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Verfahren zur Ausschaltung störender Geräusche und Verzerrungen bei
der Aufnahme seismischer Signale Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausschaltung
störender Geräusche und Verzerrungen, die bei der Aufnahme seismischer Signale in
einem frequenzmodulierten magnetischen Registriersystem entstehen.
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Ein Kennzeichen frequenzmo dul ierter, magnetischer Registriersysteme
liegt darin, daß jede Geschwindigkeitsänderung des Magnetblandes sowohl bei der
Aufnahme als auch bei der Wiedergabe die Einführung unerwünschter Signale oder Geräusche
in das Endsignal zur Folge hat. Bei der Anwendung auf seismische Signale kann die
Art dieses Geräusches unter Umständen wichtiges Material der seismischen Registrierung
überdecken oder fälschlich für wichtiges Material gehalten werden. Versuche, diese
Schwierigkeit durch äußerst genaue Geschwindigkeitsregelung des Aufnahmemediums
bei der Aufnahme und Wiedergabe zu überwinden, sind zwar theoretisch denkbar, jedoch
schwer in die Praxis umzusetzen. Zweck der Erfindung ist daher die Schaffung einer
einfachen und wirksamen Möglichkeit zum Auslöschen der Wirkungen von Geschwindigkeitsänderungen
des magnetischen Trägers.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufnahme
seismischer Ermittlungen sowie ein hierfür vorgesehenes frequenzmoduliertes, magnetisches
System zu schaffen, welches die Registrierungen mit großer Zuverlässigkeit ausführt
und Geräusche und Verzerrungen ausschaltet, die normalerweise bei der Aufnahme oder
Wiedergabe auftreten und in der Hauptsache auf Geschwindigkeitsänderungen des Aufnahmemediums
zurückzuführen sind.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren gelöst,
gemäß welchem gleichzeitig mit der Aufnahme des frequenzmodulierten seismischen
Signals ein unmoduliertes Hilfssignal, dessen Frequenz gleich der Trägerfrequenz
des frequenzmodulierten Signals ist, registriert wird und aus diesen beiden Aufzeichnungen
das unverzerrte seismische Signal durch Subtraktion des unmodierten von dem modulierten
Signal erhalten wird.
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Die Erfindung ist auch allgemein auf Registriersysteme anwendbar,
wie sie auf vielen Gebieten gebraucht werden, ist aber besonders zur Anwendung auf
frequenzmodulierte, magnetische Aufzeichnungen bei der seismischen Schürfung bestimmt.
Bei der seismischen Schürfung muß man Frequenzen im allgemeinen Bereich von etwa
20 bis 100 Perioden entdecken und registrieren. Um Signale dieser Frequenzen innerhalb
eines großen Bereiches von Schwingungsweiten mit einem magnetischen Registriersystem
verzeichnen zu können, ist es vorteilhaft, die Frequenzen der seismischen Signale
so zu modulieren, daß man ein moduliertes Signal von möglichst guter Aufnahmefähigkeit
nach dem magnetischen Registrierverfahren erhält. Zu diesem Zweck eignet sich z.
B. gut eine Trägerfrequenz der Größenordnung von 1000 bis 3000 Perioden.
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Das bei der seismischen Schürfung zu registrierende Signal erstreckt
sich über einen sehr großen Bereich von Schwingungsweiten. Zu Zeiten sehr geringer
Signalstärke stört das von dem Registnervorgang herstammende Geräusch. Das System
nach der Erfindung löscht die auf das Aufnahme- und Wiedergabeverfahren zurückzuführenden
Geräusche aus und dehnt den nutzbaren Bereich von Schwingungsweiten aus, die ohne
Störung durch Geräusche aufgenommen und wiedergegeben werden können. Bei der Anwendung
des magnetischen Registriersystems auf die seismische Registrierung ist es üblich,
einen Satz von bis zu zwanzig oder dreißig Registrierköpfen zu verwenden, die über
das magnetische Aufnahmeband derart verteilt sind, daß eine erhebliche Anzahl einzelner
Registrierspuren gleichzeitig hergestellt werden kann.
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Bei der Wiedergabe verwendet man einen ähnlichen Satz von Abnahmeköpfen,
um die verschiedenen Endspuren vergleichen zu können. Die Erfindung läßt sich leicht
und einfach auf Registriersysteme dieser allgemeinen Art verwenden, indem man einen
der Aufnahme- und Wiedergabeköpfe zur Durchgabe eines Hilfssignals verwendet. Das
Hilfssignal besitzt vorzugsweise ungefähr die Mittelfrequenz der regulären Kanäle;
die Erfindung läßt sich jedoch auch an das
Arbeiten mit anderen
Frequenzen anpassen. Besonders vorteilhaft ist es, die unmodulierte Endfrequenz
des Trägerfrequenzoszi llators im Rahmen der Erfindung als Hilfssignal zu verwenden.
In diesem Falle erhält man bei der Aufnahme ein Magnetband mit der gewünschten Anzahl
frequenzmodulierter Signalspuren.
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Außerdem wird auf dem Band noch eine einzelne Spur aufgenommen, die
der unmodulierten Trägerfrequenz entspricht. Geräusche, die sich infolge von Geschwindigkeitsänderungen
den modulierten Signalspuren überlagern, werden gleichzeitig auch in die unmodulierte
Trägerspur eingeführt. Bei der Wiedergabe findet ein Vergleich der demodulierten
Signalspuren mit der demodulierten Hilfsspur statt. Durch Subtraktion dieser beiden
Signale können Geräusche, die bei der Aufnahme oder bei der Wiedergabe eingeführt
wurden, aus dem Endsignal ausgelöscht werden.
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In der Zeichnung ist das Erfindungsprinzip in seinen wesentlichen
Merkmalen in Form von Blockdiagrammen dargestellt.
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Fig. 1 zeigt schematisch ein frequenzmoduliertes magnetisches Aufnahmesystem
nach der Erfindung; Fig. 2 stellt das in Verbindung mit der Anordnung nach Fig.
1 zu verwendendeWiedergabesystem schematisch dar.
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Der Einfachheit halber stellt die Zeichnung die Anwendung der Erfindung
auf die Aufnahme und Wiedergahe eines einzelnen Signals dar. Wie bereits erwähnt,
läßt sich die Erfindung natürlich auch auf die gleichzeitige Registrierung einer
Vielzahl von Signalen anwenden. Das aufzunehmende Signal moduliert die Trägerfrequenz,
wodurch man ein frequenzmoduliertes Signal erhält. Der Oszillator2 (Fig. 1) hat
beispielsweise eine Frequenz von 2000 Perioden.
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Wenn das seismische Signal mit einer Frequenz von etwa 20 bis 100
Perioden die Trägerfrequenz moduliert, erhält man ein moduliertes Signal mit einer
Frequenz von beispielsweise etwa 1000 bis 3000 Perioden. Dieses modulierte Signal
wird dann durch die Registriervorrichtung 4 magnetisch aufgenommen. Erfindungsgemäß
wird nun die unmodulierte Endfrequenz des Oszillators 3 als besondere Spur durch
das Registriergerät 4 aufgezeichnet. Infolge der gleichzeitigen Registrierung der
modulierten und der unmodulierten Oszillatorfrequenzen durch parallele
Registrierköpfe
sprechen beide Aufzeichnungen in gleicher Weise auf Geschwindigkeitsänderungen bei
der Aufnahme an, so daß beide Aufnahmespuren die gleiche Verzerrung und die gleichen
Geräusche aufweisen.
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Bei der Wiedergabe (Fig. 2) sind in dem Wiedergabeaggregat5 parallele
Abnahmeköpfe angeordnet, so daß man gleichzeitig die modulierte Signalspur und die
unmodulierte Hilfsspur erhält. Das bei der Wiedergabe abgenommene modulierte Signal
wird durch den Frequenzgleichrichter 6, das unmodulierte Hilfssignal durch einen
Frequenzgleichrichter 7 in je ein demoduliertes Signal umgewandelt. Wenn in dem
Registriersystem weder bei der Aufnahme noch bei der Wiedergabe Geräusche auftreten,
so hat die Leistung des Frequenzgleichrichters 7 den Wert Null. Treten jedoch bei
der Aufnahme oder bei der Wiedergabe irgendwelche Geräusche auf, so gibt der Frequenzgleichrichter
7 ein Hilfssignal, das diesen Geräuschen entspricht. Die Endleistung des Frequenzgleichrichters
7, die das Geräusch darstellt, ist natürlich auch in der Endleistung des Frequenzgleichrichters
6 enthalten. Infolgedessen erhält man, wenn man die Leistung des Frequenzgleichrichters
7 von derjenigen des Frequenzgleichrichters 6 in dem als Differentialverstärker
in Block 8 gekennzeichneten Stromkreis subtrahiert, ein Endsignal, das frei von
Geräuschen ist.
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Das beschriebene System schließt natürlich Verstärkungsstufen, Modulationsstufen
usw., die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, ein, wie sie üblicherweise bei
der magnetischen Registrierung angewandt werden.