(57)【要約】  地震データ取得システムのクロック信号を調整するシステムおよび方法。システムは、クロック信号を生成する発振器と、時間基準信号とクロック信号を受信して調整済みサンプリングクロック信号を出力するクロック調整モジュールと、アナログデータを、サンプリングレート（ＦＤＡＴＡ）を有するデジタルデータに変換するアナログ−デジタルコンバータを有するデータ取得デバイスを含む。アナログ−デジタルコンバータのサンプリング周波数（ｆＡＤＣ）は、サンプリングレート（ＦＤＡＴＡ）の少なくとも二倍となるように選択される。
2019500603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ取得デバイスであって、
周波数（ｆＸＯ）を有するクロック信号（４５２）を生成する発振器（４５０）と、
時間基準信号（４１３）とクロック信号を受信して、調整済みサンプリングクロック信号（４５６）を出力するクロック調整モジュール（４５４）と、
アナログデータを、サンプリングレート（ＦＤＡＴＡ）を有するデジタルデータに変換するアナログ−デジタルコンバータと、
を備え、アナログ−デジタルコンバータのサンプリング周波数（ｆＡＤＣ）は、サンプリングレート（ＦＤＡＴＡ）の少なくとも二倍になるように選択され、
クロック調整モジュール（４５４）は、Ｎ期間毎にクロック信号を調整して、その結果、調整済みサンプリングクロック信号（４５６）が、Ｎ期間にわたり、望ましいサンプリングクロック信号（５００）と同じ長さになるように構成され、望ましいサンプリングクロック信号（５００）は、時間基準信号（４１３）の周波数（ｆＲＥＦ）の倍数である周波数（Ｋ×ｆＲＥＦ）を有し、
クロック信号の周波数（ｆＸＯ）は、望ましいサンプリングクロック信号の周波数（Ｋ×ｆＲＥＦ）のＤ倍より高くなるように選択され、Ｄは整数である、
データ取得デバイス。
【請求項２】
クロック信号の周波数（ｆＸＯ）、望ましいクロックの周波数（Ｋ×ｆＲＥＦ）およびデジタルデータのサンプリングレート（ＦＤＡＴＡ）は、
（ｆｘｏ／Ｄ−Ｋ×Ｆｒｅｆ）＞Ｆｄａｔａ
となるように選択され、ＤとＫは整数である、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
クロック信号の周波数（ｆＸＯ）と、望ましいクロックの周波数（Ｋ×ｆＲＥＦ）は、
ｆｘｏ＝（Ｄ＋ε）×Ｋ×Ｆｒｅｆとなるように選択され、
ＤとＫは整数であり、
０＜ε＜１である、
請求項１または２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項４】
Ｎは、クロック信号の調整の周波数がデジタルデータの有用な帯域幅の範囲外となるように定義される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項５】
クロック調整モジュール（４５４）はＮの新たな値を周期的に計算する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
クロック調整モジュール（４５４）は、前記Ｎ期間のうち１つ、例えばＮ番目の期間に、クロック信号を、所与の値（Ｒ）で延長または短縮する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
所与の値（Ｒ）は、クロック信号の調整の周波数がデジタルデータの有用な帯域幅の範囲外となるように定義される、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
デジタルデータの有用な帯域幅の範囲外のクロック信号の調整（４５４）によって生成されたノイズを除去するように構成されたフィルタ（４１５）をさらに備えた請求項１乃至７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記発振器は電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）である、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１０】
クロック調整モジュールに接続され、発振器のパラメータを測定し、パラメータが所与の閾値より大きいか否かによってクロック調整モジュールをオンオフで切り替えるように構成されたスイッチモジュールをさらに備えた、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記パラメータは前記発振器の制御電圧である、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記データは地震データであり、さらに、
前記地震データを取得するように構成された地震センサを備えた、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１３】
発振器（４５０）によって生成されたクロック信号は、望ましいクロック信号（Ｋ×ＦＲＥＦ）から１６０ｐｐｍより多く異なる、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１４】
Ｎは１００より大きく３００より小さい、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１５】
クロック信号は、Ｎ番目の期間およびｘ・Ｎ番目の期間において異なる値で調整され、ｘは１より大きい整数である、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１６】
アナログ−デジタルコンバータのサンプリング周波数はサンプリングレート（ＦＤＡＴＡ）の３２倍より大きい、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１７】
アナログ−デジタルコンバータはオーバーサンプリングＡＤＣである、請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１８】
Ｎは、望ましいサンプリングクロック信号（５００）から、４００パーツパーミリオンより小さいシフトを有するために１００より大きく、Ｎはエリアシングを防止するために３００より小さい、請求項１乃至１７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１９】
アナログ地震データを望ましいサンプリングクロック信号（５００）でデジタル化する方法であって、
アナログ地震データを受信し、
前記望ましいサンプリングクロック信号（５００）の周波数（Ｋ×ｆＲＥＦ）とは異なる周波数（ｆＸＯ）を有するクロック信号（４５２）を発振器で生成し、
クロック信号を、クロック調整モジュール（４５４）でＮ期間毎に調整して、その結果、調整済みサンプリングクロック信号（４５６）が、Ｎ期間にわたり、望ましいサンプリングクロック信号（５００）と同じ長さとなり、
アナログ地震データを、アナログ−デジタルコンバータで、調整済みサンプリングクロック信号（４５６）に基づいてデジタル化することを含み、
前記クロック信号の周波数（ｆＸＯ）は、望ましいサンプリングクロック信号の周波数（Ｋ×ｆＲＥＦ）のＤ倍よりも高くなるように選択され、Ｄは整数である、方法。
【請求項２０】
望ましいサンプリングクロック信号（５００）は、各サイクルで基準時間信号と時間同期化される、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題の実施形態は一般に、データ取得デバイスに関連するクロックを調整する方法およびシステムに関し、より詳細には、データ取得デバイスのクロック周波数を特定の時間間隔で補正するための機構および技術に関し、データは好ましくは地震データである。
【背景技術】
【０００２】
地震データ取得および処理は、地面の下（地下）の地球物理学的構造のプロファイル（画像）を生成するために用いられ得る。このプロファイルは、油およびガス貯留層の正確な位置は提供しないが、この分野の専門家に、そのような貯留層の存在または不在を示唆する。したがって、地下の高解像度画像を提供することは、例えば、油とガス貯留層がどこに位置しているかを突き止める必要がある人々にとって重要である。
【０００３】
地震データは、例えば、（ｉ）海洋環境内、（ｉｉ）日常的な温度変化に曝される地上、または（ｉｉｉ）温度と圧力が非常に高い坑井の内部、等の種々の条件下で収集される。地震データが収集される周囲環境に関わらず、例えば受振器、水中聴音器、加速度計等のアナログセンサでアナログデータを収集することが一般化している。しかしながら、収集されたアナログ地震データを処理するために、データはアナログドメインからデジタルドメインに変換されなければならない。以下に論じるように、この変換のための種々のアナログ−デジタルデバイスおよび対応するスキームが存在する。
【０００４】
図１は、アナログ地震データを取得する地震センサ１０１を含む地震データ取得デバイス１００を示す。１つの事例では、地震センサ１０１はデバイス１００の一部ではない、すなわち、センサ１０１はデバイス１０１の外部にあり得る。簡略にするため本明細書では地震センサ１０１はデバイス１００の一部であると想定するが、当業者ならば、これは１つの可能性に過ぎないことを理解するであろう。地震データ取得デバイス１００は、変調器に関連付けられ得るアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１０３も含む。これらのＡＤＣは当技術分野ではよく知られており、そのため本明細書においてこのデバイスの詳しい説明は提供しない。ＡＤＣは、データフロー（例えば、ΔΣＡＤＣに関して１ビットまたはビットストリーム）と、クロック信号１０７の信号周波数ｆＡＤＣに直接リンクされる周波数ＦＭＯＤを特徴とする信号１０５を生成することが知られている。信号１０５はそれによりクロック信号１０７と同期している。地震環境において、ＦＭＯＤ＝ｆＡＤＣまたはＦＭＯＤ＝ｆＡＤＣ／２またはＦＭＯＤ＝ｆＡＤＣ／４である。
【０００５】
地震データ取得デバイス１００は、発振器タイプ（ＸＯ）のクロックおよびそのモニタ／制御回路を含み得るＡＤＣクロックジェネレータモジュール１０９も含む。これらの回路は、ＡＤＣ１０３による要求でクロック信号１０７を生成することを可能にする。ＡＤＣクロックジェネレータモジュール１０９は時間基準モジュール１１１（周波数ｆＲＥＦを有する基準時間信号１１３を供給する）に接続されてよく、ＡＤＣクロックジェネレータモジュール１０９は、周波数Ｋ×ｆＲＥＦ（周波数が基準信号の倍数である）を有しそれと同期した望ましいクロック信号を生成し、それが、アナログセンサ１０１によって生成されるアナログ信号１０２のサンプリングに用いられる。基準時間信号の周波数ｆＲＥＦは、システム１００全体を整合させるためにも用いられる。
【０００６】
ＡＤＣによって生成される信号１０５は、データの量を減少させるためにデシメーションフィルタ１１５に送信される（折り返し補正（ｄｅａｌｉａｓｉｎｇ）の前に特定の周波数を取り除く、すなわち、信号を間引く）。デシメーションフィルタ１１５は多少のノイズも除去し得る。デシメーションフィルタ１１５は、デジタル信号処理（ＤＳＰ）またはＦＧＰＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）を含んでもよい。これらの要素は当技術分野でよく知られているため、本明細書ではそれらの説明は省略する。
【０００７】
デシメーションフィルタ１１５は、サンプリングレートをＦＤＡＴＡに下げ、信号の分解能を増加させ（例えば１ビットではなく２４ビットに）ながら、利用可能な帯域外の定量ノイズを排除する。デシメーションフィルタ１１５からの信号出力１１７（ＦＤＡＴＡのサンプリングレートを有する）は、地震処理のために中央ユニット１２０に送信されてよい。
【０００８】
地震処理の特定の事例において、ＡＤＣは低分解能（１ビット）の周波数ＦＭＯＤ＝１０２４ｋサンプル／ｓを有する取得フローを生成してもよく、デシメーションフィルタ１１５は、最大最終データレートＦＤＡＴＡ＝４０００サンプル／ｓの２４ビットの分解能を提供し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図１に関連して論じた構成は、高価な発振器または要求の多い処理のいずれかを要し、それは地震場では望ましくない。したがって、システムを構成する複数の取得デバイスが時間的に同期し、安価なハードウェハを含み、ハイエンドな処理リソースを要求しないように、地震データ取得システムを改善する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、地震データ取得システムのためのクロック信号を調整する機構は、平均で、調整済みクロック信号が時間基準信号と時間同期化されるように、Ｎサイクル毎に時間調整を実行する。
【００１１】
一実施形態において、クロック信号を生成する発振器と、時間基準信号とクロック信号を受信して調整済みサンプリングクロック信号を出力するクロック調整モジュールと、アナログデータを、サンプリングレート（ＦＤＡＴＡ）を有するデジタルデータに変換するように構成されたアナログ−デジタルコンバータと、を有する地震データ取得デバイスがある。アナログ−デジタルコンバータのサンプリング周波数（ｆＡＤＣ）は、サンプリングレート（ＦＤＡＴＡ）の少なくとも二倍になるように選択される。クロック調整モジュールは、クロック信号をＮ期間毎に調整するように構成され、その結果、調整済みサンプリングクロック信号が、Ｎ期間にわたり、望ましいサンプリングクロック信号と同じ長さになり、望ましいサンプリングクロック信号は、時間基準信号の周波数（ｆＲＥＦ）の倍数である周波数（Ｋ×ｆＲＥＦ）を有する。クロック信号の周波数（ｆＸＯ）は、望ましいサンプリングクロック信号の周波数（Ｋ×ｆＲＥＦ）のＤ倍より大きくなるように選択され、Ｄは整数である。
【００１２】
特定の態様によれば、除数（Ｄ）で除算したクロック信号の周波数（ＦＸＯ／Ｄ）は、望ましいサンプリングクロック信号の周波数（Ｋ×ｆＲＥＦ）から、サンプリングレート（ＦＤＡＴＡ）より大きく異なる。
【００１３】
特定の態様によれば、クロック信号の周波数（ｆＸＯ）、望ましいクロックの周波数（Ｋ×ｆＲＥＦ）およびデジタルデータのサンプリングレート（ＦＤＡＴＡ）は、
（ｆｘｏ／Ｄ−Ｋ×Ｆｒｅｆ）＞Ｆｄａｔａ
となるように選択され、ＤおよびＫは整数である。
【００１４】
特定の態様によれば、クロック信号の周波数（ｆＸＯ）と望ましいクロックの周波数（Ｋ×ｆＲＥＦ）は、
ｆｘｏ＝（Ｄ＋ε）×Ｋ×Ｆｒｅｆ
となるように選択され、ＤおよびＫは整数であり、
０＜ε＜１である。
【００１５】
別の実施形態によれば、クロック信号を生成する発振器と、時間基準信号とクロック信号を受信して調整済みクロック信号を出力するクロック調整モジュールと、アナログ地震データを、調整済みクロック信号に基づいて、地震データに適合されたデータサンプリングレート（ＦＤＡＴＡ）でデジタルデータに変換するアナログ−デジタルコンバータを含む地震データ取得デバイスがあり、アナログ−デジタルコンバータのサンプリング周波数はデータサンプリングレートの２倍より大きい。クロック調整モジュールは、クロック信号のＮ期間のうち１つ、例えばＮ番目の期間を増加または減少させ、その結果、調整済みクロック信号が、Ｎ期間にわたり、望ましいクロック信号と同じ長さとなり、望ましいクロック信号は、時間基準信号の周波数（ｆＲＥＦ）の倍数であり、これと同期化される周波数（Ｋ×ｆＲＥＦ）を有する。発振器によって生成されるクロック信号は、望ましいクロック信号から、サンプリングレート（ＦＤＡＴＡ）より大きく異なる。
【００１６】
さらに別の実施形態により、アナログ地震データを望ましいクロック信号でデジタル化する方法がある。方法は、アナログ地震データを受信し、発振器で、前記望ましいクロック信号とは異なるクロック信号を生成し、調整済みクロック信号が、Ｎ期間にわたり、望ましいクロック信号と同じ長さとなるように、クロック調整モジュールでクロック信号をＮ期間毎に調整し、アナログ地震データを、アナログ−デジタルコンバータで、調整済みクロック信号に基づいてデジタル化することを含み、アナログ−デジタルコンバータのサンプリング周波数は、有用な地震帯域幅の二倍より大きい。
【００１７】
さらに別の例示的実施形態によれば、コンピュータで実施可能な命令を含むコンピュータ可読媒体があり、命令は、プロセッサによって実施されると、上記で説明したように、アナログ地震データをデジタル化するためのステップを実行する。
【００１８】
調整済みクロック信号に基づき、その周波数がｆＡＤＣと記されるＡＤＣサンプリング信号は、望ましいクロック信号と時間同期化され、望ましいクロック信号のＫ×Ｆｒｅｆと記される周波数は、基準クロック信号の周波数Ｆｒｅｆの倍数である。さらに、調整済みクロック信号は、平均化された望ましいクロック信号と同期化した周波数であり、その結果、調整済みクロック信号の周波数は、Ｎ期間にわたり、望ましいクロック信号と等しくなる。
【００１９】
クロック信号の、望ましいクロック信号（その周波数が基準クロック信号の周波数の倍数である）との時間と周波数の調整により、ＡＤＣコンバータ（またはオーバーサンプリングＡＤＣ）は、前記調整済みクロック信号に基づいたサンプリングレートで、且つ望ましいクロック信号によって規定される時間でデジタルデータを提供する。
【００２０】
発振器によって生成されるクロック信号の周波数は、クロック信号調整時に位相ジャンプの補正によって生じる、提供されるデジタルデータに誘発される摂動が、有用な地震帯域幅の外部で発生するように、望ましいクロック信号の周波数のＤ倍となるように選択される。有用な地震帯域幅は０から４ｋＨｚの間と考えられてよい。
【００２１】
結果として、データのサンプリングに用いられるクロック信号は、位相調整によって生じた摂動が、有用な帯域幅から退避されているため、有用な帯域幅内の信号を劣化させずに、望ましいクロック信号とは異なるクロック信号を生成するべく選択された発振器に基づいて望ましいクロック信号に対して調整されることができる。
【００２２】
クロック信号の調整は、温度変動、ノイズまたは他の実世界の摂動から生じ得るクロック信号の偏差を補償するために行われる。
【００２３】
特に、調整は、Ｎ期間にわたり、Ｎ期間のうち１つ、例えばＮ番目の期間を延長または短縮することによって行われる。
【００２４】
特に、望ましいクロック信号と時間および周波数同期化するためのクロック信号の補正（または調整）は、デジタルデータに誘発される摂動が、有用な帯域幅の周波数より優位の周波数を有するように、十分に迅速に行われる。前記摂動は、こうしてデジタルフィルタで除去され得る。
【００２５】
特定の態様によれば、デジタルデータのサンプリングレートは、アナログデータの注目すべき周波数の有用な帯域幅に基づいて、また、調整済みクロック信号に基づいて選択される。
【００２６】
特定の態様によれば、デバイスは、時間基準信号を生成するように構成された時間基準モジュールを含む。
【００２７】
特定の態様によれば、Ｎおよび／またはＲは、クロック信号の調整の周波数がデジタルデータの有用な帯域幅の範囲外となるように定義される。
【００２８】
デジタルエレクトロニクスにおいて、クロック信号を除算する場合、除数は整数でなければならないことにも留意しなければならない。
【００２９】
本発明のより完全な理解のため、ここで、添付図面と併せて以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】時間同期化クロック生成モジュールを用いた地震データ取得システムを示す図である。
【図２】クロック信号を生成するためのＶＣＸＯモジュールを用いた地震データ取得システムを示す図である。
【図３Ａ】クロック信号を生成するためのＸＯモジュールを用いた地震データ取得システムを示す図である。
【図３Ｂ】時間同期化クロック生成モジュールを用いた別の地震データ取得システムを示す図である。
【図４】クロック信号を、基準時間信号と時間同期させるべく周期的に調整する地震データ取得システムを示す図である。
【図５】望ましいＡＤＣサンプリングクロックと実際のＡＤＣサンプリングクロックの間のギャップを示す図である。
【図６】実際のＡＤＣサンプリングクロックを調整するクロック調整モジュールを示す図である。
【図７】クロック調整モジュールを有する坑井ツールを示す図である。
【図８】クロック調整モジュールおよびスイッチングモジュールを有する坑井ツールを示す図である。
【図９】Ｎ番目の期間毎にクロック信号を調整する方法のフローチャートである。
【図１０】クロック調整モジュールを含む地震データ取得システムを有する陸地地震システムを示す図である。
【図１１】上記に説明した方法を実施するコンピューティングデバイスの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
実施形態の以下の説明は、添付の図面を参照する。異なる図面での同じ参照符号は同じまたは類似した要素を指す。以下の詳細な説明は本発明を限定しない。代わりに、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって規定される。以下の実施形態は、簡略にするため、地震データを収集するための坑井内で展開される地震データ取得システムに関して論じられる。しかしながら、次に論じる実施形態は坑井収集データに限定されず、それらは地表収集データ、海洋収集データまたは、時間同期化される必要がある多数のデバイスからデータが収集されるその他のフィールドに適用されてよい。
【００３２】
本明細書全体において「一実施形態」または「１つの実施形態」という言及は、ある実施形態に関連して記載された特定の特徴、構造または特性が、開示される主題の少なくとも１つの実施形態に含まれるということを意味する。したがって、種々の箇所での表現「一実施形態において」または「１つの実施形態において」の出現は、必ずしも同じ実施形態に言及しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造または特性は、１つ以上の実施形態において任意の適切な方式で組み合わされてよい。
【００３３】
図１のＡＤＣクロックジェネレータが、図２に示すような電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）２０９を含む場合、地震データ取得デバイス２００は、ＶＣＸＯを駆動する駆動モジュール２３０と、ＶＣＸＯ２０９によって発せられた周波数ｆＶＣＸＯを所与の数Ｄで除算してｆＡＤＣ信号またはｆＡＤＣサンプリングクロックを生成する周波数除算器モジュール２３２も含む。ＶＣＸＯは、その公称周波数ｆＶＣＸＯ付近の任意の周波数を生成してよい。ＶＸＣＯによって許容される全体範囲は「周波数可変範囲（ｐｕｌｌｉｎｇ  ｒａｎｇｅ）」と呼ばれ、この範囲はパーツパーミリオン（ｐｐｍ）で表され、１ｐｐｍ＝０．０００１％である。ＶＸＣＯの範囲は典型的に約数百ｐｐｍである（例えば、６００ｐｐｍ）。したがって、ＶＣＸＯが正しく駆動されると、範囲［ｆＶＣＸＯ−Ｐｕｌｌｉｎｇ＿ｒａｎｇｅ／２；ｆＶＣＸＯ＋Ｐｕｌｌｉｎｇ＿ｒａｎｇｅ／２］内の任意の周波数を生成できる。
【００３４】
ＶＣＸＯは時間基準モジュール２１１（例えばＧＰＳシステム）と時間同期化（スレーブ化）されるため、ＶＣＸＯは、時間基準ｆＲＥＦと同期した周波数ｆＶＣＸＯ（例えば、２４．５７６ＭＨｚ）で信号を連続的に生成できる。この場合、図２に示すように、ｆＡＤＣは、単にＶＣＸＯの周波数ｆＶＣＸＯをＤで除算するだけで得られ、全体的な地震取得チェーンは時間基準信号２１３と同期している。
【００３５】
しかしながら、ＶＣＸＯの中心周波数は、周囲温度および／またはその構成要素の経年劣化に伴って発展する可能性がある。例えば、２５℃のＶＣＸＯでは、範囲［２４．５７２ＭＨｚ；２４．５８７ＭＨｚ］内、すなわち、２４．５８０ＭＨｚ＋／−３００ｐｐｍの任意の周波数を生成し得る。温度が２１０℃に増加すると、坑井の場合と同様に、ＶＣＸＯは範囲［２４．５７７ＭＨｚ；２４．５９２ＭＨｚ］内、すなわち、２４．５８５ＭＨｚ＋／−３００ｐｐｍの範囲内の周波数のみを生成できる。このように、そのような構成の不都合は、高温環境では２４．５７６ＭＨｚの望ましい周波数で作動し得ないということである。
【００３６】
温度が２００−２１５℃より高くなる可能性があり、そのハードウェアの限界故に、２５０から２８０℃の範囲に達する場合もある坑井地震取得システムにおいて、ＶＣＸＯは全温度範囲（典型的に０℃から２２５℃まで）に関して所望の周波数の要求を満たすことができない可能性があり、１５０ｐｐｍを超え得るシフトをもたらす可能性がある。
【００３７】
この問題を解決するためのオプションは、図２の実施形態に、第１のＶＣＸＯ２０９とは異なる特性を有する第２のＶＣＸＯを追加することである。第１と第２のＶＣＸＯはそれぞれ、その周波数がどこで最も安定化するかに基づいて、それ自体の最適な作動温度を有する。その場合、ＡＤＣ２０３は、周囲温度に基づいて、第１と第２のＶＣＸＯのうち一方から時間信号ｆＡＤＣを受信する選択ユニットに関連付けられる。そのような選択ユニットは、温度ユニットと記憶デバイスとに接続されたプロセッサであり得る。記憶デバイスは、第１と第２のＶＣＸＯに関する情報を記憶する。選択ユニット内のプロセッサは、温度ユニット（例えば、温度センサ）から受け取った測定温度に基づいて、除算モジュール２３２によってどのＶＣＸＯ出力が用いられるべきかを判断する。
【００３８】
しかしながら、ＶＣＸＯは、特に小型シリーズ用、特に坑井地震取得の最高温度範囲用では比較的高価である。この欠点は当然ながら２つのＶＣＸＯを備えたオプションではかなり増加する。
【００３９】
地震場で用いられる他の構成が、図３Ａおよび３Ｂに示されている。図３Ａは、周波数＊ｆＸＯを有するクロック信号３４２を生成するように構成されたＸＯ発振器３４０を含む地震データ取得システム３００を示す。図において対応する周波数「ｆ」の隣に星印「＊」を有する信号は、その信号の周波数が時間基準信号ｆＲＥＦと同期していないことを示すことに留意されたい。クロック信号３４２は周波数除算器モジュール３４４内で適切な数Ｄで除算されてＡＤＣ３０３の＊ｆＡＤＣサンプリングクロックを生成する。クロック信号（またはその約数）３４２はさらに、デシメーションフィルタ３１５の後に配置されたリサンプリングユニット３４６に供給される。リサンプリングユニット３４６は、ＸＯ発振器からのクロック信号＊ｆＸＯを時間基準ユニットからの基準信号３１３と比較し、ドリフトが存在した場合、出力信号３１７をリサンプルしてリサンプル信号３４８を出力する。しかしながら、このソリューションは、２４ビットを有する信号３１７にリサンプリングが適用されるため、集約的計算リソースと長時間を要する。
【００４０】
図３Ａに図示した実施形態への改良が図３Ｂに示され、リサンプリングユニット３４６は、１ビットの信号３０５にリサンプリングが実行されるように、ΔΣＡＤＣ３０３とデシメーションフィルタ３１５の間に配置されている。この実施形態での処理コストは図３Ａの実施形態より低いが、全体的な計算は依然として比較的複雑である。さらに、この実施形態では、ＡＤＣによって生成されたビットストリーム３０５への直接の計算が必要である。しかしながら、多くの既存の地震取得デバイスは同じ筐体内にΔΣ変調器とデシメーションフィルタの両方を収容し、したがって、ビットストリーム３０５を抽出する可能性はない。
【００４１】
上記で論じた実施形態は以下の問題を被る。ＸＯ発振器が用いられる場合、コストが低く、高温（例えば、２２５℃より高い）で作動できるという利点がある。この発振器の欠点は、生成される周波数が固定されており、したがって、取得地震データの時間同期化のための数値処理が必要となることである。ＶＣＸＯ発振器が用いられた場合、その周波数は制御されることができ、したがって、その周波数を、時間基準信号と同期化することがより容易である。しかしながら、そのような発振器はより高価であり、２００℃を超えた場合に必要とされるのと同じ性能を達成できず、その周波数を望ましい温度範囲にわたり制御することが困難である。
【００４２】
したがって、別の実施形態によれば、データ処理を必要とせず（例えば、データリサンプリングが不要である）、地震データに作用する代わりにＡＤＣクロックに作用し、ＸＯまたはＶＣＸＯ発振器で用いられ得る地震データ取得デバイスの構成がある。
【００４３】
より具体的には、図４に示すように、地震データ取得デバイス４００は周波数＊ｆＸＯを有するクロック信号４５２を生成する発振器４５０を含む。例証の目的のため、図４に示す発振器はＸＯ発振器である。このクロック信号は、時間基準モジュール４１１によって生成される時間基準信号４１３（ｆＲＥＦに数Ｋを乗算して得られる周波数を有し得る）とは時間同期化されないことに留意されたい。デバイス４００はこれらの要素全てを含むハウジング４００Ａを有し得る。
【００４４】
図３Ａおよび３Ｂに関連して上記に論じたようにデータをリサンプリングする代わりに、本実施形態は、クロック信号４５２の周波数を、時間基準信号４１３と同期化させ、また、望ましいクロック信号周波数Ｋ・ｆＲＥＦに対応するように時々調整する、本明細書ではクロック調整モジュールと呼ばれる新たなモジュール４５４を用いる。これは、図３Ａおよび３Ｂの実施形態のような地震データ処理がないことを意味する。
【００４５】
図２に図示した実施形態とは違って、クロック調整機構４５４はクロック信号４５２を連続的に補正／調整せず、Ｎ期間毎に一度のみ、例えば、特定の数Ｎ−１期間後の、Ｎ番目の期間に補正／調整する。この特定の数Ｎの期間は、一実施形態において、これから論じるクロック調整機構４５４によって計算される。言い換えると、クロック調整機構４５４はＡＤＣ４０３向けの調整済みクロック信号４５６を生成し、調整済みクロック信号４５６は、各サイクルに関して時間基準信号４１３と同期していると見做される望ましいＡＤＣクロック信号と平均して同期化している。この平均同期化の概念は、望ましいＡＤＣサンプリングクロックと実際のＡＤＣサンプリングクロック４５６の時間の長さが数Ｎの期間にわたり考慮されれば理解され得る。言い換えると、調整済みクロック信号４５６（または実際のＡＤＣ信号、または実際のＡＤＣサンプリングクロック）はＮ期間にわたり望ましいＡＤＣクロック信号と同じ持続時間を有する。クロック調整機構４５４は、調整Ｒをクロック信号６０６（除数Ｄでの信号４５２の除算から生じる）に導入して、クロック信号６０６が望ましいＡＤＣクロック信号と同じ長さを有するようにするため、上記が可能となる。言い換えると、結果として得られる調整済みクロック信号４５６の平均化された周波数が、望ましいＡＤＣサンプリング周波数、すなわちＫ．Ｆｒｅｆと同じとなるように、Ｒが導入される。調整Ｒは正であっても負であってもよい、すなわち、クロック信号６０６の長さをＮ期間にわたり増加させても減少させてもよい。そのような修正では、フィルタ４１５が、ベース帯域幅の範囲外の信号の拒絶を避けるために折り返し補正フィルタであることが、要件でないにしても推奨される。
【００４６】
図５は、ＡＤＣ４０３に提供される望ましいＡＤＣサンプリングクロック５００を図示している。望ましいＡＤＣクロック信号５００は、時間基準信号４１３と時間同期化されている。しかしながら、実際の実装では、ＸＯ４５０はそのような厳密な信号を生成できない。ＸＯによって生成されるクロック信号４５２は図５にも図示されている。クロック信号６０６（クロック信号４５２をＤで除算した値に相当する）時間の長さを、望ましいＡＤＣサンプリングクロック５００の時間の長さと比較すると、２つの信号間の時間不整合を示す（図５参照）。この時間不整合を補償するために、クロック調整機構４５４は２つの信号間のギャップを計算して、そのギャップを有するクロック信号６０６のＮ番目の期間のみを調整して（除数Ｄを考慮して）調整済みクロック信号４５６を生成する。言い換えると、クロック信号６０６と調整済みクロック信号４５６は、第１のＮ−１期間に関して時間同期化され、Ｎ番目の期間にわたり異なっている。図５において、Ｒは信号クロック６０６（すなわち、調整前）と望ましいＡＤＣサンプリングクロック５００との間の不整合である。Ｄは、信号クロック６０６を得るためにクロック信号４５２の周波数＊ｆＸＯを除算する整数である。本明細書で説明される例では、Ｄは２４である。しかしながら、その他のＤの値も用いられてよい。
【００４７】
Ｒは、信号５００と同期化するために信号６０６によって追い付かれなければならないタイミング不整合に対応する。図５の例において、信号４５６の周波数は、Ｎ−１期間に関してｆＸ０／Ｄであるのに対し、信号４５６のＮ番目の期間は、前の期間と比べて延長され、その結果信号４５６は実質的に時間同期化されて、平均して周波数同期化される。別の実施形態において、調整済み期間は、前記期間を短縮することによって得られ得る。
【００４８】
ＲとＮは、Ｒが、信号６０６の周波数ｆＸ０／Ｄと望ましいＡＤＣサンプリングクロックの周波数Ｋ．Ｆｒｅｆとの間の差によって誘発された時間不整合に追い付くことが可能なように選択される。実際のＡＤＣサンプリングクロックの、望ましいＡＤＣサンプリングクロックとの同期化は、Ｒおよび／またはＮを変化させることによってなされる。
【００４９】
言い換えると、信号４５２，６０６，４５６および５００は以下のようにも呼ばれてよい：
信号４５２：周波数ｆＸ０の主クロック信号、
信号６０６：信号４５２を除数Ｄで除算して得られた信号、よってその周波数はｆＸ０／Ｄ、
信号５００：目標／望ましいサンプリングクロックであり、その周波数はＫ．Ｒｅｆ、
信号４５６：調整済みＡＤＣサンプリングクロックであり、Ｎ期間であると考慮すると、ｆＸ０／Ｄに等しいＮ−１期間の周波数を有し、また、Ｎ期間にわたる平均周波数がＫ．Ｒｅｆとなるように短縮または延長したもう１つの期間を有し、さらに、前記調整済みＡＤＣサンプリングクロック４５６は、目標サンプリングクロック５００と時間同期化されている。
【００５０】
一実施形態において、地震データが収集されると、クロック信号４５２の周波数は２４．５８８ＭＨｚであり、それは、１．０２４ＭＨｚである望ましいＡＤＣサンプリングクロック５００周波数のＤ倍より大きい。Ｄ＝２４である場合、クロック信号６０６の周波数は、望ましい１．０２４ＭＨｚではなく１．０２４５ＭＨｚである。したがって、この特定の事例では、Ｒは１／２４．５８８ＭＨｚ＝４１ｎｓによって与えられ、Ｒ／Ｄは２ｎｓよりも若干少ない。
【００５１】
クロック調整機構４５４の１つの可能な実装が図６に示されている。クロック調整機構４５４は２つの入力６０２および６０４を有し、そこでクロック信号４５２および、時間基準信号４１３または望ましいサンプリングクロック信号５００のいずれか（それらは同期しているため）が受信される。周波数除算器モジュール６０５はクロック信号４５２を望ましい数Ｄで除算してクロック信号６０６を得る。この信号は、クロック信号６０６の周波数を調整するために調整モジュール６０８に供給される。実施形態によれば、時間基準信号は一時的に利用できなくなり得る。実際、時間基準信号を供給するデバイス、例えばＧＰＳは、オフにされるか、または劣悪な通信環境の影響を受ける可能性がある。
【００５２】
調整モジュール６０８の出力は調整済みサンプリングクロック信号４５６であり、それは、Ｎ期間にわたり、望ましいサンプリングクロック信号５００と同じ周波数を有する。ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら２つの組み合わせで実装され得る調整モジュール６０８はさらに、調整Ｒと、除数Ｄと、ＡＤＣサンプリングクロック６０６が調整されるべきサイクルＮの数を、入力として受け取る。１つの適用において、調整クロック変調器６０８はプロセッサとメモリを含む。別の適用において、調整変調器６０８は、既存のプロセッサで稼動するソフトウェアルーチンである。
【００５３】
サイクルＮの数はモジュール６１０で計算される。モジュール６１０は、モジュール６０８と同様に、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら２つの組み合わせで実装され得る。モジュール６１０は、調整済みサンプリングクロック信号４５６の周波数ｆＡＤＣを、望ましいサンプリングクロック信号５００の周波数Ｋ・ｆＲＥＦと比較することによってサイクルＮの数を計算する。Ｒは例えば、１／＊ｆＸＯとなるように選択され、それは、１つの適用において、所与のクロック周波数に関する最小補正時間であり、Ｎは、［Ｎ×Ｄ／ｆ’ＸＯ＋Ｒ＝Ｎ×Ｄ／ｆＸＯ］となるように計算され、それはすなわち、１０６／（Ｄ×Ｎ）のｐｐｍの周波数シフトを伴う。サイクルＮの数はさらに、周波数ｆＡＤＣを比較するのではなく、周波数＊ｆＸＯまたは＊ｆＸＯ／Ｄを比較することによって計算され得る。出力された調整済みサンプリングクロック信号４５６は次に、アナログ地震データをサンプリングするためのＡＤＣ４０３に接続された出力６１２で供給される。こうして、データリサンプリングの必要はない。
【００５４】
クロック信号の調整は種々の方式でクロック調整モジュールに実装されてよい。例えば、２つの要素、調整Ｒ（その調整の長さまたは持続期間）およびサイクルＮの数（調整の周期）を制御することが可能である。クロック調整モジュールのハードウェアサポートが、周波数ｆＦＰＧＡで動作する要素を有するフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）である場合、ＲはＦＰＧＡの構成要素によって課される最小持続時間を有する。
【００５５】
一実装において、Ｒの値は１／ｆＦＰＧＡとして採択されるのに対し、Ｎの値は時間により変化し得る。しかしながら、当業者ならば、Ｎを一定に保ってＲの値を変える、またはＲとＮの両方を変えることも可能であることがわかるであろう。
【００５６】
上記のように、本実施形態では、期間Ｎの数はクロック信号と時間基準信号の間のシフトを決定することによって計算される。しかしながら、実際上はクロック信号ｆＸＯは比較的安定しており（所与の温度において）、Ｎの可能な変更は限定される（例えば、２秒毎前後）。一実施形態において、Ｎを１０秒毎に計算することが可能である。Ｎの頻繁過ぎる変更は不安定な時間同期化または寄生ノイズを生成する可能性がある。これは、両クロック信号間のシフトに関して選択がなされることにつながる。
【００５７】
したがって、一実施形態において、クロック信号６０６を第１の秒の間Ｎ１サイクル毎に調整することが可能である。第１の秒の後で、Ｎ期間の数が再計算されて、次に、クロック信号６０６を第２の秒の間Ｎ２サイクル毎に調整することが可能となり、また、以下同様である。勿論、Ｎの値を調整するための１つの秒期間は例示的であり、当業者ならば、他の値が用いられ得ることを理解するであろう。
【００５８】
この調整方法を確実且つ効率よくするために、本発明によれば、特定のパラメータが、データ取得システムの構成要素のために選択される。実際、期間Ｎの数を決定し、また、Ｎの計算をどれ程頻繁に更新するかを決定するにあたり、以下の点を考慮に入れるべきである。次に論じる２つの条件は、互いに独立して用いられても、一緒に用いられてもよいことに留意されたい。
【００５９】
Ｉ．信号処理において知られる既知のエリアシング現象であるスペクトル折返しは、サンプリングクロックにＮ期間毎に摂動（Ｒ）を挿入する場合に本事例に存在し得る。周波数に関して、取得クロック信号はここで、２つの主要素から形成される：一方は周波数ｆＡＤＣを有し、他方が周波数ｆＲＥＰ＝ｆＡＤＣ／Ｎを有し、ｆＲＥＰは、Ｎ期間毎の調整Ｒの挿入を記述する。スペクトル折返しはこれら２つの構成要素それぞれによって引き起こされ得る。この現象が、対象帯域幅内に可視化されないようにするために（すなわち、観察されることが望ましい地震信号を含む有用な帯域幅ＢＷにおいて、例えば、ＢＷ＝ＦＤＡＴＡ／２≦約２ｋＨｚ）、Ｎは、利用可能な帯域から遠い（それより上である）ｆＲＥＰ（ｆＲＥＰ＞４０００Ｈｚ）を排除することが可能となるように十分小さくなければならない。この状態は以下のようにも表され得る：アナログ−デジタルコンバータのサンプリング周波数（ｆＡＤＣ）は、少なくともサンプリングレート（ＦＤＡＴＡ）の二倍となるように選択される。
【００６０】
ＩＩ．システムの要素はそれらのクロックに関して制限された公差を有するため（例えば、構成要素は最大作動周波数を有する、または、２つの別個のシステムが一緒に通信するための能力は、作動周波数が互いに近ければずっと容易である）、この周波数は、Ｎが十分に大きい場合にのみ達成され得る理想的な周波数に比較的近く留まる必要がある。これは、クロック信号と望ましいクロック信号（または時間基準信号）との間のシフトが、地震データに関連する実施形態に関して１５０ｐｐｍまたは１６０ｐｐｍより大きく、好ましくは１６９ｐｐｍより大きく選択されるということを意味する。１つの適用例において、発振器クロック信号の周波数ＦＸＯは、除数Ｄで除算された後では、望ましいクロック信号５００の周波数Ｋ・ｆＲＥＦから、データサンプリングのレートＦＤＡＴＡより多く異なっている。
【００６１】
発振器の周波数は、システムの精度、すなわち、調整済みクロック信号（またはＡＤＣクロック周波数）に対する小さな変動を適用する能力に関与する、すなわち、周波数変動が少なければ少ないほど、調整済みサンプリングクロック信号４５６を理想的なサンプリングクロック信号５００に「適合させる」可能性がより高くなり、より良い時間同期化につながる。
【００６２】
Ｎサイクル毎に調整Ｒを導入して、周波数ｆＡＤＣの調整済みサンプリングクロック信号４５６を得ることは、周波数の変動Ｒ／Ｎ・１／ｆＡＤＣ）、すなわちＲ・ｆＡＤＣ／Ｎに対応し、ＲおよびｆＡＤＣは定数である。これは、１／Ｎの導函数は１／Ｎ２であるため、Ｎが大きくなればなるほど、Ｎの変動、例えば、δｆ（Ｎ）またはδＰＰＭ（絶対数）が高くなるということを意味する。これは、Ｎが大きすぎてはいけないということを意味する。
【００６３】
Ｎが小さすぎないと同時に大きすぎないことも要求するこれらの矛盾する考慮は、Ｎの値の境界を定める。これらのＮに対する制約は、デバイス自体への制約、特に、データの有用な帯域幅ＢＷに対するサンプリング周波数ＦＭＯＤまたはＦＤＡＴＡへの制約、また、望ましいサンプリングクロック信号Ｋ・ｆＲＥＦ５００に対するクロック信号＊ｆｘｏ４５２への制約に対応する。
【００６４】
特定の地震の事例に関するＮの境界を説明するために、次の例を考慮する。クロック信号４５２の周波数は＊ｆＸＯ〜２４．５７６ＭＨｚであり、調整済みサンプリングクロック信号４５６の周波数はｆＡＤＣ＝１．０２４ＭＨｚである。調整Ｒは、Ｒ＝１／ｆＦＰＧＡ＝１／ｆＸＯによって与えられる。除算係数Ｄは、例えば２４に等しい等、可能な限り高くなければならず、調整済みクロック信号の周波数の変動は、＊ｆＸＯ／ｆＡＤＣが２４であると想定すると、δＰＰＭ＝Ｒ・ｆＡＤＣ／Ｎ＝ｆＡＤＣ／（Ｎ・ｆＸＯ）＝１／（２４Ｎ）によって与えられる。
【００６５】
地震データフロー信号４１７の周波数ＦＤＡＴＡが４０００サンプル／秒の最大値を有するため、対象帯域幅はナイキスト限界によってＢＷ＝２ｋＨｚに（さらに、フィルタによってはさらに少なく）限定されるということを意味する。上記の折り返しを回避することが望ましい場合、以下の条件、周波数ｆＲＥＰ＝ｆＡＤＣ／Ｎ＞＞４ｋＨｚ＝２・ＢＷが推奨されるが、それは、Ｎ＜＜ｆＡＤＣ／４ｋＨｚ、例えばＮ＜＜２５６であり、それは、ｆＲＥＰ付近のＢＷの折り返しに対応し、対象ＢＷの帯域では見えない。
【００６６】
一実施形態によれば、ＡＤＣのサンプリングレートの選択は、上記の条件を満たすためにサンプリングデータレートＦＤＡＴＡに関してなされる。この選択は、ＡＤＣのオーバーサンプリングを包含し、ＡＤＣのサンプリング周波数ｆＡＤＣが、サンプリングデータレートＦＤＡＴＡの少なくとも２倍、または好ましくは３２倍である、すなわち、ｆＡＤＣ≧２５ＦＤＡＴＡであることを伴う。この選択は、デシメーション前のフィルタリングを可能にし、また、ノイズが帯域幅ＢＷの範囲外であることを可能にする。特に、地震取得に関しては、この実施形態によるシステムは、「オーバーサンプリングＡＤＣ」として知られるＡＤＣを用いることが好ましく、その場合サンプリング周波数は要求されたパラメータより遥かに上である、例えば、ｆＡＤＣ＞２５６ＦＤＡＴＡである。そのようなオーバーサンプリングＡＤＣは、例えば、離散型時間シグマ−デルタＡＤＣであるか、またはスイッチトキャパシタである。
【００６７】
上記で論じた発振器の周波数現象に関して、例えば、異なるシステム間での良好な通信を保証するために、シフト＊ｆＸＯ−ｆＡＤＣ（ｉｄｅａｌ）を４００ｐｐｍに制限することが望ましい。これは、δＰＰＭ＝Ｒ＊ｆＡＤＣ／Ｎ＜４００ｐｐｍであることを意味し、それは、１／（２４Ｎ）＜４００ｐｐｍ、すなわち、Ｎ＞１０４．２であることを意味する。これは、Ｎの境界が、この特定の地震事例に関して約１００から３００であることを意味する。当業者ならば、これらの数は例示的に過ぎず、図４で論じた実施形態に特定的に当て嵌まるが、他のデバイスは異なる特性を有する可能性があり、したがって、Ｎの異なる境界値、特に、Ｎ≧ＦＤＡＴＡを有する可能性があることを理解するであろう。
【００６８】
一般に、Ｎを制限する上限および下限は以下のように決められる。上限値Ｎｍａｘに関しては、地震データ事例に関して、ｆＲＥＰ＞４０００Ｈｚ（この値はデバイスに固有のものである）である場合に、折り返しは、有用な帯域の範囲外である。下限値Ｎｍｉｎに関しては、精度は４００ｐｐｍ未満であるべきである（この値もまたデバイスに固有である、および／または、デバイスのオペレータの選択の問題である）。これらの限界は、特定の状況に関して変更または調整されてよい。本明細書で記載される事例は地震取得システムに適切である。しかしながら、他の適用も想定されてよく、その場合同じ選択がなされる。
【００６９】
上記の実施形態は、クロック信号の高い状態を拡大することに言及している（図５参照）。しかしながら、クロック信号の低い状態を拡大することも可能である。さらに、上記の実施形態はクロック信号を拡大する事例を説明した。方法は、クロック信号の低状態または高状態を低減するために適用され得るため、これは必ずしも通例ではない（例えば、発振器周波数が理想的な周波数より低い場合）。
【００７０】
上記の実施形態は、クロック信号が一般にＸＯ発振器によって生成されるという前提で論じられてきた。クロック信号がＶＣＸＯまたは他のタイプの発振器によって生成された場合には同じ方法が適用される。特に、ＶＣＸＯに関して、Ｎの固定されたまたは半ば固定された決定は、ＶＣＸＯ成分が、周波数設定の適合を処理できるため、うまく働く。
【００７１】
一実施形態において、これから説明するように時間同期化の精密度または精度を改善することが可能である。Ｎはクロックサイクルの数に対応し、したがって整数であるため、その値をほぼ毎秒よりも頻繁に修正することは困難である。しかしながら、Ｎが異なる方式で管理されれば、Ｎの分数値を得ることが可能である。例えば、１つの秒期間に、連続した調整を、Ｎ１とＮ１＋１サイクルの間でシフトすることが可能である。これは、平均して、デバイスが、各秒中にＮ１＋０．５サイクル毎に調整をなすことを意味する。これは、より精密な同期化を、より精細なＡＤＣ変調器のクロックの補正を伴って可能にし、特に、ＸＯ発振器の場合に有用であり得る。上記で説明した事例は１／２Ｎ値の精密度を可能にするが、このソリューションはＮの任意の分数に適用可能である。例えば、Ｎの１／１６またはそれ以上の精密度を可能にする態様を実施することも可能である。
【００７２】
上記で説明した実施形態の別の変形形態は、調整Ｒを変えることである。例えば、より高い周波数のＦＰＧＡクロックで作動することにより、または、１つを超える値の使用、すなわち、第１の期間Ｔ１に第１の値Ｒ１を、また、第２の期間Ｔ２に第２の値Ｒ２を用いることを受け入れることにより、その最小値を低減することが可能である。ＦＰＧＡ主クロックの立ち上がりエッジと立ち下りエッジの両方を用いることも１つの選択肢であり得る。
【００７３】
ここで、ＸＯ発振器がＶＣＸＯ発振器で置き換えられる実施形態が図７に関して説明される。坑井の内部で展開されるように構成された坑井地震ゲージであり得る地震データ取得デバイス７００は、地震センサ７０１（例えば、受振器）とＡＤＣユニット７０４を含む。ＡＤＣユニット７０４は、デルタ−シグマタイプのオーバーサンプリングＡＤＣ７０３と、クロック信号を生成するＶＣＸＯ７５０を含む。ＡＤＣユニット７０４は、フィルタ７１５も含む。この実施形態に関して、ＶＣＸＯ７５０は、２０から２１０℃の温度範囲において２４．５７６ＭＨｚの望ましい周波数を生成するように設計される。地震ゲージ７００はさらに、図４に示したクロック調整モジュール４５４に類似していてよいクロック調整モジュール７５４を含む。クロック調整モジュール７５４は、図１０に関して後で説明するスイッチモジュール７７０も含む。坑井ゲージ７００は坑井の内部に適合する形状であってよく、例えば弾丸形状を有する。ケーブル７１７は、坑井ゲージ７００を中央ユニット７１８に接続する。中央ユニット７１８は、表面に配置されてよく、坑井ゲージ７００からデジタル地震データを受け取るように構成される。
【００７４】
坑井ゲージ７００は、図８により詳細に示されている。特定の温度を超えると、ＡＤＣユニット８００の各構成要素に依存して、ＶＣＸＯ８５０の経年劣化その他の係数、公称周波数は大きく逸脱することが知られるため、望ましい周波数で信号を生成させることはもはや可能でない。
【００７５】
したがって、図８の実施形態による坑井ゲージ８００は、必要に応じてクロック信号８５２を調整するためのクロック調整モジュール８５４を起動させるスイッチモジュール８７０を含む。ＶＣＸＯ８５０は、時間基準ユニット８１１から時間基準信号８１３を受信する駆動ユニット８５１を有する。図８の全てのその他のモジュールとユニットは、図４に示したものと類似している。
【００７６】
スイッチモジュール８７０は、ＶＣＸＯの制御電圧Ｖｃを測定するか受け取って、それを閾値電圧Ｖｃｏと比較するように構成される。制御電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｃｏより小さい場合、それは、ＶＣＸＯが望ましい周波数を生成していることを意味し、クロック調整モジュール８５４はオフにされる。しかしながら、制御電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｃｏより大きい場合、スイッチモジュール８７０はクロック調整モジュール８５４を起動させて期間Ｎの数を計算して、Ｎの最後に調整Ｒを適用する。この実施形態では、Ｖｃが閾値より小さい場合、調整Ｒは適用されないことに留意されたい。
【００７７】
しかしながら、別の実施形態において、スイッチ８７０は省略されて、クロック調整モジュール８５４は、制御電圧Ｖｃが閾値より大きかったとしてもＮを計算し調整Ｒを適用し続けてもよい。
【００７８】
ＶＣＸＯの変調周波数は温度とともに増加するが、これは、減少するその制御電圧にも直接の影響を与える。一実施形態において、２０％の閾値が選択され、その閾値ではＶＣＸＯのリセットが関与してくる。
【００７９】
調整Ｒを適用するためにモニタリングされるパラメータとして制御電圧Ｖｃを用いることは別の利点を有するが、それは、制御電圧が、ＶＣＸＯの温度シフトのみならず、その他の要因、特にその経年劣化を考慮に入れるからである。一実施形態において、調整Ｒをいつ適用するかを決定するために別のパラメータを考慮することも可能である。例えば、Ｖｃの代わりに、周囲温度をモニタすることが可能である。
【００８０】
坑井内で展開されるように設計された坑井ゲージの特定の例をここで説明する。望ましい周波数ｆＶＣＸＯが２４．５７６ＭＨｚであると想定する。低い温度では（典型的に２００℃未満）、ＶＣＸＯはユニット８５１によって駆動され、望ましい周波数、すなわち、２４．５７６ＭＨｚのクロック信号を生成し、ＡＤＣには、周波数ｆＡＤＣ＝１．０２４ＭＨｚを有する信号が供給される。
【００８１】
しかしながら、高い温度では、スイッチモジュール８７０はクロック調整モジュール８５４をスイッチオンし、ＶＣＸＯは、周波数ｆ’ＶＣＸＯ（望ましいｆＶＣＸＯより大きい）の信号を供給するために時間同期化される。Ｄ＝２４、Ｎ＝２５６およびＲ＝１／ｆＶＣＸＯであれば、ＶＣＸＯをクロック調整モジュール８５４と時間同期化した結果は、図４および６に関して上記で説明した平均時間同期化をもたらし、それは、数学的には
ＮＤ／ｆ’ＶＣＸＯ＋Ｒ＝ＮＤ／ｆＶＣＸＯ
と記述され得る。
これは、ｆ’ＶＣＸＯ＝［１＋１／（Ｄ・Ｒ）］・ｆＶＣＸＯ、すなわち、ｆ’ＶＣＸＯ＝ｆＶＣＸＯ＋１６３ｐｐｍをもたらし、ｆＡＤＣはＮ期間にわたり平均して１．０２４ＭＨｚである。
【００８２】
当業者ならば、上記で説明した実施形態は、他の発振器にも、連続して、または、特定のパラメータ（例えば、電圧）が閾値より大きい場合にのみ、適用され得ることを理解するであろう。
【００８３】
ここで、記録された地震データをデジタル化する方法について、図９に関連して説明する。方法は、アナログ地震データを受信するステップ９００と、発振器でクロック信号を生成するステップ９０２と、クロック信号をＮ番目の期間毎に、時間基準信号に基づいてクロック調整モジュールで調整して、調整済みクロック信号が、Ｎ期間にわたり、望ましいクロック信号と同じ長さとなるようにするステップ９０４と、アナログ地震データを、調整済みクロック信号に基づいてアナログ−デジタルコンバータでデジタル化し、アナログ−デジタルコンバータのサンプリング周波数は、有用な地震帯域幅の二倍より大きい、ステップ９０６を含む。
【００８４】
上記で説明した地震データ取得デバイスは、図１０に図示するように、地震データを記録する土地に配備され得る。一実施形態において、デバイス１００２、１００４および１００６は、それら同士の間でおよび中央ユニット１０２０と無線で通信するように構成される。別の実施形態において、デバイス１００８、１０１０および１０１２は、記録された地震データを送信するためにケーブル１０２２で互いに有線接続される。一実施形態において、有線および無線デバイスの両方が、地震データを収集するために配備され得る。そのようなデバイスはそれぞれ、上記に説明したようなクロック調整モジュールを含む。これらのデバイスはそれぞれ、対応する地震センサ１００２Ａ乃至１０１２Ａに接続される。１つを超える地震センサがそのようなデバイスに取り付けられてよい。センサはアナログセンサである、例えば、アナログ地震データを記録する受振器、水中聴音器、加速装置等である。デバイスは、上記のようにデータをデジタル化し、その後、それらは、デジタル化されたデータを中央ユニット１０２０に送信してよい。一実施形態において、収穫機（車両、船、航空機デバイス）１０２４が、地震データを収集するために、各デバイスに隣接して通る。
【００８５】
上記で説明した方法を実装する例示的コンピューティングデバイスが図１１に示されている。同じコンピューティングデバイスが、ＡＤＣモジュールとして働くように、または、ＡＤＣモジュールの一部となるようにプログラムされてよい。コンピューティングデバイス１１００は、バス１１０４を介して記憶デバイス１１０６に接続されたプロセッサ１１０２を含む。コンピューティングデバイス１１００は、入／出力インターフェース１１０８も含んでもよく、それを介してデータはプロセッサおよび／または記憶デバイスと交換され得る。例えば、キーボード、マウスまたは他のデバイスが、プロセッサにコマンドを送信するために、および／または、記憶デバイスに記憶されたデータを回収するために、または、プロセッサに必要なデータを提供するために、入／出力インターフェース１１０８に接続されてよい。１つの適用例において、コンピューティングデバイスは、タイミングおよび／または位置情報を受信するためにＧＰＳシステムと相互作用する。別の適用例において、プロセッサは調整Ｒを以前に論じたように計算する。さらに、プロセッサは、例えば、地震調査中に収集された地震データをデジタル化するために用いられてよい。このアルゴリズムまたは別のアルゴリズムの結果は、スクリーン１１１０上に視覚化されてよい。
【００８６】
開示された例示的実施形態は、地震データ取得システムと、地震データをデジタル化するための方法を提供する。この説明は本発明を限定する意図はないことを理解すべきである。反対に、例示的実施形態は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨と範囲内に含まれる別形態、変形形態または等価物を網羅することを意図している。さらに、例示的実施形態の詳細な説明、数々の特定の詳細は、特許請求の範囲に記載された発明の包括的な理解を提供するために記載された。しかしながら、当業者ならば、そのような特定の詳細がなくても種々の実施形態が実施され得ることを理解するであろう。
【００８７】
本発明の例示的実施形態の特徴および要素は、実施形態において特定の組み合わせで記載されたが、各特徴または要素は、実施形態の他の特徴または要素なしで単独に、または、本明細書で開示される他の特徴または要素との、またはそれらのない種々の組み合わせで用いられ得る。
【００８８】
本明細書は、開示される主題を任意の当業者が実施可能なように、開示される主題の実施例を用いており、それは、任意のデバイスまたはシステムを作製し使用すること、また、任意の組み込まれた方法を実行することを含む。主題の特許を受ける範囲は特許請求の範囲によって規定され、当業者が想起する他の例を含み得る。そのような他の例は、特許請求の範囲内にあることを意図している。
【符号の説明】
【００８９】
１００  地震データ取得デバイス
１０１  地震センサ
１０２  アナログ信号
１０３  アナログ−デジタルコンバータ
１０５  信号
１０７  クロック信号
１０９  ＡＤＣクロックジェネレータモジュール
１１１  時間基準モジュール
１１５  デシメーションフィルタ
１１７  出力信号
１２０  中央ユニット
２０９  電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）
２１１  時間基準モジュール
２１３  時間基準信号
２３０  駆動モジュール
２３２  周波数除算器モジュール
３０３  ＡＤＣ
３０５  信号
３１３  基準信号
３１５  デシメーションフィルタ
３１７  出力信号
３４２  クロック信号
３４４  周波数除算器モジュール
３４６  リサンプリングユニット
３４８  リサンプル信号
４１３  時間基準信号
４５０  発振器
４５２  クロック信号
４５４  クロック調整モジュール
４５６  調整済みサンプリングクロック信号
５００  望ましいサンプリングクロック信号
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月16日(2018.8.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ取得デバイスであって、
周波数（ｆＸＯ）を有するクロック信号（４５２）を生成する発振器（４５０）と、
時間基準信号（４１３）とクロック信号を受信して、調整済みサンプリングクロック信号（４５６）を出力するクロック調整モジュール（４５４）と、
アナログデータを、サンプリングレート（ＦＤＡＴＡ）を有するデジタルデータに変換するアナログ−デジタルコンバータと、
を備え、アナログ−デジタルコンバータのサンプリング周波数（ｆＡＤＣ）は、サンプリングレート（ＦＤＡＴＡ）の少なくとも二倍になるように選択され、
クロック調整モジュール（４５４）は、Ｎ期間毎にクロック信号を調整して、その結果、調整済みサンプリングクロック信号（４５６）が、Ｎ期間にわたり、望ましいサンプリングクロック信号（５００）と同じ長さになるように構成され、望ましいサンプリングクロック信号（５００）は、時間基準信号（４１３）の周波数（ｆＲＥＦ）の倍数である周波数（Ｋ×ｆＲＥＦ）を有し、
クロック信号の周波数（ｆＸＯ）は、望ましいサンプリングクロック信号の周波数（Ｋ×ｆＲＥＦ）のＤ倍より高くなるように選択され、Ｄは整数である、
データ取得デバイス。
【請求項２】
クロック信号の周波数（ｆＸＯ）、望ましいクロックの周波数（Ｋ×ｆＲＥＦ）およびデジタルデータのサンプリングレート（ＦＤＡＴＡ）は、
（ｆｘｏ／Ｄ−Ｋ×Ｆｒｅｆ）＞Ｆｄａｔａ
となるように選択され、ＤとＫは整数である、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
クロック信号の周波数（ｆＸＯ）と、望ましいクロックの周波数（Ｋ×ｆＲＥＦ）は、
ｆｘｏ＝（Ｄ＋ε）×Ｋ×Ｆｒｅｆとなるように選択され、
ＤとＫは整数であり、
０＜ε＜１である、
請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
Ｎは、クロック信号の調整の周波数がデジタルデータの有用な帯域幅の範囲外となるように定義される、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項５】
クロック調整モジュール（４５４）はＮの新たな値を周期的に計算する、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項６】
クロック調整モジュール（４５４）は、前記Ｎ期間のうち１つ、例えばＮ番目の期間に、クロック信号を、所与の値（Ｒ）で延長または短縮する、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項７】
所与の値（Ｒ）は、クロック信号の調整の周波数がデジタルデータの有用な帯域幅の範囲外となるように定義される、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
デジタルデータの有用な帯域幅の範囲外のクロック信号の調整（４５４）によって生成されたノイズを除去するように構成されたフィルタ（４１５）をさらに備えた請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項９】
アナログ地震データを望ましいサンプリングクロック信号（５００）でデジタル化する方法であって、
アナログ地震データを受信し、
前記望ましいサンプリングクロック信号（５００）の周波数（Ｋ×ｆＲＥＦ）とは異なる周波数（ｆＸＯ）を有するクロック信号（４５２）を発振器で生成し、
クロック信号を、クロック調整モジュール（４５４）でＮ期間毎に調整して、その結果、調整済みサンプリングクロック信号（４５６）が、Ｎ期間にわたり、望ましいサンプリングクロック信号（５００）と同じ長さとなり、
アナログ地震データを、アナログ−デジタルコンバータで、調整済みサンプリングクロック信号（４５６）に基づいてデジタル化することを含み、
前記クロック信号の周波数（ｆＸＯ）は、望ましいサンプリングクロック信号の周波数（Ｋ×ｆＲＥＦ）のＤ倍よりも高くなるように選択され、Ｄは整数である、方法。
【請求項１０】
望ましいサンプリングクロック信号（５００）は、各サイクルで基準時間信号と時間同期化される、請求項９に記載の方法。
【国際調査報告】
2019500603.tif 000015
2019500603.tif 000016