Brevet FR2060124A1 — publié le 19710611

En prospection sismique les énergies des ondes engendrées par les explosions sismiques pénètrent dans le sol et sont réfléchies par les couches du sous-sol, les interfaces", les plans de failles, etc... Les impulsions reçues à des stations d'écoute sont converties en signaux électriques au moyen de transducteurs appropriés tels que géophones et.hydrophones. Les signaux élec-triques sont alors amplifiés et enregistrés *en vue de traitement, analyse et interprétation ultérieurs. Du fait que les impulsions réfléchies subissent une atténuation considérable durant leur trajet du point de détonation aux surfaces réfléchissantes du sol et de là aux stations d'écoute, leurs amplitudes fréquemment ne sont pas très supérieures à" celles du bruit de fond. Pour améliorer le rapport signal/bruit, on doit, en prospection sismique, utiliser des systèmes de filtres dont l'objet essentiel.est d'atténuer le bruit et d'accentuer les bandes de signal intéressantes. Suivant leur fonction, les systèmes de filtres sismiques sont usuellement des filtres dits passe-haut, passe fias et à bande passante. On a trouvé par expérience que les impulsions réfléchies par les diverses couches du sous-sol ont certaines fréquences caractéristiques, se situant généralement dans un spectre de fréquences allant de cinq à cent Hertz. Par suite on peut réaliser un système de traitement sismique avec des filtres de fréquences choisie? pour permettre à l'opérateur de traiter des signaux provenant de différentes couches réflectrices. Les filtres étaient initialement, formés à partir d'éléments de circuits passifs comprenant des résistances, capadités et inductances en combinaison avec un montage approprié. Les filtres étaient réglables en fréquence en faisant varier un ou plusieurs éléments du circuit réactif et/ou des fichés de connexion. Durant ces dernières années les filtres étaient réalises en utilisant un circuit actif tel qu'un amplificateur opérationnel à gain élevé, à contre réaction. Du fait que le spectre de fréquences sismiques est relativement bas, pour fixer les idées de I à 100 Hertz, on préfère, comme éléments du circuit réactif, des capacités plutôt que des inductances. 70 30681 2060124 IJar "courbe caractéristique de fréquence" on entend une courbe donnant l'amplitude en fonction de la fréquence pour un signal d'entrée sinusoïdal" d'amplitude constante. Par "courbe caractéristique essentiellement plate" on entend une' courbe caractéristique de fréquence qui est essentiellement plate dans l'intervalle de la bande passante du filtre. La "netteté de la coupure" est donnée par la pente ou le taux d'atténuation (db/ octave) de la courbe' caractéristique de fréquence. Par "circuit actif de filtrage" on entend un circuit filtrant qui comprend un réseau ou ensemble'de montage actif tel qu'un amplificateur à gain élevé, avec une- contre réaction appli quée à un réseau passif formé d'éléments de circuit résistifs et réactifs. Comme on demande à un filtre actif des possibilités de sélection de fréquence de manière à.obtenir différentes fréquences de coupures, il est également souhaitable que sa courbe caractéristique de fréquence reste la plus plàte possible lors1-qu'on fait passer le filtre d'une fréquence de coupure à une autre. Les -montages antérieurs à filtre actifs étaient munis d'un réseau passif séparé et distinct pour chaque fréquence de coupure fixée. Selon un montage antérieur de filtres actifs un nombre N de fréquences de coupures nécessitent N réseaux passifs chaque réseau passif pouvant être séparément relié au circuit d'entrée de l'amplificateur opérationnel. Les auteurs de la présente invention ont découvert qu'un circuit de filtrage actif dont ~on peut choisir la fréquence conserve sà réponse caractéristique même lorsque les réseaux de filtres passifs indépendants lui sont associés en monta ges parallèles. ' L'invention a pour objet la réalisation d'un circuit de filtrage actif dont on peut choisir les fréquences de coupure et la méthode consistant, en plusieurs étapes, à choisir, plusieurs réseaux de filtrage passifs indépendants, chaque réseau passif se caractérisant par une fréquence de coupure distincte, et à relier séparément et selon divers montages .en parallèle les réseaux de filtrage passifs au circuit d'entrée du réseau actif. 70 30681 2060124 Selon la méthode et le dispositif de la présente inven- . tion on peut, en utilisant N réseaux indépendants de filtrage N passifs, obtenir (2 — 1) fréquences de coupure. Par exemple, pour N = 4 on peut obtenir 15 fréquences de coupure au lieu de 4 fréquences de coupure seulement que l'on pouvait obtenir avec les circuits antérieurs de filtrage actif. L'invention sera expliquée ci-après plus en détail en se référant aux dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels : La figure 1 représente un circuit de filtrage actif selon la technique antérieure donnant sélectivement des fréquences de coupure distinctes. La figure 2 représente les courbes de réponse en fréquence du système de la figure 1. La figure 3 illustre la méthode et le système selon la -présente invention, et' ' La figure 4 représente les courbes de réponse en fréquence obtenues avec le système de la figure 3. En se référant à la figure 1, on y voit représenté, un- circuit de filtrage actif selon la technique antérieuref désigné par la référence générale 10, qui comprend un réseau actif 12 et plusieurs réseaux de filtrage passifs 14, 16 et 18. Un commutateur monopolaire relie séparément et indépendamment chacun des régeaux passifs 14 - 18 au réseau actif 12. / Le réseau actif 12 comprend généralement un amplificateur opérationnel 12 ayant une ligne de contre réaction 24 qui est relié à chacun des réseaux 14 à 18 par les bornes 26, 28 et 30. Les signaux arrivant par la ligne d'entrée 32 sont appliqués simultanément aux bornes -d'entrée 34, 36 et 38 des réseaux 14, 16 et 18 respectivement. Les signaux filtrés de sortie des réseaux 14, 16 et 18 sont dirigés sur les bornes 40, 42 et 44 respectivement du commutateur 20. Le commutateur monopolaire 20 comporte un bras 46 qui peut établir le Contact séparément avec les bornes 40, 42 et 44. Le bras 46 est relié à la borne d'entrée 52 de l'amplificateur 22. La ligne de réaction 24 est reliée à 1'autre borne d'entrée 54 de l'amplificateur 22. 70 30681 2060124 Le réseau de filtrage passif 14 est conçu de manière que, lorsqu'il est relié par le commutateur 20 a l'amplificateur opérationnel 22, le circuit de filtrage actif 10' a une fréquence dé coupure f j. De manière analogue, le réseau 16 donnera une fréquence de coupure f^ et le réseau 18 une fréquence de coupure f^. La sélection des éléments de circuit formant les réseaux 14 à 18 est bien connue de l'homme du métier. Un agencement possible des éléments de circuit est représenté-, pour le réseau 14. Il est souhaitable que l'agencement des éléments de circuit des réseaux passifs 14 à 18 soit le même, mais on fait varier la valeur de certains éléments de circuit de chaque réseau de manière à obtenir la même réponse caractéristique en fréquence mais avec des fréquences de coupure différentes. Pour mettre en oeuvre la méthode selon la technique antérieure afin d'obtenir sélectivement des fréquences de coupures distinctes, le bras du commutateur 46 est relié à la borne 40 pour obtenir une courbe caractéristique de fréquence avec une fréquence de coupure fj comme le montre la figure 2, à la borne 42, "pour obtenir une courbe caractéristique de fréquence avec une fréquence de coupure f^ et à la borne 44 pour obtenir une courbe caractéristique-de fréquence avec une fréquence de coupure f^. Afin de .mieux illustrer l'amélioration que la méthode selon l'invention apporte par rapport à la technique antérieure telle que l'illustre la figure 1, des références identiques ont été utilisées dans l'ensemble des dessins pour désigner les éléments similaires. Dans la figure 3. on remplace le commutateur monopolaire 20 de la figure 1 par un commutateur multipolaire désigné de façon générale, par la référence 60. Le nombre de pôles du commutateur 60 est choisi égal au nombre de réseaux filtrants passifs indépendants utilisé. Bien que le commutateur multipolaire puisse être mécanique ou électronique, il est illustré en relation avec un système de commutation mécanique comprenant trois commutateurs 62, 64 et 66 pour relier respectivement les bornes 40, 42 et 44 à la borne d'entrée 52 de l'amplificateur opérationnel 22. Les commutateurs 62, 64 et 66 peuvent être actionnés manuellement séparément ou par groupes en parallèle. 70 30681 2060124 On.voit que lorsqu'on utilise N réseaux passifs de filtrage, tels que 14 à 18, le nombre de combinaisons distinctes N possibles est (2 - 1). De plus on peut voir expérimentalement que lorsqu'on relie en parallèle un réseau de filtrage passif donnant une fréquence de coupure f, et un autre réseau de filtrage passif donnant une fréquence de coupure î. le montage en parallèl qui en résulte donne une fréquence de coupure f^ qui est la moyenne arithmétique, de fj et f^ soit f^ = (fj En fonctionnement conformément à l'invention et en utilisant trois réseaux passifs de filtrage 14-, 16 et 18, on peut obtenir sept fréquences de coupure distinctes allant de fj à f^ telles qu'illustrées au tableau A ci-dessous, dans lequel le symbole "fj // signifie que le réseau 14 est connecté en parai lèle au réseau 16, en-fermant les commutateurs 62 et 64 et en lais sant ouvert le commutateur 66. Le nouveau réseau passif formé'par les réseaux passifs de filtrage indépendants 14 et 16, donnera une fréquence de coupure f ^. Les commutateurs 62, 64 et 66 sont normalement ouverts. Ainsi selon l'invention, avec un nombre N de réseaux N de filtrage passifs indépendants, on a (2 - 1) combinaisons N possibles dont (2 —1 - N) combinaisons parallèles qui peuvent être réalisées en plus des N combinaisons que permet la technique antérieure, chaque combinaison donnant une fréquence de coupure distincte.. TECHNIQUE- ANTERIEURE Nombre de fréquences de coupure f. Exemple d'e fréquence en Hz 10 14 22 TABLEAU A Nombre de fréquences de coupure f,//f2 - £1 * £2 f' = f2^f3 f6 = V'f3 « £ 2 + f3 2 fl. + f 3 INVENTION Commutateurs f ermés f,//f2//£3 f + f 4 3 62 64 6 6 •62, 64 64,: 66 62, 6 6 62, 64, 66 Exemple de fréquence en Hz 1 0 1 4 22 1 2 1 8 1 6 17 *«-4 O OO O O 00 NJ O O O KJ 70 30681 2060124 REVENDICATIONS t. Méthode pour conférer à un circuit dé filtrage un nombre de fréquences de coupures supérieur au nombre N de réseaux passifs de filtrage indépendants reliés chacun à un même amplificateur, Cet amplificateur ayant une ligne de contre-réaction 5 entre la sortie de l'amplificateur et chaque réseau passif, caractérise en ce que l'on relie chacun desdits réseaux passifs à l'entrée de 1'"amplificateur séparément ou que l'on relie parallèlement au moins deux de ces réseaux à l'entrée de l'amplificateur pour obtenir une fréquence de coupure distincte des fréquences de 10 coupure respectives des réseaux individuels reliés parallèlement et qui est fonction.de ces dernières. 2. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle le nombre de fréquences de coupures distinctes de celles des réseaux individuels, obtenues par connection en parallèle de deux ' " * - N 15 ou plusieurs réseaux, est- égal à (2 - 1 - N") et résulte de N .... .(2 - 1 - N) combinaisons distinctes de connexions en parallèle. 3. Méthode selon la revendication 1 pour conférer à un circuit de filtrage ayant deux réseaux de filtrage passifs indépendants reliés séparément à un amplificateur pourvu d'une ligne 20 de contre-réaction reliant sa sortie à chaque réseau de filtrage et donnant deux fréquences de coupure différentes, -la possibilité d'obtenir une troisième fréquence de coupure distincte des deux précédentes et fonction de celles-ci, caractérisé en ce que l'on relie un premier réseau passif â l'entrée de l'amplificateur, et 25 que l'on relie' le second" réseau passif en parallèle avec le premier 4. Circuit de filtrage comprenant un nombre N de réseaux passifs de filtrage-indépendants reliés chacun à.un même amplificateur et une ligne de contre-réaction reliant la sortie de l'amplificateur à chaque réseau passif, caractérisé en outre 30 en ce qu'il comprend des moyens de couplage sélectif de chaque borne de sortie de chaque réseau passif à la borne d'entrée de . l'amplificateur et aux bornes de sortie des autres réseaux passifs ces moyens de couplage permettant de relier chaque réseau passif, soit séparément, soit en parailèle-avec d'autres, audit amplifi-35 cateur de manière à conférer audit circuit de filtrage un nombre de fréquences de coupures supéri.eur à N et pouvant aller j usqu ' à 8 70 30681 • 2060124 N N 2 - 1, corrôspondant aux 2 - 1 combinaisons distinctes des N réseaux passifs. 5. Circuit de filtrage selon la revendication 4 dans lequel le nombre N de réseaux passifs est égal àd.eux, le circuit pouvant donner trois fréquences de coupure distinctes. 6. Circuit de filtrage selon la revendication 4 dans lequel lesdits moyens de couplage sont constituas par un commutateur à N pôles, chaque pôle permettant de relier séparément la borne de sortie de chaque réseau passif à la borne d'entrée de l'amplificateur et à une ou plusieurs des bornes de sortie des autres réseaux passifs.