Brevet FR2464482A1 — publié le 19810306

L'invention a pour objet un dispositif pour déterminer I 'iristal.t de réception d'une impulsion acoustique par un capteur connecté par intermit- tence à un système de réception et d'enregistrement. Plus particulièrement, le dispositif est adapté à déterminer l'ins- tant de réception des ondes acoustiques reçues directement d'une source sismi- que après son déclenchement, par un hydrophone incorporé dans une flûte sismi- que omportant ui, systmre de transmission multiplexée des informations reçues. par chacun des capteurs ou groupes de capteurs de celle-ci. L'enregistrement de l'instant d'arrivée du premier ébranlement reçu par un capteur ou hyarophone de la flûte sismique, après le déclencnement dzune source sismr1ique. ci-après désigné par instant de référence, cermet- t.ar comparaison, de déter.iner les durées de propagation des échos reçus postérieu- rement à l'instant de référence et, par conséquent, la profondeur des couches souterraines produisant ces échos. Dans les systèmes de réception d'un type connu, l'instant ae réfé- rence est déterminé en utilisant un hydrophone spécialisé disposé généralement en tête de la flûte sismique et connecté en permanence au système d'enregistre- mnient installé sur le navire, par l'intermédiaire d'un filtre passe-haut, d'un élément adapté à detecter l'enveloppe du signal filtré et d'un basculeur du t pe de Schmitt adapté à se déclencher lorsque le niveau du signal détecté est supérieur à une valeur-seuil ajustable. L'instant de référence est connu avec précision du fait de la iiaison permanente entre l'hydrophone et le système de réception et d'enregistrement. Cette connexion permanente de l'hydrophone spée- cialisé existe non seulement dans les flûtes sismiques classiques o chaque ?- capteur ou groupe de capteurs est connecté par des conducteurs au système d'en- registrement, mais également dans les flûtes sismiques o la transmission d'in- formations est assurée par multiplexage, pour éviter l'imprécision inacceptable dans la détection de l'instant de référenceinhérente au principe même de ccon- nexion discontinue caractéristique du multiplexage, comme il apparaîtra plus clairement à la lecture de la description. Le dispositif selon l'invention présente l'avantage de supprimer cette liaison permanente et d'autoriser l'utilisation d'un même systeme de transmission à multiplexage pour tous les capteurs oi hydrophones de la flûte sans exception. A cet effet, il ccrmporte des moyens d'intigration de signal adaptés à engendrer, à partir d'un instant initial coïncidant avec l'instant de réception, et pendant une durée supérieure à l'intervalle de temps séparant deux connexions successives de l'hydrophone au système de réception et d'enre- gistrement, une tension dont la courbe représentative est une droite à pente constante prédéterminée,-et des moyens pour déterminer l'instant initial en utilisant au moins deux valeurs discrètes de la tension de sortie des moyens d'intégration, transmises au système de réception et d'enregistrement. - Le dispositif peut comporter des moyens pour ramener la tension de sortie des moyens d'intégration à une valeur nulle à l'instant initial, ces moyens étant constitués par un interrupteur électronique commandé par des moyens de mise en forme du signal engendré par le capteur en réponse à l'impulsion acoustique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront àla lecture de la description d'un exemple de réalisation particulier et non limitatif, en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente une flûte sismique et une source sismique tractées par un navire; - la figure 2 représente un échelon de tension produit à un instant initial to intermédiaire entre deux instants d'échantillonnage successifsen réponse à la réception d'une impulsion acoustique; - la figure 3 représente l'ensemble du dispositif, et - la figure 4 représente une portion de la courbe représentative de la tension engendrée par les moyens d'intégration. Selon la figure 1, la flûte sismique 1 tractée par le navire com- porte un capteur ou hydrophone H disposé, en général, en tête et utilisé pour déterminer l'instant de réception des ondes acoustiques provenant directement d'une source sismique S déclenchée périodiquement. L'hydrophone'H est connecté à un système de réception et d'enregistrement installé sur le navire, soit par une liaison continue, soit'de manière discontinue si le signal qu'il détecte est également transmis en utilisant un système de transmission à multiplexage. Dans un tel système, les capteurs ou groupes de capteurs>ou bien les dispositifs d'acquisition de données installés de place en place à l'inté- rieur de la flûte sismique pour collecter et numériser les signaux sismiques captés par un certain nombre de transducteurs répartis tout le long d'une sec- tion, sont interrogés cycliquement et consécutivement. Dans le cas o l'hydro- phone H est également.connecté au système de transmission à multiplexage, il sera interrogé avec une fréquence de répétition A t préétablie. L'instant t0 o l'hydrophone H détecte l'arrivée de l'onde acoustique directe est, en généré situé entre deux instants d'échantillonnage successifs t et t + Lt (figure 2). De ce fait, il est nécessaire d'attendre.l'instant t + A t o l'hydrophone H sera de nouveau connecté pour transmettre au système de réception et d'enregis. trement l'indication du changement de niveau du basculeur de Schmitt mémorisant la réception de l'onde. Mais cette indication sera entachée d'une erreur systé- matique due à l'ignorance de l'instant exact de réception de l'onde dans l'in- tervalle de temps t t de la période de récurrence. Cette erreur systématique, qui peut être égale à At est inacceptable car la précision requise pour la détermination de t0 est, en général, de l'ordre de 0,1 ms alors que la période d'échantillonnage est comparativement beaucoup plus grande. Le dispositif selon l'invention comporte (figure 3) un filtre passe-bande permettant de sélectionner, dans le signal engendré par l'hydrophor H, une bande de fréquence comprise, par exemple, entre 200 Hz et 800 Hz, un détecteur d'enveloppe 3 et un basculeur 4 du type de Schmitt qui compare le niveau du signal détecté issu du détecteur 3 avec une tension-seuil fournie par un élément intégrateur 5. Dès que le niveau du signal détecté dépasse la tension-seuil, la sortie du basculeur 4 passe au niveau haut comme il est bien connu. L'élément intégrateur 5 est adapté à intégrer soit une tension positive + V, soit la tension symétrique - V. L'une ou l'autre de ces deux tensions est appliquée à l'entrée de l'intégrateur par un commutateur 6 commandé par un en- semble logique de commande 12 contrôlé par le système de réception et d'enre- gistrement, pendant l'intervalle de temps nécessaire pour que le niveau du signal issu de l'intégrateur atteigne une.valeur prédéterminée. Les éléments , 6, 12 permettent de faire varier à volonté la tension-seuil pour l'adapter à l'amplitude du signal provenant de l'hydrophone H. La nature et l'emplacement de celui-ci à l'intérieur de la flûte sismique ne sont donc pas critiques. La sortie du basculeur de Schmitt est connectée à l'entrée d'un second basculeur du type monostable 7. Le signal engendré par ce dernier est utilisé pour com- 1'ouvBrtutB d' mander/un interrupteur électronique 8 qui réunit directement, en position fer- mée, l'entrée inverseuse et la sortie d'un amplificateur intégrateur 9 consti- tuant les moyens d'intégration. L'entrée inverseuse de l'intégrateur 9 est connectée, de manière classique, d'une part à une source de tension négative -V par une résistance R et d'autre part à la sortie de l'ampli- ficateur par un condensateur C, lorsque l'interrupteur 8 est ouvert. La sor- tie de l'intégrateur 9 est connectée à une entrée E1 d'un multiplexeur auxi- liaire 10 à quatre voies, par exemple. Aux trois autres entrées E2, E3, E4 de ce multiplexeur sont appliquées deux tensions V1 et V3 fournies par des voies auxiliaires et la tension-seuil engendrée par l'élément intégrateur 5. La sortie du multiplexeur auxiliaire 10 est connectée à l'une des entrées an d'un multi- plexeur général 11 à n entrées inclus dans un dispositif local d'acquisition des données sismiques collectées dans la section de flûte o l'hydrophone H est lo disposé. La sortie du multiplexeur général 11 est connectée à l'entrée d'un am- plificateur d'échantillons d'un type connu. La période d'échantillonnage de chaque voie du multiplexeur général 11 étant égale-à Ut, on choisit la période d'échantillonnage du multiplexeur auxiliaire 10 pour que sa sortie soit connec- tée successivement à ses quatre entrées, aux instants successifs o la voie an est échantillonnée. On désigne par à T la période d'échantillonnage de chaque voie du multiplexeur auxiliaire par le multiplexeur général. Le dispositif fonctionne de la manière suivante La détection par l'hydrophone H de l'arrivée de l'onde directe entraîne le déclenchement du basculeur monostable 7 et la fermeture de l'in- - terrupteur 8. Celui-ci étant précédemment fermé, la tension à la sortie de l'intégrateur était nulle. Ltentrée de celui-ci étant alimentée par la tension de valeur - V, la capacité C recommence à se charger à partir de cet instant initial à travers la résistance R et la tension de sortie croit linéai- rement en fonction du temps. A un instant tl, postérieur à l'instant to de réception de l'onde directe, intervient un premier échantillonnage de la tension de sortie de l'intégrateur 9 qui atteint, par exemple, la valeur a.1 et. sa trans- mission au système d'enregistrement. A un instant ultérieur séparé du précédent par un intervalle A T égal à la période d'échantillonnage par le multiplexeur général Il de la tension issue de l'intégrateur 9, la tension de ce dernier est de nouveau échantillonnée. Sa valeur 2 est également transmise au système d'en- regi-strement. Connaissant avec précision la valeur de A T, la valeur de la pente de la droite représentative de l'évolution de la tension de sortie de l'intégra- teur et les valeurs successives a et 02 transmises, l'instant t0 o la tension de sortie de l'intégrateur est ramenée à zéro peut être déterminé facilement par un calcul élémentaire en accord avec la relation suivante t0 = t - OL AT - É021l -2464482 Ce calcul très simple peut être effectué par un calculateur analo- gique spécialisé d'un type connu incorporé dans le système de réception et d'enregistrement, ou encore par un calculateur numérique. La durée de fonctionnement de l'intégrateur 9 entre deux instants successifs de remise à zéro doit être suffisante pour que deux valeurs'succes- sives de sa tension de sortie puissent être transmises. Cependant, on pourra également allonger la durée d'intégration pour qu'un nombre plus élevé de valeurs soit enregistré. La tension-seuil utilisée comme référence par le basculeur de Schmitt étant également transmise par intermittence au système de réception et d'enregistrement, celui-ci peut contrôler son amplitude réelle et la modifier éventuellement avant tout déclenchement ultérieur de la source sismique en com- mandant le commutateur 6 par l'intermédiaire de l'ensemble logique 12. 6 2464482 R E V E N D I C A T I 0 N S 1. - Dispositif pour déterminer l'instant de réception d'une impulsion acousti- que par un capteur (H) connecté par intermittence à un système de réception et d'enregistrement, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'intégration (9) adaptés à engendrer, à partir d'un instant initial coïncidant avec l'instant de réception et pendant une durée supérieure à l'intervalle de temps A T séparant deux connexions successives de l'hydrophone au système de réception et d'enre- gistrement, une tension dont la courbe représentative est une droite à pente constante prédéterminée, et des moyens pour déterminer l'instant initial en utilisant au moins deux valeurs discrètes de la tension de sortie de l'intégra- teur, transmises au système de réception et d'enregistrement. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour ramener à l'instant initial la tension de sortie des moyens d'in- tégration à une valeur nulle. 3. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour ramener la tension de sortie des moyens d'intégration (9) à une valeur nulle comportent un interrupteur électronique (8) commandé par des moyens de mise en forme du signal engendré par le capteur en réponse à l'impulsion. 4. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de mise en forme du signal reçu par le capteur comportent un premier basculeur (4) adapté à se déclencher lorsque l'amplitude du signal dépasse une-valeur seuil ajustable et un second basculeur du type monostable (7) commandé par le signal issu du premier basculeur et dont la durée de basculement est supérieure à l'intervalle AT. 5. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la valeur seuil ajustable est constituée par la tension de sortie d'un élément d'intégration (5) associé à des moyens (6, 12) pour appliquer à l'entrée de celui-ci une première ou une seconde tension de référence pendant un intervalle de temps variable. 6. - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens 7 2464482 pour appliquer une première ou une seconde tension de référence comportent un commutateur double (6) actionné par un ensemble logique de commande (12) contrôlé par le système de réception et d'enregistrement. 7. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie des moyens d'intégration (9) est connectée à l'une des entrées d'un multiplexeur. 8. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie des moyens d'intégration (9) est connectée à une première entrée d'un multiplexeur auxiliaire (10) et en ce que la sortie du multiplexeur auxiliaire est connecté à une entrée d'un multiplexeur général (11). 10. 9. - Dispositif selon les revendications 5 et 8, caractérisé en ce que la sort de l'élément d'intégration (5) est connectée à une seconde entrée du multiplex auxiliaire (10).