Brevet FR2510763A1 — publié le 19830204

L'invention a pour objet un dispositif d'interconnexion d'une série d'appareils d'acquisition de données à un système central de réception et d'enregistrement éloigné. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif d'interconnexion d'une série d'appareils électroniques adaptés à col- lecter chacun des signaux analogiques engendrés par une pluralité de générateurs de signaux, à les convertir en signaux numériques et à les transmettre séquentiellement à un système de réception et d'en- registrement éloigné, ce dispositif d'interconnexion ayant une capacité de transmission élevée. Les dispositifs d'interconnexion d'un type connu comportent en général une ou plusieurs lignes de transmission de données sur lesquelles peuvent être connectés une pluralité d'appareils électroni- ques d'acquisition de données Chacun d'eux est adapté à collecter par un échantillonnage séquentiel une pluralité de signaux analogiques engendrés par un certain nombre de générateurs et à les mémoriser temporairement Le système de réception et d'enregistrement est adapté à interroger successivement les différents appareils d'acquisition. A la réception des signaux de commande appropriés, chaque appareil d'acquisition se connecte sur la ligne ou les lignes de transmission et peut alors transmettre les données recueillies localement, au système de réception et d'enregistrement. Les dispositifs d'interconnexion de ce type sontpar exemple, utilisés en prospection sismique pour transmettre,à un système d'enre- gistrement éloigné,les signaux sismiques recueillis par un très grand nombre de capteurs ou de groupements de capteurs répartis le long- du profil sismique à étudier et correspondant aux échos sur des surfaces réfléchissantes souterraines de signaux sismiques émis par intermit- tence Les capteurs ou groupements de capteurs sont répartis en plu- sieurs ensembles connectés respectivement à des dispositifs électro- niques d'acquisition de données sismiques disposés à intervalles réguliers sur des lignes de transmission En prospection sismique marine, particulièrement, les ensembles de capteurs sont contenus dans des tronçons d'une flûte sismique de grande longueur tractée en 10763 immersion derrière un navire, par exemple Les appareils d'acquisi- tion des signaux engendrés par chacun des ensembles de capteurs sont également disposés à intervalles réguliers à l'intérieur de la flûte sismique et sont reliés à un système de réception et d'enregistrement installé sur le navire-tracteur par une ligne ou plusieurs lignes de transmission Le transfert dessignaux sismiques comporte un-premier multiplexage analogique, effectué par chaque appareil d'acquisition, pour collecter séquentiellement les signaux sismiques recueillis par les capteurs de chaque ensemble de capteurs, puis un second multiplexage numérique effectué par le système de réception et de transmission, pour assurer successivement la transmission des données collectées par les différents appareils d'acquisition sur la ligne ou les lignes de transmission communes. Un tel dispositif d'interconnexion est décrit, par exemple, dans la demande de brevet français E N 79/30 287 Il comporte deux lignes de transmission "aller" et deux lignes de transmission "retour" connectant en série une pluralité d'appareils d'acquisition de données à un système de réception, d'enregistrement et de test disposé sur un navire tracteur. Les lignes de transmission de données utilisées dans la pratique sont constituées généralement d'une paire de fils conducteurs torsadés dont la capacité de transmission est de l'ordre de 2 Mégabits/s. Cette capacité de transmission est compatible avec la bande passante des éléments électroniques de logique (du type C MOS par exemple) généralement utilisés dans les appareils d'acquisition de données. Mais, si l'on multiplie le nombre des appareils d'acquisition inter- connectés sur la même ligne ou les mêmes lignes de transmission, le volume d'informations transitant sur celles-ci ou traitées par les éléments électroniques de ces appareils d'acquisition, devient rapi- dement incompatible avec les performances du matériel couramment utilisé On est alors conduit à utiliser des lignes de transmission réalisées sous la forme de câbles coaxiaux et des éléments électro- niques logiques plus performants Il en résulte une augmentation de la consommation électrique et un accroissement sensible des coûts de fabrication. 10763 Le dispositif d'interconnexion selon l'invention relie, par des câbles de transmission, à un système central de réception et d'enregistrement, une série d'appareils d'acquisition de données, adaptés chacun à collecter des signaux engendrés par un groupe parti- culier de générateurs de signaux (des combinaisons de capteurs sismiques, par exemple), ces appareils étant interconnectés par des tronçons de câble de longueur sensiblement constante. Il est remarquable en ce qu'il comporte un nombre choisi n de câbles de transmission, en ce que la série d'appareils d'acquisi- tion de données est directement divisé en une pluralité d'ensembles comportant chacun un même nombre m d'appareils d'acquisition de données consécutifs de la série, les appareils de même rang de tous les ensembles étant interconnectés par un même câble de transmission Des moyens de multiplexage peuvent être inclus dans le système de réception et d'enre- gistrement pour connecter séquentiellement aux moyens d'enregistrement les câbles de transmission reliant les appareils d'acquisition. Le dispositif d'interconnexion selon l'invention permet, tout en utilisant des câbles constitués de lignes de transmission classiques à paires torsadées et des éléments électroniques logiques d'un type courant et en limitant le nombre d'appareils d'acquisition de données interconnectés sur une même ligne de transmission, à un nombre compa- tible avec le pouvoir de transmission de celle-ci, de transférer dans le système central de réception et d'enregistrement un volume de données accru, et par conséquent de multiplier le nombre d'appareils susceptibles de transmettre séquentiellement des données audit système. Dans le domaine de la prospection sismique par exemple, le dispositif selon l'invention permet d'accroître la longueur du disposi- tif de réception des échos sismiques et/ou le nombre de "traces" d'enregistrement, sans avoir à modifier les performances du matériel existant. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif appa- ra tront à la lecture de la description d'un mode de réalisation 10763 préférentiel mais non limitatif et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente schématiquement un tronçon de flûte sismique contenant des récepteurs sismiques et raccordé à ses deux extrémités à un boîtier contenant un appareil d'acquisition des données sismiques engendrées par des récepteurs disposés dans le tronçon de flûte ou le tronçon adjacent, ainsi que des câbles reliant ou interconnectant les deux boîtiers; la figure 2 représente schématiquement un exemple de réalisation d'un câble de transmission; la figure 3 représente schématiquement une partie de la série d'appareils d'acquisition de données reliés au système central de réception des données par le dispositif d'interconnexion, suivant un premier mode de réalisation; et la figure 4 représente schématiquement une partie de la série d'appareils d'acquisition de données reliés au système central de réception des données par le dispositif d'interconnexion, suivant un second mode de réalisation. Le tronçon de flûte sismique 1 représenté à la figure 1 comporte une pluralité de récepteurs sismiques Ci C disposés à l'intérieur d'une gaine étanche 2, et adaptés à capter les ondes acous- tiques engendrées par une source sismique et réfléchis ou diffractés par les différentes couches du sous-sol Ces récepteurs sismiques d'un même tronçon de flûte sont regroupés en un certain nombre de sous- ensembles et les sorties des récepteurs de chaque sous-ensemble sont interconnectéesen série et/ou en parallèle, comme il est bien connu des spécialistes Le tronçon de flûte sismique est connecté à chacune de ses extrémités à un boîtier étanche B 1, B 2 contenant un appareil d'acquisition de données sismiques. Les générateurs de signaux de chaque tronçon de flûte sont connectés à l'un ou l'autre des appareils d'acquisition contenus dans les boîtiers B 1, B 2 disposés aux extrémités par un faisceau de conduc- teurs 3 De plus, chaque tronçon de flûte est traversé par un ensemble 251 0783 5.- de quatre câbles de transmission Gi, G 2 e G 3, G 4 * suivant le type d'appareil d'acquisition de données, chacun des câbles de transmission peut comporter une ou plusieurs paires de fils conducteurs torsadés, adaptés à transmettre à chaque appareil d'acquisition connecté sur ce câble des ordres provenant du système de réception et d'enregistrement et, en retour, à transmettre à celui-ci les séquences de données sis- miques provenant des différents appareils d'acquisition interconnectés par ce câble. Si l'on utilise des appareils d'acquisition de données et un dispositif de transmission tels que ceux décrits dans la demande de brevet français E N 79/30 287 déjà citée, chaque câble de trans- mission G partant d'un boîtier B quelconque, comportera (figure 2) deux paires torsadées de conducteurs LA et LA 2 constituant deux lignes de transmission "aller" et deux autres paires torsadées de conducteurs LR 1, LR constituant deuxlignes de transmission "retour". 1 ' 2 Les cinq boitiers Bi B 2 B 10 représentés sur la figure 3 contiennent respectivement des appareils Al, A 2 A 10 d'acquisition de données sismiques fournies par des combinaisons de capteurs cons- tituant les générateurs de signaux L'appareil d'acquisition A 1 est adapté à effectuer un premier multiplexage analogique des signaux engendrés par p combinaisons de capteurs Cil, C 21 C Pl, à numériser et et mémoriser les échantillons de signau/à transmettre séquentiellement les données numérisées au système de réception et d'enregistrement, à la réception d'un signal de commande approprié provenant de celui-ci par l'intermédiaire d'un câble de transmission L'appareil d'acquisi- tion A 2 effectue les même opérations sur les signaux délivrés par d'autres combinaisons de capteurs C 12 C Cp 2 De la même manière, les appareils d'acquisition A 3 A 4 A 10 traitent les signaux engen- drés respectivement par les combinaisons (C 13, C 23 ' C 3) (C 14, C 24 ' C 4) C C 210 *-Cpl) etc La série de tous les appareils d'acquisition de données de la flûte sismique A, A 2 A A est divisée en une pluralité 21 ' 5 b'10 d'ensembles comportant chacun quatre appareils consécutifs (m = 4 en l'occurrence) Le premier ensemble est constitué par les appareils d'acquisition Ai, A 2 X h 3 y A 4, le second ensemble par les appareils 10763 A 5, A 6, A 7, A, le 3 ème groupe comportant les appareils A Y A 10, etc Le dispositif comporte quatre câbles de transmission G 1, G 2, G 3 et G 4 (n = 4 en l'occurrence également) Le câble G est connecté au 4 1 premier appareil d'acquisition A 1 du premier ensemble puis il traverse les boftiers B 2, B 3, B 4 sans interruption avant d'être connecté au premier appareil d'acquisition A 5 du second ensemble Ayant traversé sans interruption les bottiers B 6, B 7 et B 8, il est de nouveau connecté au premier appareil d'acquisition A du 3 ème ensemble, puis ensuite à tous les appareils au premier rang des ensembles suivants: A 13, A 17 etc (appareils non représentés) De la même manière le câble G 2 est connecté tout d'abord au 2 ème appareil d'acquisition A 2 du premier ensemble, puis aux appareils A 6, A 10 et aux appareils A 14, A 18, etc (non représentés) ayant le même rang dans leurs ensembles respectifs, en traversant sans interruption les boitiers intermédiaires. Il en est de même pour le câble G 3 qui interconnecte les appareils d'acquisition A 3, A 7 et aussi les appareils A 1,, Aj, etc (non représentés) disposés au 3 ème rang de tous les ensembles successifs, et pour le câble G interconnectant les appareils d'acquisition A 4, 4 4 A 8, ainsi que les appareils A 12 ' A 16 ' etc (non représentés) disposés au 4 ème rang de tous les ensembles successifs également. Les quatre câbles G 1, G 2, G 3, G 4 sont reliés au système de réception et d'enregistrement 6 comportant un multiplexeur supplémentaire 4 adapté à transmettre séquentiellement à un enregis- treur 5 les données numérisées acheminées par les quatre câbles. En multipliant par quatre et plus généralement par n (n = 2, 4) le nombre de câbles de transmission de données et en incluant un multiplexeur numérique à grande vitesse tel que 4 dans le système de réception et d'enregistrement, on peut multiplier par le même nombre le débit d'informations sismiques susceptibles d'être transférées dans ledit système, sans avoir à modifier les appareils d'acquisition existants inclus dans la flûte sismique. Le dispositif d'interconnexion selon l'invention peut facile- ment être adapté à un changement dans la répartition des appareils 10763 d'acquisition, justifié par une modification du nombre de générateurs de signaux (groupements contenant chacun un certain nombre de récep- teurs consécutifs électriquement interconnectés, par exemple) devant transmettre leurs signaux au système de réception et d'enregistrement. Si le nombre total de groupes de récepteurs contenu dans chaque tron- çon de flûte est égal au nombre de voies qu'un-appareil d'acquisition est susceptible de collecter, il est nécessaire d'interposer un tel appareil entre deux tronçons consécutifs Mais si, par exemple, l'on divise par deux le nombre de générateurs de signaux contenus dans chaque tronçon ou choisis parmi ceux-ci, chaque appareil d'acquisition peut collecter les signaux engendrés par la totalité des générateurs de deux tronçons consécutifs. Dans ce cas, le dispositif selon l'invention est modifié comme indiqué à la figure 4. Les bottiers pairs, par exemple B 2, B 4 B 2 n, contenant chacun un appareil électronique d'acquisition, sont remplacés par des boîtiers passifs B'2, B'4 B 10 B'2 N dont les entrées et sorties sont respectivement raccordées électriquement toujours par quatre tronçons de câble, de manière à assurer la continuité électrique des tronçons de câbles G 1, G 2, G 3, G 4 contenus dans les tronçons de flûte consécutifs Les boîtiers impairs B, B, B 5 B 9 B 2 N + 1 sont maintenus en place et interconnectés électriquement de la même manière que dans le mode de réalisation précédent L'ensemble de tous les appareils d'acquisition A 1, A 3, A 5 2 contenus dans les bottiers impairs est divisé en une pluralité d'ensembles comportant -chacun deux appareils consécutifs (m = 2 dans ce cas) Le premier est constitué par les appareils A 1, A 3, le second par les appareils A 5, A 7, le troisième par les appareils Ag, A 1 l, etc Les appareils de rang 1 de chacun des groupes (A 1, A 5,A,, etc) sont interconnectés par le câble G 1 et les appareils de rang 2 de chacun des groupes (A 3, A 7, Ail (non représenté), etc) sont interconnectés par le câble G 3. Les câbles G 2 et G 4 ne sont pas utilisés dans ce cas pour transmettre au système d'enregistrement les données recueillies par les appareils 10763 d'acquisition Le multiplexeur supplémentaire 4,utilisé pour transmettre à l'enregistreur 5 les données fournies par les appareils d'acquisition, peut être modifié pour ne connecter que les deux câbles G 1, G 3 effec- tivement utilisés. 2 510763 R E V E N D I C A T I 0 N S 1 Dispositif d'interconnexion pour relier par des câbles de transmission, à un système central de réception et d'enregistrement éloigné, une série d'appareils d'acquisition de données (Ai, A 2, A 3), adaptés chacun à collecter des signaux engendrés par un groupe parti- culier de générateurs de signaux, les appareils d'acquisition de données étant interconnectés par des tronçons de câble de longueur sensiblement constante, caractérisé en ce qu'il comporte un certain nombre N de câbles de transmission (G, G), en ce que la série 2 ' 2 d'appareils d'acquisition de données est diviséeen une pluralité d'ensembles comportant chacun un même nombre m d'appareils d'acquisi- tion de données consécutifs dans la série, les appareils d'acquisition de données de même rang de tous les ensembles étant interconnectés par un même câble de transmission. 2 Dispositif d'interconnexion selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le nombre m d'appareils d'acquisition de chaque ensemble est égal au nombre N de câbles de transmission et en ce que les appa- reils d'un même ensemble sont respectivement connectés aux câbles de transmission. 3 Dispositif d'interconnexion selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le nombre m d'appareils d'acquisition de chaque ensemble est égal à la moitié du nombre N de câbles de transmission, les appa- reils d'acquisition de chaque ensemble étant respectivement connectés à m câbles de transmission choisis parmi les N câbles, et en ce que des moyens de connexion (B' B') sont intercalés sur les câbles de transmission entre les appareils d'acquisition. 4 Dispositif d'interconnexion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de réception et d'enregis- trement ( 6) comporte des moyens de multiplexage ( 4) pour connecter séquen- tiellement aux moyens d'enregistrement ( 5) les câbles de transmission reliant les appareils d'acquisition.