Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
i 1678~6
L'lnvention a pour objet un dispositif pour détermi-
ner l'instant- de réceptiorl d'une onde accustique par un cap-
teur cc~nnecté par intermitterce avec un système d'enregistre-
~nent ou de tr~itement.
Plus particulièrement, le dispositif est adapté à dé--
terrniner l'instant de réception d'ondes acoustiques reçues
directement d'une source sismique après son déclenchement, par
- un capteur incorporé dans une flûte sismique comportarlt un
système de transrrlission séquentielle des informations rec,ues
10 par chacun des capteurs ou groupes de capteurs de celle-ci.
L'enregistrement de l'instant d'arrivée de la prerriie-
re onde acoustique re~cue par un capteur de la flute sismique,
après le déclerichement d'une source sismique, ci-après dési-
gné par instant de référence, permet, par comparaison, de dé-
terminer les durées de propagation des échos reçus pcstérieu-
rement ~ l'instan~, de reférence et, par conséquellt, la ~rofon-
deur des couches souterraines produisant ces échos .
Dans les systèmes de réception de type connu, l'ins-
tant de référence est deter~ iné en utilisant un capteur spé-
20 cialisé dis,rosé gerleralemel1t en tete de la flûte sisr!lique etconnecté en permanence au systeme d'enregistrement ou dc trai-
tement des sign~ux installé sur un navire, dans le cas de la
prospection sismique marine, par l'intertnédiaire d'un riltre
passe-haut, d'un ^,lement adapté à detecter l'enveloppe du
signal riltré et d'un basculeur du type de Schrrli,tt (Schmitt
trigger) adapté ~ se déclencher lorsque le niveau du signal
détecté est supérieur à une valeur-seuil ajustable. I,'instant
de référence est conl1u avec précision du fait de la liaison
permanente entre le capteur et le système d'enregi.strement
30 ou de traitement. Cette connexion permanente du capteur spé-
cia].isé exi.ste non seule~ellt dans les 1ûtes sismiques clas-
siques où châqu- capteur ou groupe de capteurs est connecvé
p1r des co!lclucteurs all s~st~me d'enreoistretne:-.v ou ae t-ra~
ter.~erlt, r,lais ~,,-,!].erLIer.~ dans les ~lûtes sismique~.s ou la tJalls-
misC-;i,n c~es ~:,nrorma~;GJls est assuree par ur. s~s~ne de .,rars-
1 1~7g~6
misslon séquentielle dit de multiplexage, afin d'eviter
l'imprecision inacceptable dans la détection de l'ins-tant
de réference, inhérente au principe même de connexion dis-
continue caractéristique du multiplexage, comme il apparal-
tra plus clairement à la lecture de la description.
Le dispositif selon l'invention presente l'avan-
tage de supprimer cette liaison permanente et de permettre
l'utilisation d'un même système de transmission sequentielle
pour tous les capteurs de la flu-te y compris celui qui
transmet l'information representative de l'instant de recep-
tion de la première onde acoustique reçue (instant de refe-
renceJ.
Plus particulièrement, la presente invention a
pour objet un dispositif pour une transmission, entre un
capteur recevant une onde acoustique et un système d'enre-
gistrement ou de traitement, d'une information representative
de l'instant de reception par le capteur de l'onde acousti-
que, caracterise en ce qu'il comprend:
des moyens de transmission sequentielle d'ele-
ments d'information; des moyens generateurs d'une tension
variant dans le temps d'une maniere connue predeterminee,
ces moyens generateurs etant actionnes par un signal engendre
par le capteur en reponse à la recept.ion de l'onde acoustique;
et
des moyens de se]ection d'au moins deux valeurs
discrètes de ce-tte tension produites par les moyens genera-
teurs à des instant separes par un intervalle de temps ~T
superieur à un intervalle de temps separant deux transmis-
sions successives d'elements d'information, a partir du
capteur, par les moyens de transmission sequentielle,
les moyens de transmission séquentielle etant
utilisés pour une transmission au système d'enregistrement
ou de traitement des valeurs discrètes et le système
d'enregistrement ou de traitement comportant des moyens
pour déterminer un instant initial auquel la tension est
engendree, à partir des valeurs discrètes qui lui ont ete
-- 2
:. .
~ 1679~6
transmises et d'une forme connue prédéterminée d'une
courbe representative des variations de ladite tension qui
est une tension croissante.
La tension variant dans le temps de maniere connue
peut suivre une loi de variation lineaire ou non, croissante
ou decroissante. La loi de variation peut, par exemple, être
parabolique, hyperbolique ou exponentielle mais, pour des
raisons de simplicite, on prefere generalement une loi de
variation lineaire croissante.
Selon une caracteristique preferee de l'invention,
le dispositif de transmission est conçu de maniere qu'en
l'absence de reception d'onde acoustique, les moyens gene-
rateurs de tension variable, appeles moyens d'intégration,
aient une tension de sortie nulle. Ces moyens comprennent de
préférence un interrupteur commandé par des moyens de mise
en forme du signal engendré par le capteur en reponse a
l'onde acoustique qu'il a reçue.
D'autres caracteristiques et avantages de l'inven-
tion apparaitront a la lecture de la description d'un exemple
de realisati.on prefere et non limitatif de l'invention con-
cernant l'application à la prospection sismique marine, en
se reférant aux dessins annexés dans lesquels:
- la figure 1 représente une flute sismique et une
source sismique tractées par un navire;
- la figure 2 represente un creneau de -tension
produit à un instant initial to dans l'intervalle entre deux
instants d'echantillonnage successifs, en reponse à la
reception d'une onde acoustique;
- la :Eigure 3 represente l'ensemble du dispositif,
et
- la figure ~ represente une portion de la courbe
representative de la tension variable engendree par les
moyens d'integration.
Selon la figure 1, la flute sismique 1 tractee
par le navire comporte un capteur ou hydrophone H dispose,
en general, en tete et utilise pour determiner l'instant de
-- 3 --
- 1 167956
reception des ondes acoustiques provenant directement d'une
source sismique S declenchee periodiquement. L'hydrophone H
est connecte a un systeme d'enregistrement ou de traitement
installe sur le navire, soit par une liaison continue, soit
de manière discontinue si la transmission du signal qu'il
detecte s'effectue egalement en utilisant un systeme de
3 167g~6
transmission à multiF,lexage.
Dans un tel système, les captellrs ou groupes de cap-
teurs, GU bien les dispositlfs d'acquisition de données lns-
tallés de place en place à l'intérieur de la flûte sismique
pour collecter et numériser les signaux sismiques captés par
un certain nombre de transducteurs répartis tout le long d'une
section, sont interrogés cycliquement et consécutivement. Dans
le cas où l'hydrophcne H est également connecté au système de
transmission à mu]tiplexage, il sera interrogé avec une fré-
10 quence de répétition ~t préétablie. L'instant to où l'hydro-
phone H détecte l'arrivée de l'onde acoustique directe est, en
général, situé entre deux instants d'échantillonnage succes-
sifs t et t + ~ t (f`igure 2). De ce fait, il est nécessaire
d'attendre l'instant t + ~t où ]'hydrophone H sera de nou-
veau connecté pour transmettre au système cl'enregistremerlt ou
de trai.tement l'indication du changement de niveau du bas-
culeur de Schmitt mémorisant la récepti.on de l'onde. Mais,
cette indication sera entachée d'une erreur systématique due
~ l'ignorance de l'instant exact de réception de l'onde dans
20 l'intervall.e de temps ~t de la période de récurrence. Cette
erreur systématique, qui peut être egale à ~ t est ina cepta-
ble car la précision requise pour la détermi.nation de to est,
en général, de l'ordre de 0,1 ms alors que la periode d'echan-
tillonnage est comparativement beauc~up plus grande~.
Le dispositif selon l'invention permet d'évi.ter cet
inconvénient. Il comporte (ri.gure 3) un filtre passe-bande
(2) permettant de sélectionner, dans le signal engendré par~
l'hydrophone H, une bande de fréquence comprise par exemple
entre 200 ~Iz et 800 Hz, un détecteur d'enveloppe 3 et un bas--
30 culeur 4 du type d.e Schmitt qui compare le niveau du signaldétecté iSSU du détecteur 3 avec une tension--seuil fourr.ie
par un élément i.ntégrateur 5. Dès que le niveau du signal
détecté dépasse la tension-seuilj la sortie du basculeur 4
passe au niveau haut comme il. est bien connu. L'élémerlt inté-
grateur 5 es, adapté à inté~rer soit une tension posi.tive ~ V,
soit la tension symétrique - V. L'ulle ou l'autre de ces deu~
tensions est appliquée à l' ntrée de l'inté~rateur par un
1 16~956
comrnutateur 6 ccmmarlde par un ensemble lo~ique de cornmande
12 contrôlé par le système d'enregistrement ou de traitement,
pendarlt llintervalle de temps nécessaire pour que le niveau
du signal issu de l'intégrateur atteigne une valeur prédéter~
minée. Les éléments 5, 6, 12 permettent de faire varier à vo-
lonté la tension-seuil pour l'adapter à. l'amplitude du signal
provenant de l'hydrophone H. La nature et llemplacement de
celui-ci à l'interieur de la flûte~sismique ne sont donc pas
critiques. La sortie du basculeur de Schmitt est connectée à
10 llentrée d~un second basculeur du type monostable 7. Le cré-
neau engendré par ce dernier est utilisé pour commander l'ou-
verture d'un interrupteur 8, de préférence électronique, qui
réunit directement, en position fermée, llentrée inverseuse
et la sortie dlun amplificateur intégrateur 9 constituant les
moyens dlintégration. L'entrée inverseuse de l'ampli,ficateur
9 est connectée, de manière classique, d'une part à une sour-
ce de tension négative - V par une résistance R et, d'autre
part, à l.a sortie de l'amplificateur par un condensateur C,
lorsque l'interrupteur 8 est ouvert. La sortie de l'intégra-
20 teur 9 est connectée à une entrée El d'un multiplexeur auxi-
liaire 10, à quatre voies par exernple. A deux autres entrées
E2, R3 de ce multiplexeur sont appliquées respectivement deux
tensions Vl et V3 fourrlies par des voies auxili.aires et à
l'entrée E4 la tension-seuil engendrée par l'élement intégra-
teur 5. La sortie du mul.tiplexeur auxili.aire 10 est conTlectee
à l'une des entrées an dlun multiplexeur général 11 à n entrées
inclus dans un dispositif ].oca] dlacqui.sition des données
sismiques collectees dans la section de flute où llhydrophone
H est disposé. La sorti,e du multiplexeur général 11 est con-
3 nectée ~ l'entrée d'un amplificateur d'échantillons d'un typeconnu. I.a période d'echantillonnage de chaque voie du multi-
plexeur général 11 étant egale à ~t, on choisit la période
d'échantil1.onnage du rnultiplexeur auxiliaire 10 pour que sa
sortie soit connectée successivement à ses quatre entrées,
aux instants successifs où la voie an est échantillonnée. On
désigne par ~ T la. période d'échantil.lcnnage de chaque voi.e
du multip].exe-lr auxiliaire par le multip].exeur gënéra.l.
~ 167956
Le dispositif fonctionne de la manière suivante :
.
La détection par l'hydrophone H de l'arrivée de l'on-
de directe entraine le déclenchement du basculeur monostable
7 et l'ouverture de l'interrupteur 8. Celui-ci étant précé-
demment fermé, la tension à la sortie de l'intégrateur 9 était
nulle. L'entrée de l'intégrateur étant alimentée par la ten-
sion de valeur - V, la capacité 1~ co~nence à se charger à
travers la résistance 13 à partir de l'instant initial cor-
respondant à l'ouverture de l'interrupteur et la tension de
sortie de llintégrateur croît linéairement en fonction du
temps. A un lnstant t1, postérieur à l'instant to de réception
de l'onde directe, on prélève un premier échantillon de la
tension de sortie de l'intégrateur 9Jpar exernple de valeur
a1~et on le trar.smet au systèrr;e d'enregistrer~ent ou de traitement.
A un instant ultérieur, séparé du précédent par un i.ntervalle
~ T égal à la période d'échantillonnage par le multiplexeur
général 11 de la tension issue de l'intégrateur 9, la ten-
sion de ce dernier est de nouveau echantillonnée. I,a valeur
a2 du nouvel échantillon est également transmise au système
d'enregistrement ou de traitement. Connaissant avec précision
la valeur de ~ T, la valeur de la pente de la droite repré-
sentative des variations de la tension de sortie de l'inté-
grateur et les valeurs successives a1 et a2 transmises,
l'instant to auquel la tension précédcrr.ment nulle a cornmencé
à croître peut etre déterminc ~acilernent par la relation sui-
vante :
to - t~ T
a - a
Cette détermination peut etre effectuée par un cal-
culateur analogique spécialisé d'un type connu ou encore par
un calculateur numérique incorporé dans le système d'enregis-
trement ou de tra tement.
Dès que cesse le cléneau engendré par le basculeur
7, l'interrupteur 8 revient à sa position de fermeture, ce
I ~B~956
qui ramène ~ zéro le potentiel de sortie de l'intégrateur 9.
La durée de fonctionnement de l'intégrateur 9 entre
deux instants successifs de remise à zéro, qui correspond à
la durée du créneau engendré par le basculeur 7, doit être
suffisante pour que deux valeurs successives de sa tension de
sortie puissent être transmises.
Cependant, on pourra alIonger la durée d'intégration
pour transmettre un nombre plus élevé d'échantillons de la
tension de sortie de l'intégrateur 9.
La tension-seuil utilisée comme référence par le
basculeur de Schmitt étant également transmise par intermit-
tence au système d'enregistrement ou de traitement; celui-ci
peut contrôler son amplitude réelle et la modifier éventuel-
lement avant tout déclenchement ultérieur de la source sis-
mique en commandant le commutateur 6 par l'intermédiaire de
l'ensemble logique 12.
