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Dokumentenidentifikation DE3206973C2 19.05.1993
Titel Vorrichtung zur Datenerfassung im Bereich der seismischen Exploration
Anmelder Westfälische Berggewerkschaftskasse, 4630 Bochum, DE
Erfinder Rüter, Horst, Dr.rer.nat., 5810 Witten, DE;
Schepers, Reinhard, Dr., 4320 Hattingen, DE;
Martin, Wilhelm, Dipl.-Ing., 4690 Herne, DE
Vertreter Herrmann-Trentepohl, W., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 4690 Herne
DE-Anmeldedatum 26.02.1982
DE-Aktenzeichen 3206973
Offenlegungstag 08.09.1983
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.05.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.05.1993
IPC-Hauptklasse G01V 1/22
IPC-Nebenklasse G01V 1/24   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Datenerfassung im Bereich der seismischen Exploration zur digitalen Speicherung des zeitlichen Verlaufs von durch künstliche Bodenerschütterungen erzeugten, je einem Meßvorgang zugeordneten Schwingungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei seismischen Messungen ist es notwendig, die Bodenschwingungen im Frequenzbereich von 0 bis maximal 2 kHz gleichzeitig an vielen Meßstellen zu erfassen. Die Registrierung der Messungen läßt sich nach unterschiedlichen Verfahren durchführen:

  • a) Zentrale Digitalisierung mit Multiplexverfahren und Echt-Zeit-Speicherung auf Magnetband,
  • b) Zentrale Digitalisierung mit Datenzwischenspeicherung und nachfolgender Speicherung auf Magnetband,
  • c) Dezentrale Digitalisierung mit gemultiplexter Datenübertragung und Echt-Zeit-Speicherung auf Magnetband.


Bei der zentralen Digitalisierung nach den oben unter a) und b) genannten Verfahren müssen die analogen Signale über manchmal bis zu 2 km lange Leitungen übertragen werden, wobei elektrische Einstreuungen nicht zu vermeiden sind. Bei den unter a) und c) aufgeführten Multiplexverfahren ist eine Begrenzung der Meßstellen (Kanalzahl) bzw. eine Begrenzung im Frequenzumfang, verursacht durch die z.Zt. realisierbare Arbeitsgeschwindigkeit eines Multiplexers unvermeidbar. Außerdem ist vor einer nachgeschalteten Datenbearbeitung ein Demultiplex notwendig, was zusätzliche Kosten verursacht.

Die Erfindung geht von einer vorbekannten Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art aus (DE-OS 27 29 085). Hierbei werden Geophonketten gruppenweise an örtlichen Stationen ausgelegt. Die von den Geophonkettengruppen gelieferten analogen Ausgangssignale werden über Kabel jeweils einer jeder Geophonkettengruppe zugeordneten Aufnahme- und Telemetrie-Einrichtung zugeführt. Diese wandelt die Analogsignale der Geophone in Digitaldaten, formiert diese und speichert die Digitaldaten bis zu einem Zeitpunkt, an dem die Information über ein Kabel abgerufen und auf ein zentrales Steuersystem übertragen wird, in dem die Aufzeichnung auf Magnetband geschieht.

Da sich bei der vorbekannten Vorrichtung die unter a) und c) bezeichneten Nachteile ergeben, hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine seismische Datenerfassung so zu ermöglichen, daß bis zu einem Frequenzumfang von 2 kHzkeine prinzipielle Begrenzung der Kanalzahl erfolgt und die Leitungen zur Übertragung analoger Signale sehr kurz gehalten werden können.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß je nach Meßaufgabe eine beliebige Anzahl von Meßstellen ohne Einschränkung des Frequenzumfangs erfaßt werden kann. Außerdem können bei weit voneinander entfernten Geophonen Messungen in einem elektrisch stark gestörten Gebiet ohne Qualitätseinbuße stattfinden.

Die Wirkungsweise der Anlage nach der Erfindung soll an dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild der seismischen Datenerfassungsanlage,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der zentralen Steuereinheit,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Aufnahmeeinheit.

Je nach Meßaufgabe wird eine betimmte prinzipiell unbegrenzte Anzahl von aus Geophonen a, b, c . . . z gespeisten Aufnahmeeinheiten A, B, C . . . Z in Reihe geschaltet und über einen 36-bit-Parallel-Bus 1 mit einer zentralen Steuereinheit 2 verbunden. Bei Erzeugung einer künstlichen Bodenerschütterung erhält die zentrale Steuereinheit 2 einen Startimpuls (Trigger T) und leitet diesen direkt weiter an die Aufnahmeeinheiten A, A, C . . . Z, wodurch die Digitalisierung und Zwischenspeicherung der Meßsignale in den Einheiten erfolgt. Nach Beendigung des Registriervorganges können Meßdaten von der zentralen Steuereinheit 2 aus abgerufen und zur vorläufigen Beurteilung auf ein Datensichtgerät 3 gebracht werden.

Zur endgültigen Speicherung werden alle Meßdaten von der zentralen Steuereinheit 2 nacheinander aus den Aufnahmeeinheiten A, B, C . . . Z gelesen und in einen Massenspeicher 4 eingegeben und dort z. B. auf Magnetband geschrieben.

Die zentrale Steuereinheit 2 arbeitet im Dialogverkehr.

Als Eingabe steht ein 32-stelliges Tastenfeld zur Verfügung und als Ausgabe eine 20-stellige alphanumerische Anzeige.

In Fig. 2 ist die zentrale Steuereinheit 2 im einzelnen dargestellt. Sie verwaltet und kontrolliert den gesamten Ablauf der seismischen Anlage. Im Mittelpunkt steht ein Mikroprozessor 5, der den Steuerungsablauf durch entsprechende Programme (Software) ermöglicht. Der Mikroprozessor 5 ist über sogenannte Adapter 6, 7 (Ein-Ausgabe-Module) mit den übrigen Komponenten der Anlage verbunden. Die Adapter 6 und 7 stellen die Verbindung mit den Aufnahmeeinheiten A, B, C . . . Z her. Über Adapter 7 erfolgt die Dateneingabe in den Mikroprozessor 5 und eine Ausgabe auf das Datensichtgerät 3.

Adapter 6 dient zu Testzwecken und zur Adressensteuerung der Aufnahmeeinheiten A, B, C . . . Z. Ein weiterer Interface- Adapter 8 verbindet Tastenfeld 9 und alphanumerische Anzeige 10 mit dem Mikroprozessor zur Realisierung des Dialoges zwischen Bediener und Anlage.

Fig. 3 zeigt den internen Aufbau einer der Aufnahmeeinheit A, B, C . . . Z mit ihrem Geophon a, b, c . . . z. Die Aufnahmeeinheiten sind so konzipiert, daß sowohl Geschwindigkeitsaufnehmer als auch Beschleunigungsaufnehmer angeschlossen werden können. Weiterhin kann zu Testzwecken eine Sinusspannung, erzeugt in einem internen Generator 11 auf den Eingang geschaltet werden. Die rauscharmen Eingangsverstärker 12 ermöglichen eine Vorverstärkung von 0 bis 42 dB in 6 dB-Stufen, wobei die Einstellung an der zentralen Steuereinheit 2 vorgenommen wird. Nach dem Vorverstärker 12 folgt eine Alias-Filterstufe 13 mit einer Steilheit von 48 dB pro Oktave. Durch die automatische Verstärkungsregelung 14 wird jeder analoge Spannungwert zwischen 0 und 90 dB optimal verstärkt, wobei der entsprechende Verstärkungsfaktor in einem 4 bit- Exponenten 15 festgehalten wird. Die Regelstufe arbeitet nach dem Prinzip der schrittweisen Annäherung. Nach der automatischen Verstärkungsregelung folgt die Digitalisierung der Meßwerte durch einen 12 bit-Analog- Digitalwandler 16 und die Zwischenspeicherung in einem 2K × 16 bit-RAM-Speicher 17.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Datenerfassung im Bereich der seismischen Exploration zur digitalen Speicherung des zeitlichen Verlaufs von durch künstliche Bodenerschütterungen erzeugten, je einem Meßvorgang zugeordneten Schwingungen mit Hilfe mehrerer an dezentrale Aufnahmeeinheiten angeschlossener Geophone, wobei die Aufnahmeeinheiten von einer zentralen Steuer- und Aufzeichnungseinheit derart gesteuert werden, daß bei Erzeugung einer künstlichen Bodenerschütterung die zentrale Steuer- und Aufzeichnungseinheit einen Startimpuls erhält und diesen direkt an die Aufnahmeeinheiten weiterleitet, wodurch Digitalisierung und Speicherung der von den Geophonen abgegebenen Signale in den Aufnahmeeinheiten initialisiert werden und die pro Meßvorgang von den Aufnahmeeinheiten ermittelten gesamten Informationen digitalisiert und in einem in der jeweiligen Aufnahmeeinheit angeordneten Speicher abgespeichert werden und bei Bedarf nach und nach zur endgültigen Speicherung bzw. Auswertung abgerufen und in die Steuer- und Aufzeichnungseinheit übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar an jedem Geophonort je eine eigene Aufnahmeeinheit (A, B, C . . . Z) vorgesehenen ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die zentrale Steuer- und Aufzeichnungseinheit (2) ein Datensichtgerät (3) angeschlossen ist.






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