JPH048756B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、記録または処理装置と断続的に接
続されるセンサによつて音波が受信される時点を
測定する装置及び方法に関する。

特に本装置は、各センサまたはセンサ郡で受信
された情報を順次伝送する装置を含む地震ストリ
ーマの中に含まれるセンサによつて、震源の起動
後震源から直接受けた音波の受信時点を測定す
る。

〔従来の技術〕

震源の起動後、地震ストリーマのセンサで受信
された最初の音波の到達時点（以下、基準時点と
いう）を記録し、これと比較することにより基準
点の後で受信されたエコーの伝搬時間、したがつ
てこれらのエコーを作る地下層の深さの測定が可
能になる。

従来の受信装置では、この基準時点は、地震ス
トリーマの頭部に置かれ、船上に配置された信号
記録または処理装置に固定接続された特殊センサ
を使用して測定されるが、海底地震地層調査の場
合には、このセンサの信号は高域フイルタ、フイ
ルタ通過後の信号のエンベロープを検波する素
子、および検波された信号のレベルが調整可能な
しきい値より高いときにトリガされるシユミツト
トリガ回路を通して測定される。この基準時点
は、センサと記録または処理装置との間を固定接
続として、センサから何時でも信号が入力される
ようにしておくことにより、正確に知ることがで
きる。したがつて、このような特殊センサの固定
接続は、各センサまたはセンサ郡が導線を通して
記録または処理装置に接続される従来の地震スト
リーマにおいて用いられているばかりでなく、多
重装置と呼ばれる順次伝送装置を介して情報の伝
送が行われる地震ストリーマにおいても用いられ
る。その理由は、さらに後述されるように、多重
伝送の特性である断続的な接続に固有な、基準時
点の検出の不確さを避けるためである。

なお、順次伝送装置として使用される多重装置
（マルチプレクサ）は、公知のように多数の入力
信号のうちから１つ選択して、出力に出すことが
できるように構成された回路である。

〔本発明の解決すべき課題〕

本発明は、震源からの音波を受信するセンサが
記録または処理装置に断続的に接続される場合で
も、センサによる最初の音波の受信時点を正確に
測定することができる装置及び方法を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による装置は、この固定接続を除去でき
ると同時に、最初の音波を受信する時点（基準時
点）を表す情報を発信するセンサを含む地震スト
リーマのすべてのセンサについて同じ順次伝送装
置を使用できる利点を備えている。このため、本
発明においては、遠方の記録及び処理装置に伝送
路を通じて断続的に一定の時間間隔△Ｔで接続さ
れるセンサで震源からの音波信号を実際に受信し
た時点を測定するため、上記センサに接続され上
記音波信号の受信時間を検出し、上記音波信号の
検出された受信時間から所定の法則に従つて時間
と共に変化する電圧を発生し、上記時間間隔△Ｔ
だけ離れた２つの連続する接続時間に、上記電圧
発生装置により発生した電圧の少なくとも２つの
離散値を上記伝送路上に送り出し、上記遠方の記
録及び処理装置に設けられ、上記伝送された電圧
の２つの離散値及び上記時間間隔△Ｔから、上記
センサでの上記音波信号の実際の検出時間を計算
する。

既知の方法で時間に対して変化する電圧は、線
型または比線型で増減変化してもよい。例えば、
この変化は放物線、双曲線または指数変化でもよ
いが、簡単のため線型に増加する変化が一般に望
ましい。

電圧の離散値が伝送される記録または処理装置
は、これらの離散値から最初の音波受信の最初の
時点を測定する装置を含む。

本装置は、音波の受信がない場合に、積分装置
と呼ばれる可変電圧発生装置がゼロ出力電圧を持
つように設計されている。これらの装置には、受
信音波に応じてセンサによつて作られた信号に所
望の形状を与える装置により制御されるスイツチ
が含まれている。

〔実施例〕

本発明の他の特徴および利点は、付図と共に与
えられた海底地震地層調査に応用される本発明の
特定の実施例の下記説明から明白になると思う。

第１図から、船舶により曳航された地震ストリ
ーマ１には、一般に頭部に置かれて、周期的に起
動される震源Ｓから直線出された音波の受信の時
点を測定するのに用いられるセンサすなわち水中
聴音器Ｈがある。水中聴音器Ｈは、固定接続、あ
るいはこれによつて検出された信号の伝送が多重
伝送装置によつて行われるときは断続的な方法で
船舶に配置された記録または処理装置に接続され
ている。

このような装置では、地震ストリーマのある区
間に沿つて分布された一定数の変換器により検出
された地震信号を収集しかつデイジタル化するた
めに地震ストリーマの内部に配列されたセンサま
たはセンサ群またはデータ収集装置は、周期的か
つ連続的に尋問（順次に信号を取り込んで調べる
ことで、サンプリングの意味である）される。水
中聴音器Ｈが多重伝送装置に接続されている場合
は、それは所定の繰返し周波数△ｔによつて尋問
される。水中聴音器Ｈが直接音波の到着を検出す
る時点t₀は一般に、２つの連続したサンプリング
時点ｔとｔ＋△ｔとの中間である（第２図）。し
たがつて、音波の受信を記憶するシユミツトトリ
ガのレベル変化を表わす信号を記録または処理装
置に送るために水中聴音器Ｈが再び接続されると
思われる時点ｔ＋△ｔまで待つ必要がある。しか
しこのレベル変化を表わす信号は、繰返し周期の
時間間隔△ｔ内のどの時点で音波を受信したかを
正確に知ることができないという系統的誤差によ
り不正確なものとなる。即ち、第３図に示すよう
な水中聴音器Ｈは、繰返し周期△ｔで尋問され、
記録または処理装置へ接続される。例えば、第２
図の時点ｔでは水中聴音器Ｈによつて未だ信号は
感知されず、そして引続く時点ｔ＋△ｔ（次の尋
問時点）で信号が伝送線に送れるものと仮定す
る。記録または処理装置においては、操作員は信
号はｔとｔ＋△ｔの間の時間間隔中に感知された
ことを推測できるだけで、この時間間隔△ｔ内の
正確な受信時間を決定することはできない。多重
伝送方式において固有な接続的な接続がこの不正
確さの一因である。この系統的誤差は、△ｔの大
きさになることがあるが、t₀の測定に要求される
精度が一般に0.1ｍｓ程度であるのに、サンプリ
ング周期がそれに比べてずつと長いので、このよ
うなサンプリング周期の長さにまでなる系統的誤
差は受け入れられない。

本発明による装置によつて、この欠点を回避す
ることができる。本装置（第３図）には、水中聴
音器Ｈにより作られた信号のうち例えば200Hz〜
800Hzの周波数帯を選択する帯域フイルタ２と、
エンベロープ検波器３と、検波器３からの検波さ
れた信号のレベルを積分素子５により供給された
しきい値電圧と比較するシユミツトトリガ４とが
ある。検波された信号のレベルがしき値電圧の値
を越えると同時に、シユミツトトリガ４の出力は
周知のとおり高いレベルになる。積分素子５は、
正電圧＋Ｖまたは負電圧−Ｖのいずれかを積分す
る。これら２つの電圧のいずれか一方は、積分素
子５から出される信号のレベルが所定値に達する
に要する期間中、記録または処理装置によつて制
御される論理回路１２により作動されるスイツチ
６を通して、積分素子５の入力に加えられる。積
分素子５、スイツチ６、論理回路１２により水中
聴音器Ｈから出される信号の振幅に適合するよう
に、しきい値を自由に調節することができる。し
たがつて、地震ストリーマの内部にある水中聴音
器Ｈの性質および位置は重要ではない。シユミツ
トトリガ４の出力は、第２のトリガすなわち単安
定形フリツプフロツプ７の入力に接続されてい
る。『このフリツプフロツプ７によつて作られる
方形波は電子式であるとが望ましいスイツチ８の
開を制御するが、スイツチ８がオン（閉）位置で
は積分装置を構成する増幅積分器９の反転入力を
その出力側に直結する。即ち、抵抗Ｒとコンデン
サＣが接続され増幅器９は積分装置として動作す
る。この増幅積分器９は、その反転入力（抵抗Ｒ
とコンデンサＣの接続点）がスイツチ８のオン
（閉）によつて出力E₁に短絡されるときを除い
て、一定の負電圧（−Ｖ）を印加することにより
正のランプ（傾斜）電圧を発生する。感知すべき
パルス信号の到達によつてフリツプフロツプ７が
トリガされるとスイツチ８が開かれることにな
り、増幅積分器９の出力に正のランプ電圧が得ら
れる。増幅積分器９の反転入力は一方では在来ど
おり抵抗器Ｒを通して負電圧源−Ｖに接続され、
他方ではスイツチ８がオフ（開）位置にあると
き、コンデンサＣを通して増幅器の出力に接続さ
れる。増幅積分器９の出力は、例えば４つの入力
を持つ補助マルチプレクサ１０の１つの入力E₁
に接続される。このマルチプレクサの他の２つの
入力E₂，E₃にはそれぞれ、補助通路から供給さ
れる２つの電圧V₁およびV₃が加えられ、また入
力E₄には積分素子５によつて作られたしきい値
電圧が加えられる。補助マルチプレクサ１０の出
力は、水中聴音器Ｈの置かれている地震ストリー
マの区間において、収集された地震データを取得
する局部装置の中に含まれるｎ個の入力を持つ一
般マルチプレクサ１１の入力a_oの１つに接続され
ている。

この一般マルチプレクサ１１は、本発明におい
ては順次伝送装置として使用されている公知のも
ので、例えば、第３図に示されている。これは一
種の電子的回転コミユテータで、その出力は順次
に次々とその全部の入力a₁，a₂…a_oに、一度に１
つづつ接続される。これにより、各入力端子で得
られる信号のサンプルは、共通線を通つて記録ま
たは処理装置に送られる。同じ入力端子の２つの
連続する信号のサンプル間の遅延時間は、マルチ
プレクサのコミユテーシヨン周期、即ち、全部の
入力端子を次々と接続するのに要する時間であ
る。このように各入力端子を出力端子及び伝送線
に接続することが断続的な接続であり不連続接続
である。これに対して、従来の多くの地震計ケー
ブルのように水中聴音器を特別の線で記録または
処理装置へ接続するものは連続的不変な接続であ
り固定接続である。

一般マルチプレクサ１１の出力は、既知の形の
サンプル増幅器（図示なし）の入力に接続されて
いる。一般マルチプレクサ１１の各ラインのサン
プリング周期が△ｔに等しければ、補助マルチプ
レクサ１０のサンプリング周期は、ラインa_oが
次々とサンプルされる連続する時点でその出力が
その４つの入力に次々と接続されるように選択さ
れる。一般マルチプレクサによる補助マルチプレ
クサの各ラインのサンプリング周期は△Ｔによつ
て表わされる。

装置の作動は次のとおりである。

直接波の到達が水中聴音器Ｈによつて検出され
ると、単安定フリツプフロツプ７がトリガされ
て、スイツチ８はその「オフ」位置に作動され
る。スイツチは前に「オン」位置にあつたので、
増幅積分器９の出力電圧はゼロであつた。積分器
９の入力に電圧−Ｖが供給されると、スイツチ８
がそのオフ位置に作動される最初の時点からコン
デンサ１４は抵抗器１３を通して充電し始め、積
分器９の出力電圧は時間に対して線型に増加す
る。直接波を受信する時点t₀に続く時点t₁で、例
えば値a₁を持つ積分器９の出力電圧の第１サンプ
ルが拾い上げられ、記録または処理装置に送られ
る。積分器９から出された電圧の一般マルチプレ
クサ１１によるサンプリング周期に等しい時間の
長さ△Ｔだけ前の時点から離された次の時点に、
積分器９の電圧は再びサンプリングされる。新し
いサンプルの値a₂も記録または処理装置に送られ
る。△Ｔの値、積分器９の出力電圧の変化を表す
直線の傾斜の値、および連続して送られた値a₁と
a₂が正確にわかると、前にゼロの電圧が増加し始
める時点t₀は下記の関係式によつて容易に求めら
れる。

t₀＝t₁−a₁△Ｔ／a₂−a₁ これは既知の形の特殊アナログ計算機により、
または記録または処理装置に組み込まれたデイジ
タル計算機によつて求められる。

フリツプフロツプ７によつて発生する方形波が
中断されると同時に、スイツチ８はその「オン」
位置にもどり、それによつて積分器９の出力電圧
はゼロにリセツトされる。

フリツプフロツプ７により作られる方形波の長
さに相当するゼロ・リセツトの連続する２つの時
点間における積分器９の作動時間は、２つの連続
出力電圧を送り得るだけの時間でなければならな
い。

しかし、積分器９の出力電圧の多数のサンプル
を送るように、積分時間を長くすることができ
る。

シユミツトトリガによつて基準として用いられ
たしきい値電圧は記録または処理装置に断続して
送られており、記録または処理装置はその実際の
振幅を制御することができ、また必要であれば論
理回路１２の仲介によりスイツチ６を作動させる
ことにより震源のどんな以後の起動についても事
前にその振幅を修正することができる。

（発明の効果） 本発明においては、遠方の記録及び処理装置に
伝送路を通じて断続的に一定の時間間隔△Ｔで接
続されるセンサにより電源からの音波信号を受信
し、この音波信号を受信すると所定の法則に従つ
て時間と共に変化する電圧を発生させ、この電圧
について時間間隔△Ｔだけ離れ２つの離散値を記
録及び処理装置へと送り、計算装置により２つの
離散値と時間間隔△Ｔからセンサで実際に受信し
た時点を計算している。従つて、従来のような震
源からの音波信号を受信するための、遠方の記録
および処理装置に専用に接続されたセンサがなく
ても、遠方の記録および処理装置に伝送路を介し
て断続的に接続されるセンサ群の１つのセンサを
用いて震源からの音波信号がそのセンサに実際に
受信された時点を測定できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、船舶により曳航される地震ストリー
マおよび震源を示し、第２図は音波の受信に応じ
て２つの連続したサンプリング時点の間における
最初の時点t₀で作られる電圧の方形波を示す波形
図、第３図は本装置のブロツク回路図、および第
４図は積分装置により作られる可変電圧を表わす
曲線の一部を示す波形図である。 符号の説明、１……地震ストリーマ；２……フ
イルタ；３……エンベロープ検波器；４……シユ
ミツトトリガ；５……積分素子；６，８……スイ
ツチ；７……フリツプフロツプ；９……増幅積分
器；１０……補助マルチプレクサ；１１……一般
マルチプレクサ；１２……論理回路；１３……抵
抗器；１４……コンデンサ；Ｓ……震源、Ｈ…水
中聴音器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定のセンサが、単一の伝送路を通じて遠方
   の記録及び処理装置に断続的に一定の時間間隔△
   Ｔで接続されて、震源からの音波信号を実際に受
   信した時点を測定するための装置であつて、 上記センサに接続され上記音波信号の受信時間
   を検出するトリガ装置と、 上記音波信号の検出された受信時間から所定の
   法則に従つて時間と共に変化する電圧を発生する
   電圧発生装置と、 上記時間間隔△Ｔだけ離れた２つの連続する接
   続時間に、上記電圧発生装置により発生した電圧
   の少なくとも２つの離散値を上記伝送路上に送り
   出すマルチプレクサ装置と、 上記遠方の記録及び処理装置に設けられ、上記
   伝送された電圧の２つの離散値及び上記時間間隔
   △Ｔから、上記センサでの上記音波信号の実際の
   検出時間を計算する計算装置とからなる、センサ
   での音波信号の実際の受信時点を測定する装置。 ２ 特許請求の範囲第１項の受信時点を測定する
   装置において、上記電圧発生装置は直線的に増加
   する電圧を発生する積分装置を含み、また上記計
   算装置は上記遠方の記録及び処理装置に伝送され
   た２つの離散的値をグラフとして接続する線の傾
   斜を計算する、センサでの音波信号の実際の受信
   時点を測定する装置。 ３ 特許請求の範囲第２項の受信時点を測定する
   装置において、上記センサで感知された音波信号
   に所望の形状を与える装置と、上記積分装置を動
   作させるスイツチを含む、センサでの音波信号の
   実際の受信時点を測定する装置。 ４ 特許請求の範囲第３項の受信時点を測定する
   装置において、上記トリガ装置は、調節可能なし
   きい値を発生する積分素子５を含み、上記積分素
   子５は、それに接続された第１及び第２の基準電
   圧を供給する装置６，１２をもち、上記第１また
   は第２の基準電圧は調節可能な時間中に上記積分
   素子５の入力に加えられ、また上記積分素子５は
   上記調節可能なしきい値を供給するために上記所
   望の形状を与える装置４に接続される、センサで
   の音波信号の実際の受信時点を測定する装置。 ５ 特許請求の範囲第４項の受信時点を測定する
   装置において、上記第１及び第２の基準電圧を供
   給する装置は、二重スイツチ６と上記遠方の記録
   または処理装置により制御され上記二重スイツチ
   ６を作動させる論理回路１２からなる、センサで
   の音波信号の実際の受信時点を測定する装置。 ６ 特許請求の範囲第３項の受信時点を測定する
   装置において、上記センサで感知された音波信号
   に所望の形状を与える装置は、上記センサからの
   信号の振幅が調節可能なしきい値を越えるときト
   リガされるシユミツトトリガ４と、上記シユミツ
   トトリガ４から出された信号によつて制御されか
   つ上記時間間隔△Ｔより長い時間中方形波電圧を
   作る単安定フリツプフロツプ７からなる、センサ
   での音波信号の実際の受信時点を測定する装置。 ７ 特許請求の範囲第１項又は第２項の受信時点
   を測定する装置において、上記マルチプレクサ装
   置は、一般マルチプレクサ及び補助マルチプレク
   サ装置からなり、上記電圧発生装置は上記補助マ
   ルチプレクサ１０の第１の入力に接続され、また
   上記補助マルチプレクサの出力は上記一般マルチ
   プレクサ１１の入力に接続される、センサでの音
   波信号の実際の受信時点を測定する装置。 ８ 所定のセンサが、単一の伝送路を通じて遠方
   の記録及び処理装置に断続的に一定の時間間隔で
   接続されて、震源からの音波信号の実際の受信時
   点を測定する方法であつて、 震源から直接送られる音波信号を受信すると所
   定の法則に従つて時間と共に変化する電圧を発生
   し、 遠方の記録及び処理装置において上記発生され
   た電圧の少なくとも２つの離散値を時間間隔△Ｔ
   だけ離れた連続する時点で検出し、 上記検出された２つの離散電圧値及び上記時間
   間隔△Ｔから、上記センサでの上記音波信号の受
   信時点を計算する、センサで受信した音波信号の
   実際の受信時点を測定する方法。