DE2742374A1

DE2742374A1 - Seismic subsoil investigation - using two signals forming complementary pair of binary code

Info

Publication number: DE2742374A1
Application number: DE19772742374
Authority: DE
Inventors: Thomas Bernhardt; Hans A K Dr Ing Edelmann; John Howard Peacock
Original assignee: Prakla Seismos GmbH; University of Durham
Current assignee: Geco Prakla GmbH
Priority date: 1977-09-17
Filing date: 1977-09-17
Publication date: 1979-04-05
Also published as: DE2742374C2

Abstract

In a seismic investigation of the subsoil, signals consisting of coded subsections are transmitted to geophone detectors where correlators produce seimograms. To code the subsections they are designed as elements of a binary (or quaternary) system. Each detector array receives at least two signals, the subsections of which form a complementary system. The arrangement results in an effective suppression of the correlation noise on the side wings of the so-called Klauder-wavelets. The waveform which is a vertical stack of the autocorrelation functions of the individual bit elements saves much time.

Description

Verfahren zur seismischen Untersuchung des Procedure for the seismic investigation of the

Untergrundes In der angewandten Seismik werden Signale auf den Boden übertragen, die im allgemeinen durch Erschütterung an der Erdoberfläche oder einer anderen Fläche des Erdbodens erzeugt werden. Insbesondere wird eine auf den Boden aufgesetzte Platte in Schwingungen versetzt, wobei das derart auf den Boden übertragene Signal, das atfh Sweep genannt wird, mit Bezug auf die Dauer, Amplitude oder Amplituden und Frequenz oder Frequenzen einwandfrei definiert und reproduzierbar ist. Derartige Signale sind zumeist mehrere Sekunden lang und damit stets länger als die zu messenden Laufzeiten der Signale, die aufgrund der ausgesandten Signale mittels Detektoren oder Geophonen wieder aufgenommen werden. Es sind sogar Verfahren bekannt, die mit sozusagen beliebig langen Signalen oder solchen Signalen arbeiten, die sich erst nach sehr langer Zeit wiederholen, siehe Vortrag m.c. Barbier, SEG-Tagung in New Orleans, U.S.A., November 1970 und die Veröffentlichung m.c;. Barbier und I.R. Viallix, "Pulse Coding in Seismic Prospecting", Veröffentlichung der S.N. des Pbtroles d'Aquitaine, ohne Jahreszahl. Underground In the applied seismic signals are on the ground transmitted, generally by vibration at the surface of the earth or a other area of the ground. In particular, one will hit the ground placed plate in vibrations, the transmitted in this way to the ground Signal, this is called atfh sweep, in terms of duration, amplitude, or amplitudes and the frequency or frequencies are properly defined and reproducible. Such Signals are usually several seconds long and therefore always longer than those to be measured Transit times of the signals due to the signals sent by means of detectors or geophones are resumed. There are even methods known that with Signals of any length, so to speak, or signals that only work repeat after a very long time, see lecture m.c. Barbier, SEG conference in New Orleans, U.S.A., November 1970 and the publication m.c ;. Barbier and I.R. Viallix, "Pulse Coding in Seismic Prospecting," publication of the S.N. des Pbtroles d'Aquitaine, without year.

Ein derartiges Signal muß in jedem Fall einem Bildungegesetz gehorchen, das ermöglicht, es in einem Gemisch mehrerer, gegeneinander zeitverschobener Signale aufzufinden. Dieses Signalgemisch entsteht bei der Reflexionsseiemik dadurch, daß die Einzelsignale von verschiedenen Unstetigkeitsflächen nacheinander reflektiert werden, wobei die Zeitabstände t zwischen den reflektierten Signalen klein gegenüber der Dauer des ausgesandten Signale T sind. Es entsteht demnach zunächst anstelle einer Aufzeichnung von einzelnen Impulsen eine Uberlagerung von Signalen, die eine Ermittlung der Laufzeiten nicht gestattet. Um das Ziel der Untersuchung zu erreichen, nämlich die Laufzeit der einzelnen reflektierten Signale zu messen, müssen die ausgesandten Signale mit Hilfe eines Rechenprozesses zu Impulsen geringer Breite, d.h. kurzer Zeitdauer, komprimiert werden; dieser Vorgang wird als Korrelation oder angepaste Filterung bezeichnet. Dabei ist es gleichgültig, ob dieser Prozeß im strengen mathematischen Sinn durchgeführt oder durch die Summation einzelner Teile der Aufzeichnung verwirklicht wird.Such a signal must in any case obey a law of education, this enables it in a mixture of several, mutually time-shifted signals to find. This signal mixture arises with the Reflexionsseiemik that the individual signals from different discontinuity surfaces are reflected one after the other the time intervals t between the reflected signals are small compared to the duration of the transmitted signals T are. It therefore arises first instead of a recording of individual impulses a superposition of signals, the one Determination of the running times is not permitted. To achieve the aim of the investigation, namely measure the transit time of the individual reflected signals, the transmitted signals have to be reduced to pulses with the help of a computing process Wide, i.e. short period of time; this process is called correlation or adapted filtering. It does not matter whether this process carried out in the strict mathematical sense or by adding up individual ones Parts of the record is realized.

In jedem Fall ergibt sich nach der Korrelation eine Aufzeichnung, die aus einzelnen, der Laufzeit der reflektierten Signale entsprechend gegeneinander verzögerten Impulsen besteht.In each case, the correlation results in a record those from individual, the transit time of the reflected signals against each other delayed pulses.

Die Größe der einzelnen Impulse ist dabei ein maß für die Übereinstimmung zwischen dem ausgesandten Signal und dem reflektierten Signal. Die damit dargestellten Impulse gestatten die Auswertung der Zeiten, die die einzelnen Signale durch den Untergrund gelaufen sind.The size of the individual impulses is a measure of the consistency between the transmitted signal and the reflected signal. The thus represented Pulses allow the evaluation of the times that the individual signals pass through the Walked underground.

Das Signal, das bei estmöglicho zeitlcher Ubereinstimmung von ausgesandtem und reflektiertem Signal entsteht, nennt man Korrelationsimpuls. Er ist um so größer im Vergleich zu statistisch auftretenden Störsignalen, je länger das ausgesandte Signal dauerte und je besser ausgesandtes und reflektiertes Signal übereinstimmen.The signal that is sent in the event of a temporal coincidence as far as possible and reflected signal is called a correlation pulse. It is all the bigger Compared to statistically occurring interfering signals, the longer the transmitted Signal lasted and the better the transmitted and reflected signal match.

Adgrund theoretischer und praktischer Uberlegungen hat sich ein Swesp-Signal bewährt, das aus einem Sinus-Signal konstanter Amplitude besteht, dessen Frequenz sich jedoch zeitabhängig verändert. Die nachfolgenden Uberlegungen beschränken sich jedoch nicht auf ein solches Signal.A Swesp signal has developed as a basis for theoretical and practical considerations proven to be more constant from a sinusoidal signal Amplitude exists, however, its frequency changes as a function of time. The following considerations however, are not limited to such a signal.

Bei der Korrelation entsteht aufgrund der endlichen Länge des ausgesandten Signale und unabhängig von der Funktion, der es gehorcht, außer dem Korrelationsimpuls ein Randeffekt, der als Korrelationsnoise bezeichnet wird. Dieser Randeffekt äußert sich darin, daß ein Korrelationsergebnis auch dann entsteht, wenn keine völlige Cleichzeitigkeit zwischen dem ausgesandten und dem gesuchten Signal besteht. Das Korreletionsergebnis ist in seiner Form und Größe nicht nur von der Länge des ausgesandten Signals abhängig. Das Signal und das reflektierte Signal werden auf dem Weg durch den Untergrund durch die physikalischen Eigenschaften des Bodens beeinflußt und verändert, so daß nicht damit gerechnet werden kann, daß das ausgesandte und das empfangene Reflexionesignal übereinstimmen. Das führt dazu, daß die Amplitude des Korrelationsimpulses entsprechend niedriger ausfällt oder das Verhältnis des Korrelationsimpulses zu dem Korrelationanoise ungUnstiger wird.The correlation arises due to the finite length of the emitted Signals and regardless of the function to which it obeys, except for the correlation pulse an edge effect called a correlation noise. This edge effect expresses The fact that a correlation result arises even if it is not a complete one There is simultaneity between the transmitted and the searched signal. That Correlation result is in its shape and size not only on the length of the sent Signal dependent. The signal and the reflected signal are on the way through the subsoil is influenced by the physical properties of the soil and changed so that it cannot be expected that the sent out and the received reflection signal match. This leads to the amplitude of the Correlation pulse is correspondingly lower or the ratio of the correlation pulse to which the correlation anise becomes less favorable.

Der Korrelationsnoise setzt sich zusammen aus am Anfang und am Ende des Signale auftretenden Teilen. Durch sogenannte Taperung werden die Amplituden des Korrelationsnoise dadurch gedämpft, daß die den Korrelationsnoise verursachenden Signalteile entweder mit geringerer Amplitude ausgesendet oder bei der Korrelation durch Filterung gedämpft werden. Wegen der im allgemeinen nicht vorhersehbaren Veranderung des Signals bei seinem Weg durch den Untergrund ist aber die Taperung in der Praxis wenig wirkungsvoll.The correlation noise is made up of the beginning and the end of the parts occurring in the signals. So-called tapering increases the amplitudes of the correlation noise is attenuated by the fact that the one causing the correlation noise Signal parts either transmitted with a lower amplitude or are attenuated by filtering during the correlation. Because of generally not there is a predictable change in the signal as it travels through the subsurface taming is not very effective in practice.

Für den üblichen Fall eines Sweep-Signals der Länge T läßt sich nicht vermeiden, daß der Korrelationsnoise über einen Zeitraum 2T reicht. Ein Korrelationsnoise tritt eo lange auf, wie reflektiertes und ausgesandtes Signal bei der Korrelation einander gegenüberstehen. Das führt dazu, daß bei einem Abstand t zweier Reflexionssignale, wobei T gröBer oder gleich t ist, das eine Heflexionssignal stets durch den Korrelationsnoise des anderen überlagert und damit in seiner Erkennbarkeit beeinträchtigt wird. Dieser Effekt kann nur dann vollständig beseitigt werden, wenn T kleiner als t gemacht wird, Das führt zwangsläufig jedoch zu sehr kleiner seismischur Energie, wenn es nicht gelingt, eine entsprechend große Zahl von kurzen Sweep-Signalen nacheinander auszustrahlen und zu addieren. Dabei ist aber das bekannte Verfahren der vertikalen Stapelung nicht anwendbar, da es zuviel Zeit erfordern wUrde, denn nach jedem einzelnen Sweep der Länge T müßte bei diesem Verfahren eine Registrierpause von mehreren Sekunden abgewartet werden.For the usual case of a sweep signal of length T, it cannot be avoid that the correlation noise extends over a period of 2T. A correlation noise occurs for a long time, like reflected and transmitted signals in correlation face each other. This leads to the fact that at a distance t between two reflection signals, where T is greater than or equal to t, the one flexion signal always caused by the correlation noise of the other is superimposed and thus impaired in its recognizability. This Effect can only be completely eliminated if T is made smaller than t However, that inevitably leads to very little seismic energy when it is does not succeed in a correspondingly large number of short sweep signals one after the other to radiate and add. The well-known method is vertical Stacking not applicable as it would take too much time for after each one With this method, a sweep of length T would have to have a registration pause of several seconds be awaited.

Als Abhilfe sieht das von Barbier und Viallix vorgeschlagene Verfahren vor, eine Folge einzelner kurzer Sweeps mit einer Zeitkodierung zu versehen und dann die Signalaussendung und die Registrierung gleichzeitig ablaufen zu lassen.The method proposed by Barbier and Viallix provides a remedy before, a series of single short sweeps with a Time coding to be provided and then the signal transmission and the registration run simultaneously allow.

Die Zeitkodierung führt jedoch dazu, daß außerhalb des Bereichs 2T wiederum Korrelationsnoise entsteht, so daß gegenüber dem Ublichen Verfahren hierdurch kein oder nur ein beschränkter Fortschritt erzielt wird.However, the time coding results in that outside the range 2T Correlation noise again arises, so that compared to the usual procedure this no or limited progress is made.

Golay hat in seinem 1949 erschienen Aufsatz "multislit Spectrometry", J.Upt. Soc. Am., Band 39, Seite 437, die Verwendung von Cruppen komplementärer Reihen zu Zwecken der Kennzeichnung bei der Infrarot-Spektrometrie beschrieben. Eine solche Gruppe komplementärer Reihen ist definiert als ein Paar gleich langer, endlicher Folgen aus zwei Arten von Elementen, die die Eigenschaft haben, daß die Anzahl von Paaren gleicher Elemente bei irgendeiner vorgegebenen Abteilung in der einen Reihe gleich der Anzahl von Paaren ungleicher Elemente bei der gleichen Abteilung in der anderen Reihe ist. Zum Beispiel sind die zwei Reihen A = 00010010 und B - 00011101 in diesem Sinne komplementär.Golay has in his 1949 essay "multislit Spectrometry", J.Upt. Soc. Am., Volume 39, page 437, the use of groups of complementary series for identification purposes in infrared spectrometry. Such Group of complementary series is defined as a pair of equal length, finite Sequences of two kinds of elements, which have the property that the number of Pairing the same items in any given department in the one row equal to the number of pairs of dissimilar elements in the same department in the other row is. For example, the two rows are A = 00010010 and B - 00011101 complementary in this sense.

R. Welti hat 1960 einen Aufsatz Quaternary Cpdes for pulsed Radar', veröffentlicht, in dem er die Verwendung eines sogenannten E-Code und dessen rnate beschreibt, die aus einer Gruppe binärer Codes abgeleitet werden können, die als D-Codes bezeichnet werden0 Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die mathematischen Eigenschaften solcher Codes, wie von Golay und Welti beschrieben, für die angewandte Seismik, insbesondere für Zwecke der Heflexioneseismik, zu nutzen.R. Welti wrote an essay Quaternary Cpdes for pulsed Radar 'in 1960, published in which he explains the use of a so-called e-code and its rnate describes that can be derived from a group of binary codes known as D codes are designated0 The invention is based on the problem of the mathematical properties such codes, as described by Golay and Welti, for applied seismics, especially for the purpose of flexion seismics.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren zur seismischen Untersuchung des Untergrundes mit definierten, reproduzierbaren, aus kodierten Teilabschnitten bestehenden Signalen, die auf den Erdboden übertragen werden, wobei an der Erdoberfläche angeordnete Detektoren die aus dem Boden kommenden Signale aufnehmen, die darauf einer Registriereinrichtung zugeführt werden, in der durch Korrelation von ausgesandten und aufgenommenen Signalen Seismogramme hergestellt werden, vorgesehen, daß zur Kodierung die Teilabschnitte selbst als Elemente eines zumindest binären Systems ausgebildet werden und für jede Detektoraufstellung an der gleit chen Stelle mindestens zwei Signale übertragen werden, die mit ihren Teilabschnitten ein komplementäres System bilden.To solve this problem is in a method for seismic Investigation of the subsurface with defined, reproducible, coded subsections existing signals that are transmitted to the ground, being at the surface of the earth Arranged detectors pick up the signals coming from the ground, which are on it are fed to a registration device, in which by correlation of transmitted and recorded signals seismograms are produced, provided that for Coding the subsections themselves as elements of an at least binary system be formed and for each detector installation on the sliding surfaces at least two signals are transmitted which, with their subsections, are complementary Form system.

So kann z.B. für ein binäres System eine Frequenzfolge und ihr Inverses benutzt werden. Ein quaternäres System ergibt sich aus einer Frequenz folge in Aufwärts- und in Abwärtsrichtung, auch Upsweep und Downeweep genannt, und den Jeweiligen Inversen.For a binary system, for example, a frequency sequence and its inverse to be used. A quaternary system results from a frequency sequence in upward and in the downward direction, also called Upsweep and Downeweep, and the respective inverses.

Im Gegensatz zu der Zeitkodierung nach Barbier und Viallix werden erfindungsgemäß die Teilabschnitte eines Signals unmittelbar als Codeelemente benutzt.In contrast to the time coding according to Barbier and Viallix according to the invention, the subsections of a signal are used directly as code elements.

Bei einem binären System ergibt die Kreuzkorrslation der aus den entsprechend gebildeten Teilabschnitten aufgebauten Signale des Inverse der Autokorrelation. Diese Eigenschaft kann erfolgreich auf die aufgenommenen Reflexioneeignale angeuendet werden, um bei der Ableitung üblicher Seismogramme das Verhältnis von Nutz- zu Störsignalen gegenüber üblichen Aufnahmeverfahren erheblich zu verbessern.In a binary system, the cross-correlation gives the end the correspondingly formed sub-sections built up signals of the inverse of the Autocorrelation. This property can successfully be attributed to the recorded reflection can be used to determine the ratio of Significantly improve useful to interfering signals compared to conventional recording methods.

Bei Benutzung eines quaternären Codes wird die Eigenschaft genutzt, daß bei jedem derart gebildeten Signal die Autokorrelations-Funktion nur aus einem einzelnen Impuls besteht und daß die Kreuzkorrelation eines Signale mit seinem Mate-Signal identisch 0 ist.When using a quaternary code, the property is used that for each signal formed in this way, the autocorrelation function only consists of one single impulse and that the cross-correlation of a signal with its mate signal is identical to 0.

Die hier beschriebene Kodierung in der Weise, daß die Teilabschnitte der Signale unmittelbar die Elemente eines Codes bilden, führt in der Ausführungsform eines binären oder eines quaternären Systems dazu daß an den Seitenflügeln des sogenannten Klauder-Wavelete der Korrelationsnoise wirksam unterdrückt wird.The coding described here in such a way that the subsections of the signals directly form the elements of a code leads in the embodiment a binary or a quaternary system to that on the side wings of the so-called Klauder wavelete the correlation noise is effectively suppressed.

Das Kodierungsverfahren liefert am Ausgang eine Wellenform, die eine vertikale Stapelung der Autokorrelations-Funktionen der einzelnen Bit-Glieder ist. Die gleiche Wirkung könnte in der Praxis dadurch erzielt werden, daß eine Folge von kurzdauernden Suespe gestapelt wird, die aber auch die Eigenschaft komplementärer Reihen in dem vorerwähnten Sinn haben müßten. Diese Stapelung ist jedoch nur auf dem Lande bis zu einem gewissen Grade möglich, auf See aber keineefalls, so daß sich besonders hier gegenüber den bisher bestehenden möglichkeiten bedeutende Verbesserungen ergeben. Bei Aufnahmen auf dem Land besteht die Verbesserung im wesentlichen in einer beträchtlichen Zeitersparnis, bei reflexioneseismischen Untersuchungen ein bedeutender Kostenfaktor.The coding process delivers a waveform at the output, which is a vertical stacking of the autocorrelation functions of the individual bit elements is. The same effect could be achieved in practice by having a sequence of short-lasting suesp are stacked, but which also complement the property Ranks in the aforementioned sense should have. This stacking is but only possible to a certain extent on land, but not at sea, so that here in particular, compared to the previously existing possibilities, there are significant Result in improvements. When shooting in the countryside, the improvement is essentially in a considerable time saving in reflection seismic examinations a significant cost factor.

Weitere Vorzüge und merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen die Erfindung beispielsweise erläutert und dargestellt ist. Es zeigen: Fig. 1 vereinfacht eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung, Fig. 2a - c 3 Beispiele für komplementäre Reihen bildende Binär-Code-Paare, Fig. 3 einen Arbeitsablauf bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 4 die Korrelationsfunktionen für den Arbeitsablauf nach Fig, 3, Fig. 5 die Fig. 4 entsprechenden Korrelationafunktionen bei Verwendung einer quaternären Codierung und Fig. 6 ein vereinfachtes Schema einer seismischen Registrierung.Further advantages and features of the invention emerge from the claims as well as from the following description and drawings in which the invention for example, is explained and shown. They show: FIG. 1 simplifies a Device for carrying out the method according to the invention, FIGS. 2a-c 3 examples for binary code pairs forming complementary rows, FIG. 3 shows a working sequence Application of the method according to the invention, FIG. 4 shows the correlation functions for the workflow according to Fig, 3, FIG. 5 corresponds to FIG. 4 Correlation functions when using a quaternary coding and FIG. 6 simplified scheme of seismic registration.

In dem vereinfachten Blockschaltbild in Fig. 1 ist eine meßapparatur 10 dargestellt, die eine Auslösungseinrichtung 1 für die Auslösung eines Regietrierzyklus, einen Steuereignalgenerator 12 und einen Steuersignaispeicher 13, aus dem das Steuersignal abgerufen wird, enthält. An die meßapparatur sind als periphere Einheiten ein modulator mit Triggereignalgeber 14, ein Programmschalter 15 und ein Funkgerät 16 angeschlossen. Diese sind mit einer Vibratorsteuerung 17, einem üblichen Vibrator 18 und mit einer die Schwingungen auf die Oberfläche des Bodens bzw. den Untergrund übertragenden Platte 19 verbunden. Die von der Platte abgestrahlte Schwingungsenergie wird von den am Erdboden aufgeetellten Geophonen 20 empfangen und über eine Vielzahl von Eingangskanälen 21 an die rneßappsrstur 10 weitergeleitet. Zwischen den Vorrichtungen 10, 11, 12, 13 bis 18 sind Verbindungen vorhanden. Die Verbindung zwischen 16 und 17 kann eine Leitung sein, die Ubertragung kann Jedoch auch drahtlos verlaufen. Der zusätzlich vorgesehene Modulator mit Triggersignalgeber 14 gibt ein Triggersignal ab, das die Vibratorsteuerung 17 in den zur Aufnahme eines Steuersignales vorgesehenen Zustand bringt und sie in diesem Zustand bis zum Ende des Steuersignals hält.In the simplified block diagram in Fig. 1 is a measuring apparatus 10 shown, which has a triggering device 1 for triggering a registration cycle, a control signal generator 12 and a control signal memory 13 from which the control signal is retrieved contains. A modulator is attached to the measuring apparatus as peripheral units with trigger signal generator 14, a program switch 15 and a radio device 16 connected. These are with a vibrator control 17, a conventional vibrator 18 and with a transmitting the vibrations to the surface of the floor or the subsoil Plate 19 connected. The vibrational energy radiated from the plate is of receive the geophones 20 set up on the ground and via a variety of Input channels 21 forwarded to the rneßappsrstur 10. Between the devices 10, 11, 12, 13 to 18 there are connections. The connection between 16 and 17 can be a line, but the transmission can also be wireless. The additionally provided modulator with trigger signal generator 14 emits a trigger signal from which the vibrator control 17 is provided in the for receiving a control signal State and holds it in this state until the end of the control signal.

Während übliche Vibratorsteuerungen 17 so arbeiten, daß sie beim Abfall des vom Steuersignalepeicher 13 über Nodulator 14 und Funkgerät 16 abgegebenen Sweeps auf die Amplitude Null kein weiteres Signal annehmen, bis sie nach Ablauf der eingestellten Aufnahmedauer ein neues definiertes Startoder. Codesignal erhalten, sorgt der Triggersignalgeber 14 in Verbindung mit einem für das Verfahren typischen Programmschalter 15 dafür, daß die Vibratorsteuerung 17 während eines erfindungsgemäß aus einzelnen Code-Elementen zusammengesetzten Sweeps in ihrem Arbeitszustand bleibt.While conventional vibrator controls 17 work so that they fall of the sweeps output by the control signal memory 13 via nodulator 14 and radio device 16 to zero amplitude do not accept any further signal until it has expired after the set Recording duration a new defined start or. The trigger signal generator ensures that the code signal is received 14 in connection with a typical program switch 15 for the method for that the vibrator control 17 during an inventive of individual code elements composite sweeps remains in its working state.

Im Kopf der Fig. 1 sind auf einer Zeitachse t zwei Sweeps A und B enedeutet, die aus einzelnen Elementen jeweils derart zusammengesetzt sind, daß die beiden Sweeps ein komplementäres Paar eines binären Codes bilden. Fig. 2 zeigt im Teil 2a die Sweeps A und a der Fig. 1; die Elementen-Hezeichnung ist allerdings gegenüber Fig. 1 vertauscht. Statt mit + und - können die Elemente auch mit +1 und -1, oder mit a und b bezeichnet werden, wobei a = -b ist. Fig. 2a zeigt einen Code der Länge S, Fig. 2b der Länge 10 und Fig. 2c der Länge 16. Die praktischen Erfordernisse - Mindestdauer der einzelnen Code-Elemente und durch die Aufnahmedauer begrenzte Gesamtdauer eines Codes - dürften die Länge der praktisch verwendbaren Codes beschränken.In the head of FIG. 1, there are two sweeps A and B on a time axis t which are composed of individual elements in such a way that the two sweeps form a complementary pair of binary code. Fig. 2 shows in part 2a the sweeps A and a of FIG. 1; the element name is, however with respect to FIG. 1 interchanged. Instead of + and - the elements can also be marked with +1 and -1, or with a and b, where a = -b. Fig. 2a shows a code of length S, Fig. 2b of length 10 and Fig. 2c of length 16. The practical requirements - Minimum duration of the individual code elements and limited by the recording duration Total length of a code - likely to limit the length of codes that can be used in practice.

Nach Fig. 3 wird zunächst ein Sweepsignal A auf den Boden übertragen, und dementsprechend ein Signal A aufgenommen.According to Fig. 3, a sweep signal A is first transmitted to the ground, and a signal A accordingly recorded.

Das übertragene Signal wird mit dem aufgenommenen korreliert, A * T . Nach einer kurzen Pause wird dieser Vorgang mit dem Sweepsignal B wiederholt, wobei A und B ein komplementäres Paar gemäß den vorstehenden Erläuterungen bilden, siehe Fig. 2a oder 2b oder 2c. Für B und das daraufhin aufgenommene Signal B wird die Korrelationefunktion 8 * 8 gebildet und mit A * A summiert. Im Ergebnis Z sind wegen der gbwählten erfindungsgemäßen Kodierung die Seitenabschnitte des Klauder-Ulavelete bei idealer zeitlicher Übereinstimmung auf Null reduziert; bei üblichen Aufnahmebedingungen sind sie im Vergleich zu den Ergebnissen bisher üblicher Verfahren wesentlich verringert.The transmitted signal is correlated with the recorded one, A * T. After a short pause, this process is repeated with sweep signal B, where A and B form a complementary pair as described above, see Fig. 2a or 2b or 2c. For B and the subsequently recorded signal B becomes the correlation function 8 * 8 is formed and summed with A * A. As a result, Z are because of the coding according to the invention, the side sections of the Klauder ulavelete reduced to zero in the case of an ideal time correspondence; under normal admission conditions they are significantly reduced compared to the results of previously common methods.

In Fig, 4 sind die Teilergebnisse und das Endergebnis des Arbeitsablaufs gemäß Fig. 3 für Sweepsignale A und B dargestellt, die jeweils aus acht Elementen zusammengesetzt, d.h. aus acht Bits bestehende Codewörter sind, die gemäß den vorstehenden Erläuterungen ein komplementäres Paar bilden0 Jeder Bit dauert 1 Sekunde. Der Korrelationsnoise x bzw. y der beiden Korrelationefunktionen verschwindet bei der Summenbildung.In Fig. 4 are the partial results and the final result of the workflow shown in FIG. 3 for sweep signals A and B, each composed of eight elements are composed, i.e., code words consisting of eight bits, which are in accordance with the above Explanations Form a complementary pair 0 Each bit lasts 1 second. The correlation noise x and y of the two correlation functions vanish when forming the sum.

In ähnlicher Weise wie die komplementäre Reihen bildenden Binärcodes können quaternäre Codes verwendet werden, die ursprünglich für Radarverfahren entwickelt worden sind, siehe den obenerwähnten Aufsatz von Welti. Die quaternären oder E-Codes können aus einer Klasse binärer Codes abgeleitet werden, die als "Codes" bezeichnet werden.Similar to the binary codes that make up complementary rows quaternary codes can be used, the originally for Radar techniques have been developed, see the above-mentioned Welti paper. The quaternary or e-codes can be derived from a class of binary codes, referred to as "codes".

Ein Beispiel für einen D-Code der Länge 16 (= 24) ist D412, wobei 4 die Ordnung, 12 den Rang der Codes angibtt a,a, a, b, b, b, a, b, b, b, b, a, b, b, a, b a,b sind die binären Code-Elemente, und a = -b.An example of a D-code of length 16 (= 24) is D412, where 4 the order, 12 the rank of the codes a, a, a, b, b, b, a, b, b, b, b, a, b, b, a, b a, b are the binary code elements, and a = -b.

Die quaternäre Form wird aus der binären dadurch abgeleitet, daß die an den geraden Stellen stehenden a und b durch c bzw. d ersetzt werden. Dadurch wird aus der binären Form die Form E4 a, c a, d, b, d, a, d, b, d, b, c, b, d, a, d.The quaternary form is derived from the binary form in that the a and b at the even points are replaced by c and d, respectively. Through this the binary form becomes the form E4 a, c a, d, b, d, a, d, b, d, b, c, b, d, a, d.

12 Zu dieser Form kann ein Inverses, ein mate und das Inverse des mate gebildet werden, wie bei Welti näher beschrieben ist. 12 To this form an inverse, a mate and the inverse des mate, as described in more detail in Welti.

FUr jeden E-Code besteht die Autokorrelationsfunktion aus nur einem einzigen Puls. Ferner ist für Jeden E-Code die Kreuzkorrelation mit seinem mate identisch null. Hierbei wird die folgende Produkt-Tafel angewendet: aa ab ac ad 1 -1 0 0 ba bb bc bd -1 1 0 0 ca cb cc cd O O 0 1 -1 da db dc dd O 0 -1 1 Für die hier interessierenden Zwecke können ein E-Code und sein Komplement verwendet werden, oder ein E-Codemate und dessen Komplement, wobei das Komplement aus dem E-Code durch Ersetzen von a und b durch b und a gebildet wird.For each E-code the autocorrelation function consists of only one single pulse. Furthermore, the cross-correlation with its mate is important for each E-Code identical zero. The following product table is used for this: aa ab ac ad 1 -1 0 0 ba bb bc bd -1 1 0 0 ca cb cc cd O O 0 1 -1 da db dc dd O 0 -1 1 For the purposes of interest here, an E-code and its complement can be used or an E-Codemate and its complement, where the complement consists of the E-code is formed by replacing a and b with b and a.

Die Elemente c und d sind entsprechend dem vorstehenden Beziehungsschema zu wählen.The elements c and d correspond to the above relationship scheme to choose.

Fig. 5 zeigt, ähnlich Fig. 4, die Korrelationsfunktionen bei Verwendung eines Sweepsignals A, das aus 8 Bits besteht, die Elemente eines quaternären Codes entsprechend den vorstehenden Ausführungen sind. A bildet demnach einen quaternären Code, und das Sweepsignal 8 sein Komplement.FIG. 5, similar to FIG. 4, shows the correlation functions when used of a sweep signal A consisting of 8 bits, the elements of a quaternary code are in accordance with the above. A therefore forms a quaternary Code, and the sweep signal 8 is its complement.

Der in den Korrelationefunktionen A * T und a * 8 auf tretendo Korrelationenoiee x' bzw. y' verschwindet in der Summenfunktion Z.The correlations that occur in the correlation functions A * T and a * 8 x 'or y' disappears in the sum function Z.

Fig. 6 zeigt ein schematisches Diagramm einer seismischen Registrierung. Auf der Abezisse ist die Laufzeit der seismischen Signale in S aufgetragen, die Ordinate gibt die Entfernung der Geophone von der Schallquelle in m an. Die hier im einzelnen nicht dargestellten Kurven kennzeichnen im üblichen Seiemogramm die unterschiedlichen Ankunftezeiten der seismischen Signale in Abhängigkeit von der Geophonposition. Dabei ergeben sich Signale, die zu unterschiedlichen Wellenarten gehören, unter anderem solche, die nicht als Reflexionssignale anzusprechen sind.6 shows a schematic diagram of a seismic registration. The travel time of the seismic signals in S is plotted on the abecissa, the The ordinate indicates the distance of the geophones from the sound source in m. This one identify curves not shown in detail in the usual Seemogram the different arrival times of the seismic signals as a function from the geophone position. This results in signals that lead to different types of waves include, among other things, those that cannot be addressed as reflection signals.

Das Ziel der Registrierung ist es, Reflexionssignale möglichst deutlich darzustellen. In diesem Zusammenhang sind demnach alle übrigen Signale, die eine klare Darstellung der Reflexionseignale stören, als Störsignale anzusehen. Diese Störsignale können die Reflexionssignale in ungünstigen Fällen vollständig verdecken, eo daß eine Auswertung der messung nicht mehr möglich ist. Fig. 6 zeigt die Bereiche, die durch Störsignale beeinflußt werden, die von Refrektionssignalen und Oberflächenwellen stammen.The aim of the registration is to make reflection signals as clear as possible to represent. In this context, all other signals are therefore the one Disturb clear representation of the reflection signals, to be viewed as interference signals. These Interfering signals can completely cover the reflection signals in unfavorable cases, eo that an evaluation of the measurement is no longer possible. Fig. 6 shows the areas which are influenced by interference signals, those of refraction signals and surface waves come.

mit Hilfe der komplementär kodierten Sweepsignale gelingt es, jedes in dem Korrelogramm auftretende Signal auf die doppelte Kodegliedlänge 2r zu beschränken. Das gilt in gleicher Weise für Nutz- und Störsignale. Dadurch wird in einem Seismogramm wie in dem hier dargestellten Beispiel ein wesentlich größerer Bereich für die ungestörte Registrierung der Reflexionssignale freigemacht.with the aid of the complementary coded sweep signals, each to restrict the signal occurring in the correlogram to twice the length of the code element 2r. This applies equally to useful and interference signals. This will appear in a seismogram As in the example shown here, a much larger area for the undisturbed Registration of the reflection signals cleared.

Claims

PATENT CLAIMS Process for the seismic investigation of the subsurface with defined, reproducible signals consisting of coded subsections, which are transmitted to the ground, with detectors placed on the surface of the earth record the signals coming from the ground, which are then sent to a recording device are supplied, in the by correlation of transmitted and recorded signals Seismograms are produced, characterized in that for coding the subsections be designed as elements of an at least binary system and in each detector arrangement at least two signals are transmitted, the subsections of which are complementary Form system.

2. The method according to claim 1, characterized in that as subsections a frequency sequence and its inverse can be used.

3. The method according to claim 2, characterized in that frequency sequences with constant amplitude can be used.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the frequency sequences forming the two elements of a binary system become one quaternary system are composed.

5. The method according to claim 4, characterized in that the quaternary System is formed from a frequency sequence that runs in upward and downward directions and is used as the respective inverse.