen ombord

er det signal TB som angir hvert sendetidspunkt, som markerer start-øyeblikket for hver syklus, og de signaler som suksessivt oppfanges av mottageren C. Det første (forplantningsveien d., ) tilsvarer den direkte bølgeforplantning mellom kilden S og transduseren C (figur 2), det annet (forplantningsvei dg) svarer til en refleksjon på grenseflaten vann/luft, det tredje (forplantningsvei d2) svarer til en første refleksjon på sjøbunnen. Det følger videre ytterligere signaler som skriver seg fra enkle refleksjoner på undergrunnsreflektorer eller multiple refleksjoner hvor grenseflaten mellom vann og luft inngår, og de forskjellige reflektorer.

I den registreringstrase som er vist på figur 3 vil de retur-signaier som tilsvarer forplantningsveiene d, , d„, d_ vc^re opphav t£ signaler D ± Rs og R., som blir mottatt suksessivt i tidspunktene t., t„ og t

Signalet FR^ tilsvarer en dobbelt refleksjon på grenseflaten vann/luft og sjøbunnen. For tydelighets skyld på tegningsfiguren er de signaler som mottas etter signalet RS vist forsterket med en forsterkningsgrad på 10. Hva størrelsen av refleksjonskoeffisienten for grenseflaten vann/luft er lite forskjellig fra -1, er den para-sittbølge som skriver seg fra overflaten i motfase sammenlignet med den direkte bølge D, slik at det er lett å gjenkjenne denne.

Målingen av refleksjonskoeffisienten omfatter måling av amplituder av den direkte akustiske impuls D, av den første reflekterte impuls R^ og deres forplantnings-tids intervaller, slik at man kan ta hensyn til den svekning som skyldes bølgeforplantningen. Reflek-sjonskoeffisienten K uttrykkes ved relasjonen:

hvor a, og a2 representerer de karakteristiske parameterverdier for henholdsvis den direkte bølge og den reflekterte bølge, mens tl og t2 rePresenterer: de respektive forplantningstidsintervaller eller gangtider.

De karakteristiske parametre a2 og a1 er for eksempel amplituden av den største topp i hvert signal hva enten denne er posi-tiv eller negativ, eller også spiss/spiss-amplituden som frem-kommer ved å summere amplitudene av den største positive og den største negative topp.

Som karakteristisk parameter for hvert mottatt signal kan man også velge dettes energi målt over et visst tidsintervall.

Målingene av amplitude eller energi foretaes for eksempel

ved at man fra hvert mottatt signal tar ut et flertall sampler som er adskilt med gjeldende intervaller innenfor et målevindu F, F'

(fig. 4) med konstant bredde.

I praksis er varigheten av vinduene av størrelsesorden noen millisekunder og samplingsfrekvensen av størrelsesorden noen ti-talls kilohertz.

Målingene av de maksimale toppamplituder omfatter uttelling av sampler med størst amplitude. Signalenergien måles for eksempel ved å danne summen av kvadrerte amplituder av n sampler som er tatt i et vindu med konstant varighet, eller også summen av abso-luttverdiene av disse samme sampler.

Hvis i det førstnevnte tilfelle x^ og x^ er de sampler som

er tatt i det direkte signal D og det reflekterte signal R^, uttrykkes refleksjonskoeffisienten K ved relasjonen:

I det annet tilfelle uttrykkes koeffisienten K med relasjonen:

For å isolere de akustiske signaler D og R. (fig. 3) fra samlingen av mottatte signaler som følge av hver utsendelse, er det viktig å plassere de respektive samplingsvinduer F og F1 i forhold til disse signaler, og derfor å kjenne geometrien av sender/mottager-arrangementet og dettes posisjon i vannet.

Man bestemmer varigheten av forplantningen av det første reflekterte signalet R^ ved triangulering ut fra verdiene vann-dybde, dybde for neddykning av kilden 1 og mottageren C og den horisontale avstand mellom disse.

Vanndybden måles ved hjelp av et hjelpe-ekkolodd, for eksempel på slepefartøyet. Ekkoloddet foretar generelt et flertall målinger under hver målesyklus for refleksjonskoeffisienten. Den dybdeverdi som benyttes for trianguleringen er et middel av de forskjellige foretatte målinger.

To dybdemålere 6, 7 (fig. 1), den ene plassert nær kilden 1 og den annen i hodeseksjonen a-v den langstrakte mottagerenhet eller -kabel 5, måler de respektive neddykningsdybder Ps og pc.

Avstanden d mellom kilden og mottageren C bestemmes på det tidspunkt da sender/mottager-anordningen settes ut i vannet, ut fra de respektive lengder av slepekablene for kilden og for mot-tagerkabelen. Avstanden bestemmes under operasjonene ved måling av tidsintervall t1 for direkte bølgeforplantning mellom kilden og mottageren. Den verdi som måles under én syklus benyttes for å plassere vinduet for avtasting av det direkte retursignal i den følgende syklus.

Gangtiden t2 for signalet R1 (fig. 3) gjennom forplantings-veien frem og tilbake SMC meliom kilden og mottageren uttrykkes ved relasjonen:

hvor (2H - Ps - Pc) representerer avstandsmålingen mellom mottageren C og avbildningen av denne i forhold til bunnoverflaten,°^

skråstillingen av strålen Sm i forhold til vertikalen og V forplantningshastigheten for lyd i vann.

Beregningen av tiden t2 på geometrisk måte foretaes i hoved-saken under en initialiseringsfase som går forut for sender/ mottagersyklusene, for plassering av vinduet F' for mottagning av det reflekterte signal ved begynnelsen av operasjonene for måling av refleksjonskoeffisienten. Selv om beregningen foretaes for hver syklus vil deretter resultatet ikke bli endret uten at det er for å begrense eventuelle avvikelser.

Det er i-virkeligheten mulig at måleresultatene for forplantningstider oppnådd med en "følge" av vinduer avviker for meget fra dem som avledes av dybdemålinger foretatt av skipets ekkolodd. Dette skyldes at de sterkeste signaler som utvelges av mottagersystemet ikke reflekteres av sjøbunnen, men av en uved-kommende reflektor med en svak skrå stilling og viss refleksjonskoeffisient er høyere.

Plasseringen av vinduene under hver syklus skjer etter den i foregående syklus på følgende måte: man måler før starten av hver ny syklus og i fravær av det brukbare signal, den maksimale verdi av støyamplituden som oppfanges av mottageren C i et supplementert mottagervindu F'<1 >(fig. 1) eller også den middlere amplitude av n sampler av støy som er tatt suksessivt i det samme vindu, for derved å fastsette en innsamlingsterskel,

man anordner for hvert signal D og R1 som skal innfanges,

et mottagervindu F, F<1> med konstant bredde eller varighet

(fig. 4) med den samme posisjon som det tilsvarende vindu i den foregående syklus, det vil si for eksempel sentrert på tidspunktet for deteksjon av den største topp. Man begynner så å sample det mottatte signal, og ut fra det første målte sampel E^ viss amplitude overskrider innsamlingsterskelen, bestemmer man om det blant et visst antall n påfølgende

sampler finnes et forutbestemt minimumsantall N cav slike .Viss amplituder overskrider terskelverdien. Antallet Nc bestemmes etter tidligere utførte registreringer langs den samme profil eller ut fra målinger foretatt under initiali-ser ingsf asen .

Hvis det måles Nc sampler som overskrider terskelverdien går man ut i fra at den detekterte topp ikke er en parasittisk topp. Hvis ikke påbegynnes på nytt sammenligningsprosedyren over n sampler når utgangspunkt i det følgende sampel E^+1 som overskrider terskelen. Fortrinnsvis fastsettes det en grense for disse eventuelle gjentagelser.

Forskyvningen av avtastningsvinduet for det direkte signal

D er således fiksert slik at det er større enn bredden & av vinduet. For deteksjon av det reflekterte signal R^ fastsettes det et større forskyvningsområde for å ta hensyn til at forplant-ningstiden t2 (fig. 3) er mere fluktuerende enn tiden t^ som følge av sjøbunnens helning eller tilstanden på sjøoverflaten.

Prosedyren for plassering av vinduer ved telling av sampler har den spesielle fordel at det blir lettere å eliminere iso-lerte støyimpuiser, som vanligvis er meget korte og hvis varia-sjonshastighet er meget større enn for de.nyttige signaler.

Godkjennelsen av disse foretaes ved å verifisere at antallet av sampler med amplitude høyere enn terskelverdien målt på hver topp med deteksjon av dennes maksimum, er større enn for eksempel to eller tre. Den detekterte topp ansees å være ikke-signifikant i motsatt fall.

Da avtastnings- eller avlesningsvinduet er vel sentrert om de nyttige signaler D og R etter flere eventuelle forsyninger, fortsetter man med utnyttelsen av de forskjellige målte sampler og spesielt med beregning av refleksjonskoeffisienten for den reflektor som betraktes, ved å anvende relasjon (1) på de valgte parametre: signalamplituder eller signalenergier. Verdiene av refleksjonskoeffisientene kan utjevnes ved å danne gjennomsnittet av målingene i flere suksessive sykluser.

I det utførelseseksempel som er vist på figur 5 ser man at

de signaler som oppfanges av mottageren C i hodedelen av seismikk-kabelen 5, først påtrykkes et element 7 for variabel attenuasjon. Dette element består for eksempel av en logaritmisk attenuator som er programmerbar i trinn, av typen AD7111.

Attenuasjonskoeffisienten blir gitt av en styre- eller kommando krets 8 som skal beskrives nedenfor i tilknytning til figur 6. De signaler som leveres av attenuatoren 7 blir forsterket i en for-sterker 9 med fast forsterkningsgrad, for eksempel av størrelses-orden 40dB og deretter påtrykket en innsamlingsenhet 10 omfattende et lavpassfilter 11 i serie med et høypassfilter 12. Dette siste består av et eller flere filterelementer med svitsjede kapasiteter (switched-capacitor filter).

Filterkarakteristikkene for disse elementer avhenger av et klokkesignal H<1> og av kommandosignaler fra kommandokretsen 8

som det fremgår av figur 5. Etter at de mottatte signaler har gått gjennom filterelementet 12 blir de samplet og digitalisert i en analog/numerisk omsetter 13 av kjent type i et flyttende format med 15 bits, som er i stand til å ta hånd om en dynamikk på 108dB, og blir så overført til en bufferhukommelse 14.

En inn/ut-prosessor (IOP) 15 omfattende et element av typen DMA (direct memory access) dirigerer overføringen av data i blokker fra bufferhukommelsen 14 gjennom en multibuss 16 til lageranordninger anbragt på et sentralt behandlings- og utveks-lingskort 12.

Sentralkortet 17 omfatter en sentralenhet 18 som er koblet til multibussen 16, en RAM-hukommelse 19, en EPROM-hukommelse 20, et element 21 av type 8259 som styrer avbrytelsene, et klokke-

og telle-element 22, et styre-element 23 for inn/utstyring i serie, et styre-element 24 for inn/utstyring i parallell og en dobbeltaksess-port 25. Alle elementene på sentralkortet 17 er sammenkoblet gjennom en intern buss 26.

Porten 25 forbinder multibussen 16 enten med RAM-hukommelsen 19 eller med den interne buss 26. Seriestyre-elementet 23 mottar på sine innganger de kommandoord som kommer fra et tastatur 27. Styre-elementet 24 for inn/ut-parallellstyring omfatter tre porter som gjennom ledninger 28 er forbundet med den interne buss 29 i et grensesnittkort 30.

Klokkesignalene H som frembringes av klokke- og telle-elementet 22 utsendes på multibussen 16 og anvendes til å synkronisere funksjonen av analog/digital-omsetteren 13 og likeledes funksjonen av høypassfiltrene 12 slik det skal fremgå av det følgende.

Grensesnittkortet 30 omfatter et første grensesnittelement

31 som er forbundet med mottageren CTB (fig. 1) som detekterer utløsningstidspunket for kilden S, et annet grensesnittenhet 32 som er forbundet med en registreringsenhet 33 av kjent type, et tredje grensesnittelement 34 som er forbundet med hjelpe-ekkoloddet ES på skipet og et fjerde grensesnittelement 35 som er forbundet med styreanordningen 36 for kilden S.

Grensesnittelementet 32 overfører til registreringsenheten 33 analoge data som kommer fra en digital/analog-omsetter 37 koblet til multibussen 16 eller en kommutator 38 hvis innganger er forbundet henholdsvis med utgangen av forsterkeren 9 og med utgangen av høypassfilteret 12.

Grensesnittelementet 34 er innrettet til å lagre de forskjellig verdier av vanndybden som måles under en og samme syklus av ekkoloddet og - på kommando av sentralenheten 18 ved starten av den følgende syklus - å overføre disse til denne som danner gjennom-snittsverdien av dybdeverdiene.

Ekkoloddet, som vanligvis befinner seg på skipet, er anordnet foran mottageranordningen. For å oppnå større nøyaktighet kan man lagre middelverdiene av dybden som suksessivt målt og forsinke den effektive anvendelse av disse inntil mottageranordningen pas-serer over det sted hvor de spesielle verdier er oppnådd.

Elementet 21 som tar hånd om avbrytelsene, mottar avbruddssignaler fra prosessoren 15, fra innsamlingskortet 17, gjennom en ITAC-ledning, fra grensesnittelementet 34, fra ekkoloddet gjennom bussen 29, ledningene 28 og en ITES-ledning som kommer fra styre-elementet 24. Det mottar videre avbruddssignaler gjennom en ITCY ledning ved begynnelsen av hver målesyklus, og andre som skriver seg fra tastaturet 27 gjennom en ITR-ledning.

Kommandokretsen 8 som er vist på figur 6 er innrettet til å styre på den ene side attenuatoren 7 og på den annen side høypass-filtrene 12 i innsamlingskortet 10 (fig. 6).

Den nødvendige grad av attenuasjon avhenger av de relative nivåer av de mottatte signaler i de vinduer som er sentrert om tidspunktene t^ og t2 (fig. 4). Disse relative nivåer er avhengige av vanndybden som er meget variabel: fra flere titall til flere hundre meter. Den avhenger også av deres absolutte nivåer som på sin side spesielt er avhengig av arten og effekten av den an-vendte kilde. Avhengig av om det anvendes en gnistinnretning eller en seismisk kilde må graden av attenuasjon velges større eller mindre.

For samtidig å ta hensyn til innsamlingsdynamikken (108dB)

og egenskapene ved det sendermateriell som benyttes, er kommandokretsen koblet til sentralkortet 17 og kan derfor til enhver tid motta de optimale verdier.

Kommandokretsen 8 omfatter et adresse-dekodningselement 39 innrettet til å utvelge på multibussen 16 de kommandoord som ved-rører attenuasjonen og filterparameteret som kommer fra sentralkortet 17 gjennom multibussen 16, og å overføre disse til en intern buss 40. Til denne er det koblet en hukommelseskrets 41 for filter- og attenuasjonsparametre. De data som vedrører attenuatoren 7 overføres til denne fra hukommelseskretsen 21 gjennom en ledning 42.

Kommandokretsen 8 omfatter også et telle-element 43 som er koblet til den interne buss 40. De mottar fra sentralkortet 17 (fig. 5) et klokkesignal H og et tall svarende til en divisjons-koeffisient, og frembringer et klokkesignal H<1> med en frekvens som er et submultiplum av frekvensen av klokkesignalet H.

Klokkesignalet H' sammen med filterparametrene, så som overspenningskoeffisientene for høypassfiltrene 12, overføres til disse gjennom ledninger 44, 45.

Den attenuasjonskoeffisient som påtrykkes attenuatoren kan

gå opp i 80dB eller mottagervinduet for den direkte impuls og den er lik en for mottagningen av det reflekterte signal. Kombi-nasjonen av attenuatoren 7 og forsterkeren 9 gjør det mulig å foreta tilpasning til nivåene av de mottatte signaler under alle de arbeidsbetingelser som opptrer.

Organiseringen av hver sender/mottager-syklus er illustrert ved diagrammene a til 1 på figur 7 som henholdsvis representerer: a: et signal frembragt av en langsom klokke (H-^);

b: et nullstillingssignal fra en tidsteller påvirket av den

langsomme klokke;

c: en puls p1 for for start eller reinitialisering av syklusen;

d: en puls p2 svarende til en skuddordre (ODT);

e: en puls TB som angir utløsningstidspunktet for kilden S

(fra transduseren CTB på figur 1);

f: et signal frembragt av en hurtig klokke (H2);

g: et signal som leveres av en pulsteller som inkrementeres av den hurtige klokke H2. Telleren påvirkes av sendersignalet TB (diagram e) og bevirker tre suksessive tellinger av klokkepulser i veldefinerte antall. De suksessive tidspunkter for slutten av tellepulser t^ t^ og t^ definerer begynnelsen av

vinduer F, F' for mottagning (fig. 4). En supplerende telling av klokkepulser definerer starten av vinduet F'' for deteksjon av støy (id. fig. 4),

h: et signal som representerer vinduene F, F1 og F'<1>;

i: pulser p2, <p>3, <p>4 som indikerer de suksessive tidspunkter for avslutning av blokkvis overføring av de forskjellige signalsampler som er oppfanget under de tre vinduer F, F<1>

og F'', utført av lOP-prosessoren 15 i innsamlingsenheten 10 (fig. 5);

j: et signal som avgrenser tre tidsintervaller 1^, I2,

som begynner i de respektive tidspunkter definert ved kurvene i, under hvilke det foretaes beregninger av amplituder av de nyttige akustiske signaler og av bakgrunnsstøyen;

k: et signal som avgrenser et tidsintervall 1^ for beregning av ref leksjonskoeffisienten CR i syklusen og dennes "glattede" verdi; og

1: et signal 1^ som avgrenser et tidsintervall for godkjennelse av ekkoloddets resultater og beregning av telletider i puls-telleren (diagram g).

Flyt-diagrammene nedenfor definerer sammen med tidsdiagrammene på figur 7 organiseringen av de funksjoner som utføres av system ifølge oppfinnelsen under hver syklus.

De symboler og forkortelser som er anvendt er som følger:

- CR: betegner refleksjonskoeffisienten; - Funksjonen DMA: dette er den samling instruksjoner som mulig-gjør overføring av samplede data fra innsamlingskortet 10 til sentralkortet 17; - it: betegner avbruddskommandoer; - stiplede linjer tilsvarer ventefaser innenfor funksjonene; - NET/MES: betegner et sorteringstrinn for ventende meldinger som er blitt feiltolket på grunn av feil i deteksjonen av de nyttige akustiske signaler. Det kan dreie seg om feilaktige resultater som skyldes en dårlig deteksjon av topper eller for

eksempel for sterk bakgrunnsstøy, og

- gjenoppstarting: betegner en melding om reaktivering.

Arbeidssyklusen omfatter:

- en initialiseringsfase; - en fase for kommando og styring av utløsningen av den akustiske kilde. Skuddordren utsendes fra sentralkortet 17 gjennom grense-snittkretsen 35 (fig. 5). Når skuddet er utløst blir synkroni-ser ingsoperasjonen (eller funksjonssyklusen) stoppet i påvente av ankomsten av signalet TB; - en innsamlingsfase for blokker av sampler besørget av IOP-prosessoren 15 på kommando av funksjonssyklusen. Prosessoren sender det forlangte antall digitaliserte sampler i henhold til en takt fastsatt av den hurtige klokke H^. Den lagrer disse i hukommelsen 14 og overfører dem blokkvis til sentralkortet 17. Når innsamlingen er avsluttet avgir prosessoren til funksjonssyklusen et it-avbruddssignal; - en styrefase for skipets hjelpe-ekkolodd. Når ekkoet angir en ny måling overfører ekkoloddet denne i tilknytning til et avbruddssignal. Funksjonssyklusen bestemmer periodisk at det dannes et gjennomsnitt av de verdier som er målt av ekkoloddet, hvilket gjør det mulig å bestemme innsamlingsvinduene og å fastsette verdiene av tidsintervallene t^, t2 ved hvis avslutning vinduene F og F<1> åpnes (fig. 7); - en styrefase for klokker og tellere. Den langsomme klokke H. angir målesyklusene og blir under initialiseringsfåsene anvendt til å tidsbestemme avhentingen av funksjonene eller operatørens svar. Den hurtige klokke H2 angir åpning og lukning av de forskjellige vinduer (fig. 7) og tillater fratrekk i responstiden for innsamlingskortet. Avslutningen av tellinger utløser et avbrudd som virker til å gjenoppstarte forskjellige deler av pro-grammet avhengig av verdien av en variabel tilstand som avhenger av fremdriften av målesyklusen; og - en presentasjonsfase for resultater hvor registreringsenheten 33 opptegner amplituden av det reflekterte signal som funksjon av tiden, og verdien av refleksjonskoeffisienten utjevnet over flere målinger. De analoge data for registreringsenheten 33 kommer fra digital/analog-omsetteren 37 (fig. 5). Synkroniseringen av omsetteren med funksjonssyklusen skjer ved sending og mottagning av meldinger vedrørende utvekslingen av data, til særskilte hukom-

melsessteder (og "postkasser") er kjent fra funksjoner som inngår i utvekslingene.

Hver innledet funksjon begynner med å avs/ente en gjenopp-startning eller reaktiver ing. Dette gjelder spesielt for funksjonssyklusen som gjenoppstartes periodisk så snart operatøren har passert den aktive fase av målesyklusen.

Uansett funksjonsfase vil de it-avbrudd som kommer fra tastaturet bli tatt i betraktning. Operatøren kan således ha en inter-aktiv dialog med systemet i det øyemed å modifisere parametrene, styre periferenhetene, nedskrive resultatene, innføre referanse-punkter i registreringene, fremvise foreløpige resultater og spesielt støynivået på inngangen av innsamlingskjeden.

Det er likeledes mulig å danne andre varianter innenfor rammen av system ifølge oppfinnelsen.

For eksempel kan innsamlingskortet 10 i den eneste mottager-vei (fig. 5) erstattes med et kort som har flere mottagerveier, hvor hver av disse er innrettet til å motta et spesielt bånd innenfor frekvensspekteret for de mottatte signaler. Derved kan man oppnå en presentasjon av verdien av refleksjonskoeffisienten som funksjon av frekvensen.

I dette tilfelle erstattes høypassfilteret 12 av flere komplementære båndpassfiltre anordnet parallelt og likeledes dannet av filter innretninger med svitsjet kapasitans og hvis parametre bestemmes etter ønske av det sentrale kommandokort 17 gjennom kretsen 8.

Mottagerenheten (fig. 1) kan være spesielt innrettet for deteksjon av signaler for måling av refleksjonskoeffisienter. Den kan videre bestå av en seismikk-kabel som er modifisert for å motta slik måling. I dette tilfelle er mottageren C og dybdemåleren 7 plassert i hodeseksjonen av en slik seismikk-kabel.

Claims (4)

1. Anordning som slepes i neddykket stilling av et slepe-fartøy, utstyrt med et ekkolodd for gjennom suksessive sende-og mottakingssykler å måle refleksjonen av lydbølger mot neddykkede refleksjonsobjekter, omfattende en akustisk pulskilde, en mottakerinnretning innbefattende en sensor (CTB) nær kilden for å detektere de suksessive utløsningstidspunkter for denne, og en mottakerenhet anbrakt i langsgående avstand fra kilden, for å motta akustiske pulser som forplanter seg fra kilden og reflekteres fra de nevnte refleksjonsobjekter, og en styreenhet som er funksjonsmessig knyttet til kilden og til mottakerinnretningen for å forsterke, filtrere og registrere de mottatte signaler og å beregne refleksjonskoeffisienten ved å sammenligne signaler med forskjellige forplantningstider, karakterisert ved at styreenheten omfatter en innsamlingsenhet (10) utstyrt med justerbar forsterkningsanordning, justerbare filteranordninger (11, 12) og en analog-til-digital-omvandler (13) for sekvensielt å sample, digitalisere og lagre de signaler som mottas i løpet av minst to tidsvinduer, og en programmerbar beregningsanordning utstyrt med et grensesnitt-kort for overføring av kommunikasjon mellom beregningsanordningen, kilden og mottagerinnretningen, idet beregningsanordningen er utstyrt med midler for styring av forsterkningsfaktor og filtreringsparametere for mottakerinnretningen, samt med midler for å plassere de nevnte minst to mottakings-tidsvinduer for deteksjon av de mottatte signaler innbefattende en telleanordning for å avgrense de minst to tidsintervaller (F', F'') og en anordning for å plassere nevnte mottakings-tidsvinduer som en funksjon av amplituden for signal-sampler levert av analog-til-digital-omvandleren (13) i innsamlingsenheten (10), idet de nevnte signal-sampler oppfanges i løpet av de nevnte tidsintervaller, og idet beregningsanordningen også er utstyrt med en anordning for ut fra de lagrede, mottatte signaler å bestemme disses mottakings-tidspunkter før refleksjonskoeffisienten beregnes ut fra disse.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at anordningen for å plassere mottakings-vinduer omfatter en telleanordning for å avgrense to tidsintervaller (F, F') for mottaking av akustiske signaler og et tredje tidsintervall (F'') for å motta bak-grunnsstøy, idet beregningsanordningen omfatter en anordning for å sammenligne amplituder i bestemte sett av sekvensielt mottatte signal-sampler oppfanget i løpet av de første to tidsintervaller for utvelgelse av en ampiitudeterskei, en anordning for å telle sampler fra de akustiske signaler som oppfanges i løpet av de nevnte intervaller med amplituder større enn en amplitudeterskel, en anordning for utvelgelse av de signaler for hvilke det opptelte antall er større enn et forutbestemt tall, samt en anordning for å styre en tilfeldig tidsforskyvning for tidsintervallene når nevnte opptelte antall sampler er lavere enn det forutbestemte tallet.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at forsterkningsanordningen (7) innbefatter en logaritmisk trinn-attenuator og at den justerbare filtrering innbefatter svitsje-kondensatorfiltere.

4. Anordning ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at den nevnte programmerbare beregningsanordning innbefatter en styreenhet med et adresse-dekodingselement (39), en telle-enhet (43) innrettet for å frembringe et taktsignal (H') for den justerbare filteranordningen (12), samt en hukommelsesenhet (41) for å lagre filtre-rings- og attenuasjons-parametere, hvilken hukommelsesenhet er forbundet med den justerbare filtreringsanordningen og den logaritmiske attenuatoren (7).