Brevet FR2548790A1 — publié le 19850111

La présente invention se rapporte à un système d'alimentation électrique utilisé pour alimenter électriquement les sections actives des flûtes numériques immergées. L'alimentation électrique en liaison avec les fltes sismiques est devenue intéressante en premier lieu dans le contexte de l'introduction de flûtes numériques. Cela est en rapport avec le fait qu'une grande partie des circuits électriques, qui étaient prévus antérieure10 ment bord du navire de prospection, sont à présents montés dans des modules électron ques-actifs disposés le long de la flte La distance entre les modules électroniques peut être de 50 à 100 m, et la longueur totale de la fl Mte peut atteindre plusieurs kilomètres L'éner15 gie nécessaire pour alimenter les modules électroniques peut tre de 500 à 1 000 W. Le système d 1 alimentation électrique présente des difficultés en ce sui concerne sa mise en oeuvre pratique, et les difficultés sont en général associées 20 aux conditions suivantes: 1) Des problèmes de poids et de place (cuivre/isolat ion) en raison des dimensions électriques ( 10-20 m 2 Cu). La rflte doit être neutre, en ce qui concerne la flottabilité dans l'eaux 2) Des pertes électriques dues aux longues distances et aux colnditions corncernant la section de cuivre réduite. 3) Des phénomènes de corrosion dans les connecteurs, la flûte étant constituée par des sections égales 30 interconnectées (typiquement 50 à 100 m)i 4) Des perturbations des compas magnétiques montés le long de la f Ote pour déterminer sa position exactes Des champs magnétiques intenses provenant des conducteurs d'alimentation électrique, en par35 t ticulier des champs continus stationnaires, étant cri, tiques. 2 2548790 ) L'interférence électrique entre les conducteurs d'alimentation électrique et les conducteurs d'hydrophones sensibles (magnétiques/capacitifs), si l'alimentation électrique est basée sur des tensions alternatives. On peut remédier aux problèmes précités par différentes solutions possibles: 1) On réduit les problèmes de poids en utilisant des hautes tensions et en faisant revenir le courant à 10 la coque du navire par la mer (retour par l'eau de mer), ou au moyen d'un système triphasé classique. Les hautes tensions sont, en général, indésirables pour des raisons de sécurité, et elles impliquent des problèmes de dimensions en ce qui concerne 15 l'isolation dans les connecteurs Le retour du courant par la mer est exclu, pour des raisons de sécurité, et il ne peut, par ailleurs, être utilisé dans l'eau douce Un système triphasé semble très favorable, notamment compte tenu de la redondance (suppression de l'un des conducteurs d'alimentation électrique), mais ce système nécessite du courant alternatif, ce qui implique d'importants problèmes de transmodulation. 2) On réduit les pertes électriques en augmentant la section du cuivre et en utilisant des tensions continues ou du courant continu Une section de cuivre accrue implique des problèmes de poids, et des tensions continues perturberaient, dans le contexte des conditions d'alimentation en question, la lec30 ture des compas. 3) On réduit les problèmes de corrosion en utilisant des tensions alternatives, ce qui, d'autre part, implique des problèmes d'interférence en liaison avec les entrées des hydrophones. 4) Les perturbations des compas magnétiques dues à 3 2548790 l'alimentation électrique sont éliminées au moyen d'une tension alternative de quelques dizaines d'hertz ou plus Des problèmes d'interférence apparaltront en ce qui concerne les entrées d'hydro5 phones. ) On supprime les problèmes d'interférence des entrées d'hydrophones en utilisant une alimentation continue qui produit, quant à elle, des problèmes importants pour la lecture des compas. Comme il ressort de ce qui précède, il faut satisfaire à des conditions importantes et contradictoires pour concevoir des installations d'alimentation électriques de f ltes sismiques numériqueso Même en liaison avec la technique classique dans laquelle tous les mon15 tages électroniques actifs sont disposés à bord, on est confronté A des pr bl es iruortants du fait que la frécuence du secteur a une Lnfluence sur les signaux s ismiques (couran: continu environ 200 Hz) Actuel 1 ement, on résout ce probllèmem dans u Ane certaine mesure au 20 moyen de filtres à bande passante étroite efficaces qui suppriment certains des signaux sismiques et qui produisent, en outre, des variations d' aplitude et de phase dans la partie finale de la bande de fréQuence (+/ 2-5 Hz) à distance de la fréquence centrale. Pour les flûtes numériques, on a utilisé de préférence, jusqu'a prés-_nt, des tensions continues, et l'on a toilér une dégradation indefinie des lectures de cowiras. Cela est trs défavorabl e, tn-fent a l'époque actuelle oa I traitveïent des données sism iques s' améliore de plus 30 en plus, et o l'on pose des conditions toujours plus sévères pour ia détection de la position d&une flute (contrôle tridimensionnel 1. On connalt, par la DE-A 3 228 526, un dispositif d'alimentation électrique servant à alimenter électrique35 ment des récepteurs de 2 onnées électroniques pour ondes acoustiques, les récepteurs étant disposés à intervalles égaux le long d'un câble d'hydrophone de très grande longueur Pour éviter les problèmes de la tension continue, par exemple la chute de tension, les effets élec5 trolytiques, etc, on suggère, selon cette demande de brevet, un dispositif d'alimentation électrique pouvant alimenter l'appareil électronique situé à une grande distance d'un générateur de courant avec une tension constante On y parvient en reliant à chaque appareil 10 un régulateur d'intensité comprenant trois transformateurs d'intensité Cependant, la publication ne dit rien sur la façon dont on évite que la fréquence d'alimentatique électrique ait une influence défavorable sur les signaux de mesure qui sont recueillis, sans parler de la façon dont on doit ajuster la fréquence d'alimentation électrique par rapport à la fréquence d'échantillonnage utilisée pour l'acquisition de données sismiques. La présente invention présente un principe permettant d'éliminer complètement ou en partie les problèmes 20 précités, et l'on y parvient dans un système du type mentionné dans le préambule qui, seion l'invention, est caractérisé en ce que la fréquence d'alimentation électrique est exactement égale à la fréquence d'échantillonnage utilisée pour recueillir les données sismiques ou égale à un multiple exacte de cette fréquence d'échantillonnage. On va décrire à présent l'invention avec davantage de détails, en regard du dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, dont: la figure 1 illustre l'effet de repliement du spectre du signal échantillonné; la figure 2 a illustre une fréquence d'alimentation électrique sinusoïdale; la figure 2 b illustre un premier exemple des effets d'une fréquence d'échantillonnage selon l'invention; la figure 2 c illustre un second exemple de l'effet d'une fréquence d'échantillonnage selon l'invention; la figure 2 d illustre des impulsions d'échan5 tillonnage correspondant à l'exemple de la figure 2 b; la figure 2 e représente schématiquement un circuit de commutation pour circuit d'échantillonnages la figure 3 est un schéma-blocs d'un mode d'exécution de la présente invention. On a illustré, sur la figure 1, la façon dont le problème de repliement du spectre (usuellement appelé "aliasing>) se présente dans le cas de l'échantillonnage de signaux Si une fonction périodique ou sinusoïdale, d'une fréquence égale & fp, est échantillonnée avec une 15 fréquence fs, de nouvelles composantes de fréquence (fs + fp) et (fs fp) apparaissent autour de la fréquence d'échantillonnage fs dans le signal de sortie échantillonné Il est particulièrement important de noter que le signal de fréquence fs fp se trouvera 20 dans la gaumme sismique en question, si la fréquence d'alimentation électrique fp et la fréquence d'échantillonnage fs ont approximativement la même valeur. En utilisant des filtres anti-repliement du spectre, ce repliement ne doit pas se produire, norma25 lement Cependant, il n'est pas possible de se fier à cette condition, du fait que les filtres anti-repliement ne sont pas forcément suffisamment bons en ce qui concerne la valeur d'amplitude de l'influence En outre, on préfère parfois échantillonner le signal sismique sans utiliser de filtres anti-repliement, pour éliminer ainsi la distorsion et la variation d'amplitude et de phase que produisent ces filtres Dans ces conditions, on suppose que le signal sismique ne contient pas en lui-même de composantes de fréquence importantes au35 dessus de la fréquence de Nyquist (fs/2). 6 2548790 Les figures 2 a à 2 e illustrent l'effet de l'échantillonnage d'une fonction périodique (par exemple, la fréquence du quartz provenant du conducteur d'alimentation électrique, f) avec une période égale à ( 1/fs = 1/fp) et double (l/fs = 2/fp) de la fonction. Comme il ressort des figures 2 a à 2 e, on élimine le repliement ("aliasing") du spectre de la fréquence d'alimentation électrique en la synchronisant et en lui donnant une valeur qui est un multiple entier de la fréquence d'échantillonnage Pour des flûtes numériques présentant des fréquences d'échantillonnage sélectionnables de 1, 2 et 4 m/s ( 1 k Hz, 500 Hz et 250 Hz), la fréquence d'alimentation idéale sera exactement égale à 1 k Hz. Comme on l'a représenté sur la figure 2 a qui reproduit une fonction périodique, de préférence une fonction sinusoïdale, d'une fréquence d'alimentation électrique fp(t), on effectue un échantillonnage à chacun des points pn-1, pn, pn+l, etc, l'échantillonnage 20 ayant lieu à des intervalles de temps correspondant exactement à une longueur d'onde Il doit être bien clair que l'échantillonnage peut aussi avoir lieu à des intervalles de temps correspondant exactement à un multiple de la longueur d'onde A, par exemple 2 À, 25 c'est-à-dire aux points pn-1, pn+l, pn + 3, etc. On a cherché à illustrer le résultat de cet échantillonnage sur les figures 2 b et 2 c, cet échantillonnage produisant une composante continue pure qui n'implique pas de dégradation des signaux sismiques 30 reçus Sur les figures 2 b et 2 c, le signal continu obtenu est désigné par f(t), et le résultat comprenant un signal continu est le même pour un échantillonnage à À et à 2 À, respectivement, ce qui ressort desdites figures. La figure 2 d illustre un exemple de séquence 7 2548790 de co rmutation pouvant être utilisée, le signal de cf Loautatjion SS ayant la forme d'impulsions courtes TS Pn-1, S Pn, etc, qui influencent un commutateur SW représentr sur la fig'ure 2 e lui-même inclus dans un montage p our circuit d'échantillonnage. Sur la figure 3, la référence 1 désigne un jen rateur triphasé pour courant alternatif qui fournit, par 1 interzmédiaire d une unité d alimentation électrique (PS) 2, une tension alternative à un cable d'hyi O du:ophone 3 qui peut avoir une longueur de, par exemple, 3.000 à 6 000 m. En outre, la référence 4 désigne un rythmeur (MC) qui, d'une part, est relié au cable d'hydrophone 3 pour comrander le flux de données émis par le navire remorquant le câble, et qui est reçu par les différents modules du câble En outre, des signaux provenant du rythïiteur 4 co mlandent la fréquence ou le rythme d' acquisiti On des donnees sismiqueso D'autre part,le ryctieur 4 est relié à une 20 unit; de division qui effectue une division entière de la fréquence d'horloge, et cette fréquence divisée est envoyée à un comparateur de phase (PPL) 6 qui, non seullement reçoit la fréquence d'échantillonnage, mais détecte également la fréquence fp fournie par 25 l'unité d'alimentation 2 Du comparateur de phase 6 un signal est transmis à un oscillateur de réglage fréquence (VCO) 7, qui règle lui-ême la fréquence de la tension d'alimentation provenant de l'unité d' alimentation 2. I 1 doit etre bien clair que le réglage de la fréquence d'alimentation fp peut également être réalisé par un oscillateur séparé, par exemple up oscillateur à quartz du même type que celui utilisé par le rythmeur 4, les deux oscillateurs fonctionnant alors en paral35 l Ule et imposant, en raison de leur précision, la même valeur à la fréquence d'échantillonnage et à la fréquence d'alimentation électrique, respectivement, de sorte que cette dernière est exactement égale à la fréquence d'échantillonnage ou à un multiple exact de ladite fréquence d'échantillonnage. REVENDICATIONS 1 Système d'alimentation électrique ( 2) devant être utilisé pour alimenter électriquement des sections actives de flûtes numériques immergées ( 1), caractérisé en ce que la fréquence d'alimentation électrique (fp) est exactement égale à la fréquence d'échantillonnage (fs) utilisée pour collecter les données sismiques ou exactement égale à un multiple de cette fréquence d'échantillonnage. 2 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence d'alimentation électrique (fp) est réglée par un rythmeur ( 4, MC) qui règle également la fréquence (fs) d'acquisition des données sismiques. 3 Système selon la revendication 1, caractérisé 15 en ce que la fréquence d'alimentation électrique (fp) est réglée par un oscillateur à quartz séparé du même type que l'oscillateur à quartz du rythmeur qui règle la fréquence d'acquisition des données sismiques.