"ボアホール外部の岩石層の情報を調査するシステムであって、第1の周波数を有する第1の音響圧縮波を生成するように構成された第1の音響源と、第2の周波数を有する第2の音響圧縮波を生成するように構成された第2の音響源と、を備え、当該第1及び第2の音響源は、前記ボアホール内の局所的な領域内に配置され、前記第1及び第2の音響波は、前記ボアホール外部の交差領域において交差し、前記ボアホール内に配置され、さらに第3の周波数を有する第3の音響波を受信する受信機を備え、前記第3のせん断音響波は、前記交差領域内の非線形混合ゾーンにおける非線形混合処理によりボアホール内に帰還し、前記第3の周波数は、前記第1の周波数と前記第2の周波数との差に等しい、システム。前記第1の音響圧縮波及び前記第2の音響圧縮波は音響ビームである、請求項1に記載のシステム。前記第1の音響源、前記第2の音響源又はその両方は、トランスデューサの線形アレイを備えるように構成される、請求項1に記載のシステム。前記受信機は、前記ボアホールの壁部に固定されるように構成される、請求項1に記載のシステム。前記第1の周波数における前記第1の音響波、前記第2の周波数における前記第2の音響波、又はその両方を方位角及び仰角について所定の方向において走査する、請求項1に記載のシステム。コンピュータ読み取り可能な命令を処理するように構成されたプロセッサをさらに備え、当該命令は、実行時に、前記プロセッサに、前記帰還する第3の音響波を分析させ、非線形相互作用が前記ボアホール内での帰還エネルギーとなった場合に、前記岩石層内の前記混合領域の位置を決定させる、請求項1に記載のシステム。前記第1の音響源の軸は、前記第2の音響源の軸に対して傾斜している、請求項1に記載のシステム。前記第2の周波数の前記第1の周波数に対する比は、前記非線形混合ゾーンにおける前記非線形混合処理の混合係数を最大化するように選択される、請求項1に記載のシステム。時間変動属性又は周波数変動属性又はその両方で、前記第1の音響波、前記第2の音響波、又はその両方を符号化するように構成されたエンコーダをさらに備える、請求項1に記載のシステム。前記受信した第3のせん断音響波に対応するデータを記録するように構成された記憶装置と、コンピュータ読み取り可能な命令を処理するように構成されたプロセッサと、をさらに備え、前記命令は、実行されたときに、前記プロセッサに、周波数比と収束角との関係を支配する選択規則に従って圧縮速度対せん断速度比を推定させ、又は、前記記憶装置の前記記録データを用い、さらに、前記第1の周波数の前記第1の音響波の生成、前記第2の周波数の前記第2の音響波の生成、前記ボアホールへ帰還する前記第3の音響波の受信、及び前記第1の音響源及び前記第2の音響源の配置及び前記第1の音響源と前記第2の音響源の複数の方向に基づく前記交差領域の位置の特定を繰り返すことにより、前記ボアホール周囲の前記岩石層の非線形特性を推定させる、請求項1に記載のシステム。前記受信した第3のせん断音響波に対応するデータを記録するように構成された記憶装置と、コンピュータ読み取り可能な命令を処理するように構成されたプロセッサと、をさらに備え、前記命令は、実行されたときに、前記プロセッサに、前記記憶装置の前記記録データを用い、さらに、前記第1の周波数の前記第1の音響波の生成、前記第2の周波数の前記第2の音響波の生成、前記ボアホールへ帰還する前記第3の音響波の受信、及び前記第1の音響源及び前記第2の音響源の配置及び前記第1の音響源と前記第2の音響源の複数の方向に基づく前記交差領域の位置の特定を繰り返すことにより、岩石層の非線形特性の3次元画像又は圧縮波速度対せん断波速度比の3次元画像を計算させる、請求項1に記載のシステム。ボアホール外部の岩石層の情報を調査する方法であって、第1の音響源によって第1の周波数を有する第1の圧縮波を生成する工程と、第2の音響源によって第2の周波数を有する第2の圧縮波を生成する工程と、を備え、当該第1及び第2の音響源は、前記ボアホール内の局所的な領域内に配置され、前記第1及び第2の音響波は、前記ボアホール外部の交差領域において交差し、さらに第3の周波数の第3のせん断音響波を受信する工程を備え、前記第3のせん断音響波は、前記交差領域内の非線形混合ゾーンにおける非線形混合処理によりボアホール内の受信機に帰還し、前記第3の周波数は、前記第1の周波数と前記第2の周波数との差に等しい、方法。前記第1の圧縮波を生成する工程及び前記第2の圧縮波を生成する工程は、第1の音響ビーム及び第2の音響ビームを生成する、請求項12に記載の方法。前記第1の音響源、前記第2の音響源又はその両方を、トランスデューサの線形アレイとして配置する工程さらに備える、請求項12に記載の方法。前記受信機を前記ボアホールの壁部に固定する機構をさらに備え、前記受信機は3成分受信機アレイを含む、請求項12に記載の方法。前記第1の周波数の前記音響波、前記第2の周波数の前記第2の音響波、又はその両方を、方位角、仰角、又はその両方において向きを調整するすることにより、所定の方向において走査する工程をさらに備える、請求項12に記載の方法。前記帰還エネルギーを分析する工程と、非線形相互作用が前記ボアホール内で前記帰還する第3の音響波となった場合に、前記岩石層の前記混合領域の位置を決定する工程と、をさらに備える、請求項12に記載の方法。前記第1の音響源の軸方向を、前記第2の音響源の軸方向に対して傾斜するように配置する工程をさらに含む、請求項12に記載の方法。エンコーダを用いて、時間変動属性又は周波数変動属性又はその両方で、前記第1の音響波、前記第2の音響波、又はその両方を符号化する工程をさらに備える、請求項12に記載の方法。前記混合ゾーンの位置を、前記第1の音響源及び前記第2の音響源の配置及び前記帰還エネルギーの方向に基づいて計算する工程をさらに備える、請求項12に記載の方法。複数の方向において前記第1の音響波及び前記第2の音響波の生成及び受信を繰り返すことにより、圧縮速度対せん断速度比、前記ボアホール周辺の岩石層の非線形特性、又はその両方を推定する工程をさらに備える、請求項20に記載の方法。前記非線形混合ゾーンにおける前記非線形混合処理の混合係数を決定する工程と、前記混合係数を最大化するために、前記第2の周波数と前記第1の周波数との比を選択する工程と、をさらに備える、請求項12に記載の方法。音響信号源からのコード化信号を用いてボアホール外部の岩石層の情報を調査するシステムであって、時系列として配列された第1の複数のパルスを備える第1の音響信号を生成するように構成された第1の音響源であって、前記第1の複数のパルスは時間的に分離されており、各パルスは中心周波数での第1の変調信号を備え、2つの連続するパルスの中心周波数は異なっている、第1の音響源と、時系列として配列された第2の複数のパルスを備える第2の音響信号を生成するように構成された第2の音響源であって、前記第2の複数のパルスは時間的に分離されており、2つの連続するパルスの中央間の時間間隔は前記第1の複数のパルスにおける2つの対応するパルスの中央間の時間間隔と同様であり、開始時刻差は前記第2の複数のパルスのブロードキャストの開始時刻と前記第1の複数のパルスのブロードキャストの開始時刻との間で提供され、各パルスは第2の変調信号を備えると共に前記第2の複数のパルスにおける各パルス内の前記第2の変調信号の中心周波数は前記第1の複数のパルスにおける対応するパルスに対する前記第1の変調信号の前記中心周波数の選択された分数である、第2の音響源と、を備え、前記第1の音響源及び前記第2の音響源は、前記ボアホール内に配置されており、前記第1及び第2の音響信号の軌跡が前記ボアホールの外部にある交差領域において交差するように制御可能であり、前記ボアホール内に配置された受信機であって、前記ボアホールに帰還する帰還信号を検出するように構成され、前記受信信号は、前記非線形交差領域内の非線形混合領域において、前記第1の音響信号及び前記第2の音響信号に基づく非線形混合プロセスによって生成された信号を含む、受信機と、雑音、線形相互作用プロセスにより生成される信号、又はその両方から抽出するように、前記非線形混合プロセスによって生成された前記信号に対してデータ処理を行うように構成されたプロセッサと、をさらに備える、システム。前記複数のパルスにおける2つの連続するパルスの中央間の時間間隔が各パルスの継続時間よりも大きい、請求項23に記載のシステム。前記プロセッサは、前記非線形混合プロセスによって生成された信号を、波形認識法を用いて抽出するように構成される、請求項23に記載のシステム。前記プロセッサは、前記非線形混合プロセスによって生成された信号を、前記非線形混合プロセスが起こる前記領域における非線形混合の選択規則に従って、前記非線形信号の予測特性に基づいて、バンドパスフィルタを用いて抽出する、請求項23に記載のシステム。前記プロセッサは、前記非線形混合プロセスによって生成された信号を、前記非線形混合プロセスが起こる前記領域における非線形混合の選択規則に従って、前記信号の予測特性に従って設計されるテンプレート信号を用いて前記検出信号を相関処理することにより抽出する、請求項23に記載のシステム。前記非線形混合プロセスによって生成される前記信号は、時系列に構成され時系列に到達する第3の複数のパルスを備え、2つの連続するパルスの中央間の時間間隔は前記第1の複数のパルスにおける2つの連続するパルスの中央間の時間間隔と同様であり、前記第3の複数のパルスの各パルスは、前記第1の複数のパルス及び前記第2の複数のパルスのうちの対応する各パルスにおいて、前記第1の中心周波数と前記第2の中心周波数との差に等しい第3の中心周波数を有する第3の変調信号を含み、前記第3の複数のパルスの各パルスの前記受信器における到達時刻は、前記第1の音響源から前記混合領域の中央までの前記伝播時間及び前記混合領域の前記中央から前記受信器までの前記伝播時間の合計によって前記第1の複数のパルスの対応するパルスの生成に対して遅延した時刻である、請求項23に記載のシステム。前記プロセッサは、複数の混合ゾーンにおいて生成された信号を得るための開始時刻差の範囲及び周波数分数dの範囲に対し、前記第1の信号の生成及び前記第2の信号の生成を繰り返すように前記第1の音響源及び前記第2の音響源を制御し、前記ボアホールに帰還した前記受信信号の検出を繰り返すとともに、雑音、線形相互作用プロセスによって生成された信号、又はその両方から、前記非線形混合プロセスによって生成された前記信号を抽出するように当該受信信号に対するデータ処理を繰り返すように前記受信機を制御する、請求項23記載のシステム。前記混合ゾーンにおける非線形相互作用により生成される前記信号は、前記第2の音響源の第2の複数のパルスと前記第1の音響源の第1の複数のパルスとの間の開始時間差が前記第1の音響源から前記混合ゾーンの中心までの伝播時間と前記第2の音響源から前記混合ゾーンの中心までの伝播時間との伝播時間差に等しい場合にのみ生成され検出される、請求項23に記載のシステム。雑音若しくは線形相互作用プロセスによって生成された信号又はこれらの両方からの非線形混合プロセスによって生成された前記信号の識別性を向上させるために、前記第1の複数のパルスの数を増加させ、前記第2の複数のパルスの数を増加させる、請求項23記載のシステム。前記第1の信号は、複数のパルスの和を含み、各パルスは包絡線関数と変調信号関数との積に等しい信号振幅を有する、請求項23に記載のシステム。前記第1の信号u1tは以下の形式であり、ここで、E1nt-Tnは、前記第1の複数のパルスのうちn番目のパルスの正又は負の振幅を有する包絡線に対応し、expi2πfnt-Tnは、前記第1の複数のパルスのうちn番目のパルスにおける前記第1の変調信号に対応し、fnは、前記n番目のパルスにおける前記変調信号の中心周波数であり、tは、信号時間であり、Tnは、前記n番目のパルスが生成される時間であり、ζnは各パルスnの位相であり、expiζnは各パルスnの位相期間である、請求項23記載のシステム。前記第2の信号は、複数のパルスの和を含み、各パルスは包絡線関数と変調信号関数との積に等しい信号振幅を有する、請求項23に記載のシステム。前記第2の信号u2tーδは以下の形式であり、ここで、E2nt-Tnδは、前記第2の複数のパルスのうちn番目のパルスの包絡線に対応し、expi2πdfnt-Tnδは、前記第2の複数のパルスのうちn番目のパルスにおける前記第2の変調信号に対応し、dfnは、前記第2の複数のパルスのうちの前記n番目のパルスの前記変調信号の周波数であり、dは、選択された周波数比であり、tは、信号時間であり、Tnδは、前記第32複数のパルスにおけるn番目のパルスがブロードキャストされる時間であり、δは、前記第2の音響源のブロードキャストの開始時間と前記第1の音響源のブロードキャストの開始時間との差であり、ζnは各パルスnの位相であり、expiζnは各パルスnの位相期間である、請求項23に記載のシステム。非線形混合プロセスにより生成される前記信号は、第3の複数のパルスの数にわたって、各パルスの包絡線関数と各パルスについての変調信号関数との積を合計したものに比例する、請求項23に記載のシステム。非線形混合プロセスによって生成される前記信号u3tは以下の形式であり、ここで、E3nt-TnTは、前記第1の信号及び前記第2の信号の非線形混合によって生成される前記信号u3の第3の複数のパルスの包絡線であり、expi2π1-dfnt-TnTは、前記第3の複数のパルスのうちn番目のパルスにおける前記第3の変調信号に対応し、1-dfnは、前記第1の複数のパルスのn番目のパルス内の前記第1の変調信号の中心周波数fn及び前記第2の複数のパルスのn番目のパルス内の前記第2の変調信号の中心周波数dfn間の差異である前記第3の複数のパルスにおけるn番目のパルス内の前記変調信号の周波数であり、dは、選択された周波数比であり、tは、信号時間であり、TnTは、前記第3の複数のパルスにおけるn番目のパルスが前記受信機に到達する時間であり、Tは、前記第1の音響源から前記混合ゾーンの中心までの伝播時間と当該混合ゾーンから前記受信機までの伝播時間との合計の伝播時間であり、ζnは各パルスnの位相であり、expiζnは各パルスnの位相期間である、請求項23に記載のシステム。前記プロセッサは、前記非線形混合プロセスにより生成された信号を、前記検出信号をテンプレート信号で相関処理することにより抽出し、前記テンプレート信号は、複数のパルスの和を含み、各パルスは包絡線関数と変調信号関数との積に等しい信号振幅を有する、請求項23に記載のシステム。前記プロセッサは、前記非線形混合プロセスにより生成された信号を、前記検出信号をテンプレート信号で相関処理することにより抽出し、前記テンプレートusは、以下の形式であり、ここで、Wnt-Tnは前記テンプレート信号におけるn番目のパルスの振幅包絡線であり、expi2πgfnt-Tnは、前記テンプレート信号の複数のパルスのうちn番目の変調信号に対応し、gfnは前記テンプレートの前記複数のパルスにおけるn番目のパルス内の前記変調信号の選択された関数であり、tは伝播時間であり、Tnは前記複数のパルスにおけるn番目のパルスが前記受信器に到達するとシミュレートされた時間であり、ζnは各パルスnの位相であり、expiζnは各パルスnの位相期間である、請求項23に記載のシステム。前記プロセッサが、前記非線形混合プロセスによって生成された信号を、音響波の非線形相互作用の選択規則に従って、前記信号の予測特性に従って設計されるテンプレート信号を用いて前記検出信号を相関処理することにより抽出し、前記第2の複数のパルス及び前記第1の複数のパルス間の複数の開始時刻差δに対し、及び、前記第2の複数のパルスにおける各パルス内の前記変調信号の前記中心周波数及び前記第1の複数のパルスにおける対応する各パルス内の前記変調信号の前記中心周波数間の複数の周波数比dに対し、各開始時刻差δ及び各周波数比dに対して、前記テンプレート信号と前記検出信号との間の相関処理を繰り返して、各開始時間差δ及び各周波数比dについて非線形相互作用信号を含む相関処理信号Mt、δ、dを生成する、ように構成された、請求項23に記載のシステム。前記プロセッサは、前記信号Mt、δ、d内で、到着時間t、開始時間差δ、及び周波数比dの全ての値を検索し、前記非線形混合プロセスによって生成された信号の発生に対応する相関処理された帯域制限スパイク信号の存在に関し、到着時間TNL、開始時間差δNL、及び周波数比dNLを決定する、請求項40に記載のシステム。前記非線形プロセスによって生成される帯域制限スパイク信号が前記相関処理信号Mt、δ、d内で発生する場合に、前記決定された開始時間差δNLは、前記第1の音響源から前記混合ゾーンの中心までの伝播時間と前記第2の音響源から前記混合ゾーンの中心までの伝播時間との差に実質的に等しい、請求項41に記載のシステム。前記非線形プロセスによって生成される帯域制限スパイク信号が前記相関処理信号Mt、δ、d内で発生する場合に、前記決定された到着時間TNLは、前記第1の音響源から前記混合ゾーンの中心までの伝播時間と当該混合ゾーンの中心から受信機までの伝播時間との合計の伝播時間に実質的に等しい、請求項41に記載のシステム。ボアホール外部の岩石層の情報を調査する方法であって、時系列として配列された第1の複数のパルスを備える第1の音響信号を第1の音響源によって生成し、前記第1の複数のパルスは時間的に分離されており、各パルスは中心周波数での第1の変調信号を備え、2つの連続するパルスの中心周波数は異なっており、時系列として配列された第2の複数のパルスを備える第2の音響信号を第2の音響源によって生成し、前記第2の複数のパルスは時間的に隔たれており、2つの連続するパルスの中央間の時間間隔は前記第1の複数のパルスにおける2つの対応するパルスの中央間の時間間隔と同様であり、開始時刻差は前記第2の複数のパルスのブロードキャストの開始時刻と前記第1の複数のパルスのブロードキャストの開始時刻との間で提供され、各パルスは変調信号を備えると共に前記第2の複数のパルスにおける各パルス内の前記変調信号の中心周波数は前記第1の複数のパルスにおける対応するパルスに対する前記変調信号の前記中心周波数の選択された分数dであり、前記第1の音響源及び前記第2の音響源は、前記ボアホール内に配置されており、前記第1及び第2の音響信号の軌跡が前記ボアホールの外部にある交差領域において交差するように制御可能であり、前記ボアホール内に配置された受信機によって、前記ボアホールに帰還する検出信号を受信し、当該検出信号は、前記非線形交差領域内の非線形混合領域において、前記第1の音響信号及び前記第2の音響信号に基づく非線形混合プロセスによって生成された信号を含み、プロセッサによって、前記受信信号に対するデータ処理を行い、雑音、線形相互作用プロセスにより生成される信号、又はその両方から、前記非線形混合プロセスによって生成された前記信号を抽出する、方法。前記第1の音響信号の生成は、前記第1の複数のパルスにおける2つの連続するパルスの中央間の時間間隔が各パルスの継続時間よりも大きくなるように前記第1の音響信号を生成することを含む、請求項44に記載の方法。前記プロセッサによって、前記非線形混合プロセスによって生成された信号を、波形認識法を用いて抽出する、請求項44に記載の方法。前記プロセッサによって、前記非線形混合プロセスによって生成された信号を、前記非線形混合プロセスが起こる前記領域における非線形混合の選択規則に従って、前記非線形信号の予測特性に基づいて、バンドパスフィルタを用いて抽出する、請求項44に記載の方法。前記プロセッサによって、前記非線形混合プロセスによって生成された信号を、前記非線形混合プロセスが起こる前記領域における非線形混合の選択規則に従って、前記信号の予測特性に従って設計されるテンプレート信号を用いて前記検出信号を相関処理することにより抽出する、請求項44に記載の方法。前記非線形混合プロセスによって生成される前記信号は、時系列に配置された時間的に分離された第3の複数のパルスを備え、2つの連続するパルスの中央間の時間間隔は前記第44の複数のパルスにおける2つの連続するパルスの中央間の時間間隔と同様であり、前記第3の複数のパルスの各パルスは、前記第1の複数のパルス及び前記第2の複数のパルスのうちの対応する各パルスにおいて、前記第1の中心周波数と前記第2の中心周波数との差に等しい第3の中心周波数を有する第3の変調信号を含み、前記第3の複数のパルスの各パルスの前記受信器における到達時刻は、前記第1の音響源から前記混合領域の中央までの前記伝播時間及び前記混合領域の前記中央から前記受信器までの前記伝播時間の合計によって前記第1の複数のパルスの対応するパルスの生成に対して遅延した時刻である、請求項44に記載の方法。前記帰還信号の前記受信機による検出を繰り返すために、前記第1の信号の生成工程及び前記第2の信号の生成を繰り返し、複数の混合ゾーンにおいて生成された信号を得るために開始時刻差の範囲及び周波数分数dの範囲に対し、雑音、線形相互作用プロセスによって生成された信号、又はその両方にわたって前記非線形混合プロセスによって生成された前記信号を抽出するために、前記受信信号のデータ処理の実行を繰り返す、請求項44に記載の方法。前記混合ゾーンにおける非線形相互作用により生成される前記信号を、前記第2の音響源の第2の複数のパルスと前記第1の音響源の第1の複数のパルスとの間の開始時間差が前記第1の音響源から前記混合ゾーンの中心までの伝播時間と前記第2の音響源から前記混合ゾーンの中心までの伝播時間との伝播時間差に等しい場合にのみ検出する、請求項44に記載の方法。ノイズ若しくは線形相互作用プロセスによって生成された信号又はこれらの両方からの非線形混合プロセスによって生成された前記信号の識別性を向上させるために、更に、前記第1の複数のパルスの数を増加させ、前記第2の複数のパルスの数を増加させる請求項44記載の方法。前記第1の信号の生成は、複数のパルスの和である第1の信号を生成することを含み、各パルスは包絡線関数及び変調信号関数の積に等しい信号振幅を有する、請求項44に記載の方法。前記第1の信号の生成は、以下の形式の第1の信号u1tを生成することを含む。ここで、E1nt-Tnは、前記第1の複数のパルスのうちn番目のパルスの正又は負の振幅を有する包絡線に対応し、expi2πfnt-Tnは、前記第1の複数のパルスのうちn番目のパルスにおける前記第1の変調信号に対応し、fnは、前記n番目のパルスにおける前記変調信号の中心周波数であり、tは、信号時間であり、Tnは、前記n番目のパルスが生成される時間であり、ζnは各パルスnの位相であり、expiζnは各パルスnの位相期間である、請求項44に記載の方法。前記第2の信号の生成は、複数のパルスの和である第2の信号を生成することを含み、各パルスは包絡線関数及び変調信号関数の積に等しい信号振幅を有する、請求項44に記載の方法。前記第2の信号の生成は、以下の形式の第2の信号u2tーδを生成することを含み、ここで、E2nt-Tnδは、前記第2の複数のパルスのうちn番目のパルスの包絡線に対応し、expi2πdfnt-Tnδは、前記第2の複数のパルスのうちn番目のパルスにおける前記第2の変調信号に対応し、dfnは、前記第2の複数のパルスのうちの前記n番目のパルスの前記変調信号の周波数であり、dは、選択された周波数比であり、tは、信号時間であり、Tnδは、前記第32複数のパルスにおけるn番目のパルスがブロードキャストされる時間であり、δは、前記第2の音響源のブロードキャストの開始時間と前記第1の音響源のブロードキャストの開始時間との差であり、ζnは各パルスnの位相であり、expiζnは各パルスnの位相期間である、請求項44に記載の方法。前記非線形混合プロセスによって生成される前記信号は、複数のパルスの和を含み、各パルスは包絡線関数と変調信号関数との積に等しい信号振幅を有する、請求項44に記載の方法。非線形混合プロセスによって生成される前記信号u3tは以下の形式であり、ここで、E3nt-TnTは、前記第1の信号及び前記第2の信号の非線形混合によって生成される前記信号u3の第3の複数のパルスの包絡線であり、expi2π1-dfnt-TnTは、前記第3の複数のパルスのうちn番目のパルスにおける前記第3の変調信号に対応し、1-dfnは、前記第1の複数のパルスのn番目のパルス内の前記第1の変調信号の中心周波数fn及び前記第2の複数のパルスのn番目のパルス内の前記第2の変調信号の中心周波数dfn間の差異である前記第3の複数のパルスにおけるn番目のパルス内の前記変調信号の周波数であり、dは、選択された周波数比であり、tは、信号時間であり、TnTは、前記第3の複数のパルスにおけるn番目のパルスが前記受信器に到達するときの時間であり、Tは、前記第1の音響源から前記混合ゾーンの中心までの伝播時間と当該混合ゾーンから前記受信機までの伝播時間との合計の伝播時間であり、ζnは各パルスnの位相であり、expiζnは各パルスnの位相期間である、請求項44に記載の方法。前記プロセッサによって、前記非線形混合プロセスによって生成される前記信号を、前記検出信号をテンプレート信号で相関処理することにより抽出し、前記テンプレート信号は、複数のパルスの和を含み、各パルスは包絡線関数と変調信号関数との積に等しい信号振幅を有する、請求項44に記載の方法。前記プロセッサによって、前記非線形混合プロセスにより生成された信号を、前記検出信号をテンプレート信号で相関処理することにより抽出する工程をさらに備え、前記テンプレートusは、以下の形式であり、ここで、ここで、Wnt-Tnは前記テンプレート信号におけるn番目のパルスの振幅包絡線であり、expi2πgfnt-Tnは、前記テンプレート信号の複数のパルスのうちn番目の変調信号に対応し、gfnは前記テンプレートの前記複数のパルスにおけるn番目のパルス内の、前記変調信号の選択された関数であり、tは伝播時間であり、Tnは前記複数のパルスにおけるn番目のパルスが前記受信器に到達することをシミュレートした時刻であり、ζnは各パルスnの位相であり、expiζnは各パルスnの位相期間である、請求項44に記載の方法。前記プロセッサによって、前記非線形混合プロセスによって生成された信号を、音響波の非線形相互作用の選択規則に従って、前記信号の予測特性に従って設計されるテンプレート信号を用いて前記検出信号を相関処理することにより抽出し、前記第2の複数のパルス及び前記第1の複数のパルス間の複数の開始時刻差δに対し、及び、前記第2の複数のパルスにおける各パルス内の前記変調信号の前記中心周波数及び前記第1の複数のパルスにおける対応する各パルス内の前記変調信号の前記中心周波数間の複数の周波数比dに対し、各開始時刻差δ及び各周波数比dに対して、前記テンプレート信号と前記検出信号との間の相関処理を繰り返して、各開始時間差δ及び各周波数比dについて非線形相互作用信号を含む相関処理信号Mt、δ、dを生成する、請求項44に記載の方法。前記プロセッサによって、前記信号Mt、δ、d内で、到着時間t、開始時間差δ、及び周波数比dの全ての値を検索し、前記非線形混合プロセスによって生成された信号の発生に対応する相関処理された帯域制限スパイク信号の存在に関し、到着時間TNL、開始時間差δNL、及び周波数比dNLを決定する、請求項61に記載の方法。前記非線形プロセスによって生成される帯域制限スパイク信号が前記相関処理信号Mt、δ、d内で発生する場合に、前記決定された開始時間差δNLは、前記第1の音響源から前記混合ゾーンの中心までの伝播時間と前記第2の音響源から前記混合ゾーンの中心までの伝播時間との差に実質的に等しい、請求項62に記載の方法。前記非線形プロセスによって生成される帯域制限スパイク信号が前記相関処理信号Mt、δ、d内で発生する場合に、前記決定された到着時間TNLは、前記第1の音響源から前記混合ゾーンの中心までの伝播時間と当該混合ゾーンの中心から受信機までの伝播時間との合計の伝播時間に実質的に等しい、請求項62に記載の方法。ボアホール外部の岩石層の情報を調査するシステムであって、第1の周波数を有する第1の音響信号を生成するように構成された第1の音響源と、第2の周波数を有する第2の音響信号を生成するように構成された第2の音響源と、を備え、前記第1の音響源及び前記第2の音響源は、前記第1の音響信号及び前記第2の音響信号が前記ボアホール外部の交差領域において交差し、前記第2の音響信号と前記第1の音響信号との間で開始時間の差が設けられるように、前記ボアホール内に配置及び設置され、前記ボアホール内に配置され、前記第1の周波数と前記第2の周波数との差に等しい周波数を有する前記ボアホールへの帰還信号を受信するように構成されており、前記検出信号は、前記非線形交差領域内の非線形混合領域において、前記第1の音響信号及び前記第2の音響信号に基づく非線形混合プロセスによって生成される受信機と、前記検出信号を記録し、前記検出信号を記憶装置に記憶し、また、前記第1の音響源の位置、前記第2の音響源の位置、前記受信機の位置、前記第1の音響信号の仰角及び方位角、前記第2の音響信号の仰角及び方位角を含む測定パラメータを記憶するように構成された記録システムと、をさらに備えるシステム。前記第1の音響信号のブロードキャストの開始時間と前記第2の音響信号のブロードキャストの開始時間との間の開始時間差の範囲を走査し、前記開始時間差の範囲が前記第1の音響信号と前記第2の音響信号とが実質的に同時に前記混合ゾーンに到達する時間差を含むようにする、請求項65に記載のシステム。前記第1の音響信号と前記第2の音響信号との相互作用から得られる受信信号が逆の極性を持つように、前記第1の音響信号又は前記第2の音響信号の位相を制御するように構成されたハードウェア、ソフトウェア又はその両方をさらに備える、請求項65に記載のシステム。前記第1の音響信号と前記第2の音響信号との相互作用から得られる逆の極性を有する信号が、雑音、線形相互作用から生じる信号、又はその両方に対して、前記非線形相互作用によって生成される信号を強化するために結合される、請求項67に記載のシステム。前記非線形相互作用によって生成される前記検出信号の少なくとも一部が、前記第1の音響信号の振幅と前記第2の音響信号の振幅との積に比例する、請求項65に記載のシステム。非線形相互作用により生成される前記信号の期待帯域の周囲に狭い周波数帯域幅を維持するために、時変周波数バンドパスフィルタを検出信号に適用する時変バンドパスフィルタ装置をさらに備え、前記狭い周波数帯域幅は、前記第1の周波数と前記第2の周波数との差の周囲で選択される、請求項65に記載のシステム。前記第1の音響信号は、時系列として配列された第1の複数のパルスを含み、前記第1の複数のパルスは時間的に分離されており、各パルスは中心周波数における変調信号を含み、2つの連続するパルスの中心周波数は異なっており、前記第2の音響信号は、時系列として配列された第2の複数のパルスを含み、前記第2の複数のパルスは時間的に分離されており、2つの連続するパルスの中央間の時間間隔は前記第1の複数のパルスにおける2つの対応するパルスの中央間の時間間隔と同様であり、開始時刻差は前記第2の複数のパルスのブロードキャストの開始時刻と前記第1の複数のパルスのブロードキャストの開始時刻との間で提供され、各パルスは変調信号を備え、前記第2の複数のパルスにおける各パルス内の前記第2変調信号の中心周波数は前記第1の複数のパルスにおける対応するパルス内の前記第1変調信号の前記中心周波数の選択小部分selectedfractionであり、前記開始時間は、前記第1の音響信号及び前記第2の音響信号が前記混合領域において交差するように制御される、請求項65に記載のシステム。前記複数のパルスにおける2つの連続するパルスの中央間の時間間隔が各パルスの継続時間よりも大きい、請求項71に記載のシステム。前記検出信号を複数のパルスを含むテンプレート信号と相関処理するように構成されたプロセッサをさらに備え、前記複数のパルスは、時系列に配置されるとともに時間的に分離されており、2つの連続するパルスの中央間の時間間隔は前記第1の複数のパルスにおける2つの対応するパルスの中央間の時間間隔と同様であり、前記複数のパルスにおける各パルスは、前記非線形混合ゾーンにおける非線形相互作用によって生成される前記信号を含む相関信号を得るために、前記第1の複数のパルス及び前記第2の複数のパルスの対応する各々のパルス内に、前記第1の変調信号の中心周波数と前記第2の変調信号の中心周波数との差に等しい中心周波数を有する変調信図1は、本開示の様々な態様に従って、ボアホールから離れた領域における非線形特性及び圧縮速度対せん断速度比の3次元画像を生成することができる複数の構成の1つを示す。第1音響源105はボアホール110内に設置されており、第1周波数f1で音響エネルギーの可動一次ビームを生成する。第2音響源115もボアホール110内に配置されており、第2周波数f2で音響エネルギーの可動一次ビームを生成する。一例として、第1音響源105及び第2音響源115はいずれもフェイズドアレイ音響源であってもよく、可動圧縮ビーム又は可動せん断ビームの一方を生成するように構成されていてもよい。本開示において、用語音響のacousticは、P、SV、又はSHの音響モードを意味し得る。図1に示されるように、第1音響源105は第1装置本体120に配置され、第2音響源115は第2装置本体125に配置される。しかし、この開示は限定的なものではなく、第1装置本体120及び第2装置本体125を共通の装置本体不図示に共に配置することもできる。装置本体120及び125は、ボアホール110の長軸150に沿った平行移動及びボアホール110の長軸周りの方位角の回転155を含む少なくとも2自由度でボアホール110内を独立に移動できるように設けられる。第1音響源105は、ボアホール110内において第2音響源115の上方に配置されてもよく下方に配置されてもよい。装置本体120及び125は、ボアホール110内で搬送検層装置不図示に設けられてもよい。第1音響源105及び第2音響源115の所定の方位角方向に対して、第2音響源115によって生成されたビーム及び第1音響源105によって生成されたビームは、ボアホール110から離れた混合ゾーン130において集光及びインターセプトされるように構成される。ビームを独立に操縦することと音響源105、115間の角距離を変化させることを組み合わせることによってインターセプション角angleofinterceptionを制御するときに、混合ゾーン130は、ビームとボアホールの長軸150とによって定義される平面内を移動する。混合ゾーン130のボアホール110からの距離は、ボアホール110のエッジ近辺から周辺の地下岩石層に約300メートル入ったところまでの幅がある。一例として、上記の段落において説明されている音響源アレイ105、115における隣接する要素間での位相差及び/又は開始時間の差は、一次ビームの音響エネルギーを特定の混合ゾーン130に集中させるために修正される。2つの波の間における地盤の非線形特性によって第3の弾性波が生成される。この第3の弾性波は、非線形物質ここでは岩石層において起こる3波混合処理によって生成される。この処理では、異なる周波数f1及びf2を有する2つの集束非共線波一次波とも称されるが混合して、f1-f2、f1f2、2×f1及び2×f2等の調和周波数及び相互変調周波数を有する追加的な波が形成される。第3の波の強度は、混合ゾーンにおける岩石の非線形性の関数である。一例として、周波数f1の一次圧縮P波及び周波数f2の一次せん断SV波が非線形媒体を通過するときに、周波数f1-f2の第3の圧縮P波又はせん断SV波が生成される。伝播選択規則propagationselectionrulesにおいては、第3の波の伝播ベクトルは、2つの一次波の伝播ベクトルと同一面上にある。交角、f1/f2比、及び縦波速度対横波速度比を適宜組み合わせることにより、ボアホール110に戻る一次ビームに対して特定の角度の方向に伝播する周波数f1-f2の第3の弾性波が得られる。センサ又は受信機アレイ135は、ボアホール110に戻ってくる第3の波を検出するためにボアホール110内の特定の位置に配置される。図1に例示されるように、本開示の一態様におけるセンサアレイ135は、センサ装置本体140に接するが装置本体120及び125とは別個に配置されるセンサアレイを構成する2以上のセンサを含む。センサ135は、ボアホール110の長軸150に沿ってボアホール110内を独立して移動可能に構成される。例えば、センサ装置本体140は装置本体120及び125の下方に配置され、又は、装置本体120及び125の上方及び下方に配置される。一部の態様において、センサ装置本体140は、装置本体120及び125の一方又は両方と接続される。第3の波は、センサアレイ135によって、ボアホール110内で検出される。図2は、図1と同様の配置を示す。図2においては、受信機135は、ボアホール壁に固定された3成分ジオフォン145を備える。到着する第3の波の到来方向を決定してシステムに冗長性を加えるために、得られた信号は情報処理によって傾角及び方位角に分解される。一態様において、第1プロセッサ又は制御装置は、コンピュータ読み取り可能な命令不図示を実行し、音響源放射の制御及びセンサアレイ135によって記録されたデータの圧縮又はフィルタリング等の処理タスクを実行するように設けられ、構成されてもよい。一態様において、当該第1のプロセッサは、ボアホール110内に配置されてもよい。一態様においては、第2プロセッサを設けてもよく、当該第2プロセッサは、前記第1プロセッサを支援し又は前記第1プロセッサと異なる処理を実行するように構成されたコンピュータ読み取り可能な命令不図示を実行するように構成されてもよい。例えば、第2のプロセッサは、3次元画像を生成する際の一部分の処理又はすべての処理を実行することができる。送信機又は受信機不図示は、有線ケーブル不図示を介して坑上にデータを伝送するためにボアホール110内に配置されてもよい。一態様において、上記第2プロセッサは、例えば、ボアホールの外部に設けられても良い。音響源105、115の一方のボアホールに沿った所定の深さにおいて、ボアホール軸を通る平面において混合ゾーンを空間的に走査するために一定の相対方向の傾斜でビームを掃引し、混合ゾーンを回転走査するために音響源を方位角方向に回転し、アッセンブリ全体をボアホール110に沿って移動させることにより、非線形特性を得るためにボアホール周囲の混合ゾーンの3次元領域を走査できる。音響源105、115及びセンサアレイ135を独立の装置本体に配置することにより、データの高い冗長性が得られ、探査の際の深さを変化させることができる。このようにして、非線形特性を得るためにボアホール周囲の岩石の3次元領域を調べることができ、帰還信号、すなわちセンサアレイ135によって検出された信号に基づいて非線形特性の3次元画像を処理及び計算することができる。図3は、本開示の他の態様に従って、ボアホール110から離れた領域における非線形特性の3次元画像を生成するための他の構成を示す。図3の配置は、図2の配置と似ているが、主要な相違点は、ボアホール110内に配置されている音響源が可動指向性ビームに代えて弾性波例えば球面波を生成することである。図3に示されているとおり、第1音響源305は、ボアホール110内において第1装置本体320に接するように配置されており、第1周波数f1を有する音響エネルギーの第1弾性波を生成する。第2音響源315は、ボアホール110内に第2装置本体325に接するように配置され、第2周波数f2を有する音響エネルギーの第2弾性波を生成する。音響源305、315によって生成される第1及び第2弾性波は、様々な混合ゾーン130においてボアホール110から離れた位置で交差するように構成される。受信機145は、ボアホール110内に配置されて、上述した3波混合処理によって混合ゾーン130で生成された第3の波を受信する。3波混合処理についてはさらに後述する。音響源305、315によって生成された波は本質的に無指向性なので、波の混合は混合ゾーン130の全領域において同時に発生し、図で表した面の外まで拡がる。また、受信機145は指向性を有する傾向がある。この目的のために、一例として3成分ジオフォンアレイを用いることができる。得られた信号は、仰角方位角及び伝播時間の範囲において、情報処理により複数の到来信号に分解される。音響源305、315及び受信機145の位置、伝播時間、及び分解された指向性を有する到着方向を前提とすると、以下の段落で説明される選択規則を適用して第3の波が生成された固有の混合ゾーンを決定するための十分な情報があるといえる。この固有の写像により、受信信号の特性に基づいて3次元3D画像を生成することができる。図4は、本発明の一態様に従って、搬送検層装置を用いて非線形特性の3次元画像及び縦波速度対横波速度比を形成する方法のためのフローチャートを示す。この方法では、まずステップ405において、第1周波数の可動ビーム弾性エネルギーを生成する第1音響源がボアホール内に配置され、また、第2周波数の可動ビーム弾性エネルギーを生成する第2音響源がボアホール内に配置される。この第1及び第2周波数の可動ビームは、ボアホールから離れた位置で交差するように配置される。このように、第2ビームの方位角は第1ビームの方位角と同じであるが、ボアホールの長軸に対する仰角が異なる。次に、ステップ410に進み、第3の弾性波がボアホール内でセンサアレイによって受信される。上述のとおり、第3の弾性波は、第1周波数と第2周波数との差に等しい周波数を有し、ボアホールに向かう伝播方向を有するように混合処理によって生成される。ステップ415では、第1音響源及び第2音響源の配置及び第3の波の特性に基づき、選択規則に従って、ボアホールから離れた混合位置が決定される。ステップ420では、複数の方位角、仰角、及びボアホール内での長手方向における位置においてステップ405の生成処理、ステップ410の受信処理、及びステップ415の決定処理を繰り返すことによって、記録されたデータを用いて非線形特性の3次元画像が生成される。圧縮せん断相互作用がある場合には、上記の段落で説明されたように、圧縮速度/せん断速度Vp/Vs比を得るために、受信信号がステップ425において分析される。ステップ430では、非線形特性が、流体飽和率、有効応力、岩盤割れ目密度、及び鉱物特性等の物理的な貯留層特性に変換される。本開示の一部の態様において、第1音響源及び第2音響源は、ビーム、円筒波、又は球面波の音響源であってもよく、センサアレイは、無指向性単一成分センサ及び3成分ジオフォンの任意を組み合わせを用いることができる。成分部分の組み合わせを変えることにより、信号処理及びイメージングにおける冗長性の程度を変更することができる。周波数f1の一次圧縮P波及び周波数f2の一次せん断S波が非線形媒体において交差する特別な場合には、周波数f1-f2を有する第3のP波又はS波が生成される。一次P波及びS波はそれぞれ波動ベクトルk1及びk2を有するビームであり、非線形の地盤特性が一様な場合には、生成された第3の波は、波の相互作用の運動学kinematicsに基づき、選択規則k1-k2=k3に従った波動ベクトルk3を有する平面波であることが要請される。この選択規則は、一次波の許容される交角及び第3の波の具体的な伝播方向に厳しい制約を課す。2つの線形平面波の非線形混合の一般的な運動論、選択規則、及び振幅応答については、JonesandKobett1963、Rollins、Tayloretal.1964、及びKorneev,NiheiandMyer1998においてさらに説明されている。これらの文献は参照により全体として本明細書に組み込まれる。これらの文献は、混合媒体の非線形パラメータと非線形混合の信号強度との間の具体的な関係を提供する。例えば、Korneev,NiheiandMyerの式53及び式54は、P平面波及びSV垂直に偏波したせん断波平面波の混合強度が岩石の非線形パラメータの具体的な組み合わせに比例することを示している。2つの弾性平面波の非線形相互作用を支配する選択規則は、2つの弾性ビームの相互作用のガイダンスとして用いることができる。これらの平面波選択規則により、以下の6つの非線形相互作用が後方散乱波を生成することになる。2つの弾性平面波の非線形相互作用を支配する選択規則。この表及び本明細書においてf1はf2よりも大きいものとする。図5a、図5b、及び図5cは、2つの一次波がビーム間相互作用のビームである場合における表1の選択規則の数値シミュレーションを示す。図5aに示されている25kHzの圧縮ビームと図5bに示されている18kHzせん断ビームとが混合して、図5cに示されている周波数が7kHz=25kHz-18kHzの第3のビームが生成される。この例では、前記平面波予測に従って、周波数f1-f2でPf1波に対して133°の角度を有する第3の後方伝播Pビームが、Pf1とSVf2ビームとが重なる領域での非線形混合によって生成される。ビームの非線形相互作用の運動学によって、波動ベクトル及び周波数の特定の組み合わせが生成される。この第3の波は、特定の伝播時間、並びにf3=f1-f2及びk3=k1-k2等で表される特定の周波数f3及び波動ベクトルk3で戻ってくる。f1、f2、k1、及びk2の組み合わせについて、同一平面における第3の波のwell-definedな伝播波動ベクトルk3k1及びk2で定義されるが存在する。特定の受信機位置及び2つの一次波k1及びk2の非線形混合が起こる位置で検出された信号の間には直接の対応がある。受信機の信号強度は、他の要素の中でも特に混合ゾーンにおける岩石の非線形性の強度に比例し、ベクトルk3上にある受信機において最大となる。したがって、受信機における信号強度は、例えば、図1に示されるビーム軌跡に沿って、岩石の非線形性に幾何学的にマッピングされる。波の伝播についての幾何学理論によって、混合ゾーンにおいて生成されるビームは、特定の時間遅延後に、ボアホールの3つの波動ベクトルk1、k2及びk3の配置によって定義される特定の受信機に到来することが示される。ボアホール内の特定の位置において特定の時刻に得られる信号の強度は、交差位置の非線形性の程度に依存する。したがって、ビームに沿った岩石の3次元特性の相対的な強度の時間画像を構成できる。受信機における信号の振幅の大きさは、それ自身が混合ゾーンの石油物理学的特性を示す。ビーム及び平面波が収束角を保ったまま方位角及び仰角ついて走査される場合には、ボアホール周囲の岩石の非線形特性の局所的な周方向及び径方向の3次元画像を得ることができる。アッセンブリ全体をボアホールの上下に移動させることによって、ボアホール周囲の岩石の非線形特性の3次元画像を繰り返し得ることができる。これらの繰り返し得られた画像の重み重合を生成することにより、ボアホール全体の周囲にある岩石の非線形特性の画像を以下で説明するコンピュータ処理により生成することができる。また、音響源及び受信機が3つの別個の装置本体の一部になっている場合には、そのうちの1つ又は2つを動かし、3つ目のものを固定しておくことができる例えば、受信機装置本体が上下動されるときに音響源を固定しておく。または、装置本体同士が異なる間隔を有するようにして坑井への降下を行ってもよい。弾性ビームとより幅の広いビーム準平面波との間の非線形混合については、選択規則が緩和されている。ビーム幅が前記第3の波の約10波長である場合には、波動ベクトルk3=k1-k2を中心とした周波数f1-f2の第3の波が一次ビームに沿って継続的に生成される。f3=f1-f2の周波数に対して得られる信号強度は、混合領域の平均非線形特性、周波数f1の平均伝播速度と周波数f2の平均伝播速度との比f1及びf2を有するビーム圧縮波又はせん断波であってもよい、混合ゾーンの領域、及び混合の配置の関数である。この関数は、様々な混合モードについて計算される。例えば、f1に対する圧縮波P及びf2に対するSV等の特定の混合モードについての信号強度は、以下の式1で与えられる。ここで、Uは前記ボアホールで受信された前記第3の波の変位振幅であり、A1は圧縮波の縦偏極であり、B2はせん断波の横偏極である。βは、LandauandLifschitzのA、B及びCパラメータの関数であり、混合ゾーンにおける岩石の非線形性を表す。νは混合ゾーンの体積であり、rは混合ゾーンから受信機までの距離である。Fは入射ビームの配置に依存し特定の幾何学的配置について数値計算できる一次の幾何形状因子geometricformfactorである。Δは、波動ベクトルk1,k2及びk3の数値計算可能な関数であり、相互作用の幾何学的配置が当該選択規則に従う場合にのみ重要な選択規則形状因子selectionruleformfactorである。式における下付文字のPSVPは、圧縮波を生成する圧縮せん断相互作用について言及するものである。本開示の一部の態様に従って、圧縮速度対せん断速度比の画像は、以下のようにして生成される。図6に示されるように、音響源の1つが周波数f1の圧縮波P波を生成し、他の音響源が周波数f2のSV波を生成し、この両方の波が特定の交差領域に向けられたときに、差分周波数f3=f1-f2の第3の圧縮波P波の伝播方向が、選択規則によって決定される混合ゾーンにおける岩石の平均insituVp/Vs比によって制御される。図2又は図3の3成分受信機アレイ145における信号の測定値に基づいて、第3の波の方向が決定され、これにより混合ゾーンのinsituVp/Vsが計算される。ビーム及び平面波が必要な収束角を保ったまま方位角及び仰角について走査される場合には、前記ボアホール周囲の岩石のinsituVp/Vs比の局所的な周方向及び径方向の3次元画像が得られる。アッセンブリ全体を前記ボアホール内で上下動させることにより、前記ボアホール周囲の岩石のinsituVp/Vsの3次元画像を繰り返し取得できる。これらの繰り返し取得された画像の重み重合を生成することにより、ボアホール全体の周囲の岩石のinsituVp/Vsの画像が、以下のコンピュータ処理により生成される。または、装置本体同士が異なる間隔を有するようにして坑井への降下を行ってもよい。本開示の一部の態様では、一次ビームの周波数f1のf2に対する比を走査することにより、Vp/Vs比の別の決定方法が実現される。図6は、図1の構成において生成される2つのビームの相互作用の幾何学的配置を示す。この幾何学的配置は、ベクトル解析及び上記の段落において説明した三角法を用いて分析される。ベクトルk1及びk2の長さk1及び長さk2は、対応する周波数及び速度の比によって定義される。図6に示したとおり、リターン角returningangleφは、f1/f2、Vp/Vs比、及び2つの一次ビームの交角θの関数である。また、物理的な選択規則によって、第3の波は、図5に示した例のようなf1/f2,、Vp/Vs比、及びインターセプション角θの特定の組み合わせにおいてのみ生成が可能となる。Vp/Vs比の記号r及び図6で定義された文言を用いることにより、ベクトルk3の大きさk3は、k1と-k2のベクトル和、すなわち、以下の式と、以下の余弦法則によって与えられる。この2つの式を組み合わせ、k1にf1/Vpを代入し、k2にf2/Vsを代入すると、選択規則によって課される幾何学的条件の表現が導かれる。以下の二次方程式は、r、混合ゾーンのVp/Vs比について解くことができる。これにより、特定の混合領域のinsituVp/Vs比を評価する別の例示的な方法が導かれる。この方法は以下のシーケンスで表される。a標準的な音波波形ログを記録してボアホール近くのVp及びVsを決定し、フェイズド音響源アレイの隣接する要素の間の位相差を推定するためのデータを取得し、測定対象の幾何学的配置におけるおおよその収束角にビームを向ける。b制御角θの方向で集束しボアホール周囲の特定の空間において混合するようにP音響源及びSV音響源を操作する。cf1を固定したままf2を変動させ、ボアホール内のセンサで差分周波数f1-f2の受信信号の振幅を測定する。dアレイ中の各受信機の信号が最大振幅強度に達した周波数を特定する。e音響源及び受信機の幾何学的配置から角度θ及び角度φを決定する。傾斜方向においてビームを掃引し、方位角方向にビームを回転し、アッセンブリ全体を前記ボアホールの上下方向に動かし、これらの操作を繰り返すことにより、前記ボアホール周囲の3次元領域のVp/Vs比を探査し、これにより前記ボアホール周囲の岩石のinsituVp/Vs比の3次元画像を取得することができる。上述した方法は、周波数の差分f1-f2をはっきり特定し、スペクトル解析を行って測定の信号対雑音比を改善できる。また、両周波数f1及びf2が同時に比例的にチャープする場合には、得られる差分周波数信号f1-f2もはっきりとしたチャープ信号になる。時変符号には、第1のビーム/波、第2のビーム/波、又は第1のビーム/波及び第2のビーム/波の両方における振幅変動、周波数変動、及び/又は位相変動の単数又は複数を含む。一次周波数のうちの1つを周波数比を固定したまま周波数で掃引した場合に第3の差分波は広帯域になる。このように、得られた第3のビームf2-f1は同じ方向を保ったまま広い周波数帯で掃引される。これにより、チャープ信号又は符号化された信号の標準的な自己相関によって信号対雑音比を改善することができる。波動ベクトルk3=k1-k2はwell-definedであるため、受信機135において記録された第3の波における信号と雑音を、ボアホールにおいて3成分受信機を利用してさらに区別できる。例えば、3成分受信機の信号は、ホドグラム解析等の技術により特定の指向性を有するようになる。本開示の一部の態様においては、上記の工程を逆の極性180度の位相差の音響源信号を用いて繰り返し行ってその結果を合計することにより信号対雑音比を改善することができる。リターン差分周波数信号の振幅は2つの一次波の振幅の積に比例し一次音響源が反転しても極性が反転しないため、リターン差分周波数信号はコヒーレントに重ね合わされる。他方、当該システムの一次音響源によって生成される線形雑音は極性を反転させるため、重ね合わせにより相殺される。ビームと波の様々な非排他的な組み合わせを用いて代替的な方法を実現できる。一例として、音響信号及び地震波信号のコンピュータ処理により画像を生成する方法は以下の工程を含む。当該方法は、第1に、非線形混合処理により生成された第3の波の信号を分離するために、記録された第3の波の周波数成分のスペクトル解析及び差分周波数信号の適当な選択規則を実行する。センサが3成分ジオフォンを含む場合には、方向技術orientationtechniquesを用いてボアホールにぶつかる第3の波の方向を決定する。続いて、非線形媒体における非共線混合の選択規則、第1ビーム、第2ビーム及び第3の波の波数並びに2つのビーム音響源及びセンサアレイの位置に基づいて、記録された第3の波の振幅を一次混合波の周波数比の関数として分析し、第3の波の信号が発生した混合位置を決定する。続いて、各音響源受信機の組み合わせについてチャープされた送信機信号を用いて、受信信号の相互相関により地震波形seismogramを生成する。続いて、時間と距離の一方又は両方においてボアホール周囲の地盤の非線形特性の3次元画像を得るために、全データセットに対して3次元時間画像処理又は3次元深度画像処理を行う。地震波形から画像を生成する方法は公知である。例えば、Hilletal.には、ビームから画像を形成する特定な場合の一般的な方法が記載されている。Hilletal.は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。図7は、他の代替的な画像処理方法を例示する。図7は、狭いビーム705及び広いビーム710が相互作用する場合を示す。探索される領域のVp及びVsの滑らかな背景モデルを仮定し、選択規則を適用することにより、狭いビームに沿った混合ゾーン730について受信機位置735において検出されるエネルギーの幾何学的写像が可能になる。このようにして、非線形特性の時間画像を狭いビームに沿って生成することができる。方位角方向に回転しアッセンブリをボアホールに沿って動かすことにより、ボアホール周辺の領域の3次元時間画像を生成することができる。異なるビーム仰角での測定の連続した繰り返し、f2/f1で表される周波数比αを変更することにより、一連の3次元時間画像を生成することができる。画像処理におけるこの冗長性によって、滑らかな背景モデル及び3次元空間画像をさらに改良することができる。岩石の非線形パラメータは、天然ガス、石油、及び水の飽和率の変動、有効応力、岩盤割れ目密度及び鉱物含有量等の多数の重要な炭化水素貯留層パラメータに関連することが分かった。本開示の一態様において、上記の方法により生成された非線形特性の3次元画像は、記録時におけるボアホール周辺における特性の分布に関する定量的な情報を提供するように変換される。また、本方法を連続的に繰り返すことにより、貯留層を監視するために、貯留層特性の時間変化を検出することができる。受信した波形の記録は、地盤の非線形特性の画像を生成するために処理される。ビームの指向性及び伝播時間によって、散乱波の生成場所を特定することができ、これにより、当該方法は、従来の無指向性モノポール音響源及びダイポール音響源を用いた通常の音響画像処理技術に基づく技術と区別される。一例として、周波数f1の一次圧縮P波及び周波数f2の一次圧縮P波が非線形媒体を通過するときに、前記の選択規則が守られ、周波数f1-f2の第3のせん断SV波を生成することができる。この具体的な構成を用いることにより、ボアホールからの様々な測定距離範囲について、Vp/Vs速度比及びボアホール周辺の岩石層の非線形特性の3D画像が生成される。せん断波すなわちPP→SVを生成するための圧縮非線形混合の具体例は、以下の段落において、測定及び分析のための多くのコンセプト、方法、処理及びシステムを説明するために用いられる。これらは、同様にPSV→SVや、第3の波を生成するための2つの音響圧縮波又は音響せん断波の任意の置換にも同様に適用される。図8は、本開示の一態様に従って、非共線混合non-collinearacousticmixingを用い、岩石層の非線形特性及びVp/Vs速度比を遠隔マッピングremotemappingするボアホールベースのシステムの構成例を示す。ボアホール800内の送信機801、802の上方アレイ及び下方アレイからの2つの一次音響ビーム、例えば、圧縮P波は、当該ボアホールを囲む岩石層に向けられる。送信機アレイは、音響エネルギーが任意の方位角φ1809及びφ2811及び仰角α1810及びα2812の方向に伝播するように、方向を合わせられる。好適な仰角α1、α2及び方位角φ1、φ2について、岩石層を伝播する2つの一次Pビームは、ボアホール800から離れた混合ゾーン805において収束角θで交差する。収束角θは、2つの収束ビームの方向の間の角度として定義され、図8においては、2つの送信機801及び802を混合ゾーン805につなげる線で表されている。交差する点における岩石層が非線形特性を有している場合には、二次Sせん断波SV例えば、2つの交差する圧縮波の軸によって定義される平面において偏波したせん断波が、非線形交差によって生成される。この二次せん断波は、散乱角ψ806によって表される選択規則によって定義される。この散乱角ψは、下方の送信機からの音響波の軸と、散乱波の軸との間の角度として定義される。図示された構成においては、エネルギー807はボアホールに戻り、受信機又は受信機803のアレイによって記録される。上記のとおり、二次せん断波の生成に好適な条件は、エネルギー保存及び運動量保存に由来する選択規則に基づいて推論される。二次波Sは、以下の条件のいずれかに従わなければならない。f3=f1-f22k3=k1-k23又は、f3=f1f24k3=k1k25ここで、k1、k2及びk3は、波動ベクトルである。f3=f1-f2が成り立つ第1の周波数条件は、ボアホール近くの岩石層の特性を調査する際に特に関連する。図9に示すように、条件2及び条件3は、波動ベクトル三角形の形成によって表され、以下の関係6、7及び8によって満足される。これらの条件は、図9bのベクトル図における三角法を用いることにより、式9及び式10が成り立つときに、満たされることが示される。多くの堆積岩においてVp/Vs速度比は1.5~3.0の範囲にあるので、図9aに示す構成においてボアホールに戻るように伝播する二次せん断波SVの生成を許容する収束角θと周波数比f1/f2本明細書においてdで表される。との組み合わせが存在する。上記のとおり、交差する非共線平面波の非線形相互作用によって生成される音響エネルギーの振る舞いは計算可能である。選択規則は、1セットの許容される相互作用を定義する。PP→SV相互作用は、表1における部分的な列挙に対して付加的なものである。これらの様々な相互作用は、収束波が圧縮波かせん断波か、交差位置における物質のVp/Vs速度比に応じて変わり、また、合計f1f2周波数エネルギー及び差分f1f2周波数エネルギーを生成する相互作用によって変化する収束角、周波数比、及び散乱角の所定の組み合わせを用いる。以下の例において示される配置は、Pf1Pf2→Vf1f2相互作用に基づくものであり、類似の配置が、差分周波数共鳴differencefrequencyresonance又は合計周波数共鳴sumfrequencyresonanceを生成する他の許容される相互作用、例えば、Pf1SVf2→SVf1f2及びPf1SVf2→Pf1f2について同様に示される。例えば、Pf1Pf2→SVf1f2を考えると、図10aは、混合係数Wを2つの音響源の周波数比の関数として表す。混合係数Wは、散乱波を生成する変換の効率の大きさの基準であり、式11で表される。ここで、Dは、式12に定義されているとおり、ラメ定数λ及びμに依存し、混合ゾーンのf2/f1に比例する。式13に表されているように、θは、2つの一次ビームの混合ゾーンにおける収束角であり、mはLandau-Lifshitz非線形定数A及びBに関連する倍率である。したがって、mは、所定の混合ゾーンに関して定数である。図10a、10b、及び10cは、mがその代表的な値である3660GPaKorneev,NiheiandMyer1998と仮定した場合に、混合ゾーンにおいて1.5~2.0の範囲にあるVp/Vs速度比への混合係数W、収束角及び散乱角の依存度を示す。図10aは、混合ゾーンVp/Vs比のある範囲について、混合係数の平面波周波数への依存度を示す。図10b及び10cは、PP→SVの相互作用についての選択規則に従う対応の収束角及び散乱角を示す。図10aから理解されるように、混合係数は、第2の周波数f2の第1の周波数f1に対する比が約0.7のときに、最大値をとる。また、図10bから、第2の周波数f2の第1の周波数f1に対する比が約0.7のときに、収束角が約30度と約40度の間の範囲にあることが分かる。さらに、第2の周波数f2の第1の周波数f1に対する比が約0.7のときに、第1の波の方向に対する帰還波returningwaveの散乱角は約40度になる。図11aから図11cは、ボアホールに帰還する散乱波を生成する非線形媒体における音響ビームの非共線相互作用の数値シミュレーションの結果の例を示す。図11a~図11cにおいて、ボアホール1100は、下方送信機1101、上方送信機1102、及び受信器アレイ1103を備える。下方送信機1101及び上方送信機1102によって生成される圧縮ビームの形態における音響エネルギーは、ボアホールから離れた位置で、収束角1104で収束する。受信器アレイ1103は、上述し、また、以下でも繰り返し説明するように、選択規則によって定義される散乱角1106の音響ビームの相互作用によって生成される散乱波1107を受信するように配置される。図11a、11b、及び11cでは、ボアホールに沿う方向のメートル単位の距離が、ボアホールから離れる方向の半径方向のメートル単位の距離に対して示されている。図11a及び11bには、2つの音響波源によって生成された2つのビームの圧縮音響エネルギーに関連する体積ひずみが示されている。図11cには、散乱せん断波1107に関連するせん断ひずみが示されている。以下の段落では、測定された散乱音響波を高めて抽出するために用いられるコード化スキームが説明される。この散乱音響波は、ボアホール周囲の岩石層内の混合ゾーンにおける一次音響信号の非線形混合によって生じる。ボアホールから離れた岩石層内の非線形音響現象によって生成される散乱音響波の測定は、コード化一次音響信号をブロードキャストし、非線形相互作用によって生じる信号を記録し、その後非線形信号の予測特性に基づいて波形認識法及び/又はバンドパスフィルタ法を用いることによって高められる。1つの非限定的な例は、選択規則に従って、記録信号を、ブロードキャストパラメータbroadcastparameterに由来するタイミングの予測及び周波数成分を表すテンプレートと相関処理することである。相関処理の結果は、ボアホールを通過して伝播した音響パルスを表す。例えば、PP→SVの場合には、当該非線形相互作用から生じる帰還エネルギーreturningenergyは、ボアホールに沿って、当該層のせん断波速度をその伝搬方向とボアホール軸とが為す角度の余弦で割ったものと等しい速度で伝播するように見える。図8に図示されたようなシステムに適用される場合に、コーディング及び相関処理方法は、弱い非線形信号の検出を改善し、測定によって探査される領域における非線形特性及びVp/Vs速度比の3D画像の構築を改善する。非線形媒体における非線形音響混合により生成される信号を改善するコーディング及び信号相関処理を利用する非限定的な実施態様が以下の段落において説明される。コード体系のより一般的な実施態様の詳細な説明は、本出願と同時に出願された、SystemandMethodforGeneratingMicro-SeismicEventsandCharacterizingPropertiesofaMediumWithNon-LinearAcousticInteractionsアトーニードケット番号091230-0397046と題する米国特許出願に記載されている。この米国特許出願の内容は参照により全体として本明細書に組み込まれる。図12a~12dを参照して、音響源1201は、時刻t=0においてN個の音響パルスから成る第1のコード化時間列timetrainu1t又は変調時間列u1tのブロードキャストを開始する。n番目の音響パルスは、周波数fn及び限定された時間間隔における振幅包絡線E1nt-Tnを有する。ここで、n=1,2Nであり、Tnはn番目のパルスのブロードキャスト時間である。連続するパルス間の時間間隔は可変である。一部の実施形態において、連続するパルス間の時間間隔は、個別のパルスの持続時間よりもはるかに長く、パルスは重複しない。第2のコード化時間列timetrainu1t又は変調時間列u1tは音響源1202からブロードキャストされる。この第2のコード化時間列又は変調時間列は、時刻t=δにおてN個の連続音響パルスのシーケンスから成る。ここで、δは、第1のコード化列の開始時間と第2のコード化列の開始時間との間の開始時間差である。一部の実施形態において、開始時間差は、第1のコード化列と第2のコード化列との間の時間遅延と理解される。第1のコード化列のブロードキャストは、第2のコード化列に比べて遅延していてもよく、その逆であってもよい。本明細書においては、δを遅延時間と称することが多い。しかしながら、第2のパルス例が最初に開始することもあるので、δは、時間差を意味するものとして広い意味に解釈されるべきである。n番目の音響パルスは、dfnの周波数及び限定された時間間隔における振幅包絡線E2nt-Tnδ振幅包絡線E1nt-Tnを有する。ここで、n=1,2Nである。2つの列の対応するパルス間の周波数比はdに固定されている。Tnδは、n番目のパルスのブロードキャスト時間である。第1のコード化信号列及び第2のコード化信号列の振幅包絡線E1及びE2は、異なるものであってもよいし、同じものであってもよい。時間コード化信号の例が図12b~12cに示されている。これらのコード化信号は、数学的に、以下の式14及び式15で表される。本明細書において、記号は、乗算演算子として用いられる。ここで、ζnは各パルスnの位相であり、expiζnは各パルスnの位相期間である。それぞれの信号包絡線E1nt-Tn及びE2nt-Tndは、ガウス包絡線等の任意の形状又は形態を取り得る。同様に、包絡線内の変調信号は式14及び式15で表されるが、他の数式で表されても良い。時間遅延δが送信機1201及び1202から混合ゾーン1204までの伝播時間の差分に等しい場合には、2つのブロードキャスト列の対応するパルスnの音響エネルギーは、混合ゾーンに同時に到着し、収束角、周波数比及びVp/Vs比が調和規則の基準に合致すると、1dfnの卓越周波数を有する第3の散乱音響パルスの例を生成する。この卓越周波数は、2つの一次パルスの周波数、fnと1dfnとの差に等しい。u3で表される第3の波は、受信機で記録され、2つの一次信号のコーディングを引き継ぐ。したがって、第3の波は、式16で表される。ここで、ζnは、第3の波の各パルスnの位相であり、expiζnは、第3の波の各パルスnの位相期間である。E3ntは、一次パルスの混合により得られる振幅包絡線であり、Tは、以下でさらに詳しく説明するように、音響源1から混合ゾーンの中心を通って受信機に至る伝播時間の合計である。一実施形態において、信号の改善は、地震処理seismicprocessingの分野においてよく知られている、測定信号u3の非線形相互作用及び伝播時間情報の関連部分を抽出する相関技術を用いることによって実現できる。この技術には、式17で表されるコード化信号を有するテンプレート信号usの構築が含まれる。ここで、ζnは、テンプレート信号の各パルスnの位相であり、expiζnは、テンプレート信号の各パルスnの位相期間である。Wnは、好適に選択された包絡線関数であり、gfnは、周波数fnの好適に選択された関数である。関数gfnは、最適な非線形信号の抽出を実現するために計測信号u3内の期待される変調信号の形状に基づいて適切に選択し得る。例えば、gfnは、1dfnとなるように選択される。このとき、図12に示されるようにu3が以下の式と等しくなる。しかしながら、他の関数gfnも本発明の範囲内である。u3において非線形相互作用から信号を抽出するために、u3とusとの相互相関処理が実行され、相関処理された信号Mが得られる。ここで、Mは、数学的に式18で定義される。相関処理された信号Mは、1-dfnの全周波数を含むバンド幅を有する鋭い帯域制限スパイクband-limitedspikeである。パルス数Nが大きい場合には、n=1,2,...,Nである。帯域制限スパイクband-limitedspikeという語は、本明細書において、制限された周波数帯域幅を有するスパイク信号を意味する。一実施形態において、パルス数Nを増加させてブロードキャストの持続時間を増加させることにより、線形相互作用により生成された信号やそれ以外の雑音を抑圧しつつ、相関処理された信号M中の非線形相互作用により生成される信号を改善することができる。コード化信号パターンを用いる相関技術は、非線形相互作用により生成された信号を抽出し改善するための多くの方法の1つであることに留意されたい。パターン認識や周波数バンドフィルタリング等の代替的な信号処理技術も、信号の抽出や改善のために同様に用いられる。相関処理された計測信号Mは、次の特性を有する。第1に、相関処理された信号は、第1及び第2の初期のコード化信号間の時間遅延δが、第1の音響源1201から混合ゾーン1204までの伝播時間t1と第2の音響源1202から混合ゾーン1204までの伝播時間t2との間の差に等しい場合、即ち、δ=T1-T2の場合のみ、混合ゾーンにおける非線形相互作用に対応する鋭い帯域制限スパイクを含む。この条件が合致しない場合には、相関処理された信号は、非常に抑圧される。第2に、条件δ=T1-T2が満たされる場合には、一次音響源から混合ゾーンまでの伝播時間と混合ゾーン1204から受信器アレイ1203内の受信器1203までの伝播時間との合計に等しい時間T、即ちT=t1t3=δt2t3において、相関処理された信号Mt上で帯域制限スパイクが生じる。第3に、連続するコード化信号の継続の増大、即ち、ブロードキャスト列におけるパルス数Nの増大は、雑音からの信号の識別性を向上させる。これは、雑音がテンプレート信号Usの形状を有しないからである。下方送信機1201及び情報送信機1202が、ガウス包絡線を有する連続的な音響パルスから成る2つのコード化信号列を放射する場合の数値シミュレーション結果を図13a~図13dに示す。この非限定的な例において、12パルスのコード化信号は、574Hz,373Hz624Hz,16,224700Hz,455Hz757Hz,492Hz802Hz,521.3Hz870.5Hz,566Hz947Hz,615.5Hz1000Hz,650Hz1120Hz,728Hz1218Hz,792Hz1324Hz,861Hz1440Hz,936Hzという組み合わせの周波数で用いられる。この組み合わせにおける周波数比f2/f1は、定数0.65である。2つの信号の間の開始時間遅延δは、t1t2と等しくなるように選択される。2つのコード化された連続する波u1及びu2のブロードキャストに起因する非線形相互作用の数値シミュレーションが、コンピュータ上で実行される。図13bには、非限定的な受信機アレイ1203において1~110の番号がつけられた110個の受信機のうちの6つの受信機において受信され記録された2つの連続的なパルスのブロードキャストに基づく非線形相互作用に起因するシミュレーション信号が示されている。図13cには、帰還コード化信号に対するテンプレートusが示される。テンプレート信号と各受信機おける記録信号との相関処理の結果が図13dに示される。図13dに示されている各受信機における相関処理された信号は、非常に鋭い帯域制限スパイクを示す。この鋭いスパイクは、時間T=t1t3において発生する。ここで、t1は、音響源1から混合ゾーンの中心までの伝播時間であり、t3は、混合ゾーンの中心から受信機までの伝播時間である。この受信機アレイ間での時間遅延又は反射伝播時間差move-outは、音響エネルギーが、帰還波とボアホール軸との間の角度の余弦によって除されたせん断波速度に等しい見かけの速度で、ボアホールに沿って伝播したかのように見える。図13a~13dに示されている数値シミュレーションは、図12a~12d又は図8における測定系に関して用いられる場合におえるコード体系の力と有用性をはっきりと示している。混合領域1204における非線形相互作用の強度に比例する強度を伴う帯域制限スパイク信号を含む相関処理された記録を生成するために、受信器において記録された信号をコンピュータが処理する。帯域制限スパイクの到達時間Tは、波源1201から混合領域1204への伝播時間及び受信器1203へと戻る伝播時間の合計と等しい。帯域制限スパイクの振幅は、受信器の配置に応じて変化し、特定の受信器において最大値を生じ、これらの場所は、混合領域1204における非線形相互作用の散乱角度Ψ1206と従属関係にある。散乱角度Ψは、混合領域MZにおける岩石の特性、例えば、Vp/Vs速度比と従属関係にある。この結果は、コード体系及び図12a~12d又は図8に示されている測定系の特性である点に留意されたい。テンプレートと併せてガウス包絡線及びコード化信号を用いることは、コード化信号の仕組みとその特徴を例示することを目的として用いられた限定を意図しない例である。フィールド応用によって必要となる様々な理由に応じた、分解能及び信号対雑音比の条件による相関処理のパフォーマンスを最適化するために、u1、u2及びu3の変形を考慮することができる。本開示の一部の態様において、一次音響信号におけるコード化音響ビームは、ボアホールに戻ってくる非線形信号の振幅及びフォーカシングを高めるために用いることもでき、信号検出感度及び信号対雑音非を改良するために用いることもできる。図14a~14dは、数値シミュレーションによって生成されたノイズを有する時系列信号に対するコード化信号の仕組みの適用例を示す。ノイズを有する時系列信号は、非線形相互作用の結果としてのボアホールに戻る信号をシミュレートする。非線形相互作用信号の振幅よりも10大きい振幅を有するホワイトガウスノイズが、コード化テンプレートとの相関処理が適用される前に、非線形モデル内の波伝播の数値シミュレーションによって生成される時系列信号に対して追加される。この構成は図12a~12d及び図13a~13dに示される構成と同一である。図14bは、ノイズを含み、受信器アレイ1403の6つの受信器において記録されるシミュレートされた受信信号を示す。図14dは、図14cに示される12のパルスのコード化テンプレートustとの相関処理のときに、同じ受信器上でノイズを有する信号この場合、シミュレートされたノイズを有する信号から取り出される信号を示す。この符号化体系は、このように、非線形相互作用から信号を効果的に抽出しノイズを最小化することを示し、実際の適用における有益な特徴である。以上により、ブロードキャストコーディングと信号処理の組み合わせを用いることにより、いかにして、検知を改善し、非線形媒体における非線形混合によって生成される音響波信号の振幅を決定し、また、混合ゾーンの非線形性及びVp/Vs比を推測するために音響源から混合ゾーンを通って受信機アレイに至る伝播時間を決定するかを説明した。以下の段落においては、ボアホールベースの測定系boreholebasedmeasurementsystemの文脈におけるコーディング方法及び信号処理方法を説明する。ボアホール周辺の地層に関する初期の圧縮速度及びせん断速度モデルにおいては、レイトレーシングraytracing等の技術が、選択された傾角及び方位角α1、α2、φ1、及びφ2、809~812並びに収束角及び散乱角θ及びψ、804及び806に対応する図8における混合ゾーンの位置を推定するために用いられる。この情報は、送信機からの2つのパルスが混合ゾーンに同時に到達して非線形相互作用によって受信機に他到達する散乱パルス列を生成するために必要な時間遅延δP及び周波数比dPを推定し、第1の音響源から混合ゾーンを通って受信機に至るまでの合計伝播時間TPを推測するために用いられる。その推定値の周辺において体系的にδ及びdを走査し、テンプレートustを記録信号u3tと相関処理することにより、アレイ803の各受信機要素について、一連のMt,δ,dが得られる。上述のとおり、各受信機要素について相関処理された信号Mt,δ,dは、選択条件により非線形相互作用が許容される場合には、混合ゾーン805における非線形相互作用に対応する帯域制限スパイクを有する。Mt,δ,dの空間t,δ,dにおいて、混合ゾーン805における非線形相互作用に対応する帯域制限スパイクの位置TNL,δNL,dNLを特定するための調査がなされる。TNL,δNL,dNLは、TP,δP,dPの近傍にある。TNL,δNL,dNLとTP,δP,dPとの間の差分は、岩石層の実際の伝播特性からの、伝播速度モデルの偏差を示す。これらの差は、速度トモグラフィー反転velocitytomographicinversionやそれ以外の速度更新方法により伝播速度モデルを更新するために用いられる。式9及び図10における周波数比d、Vp/Vs比、収束角及び散乱角の関係を前提として、混合ゾーンにおける岩石層のVp/Vs比が、混合ゾーンにおける観測されたdNL、収束角及び散乱角に基づいて計算される。後ろの2つの量は、更新された伝播速度モデルに基づくレイトレーシング又はそれ以外の数値的方法により計算できる。振幅値MTNL、δNL、dNLは、混合ゾーン805における岩石層の非線形混合強度に関する情報を含む。この情報は、以下で説明するように、岩石層の非線形特性の3D画像化のために用いられる。特定の混合ゾーンに関連するパラメータの組み合わせ、すなわち、MTNL、δNL、dNL、TNL、δNL、及びdNLを特定するためのテンプレート信号との相関処理による非線形音響混合信号の処理能力は、以後、Vp/Vs比、伝播モデルVp、Vsの決定のために用いられるが、コーディング及び相関処理プロトコルの直接の結果である。この固有の特性が以下の画像化体系を支持する。以下の段落における説明は、ボアホール周囲の岩石層のVp/Vs比及び非線形特性の3D画像を生成するためのコード化音響信号の非限定的な使用例に着目するものである。しかしながら、コード化音響信号は、地質学や石油物理学だけにとどまらない幅広い用途を有しており、例えば、非破壊検査や医療上の画像化などの分野で利用される。非限定的な例として、図8のシステムに関して信号対雑音比を改善するための測定及びデータ処理プロトコルを、以下の段落で説明する。簡素化のために、処理プロトコルは、非減衰性岩石層non-attenuativerockformationを前提として説明する。しかしながら、以下の測定及びデータ処理プロトコルは、減衰性岩石層にも同様に当てはまる。岩石層の減衰効果は、フォーメーションQformationQに関連する予測値によって、散乱波の源originを変位させることである。第1に、上述したように、2つのコード化信号の周波数比dについて、図8の測定系の第1の音響エネルギー源801及び第2の音響エネルギー源802からの一次音響ビーム信号は、地盤に送信される。時間遅延δは、2つのコード化信号源801及び信号源802との間で維持される。測定の配置は、選択規則を満たし、時間遅延は、2つの信号源からのエネルギーが混合ゾーンに同時に到達するようなものである。一実施形態において、位置z3における受信機803での3成分ジオフォンの各々の成分は、帰還音響波を検出し記録する。測定値は、mt,δ,d,z3で表される。代替的又は追加的に、帰還音響波における圧力信号を検出するためにハイドロフォンを備えることもできる。第2に、コード化一次信号は、上記のように、第1及び第2の音響エネルギー源から送信されるが、極性は反転、すなわち、位相は180度シフトしている。受信機803で記録される信号は、mt,δ,d,z3と表される。第3に、2つの信号mt,δ,d,z3及びmt,δ,d,z3は、加算されて、結合信号を形成する。この結合信号は、mmt,δ,d,z3と表される。信号mt,δ,d,z3と信号mt,δ,d,z3とは異なる極性を有するので、岩石層からの線形相互作用による信号は、mt,δ,d,z3とmt,δ,d,z3とを重ね合わせることにより相殺される。しかしながら、非線形応答の振幅は2つの一次信号の振幅の積に比例し両一次信号の極性が反転されても反転しないため、各々の非線形応答はコヒーレントに重ね合わされる。したがって、mmt,δ,d,z3は、岩石層の非線形相互作用による信号を本質的に含む。第4に、信号の期待バンドの周辺に狭帯域を維持するために、時変バンドパスフィルタが得られた信号mmt,δ,d,z3に適用される。得られた信号の帯域幅は、2つの一次ブロードキャスト信号の周波数の差及び帯域幅に基づいて決定される。第5に、フィルタ処理された信号mmt,δ,d,z3のテンプレートコード化信号との相互相関処理が上述したようにして実行され、mmct,δ,d,z3で表されるパルス信号が得られる。第6に、ホドグラム分析が、受信機の3つの一軸センサから得られた3成分データ、及び/又は、ハイドロフォンによって検出された圧力信号に適用されてもよい。これらのデータは、P、SH及びSVの可能性のある任意のモデルを分析するために用いることができ、また、mmcrt,δ,d,z3で表される任意のP波、SH波及びSV波の到達の別個の測定結果を得るために変換され得る。第7に、異なるブロードキャストコード化信号を用いて上記の6つの工程が複数回繰り返されても良く、mmcrt,δ,d,z3信号が集められて信号対雑音比を改善するために蓄積される。得られた蓄積信号は、SV波、SH波及びP波の各々の到達についての信号記録Mt,δ,d,z3である。例えば、PP→SVモードにおいては、SVモードが受信機によって検出されるが、PSV→Pモードにおいては受信機において検出される信号はPモードである。第8に、多くのδ及びdの値を掃引し、Mt,δ,d,z3の全セットを得るために、上記の7つの工程を繰り返してもよい。説明した測定及び処理プロトコルによって、受信機において高い信号対雑音比を有する測定信号Mt,δ,d,z3の構成が可能となる。測定結果Mt,δ,d,z3は、多くの送信機位置z1、z2及び多くの受信機アレイ位置において繰り返されても良い。また、受信機を独立に移動させても良い。音響源801及び802からの一次音響ビームは、任意の方位角φ1、φ2及び仰角α1、α2について、独立に操縦されるので、測定結果Mt,δ,d,z3は多くの角度φ1、φ2、α1、及びα2について繰り返されてもよい。これらの繰り返しの複数回の測定結果は、多くの値z1,z2,z3,φ1,φ2,α1及びα2について、地層中での非線形相互作用によって生成される複数の冗長信号を含むことができる。この冗長性によって、コンピュータにおける信号処理及びボアホール周辺の岩石特性の3D画像の生成に関して追加的な信号対雑音比の向上が可能となる。上記の測定及び処理プロトコルに関する工程は、当然、様々な順序で並び替えたり省略することが可能である。また、上記以外にも、地震信号処理の技術分野において経験を有する者にとって一般的な信号処理技術が数多く存在する。例えば、多次元フィルタリング法multi-dimensionalfiltering、反射伝播時間差分析及びスタッキング法timemoveoutanalysisandstackingなどである。これらの追加的な技術は、記録されたデータや処理された画像の質を改善するために、上述した測定及びデータ処理プロトコルに追加することができる。非線形相互作用に基づいて相関処理された信号Mt,δ,d,z3は、符号化方法や選択規則に基づく多くの特性を有する。以下において、非線形特性の3D画像の構築や各領域のVp/Vs比を利用し、VpやVs等の他の岩石特性を決定する画像化方法やワークフローを説明する。このワークフローの非限定的な例を以下に説明する。図8に説明されている測定系及び図12a~12dに示されている伝播時間の表記、及び上記の説明を参照して、1つの特定の送信機位置及びビーム角度z1,z2,φ11,φ2,α1及びα2について受信機位置z3で測定及び処理された後の相関処理された信号記録Mt,δ,d,z3は、以下の条件が満たされたときに、伝播時間T=t1t3において帯域制限スパイクを含む。送信されたビームが混合ゾーン805において交差し非線形に相互作用する。時間差δは、伝播時間差t1-t2に等しい。選択規則が満たされる。すなわち、符号化体系において用いられる周波数比dは式19の条件を満たす。ここで、Vp/Vsは、圧縮ゾーン805における圧縮速度対せん断速度比であり、θは、第1の送信ビームと第2の送信ビームとの間の収束角である。Vp/Vs比及び収束角θは、ビームの幾何学的配置、位置、ビームの方向パラメータz1,z2,z3,φ1,φ2,α1及びα2、及び探査される岩石領域の圧縮速度Vp及びせん断速度Vsのモデルに基づくレイトレーシングによって計算できる。上記の条件は、混合ゾーン805における非線形相互作用が記録Mt,δ,d,z3に対して、受信機803の各位置z3について、t,δ,d空間における単一点での帯域制限スパイクとして寄与することを決定する。記録Mt,δ,d,z3における観測された帯域制限スパイク信号の位置は、TNL、δNL、dNL、z3として示される。この帯域制限スパイクの振幅は、混合ゾーン805における非線形相互作用の強度βの関数である。地震探査分野において一般的に用いられている合成処理例えばスタッキング処理及びボアホール音響波形分析は、信号記録Mt,δ,d,z3において実行される。信号記録Mt,δ,d,z3における帯域制限スパイクの漸進的な時間遅延又はムーブアウトmoveoutは、z3の関数として分析される。例えば、スタッキング処理において、信号記録はスタックされ、選択された基準位置z3rに対応するスタックされた記録Mst,δ,d,z3rが得られる。基準位置は、当該複数の信号記録Mt,δ,d,z3rが適切にスタックされるように選択される。このスタッキング処理は、雑音対信号比を向上させ、記録Mst,δ,d,z3rでの非線形相互作用から生じる帯域制限スパイクの位置TNL,δNL,dNL,z3rの検出能を改善する。本明細書においてはスタッキング処理を説明しているが、他の合成技術も用いることができる。所定の初期Vp及びVs速度モデルは、ボアホール採掘検層及びボアホールから離れた位置の岩石層特性の水平方向の連続性に関する仮定、仰角α1及び方位角音φ1を有する位置z1における送信機801からの音響ビーム及び仰角α2及び方位角φ2を有する位置z2における送信機801からの音響ビームの軌跡及び伝播時間は、レイトレーシングやそれ以外の数学モデリング技術によって計算される。したがって、混合ゾーン805の位置は、ビームが交差すれば、レイトレーシング又は他の音響数値モデリング技術acousticnumericalmodelingtechniqueによって、パラメータz1,z2,z3r,φ1,φ2,α1及びα2に基づいて特定される。送信機位置801、802、基準受信機z3r及び混合ゾーン805の間の予測伝播時間t1p、t2p及びt3pは、レイトレーシングやその他の音響数値モデリング技術を用いて、位置や速度に基づいて計算され得る。予測パルス到達時間Tp=t1pt3p及び時間差δp=t1p-t2pは、圧縮速度Vp及びせん断速度Vsモデルに基づいて予測され、次に、実際の記録Mst,δ,d,z3rで観測された帯域制限スパイクの到着時間TNL及び時間差δNLと比較される。Vp及びVs速度モデルが岩石層の実際のVp及びVsを正しく近似することができれば、予測時間Tp、δpは、観測される時間TNL,δNLに等しくなる。予測時間と観測時間との間に差があれば、この差は、伝播Vp及びVs速度モデルを更新し、その差を最小化してモデル化データと観測データとの整合性を実現するために用いられる。伝播Vp及びVsモデルpropagatingVpandVsmodelを更新するために、地震処理における画像化の技術分野において経験を有する者によく知られた様々な反復速度トモグラフィー反転iterativevelocitytomographicinversion法を用いることができる。上記のトモグラフィー速度反転tomographicvelocityinversion工程で得られるVp及びVsの伝播モデルを前提として、仰角α1及び方位角φ1を有する位置z1の送信機801及び仰角α2及び方位角φ2を有する位置z2の送信機802からの音響ビームの軌道は、レイトレーシングやそれ以外の数値モデル技術によって計算可能である。の方位角φ1について、位置及び収束角θがレイトレーシングやその他の数値モデル技術によって、パラメータz1、z2、z3r、φ1、φ2、α1、及びα2に基づいて計算される混合ゾーン805において音響源が交差する方位角φ2が存在する。その後、記録Mst、δ、d、z3rにおけるポイントTNL、δNL、dNLのパルスの振幅は、混合ゾーン805の空間座標にマッピングされる。dNLは、式19に従わなければならないので,混合ゾーン805におけるVp/Vs速度比は、式19に基づいて計算され、その空間位置にマッピングされる。パラメータz1、z2、z3、φ1、φ2、α1及びα2の値の範囲について、上記のマッピング工程を繰り返すことにより、非線形相互作用の強さβ及び速度比Vp/Vsの3D画像が構築される。選択規則を用いて上記のマッピング法から得られるVp/Vs速度比は、伝播時間のトモグラフィー反転から得られる伝播速度Vp及びVsの比を用いる方法の代替的な方法である。上述した幾何学的マッピング工程は、パラメータz1、z2、φ1、φ2、α1、及びα2の多くの値についての信号記録Mt,δ,d,z3に基づく非線形特性やVp/Vs速度比の3D画像化のために用いられてもよい。地震探査の分野で用いられている上記以外の高度な画像化技術、例えば、キルヒホッフ画像処理、ビーム画像処理、波動方程式画像処理は、非線形特性やVp/Vs速度比の3D画像化のために適応される。例えば、圧縮速度Vpの伝播の3次元画像、せん断速度Vsの伝播の3次元画像、圧縮速度対せん断速度比Vp/Vsの3次元画像、又は岩石層の非線形特性の3次元画像、又はこれらの2つ以上の任意の組み合わせが、キルヒホッフ画像処理、ビーム画像処理、又は波動方程式画像処理を用いて実行される。また、一実施形態において、伝播圧縮速度もしくはせん断速度の値又はこれらの両方は、トモグラフィー速度反転法もしくは全波形逆解析手法fullwaveforminversion、又は、トモグラフィー速度反転法もしくは全波形逆解析手法と組み合わせた反復画像法iterativeimagingにより、決定されてもよい。当然、パラメータの値の決定は、パラメータの画像化とは異なる。確かに、パラメータの画像は、パラメータの相対値を含むのみで、必ずしもパラメータの絶対値に関する情報を提供しない。したがって、速度比Vp/Vsの画像を得ることは、速度比Vp/Vsの値を決定することとは異なる。速度比の画像から速度比の値を決定するためには、追加的な情報が必要となる。ボアホールから岩石層のさらに内部における非線形特性や圧縮速度対せん断速度比を調査するためには、500Hzから10kHzのオーダーの低周波数の音響源が必要となることがある。これは、低周波数の音響エネルギーは、検出不能なレベルまで減衰する前に岩石層のさらに内部に侵入することができるためである。500Hzから10kHzの低周波数音響エネルギーは、ボアホールの直径よりもはるかに大きな波長を有する。これらの状況において、ボアホール内に配置された音響源からの音響波ブロードキャストの方位角方向を制御することは難しい。ボアホールから放射される音響エネルギーの2つの一次ビームを有する図8に示した構成は、ボアホールから数百フィートよりも離れた位置における非線形特性の調査や画像化には適していない可能性がある。よって、ボアホールから離れる調査距離を最大化するためには、上記とは異なる低周波数500Hzから10kHzのシステム及び方法が必要とされる。以下では、低周波数の音響源を用いて、非線形特性やVp/Vs速度比の3次元画像を生成するシステム及び方法の非限定的な例を説明する。以下の説明では、500Hzから10kHzの周波数範囲に言及されるが、説明されるシステム及び方法は、より高周波数範囲、例えば、10kHzから500kHzの範囲にも適用可能であり有益である。図15は、ボアホール周辺の岩石領域における非線形混合を検出するためにボアホール内に配置された2つの送信機及び受信機又は受信機アレイを有するシステムを示す。一実施形態において、上方の送信機1502は、ボアホールに固定され又はその固定が外される送信機の線形アレイを含む。下方の送信機1501は、同様にボアホールに固定され又はその固定が外される送信機の線形アレイを含む。受信機アレイ1508は、固定された3成分受信機又は固定された3成分受信機アレイを備える。この送信機及び受信機は、共に又は別個に動くことができる。一実施形態において、送信機1501及び1502のアレイ要素は、例えば位相制御を用いて、音響エネルギーを、送信機1501及び1502と同一直線上にある軸を有する2つの円錐下方の音響円錐1504は送信機1502によって生成され、上方の音響円錐1505は送信機1502によって生成されるにブロードキャストするように構成される。位相制御された系においては、円錐角は、送信機要素間の位相差と岩石層速度に依存する。音響エネルギーの2つの円錐ブロードキャストの交差は、トロイダル形状の領域1506である。選択規則が満たされる場合には、散乱エネルギー1507は、交差領域中心1506の周囲における非線形相互作用により生成される。非線形相互作用から生じる散乱エネルギーは、受信機又は受信機1508のアレイにおいて記録される。送信機1501及び1502の円錐ブロードキャストの垂直方向の位置及び仰角は制御可能なので、トロイダル交差領域1506の空間位置ボアホールからの位置及び垂直方向の位置は調整可能であり、ボアホール1500の周囲の3次元岩石領域について走査可能である。2つの円錐の収束角及び2つの音響源の周波数比が選択規則を満たす限り、混合ゾーン1506における非線形混合による散乱信号は、2つの円錐の交差位置における地層の非線形特性に関する情報を含む。3成分ジオフォン1508のアレイによって記録されるデータは、その波源に対する方位角及び仰角を決定するために分析される。上述した信号の符号化方法及び測定及び処理プロトコルは、図15aの系にも適用できる。後者の系及び構成から得られる相関処理された信号Mt,δ,d,z3は、図15bに示されているトロイド交差領域1506の全ての状況をカバーする全ての交差領域セグメント1509-1、2、3、~1509-kにおける非線形相互作用によって生成された全パルスの線形重ね合わせからなる。上記のとおり、交差ゾーン又は混合ゾーンに対応するセグメント1509-kによる波の、受信機アレイ1508の位置z3における受信機における相関処理された信号Mt,δ,d,z3に対する非線形の寄与は、以下の条件が満たされる場合には、送信機1501からセグメント1509-kまでの伝播時間及びセグメント1509-kから受信機までの伝播時間に等しい伝播時間を有するパルスである。つまり、この条件とは、特定のセグメント1506-kにおける周波数比d、収束角θ、及びVp/Vs速度比が式19の選択規則に従い、コード化音響源送信信号間の時間遅延δが送信機1501から1509-kまでの伝播時間と送信機1502から1509-kまでの伝播時間との差に等しいことである。換言すれば、相関処理された信号Mt,δ,d,z3において、交差領域セグメント1509-1~1509-kにおける非線形混合によって生成されるパルスは、位置z3にある各受信機について、t,δ,dの範囲にわたって分散される。各セグメント1509-kの寄与は、相関処理された信号Mt,δ,d,z3における空間t,δ,d内の点にマッピングされる。この特徴は、3成分受信機から得られる信号の起動上方とともに、上述した画像化法を用いて、信号Mt,δ,d,z3における空間t,δ,d内の点における信号振幅の、トロイダル交差領域内の交差領域セグメント1509-1~1509-kに対する幾何学的マッピングを可能にする。開始Vp及びVs伝播モデルinitialVpandVspropagationmodelが構築される。続いて、レイトレーシング、伝播時間分析及び反復トモグラフィー速度決定法iterativetomographicvelocitydeterminationが、実行され、更新Vp及びVs伝播モデルupdatedVpandVspropagationmodelが得られる。続いて、上記のワークローを使用し、更新Vp及びVs伝播モデルに適用されるレイトレーシング分析を用いて、セグメント1509-1~1509-kにおける非線形特性及びVp/Vs速度比が抽出されてトロイダル交差領域における空間位置にマッピングされる。円錐ブロードキャストの全ての仰角及び送信機のボアホール内の全ての垂直方向位置について測定を繰り返すことにより、非線形特性及びVp/Vs速度比の非線形特性の画像がボアホール周囲の全ての混合ゾーンについて構築される。全ての走査された混合ゾーンについての画像は、続いて、重みつきスタッキング法weightedstackingmethod等の当業者に知られている好適な処理方法を用いて結合され、非線形特性及びVp/Vs速度比の3次元画像が得られる。垂直抗井について低周波数円錐音響ブロードキャストを用いるシステム及び方法は、岩石層が方位角の対称性を持たない場合にうまく機能する。しかしながら、伝播速度Vp及びVsについて岩石層の方位角の対称性が高く、その影響としてVp/Vs速度比が大きい場合には、地層の特性における方位角の変動を解決し、3D画像を生成する際に困難を生じる可能性がある。図15bを参照して、トロイダル交差領域のセグメント1509-1~15090-kの非線形相互作用により生成された非線形信号は、完全な方位角の対称性がある場合には、各受信機に同時に到達する。ここの場合、トロイダル交差領域内の複数のセグメント1509-1~15090-kで生成されたパルスは、相関処理された信号Mにおいてパルスが同時に発生するので、これらを分離することは困難である。これにより、マッピングを実行する際に曖昧さが持ち込まれてしまう。上記の困難性は、ボアホール又はボアホール系が方位角の対称性に起因する限界を克服するように設計されている場合に回避することができる。以下では、この目的を達するために設計された様々な掘削孔の構成を利用する測定システム及び方法の非限定的な例を説明する。図16a及び図16bは、受信機アレイ1603がボアホールの直線部分に配置され、送信機1601及び1602の中心が受信機アレイの延長軸1625上に配置されている、非円錐状の混合配置の例を示す。線形フェイズドアレイの場合には、送信機は、送信機アレイと整列した軸を有する円錐1604及び1605の形状の音響エネルギーをブロードキャストする。円錐及びその交差軌跡1607は、本発明の態様に従って、図16及び16bに図示されている。図16aに示されているように、交差軌跡は、一連の交差領域セグメント1608-1~1608-kと考えることができる。このうちの4つが、1608a、1608b、1608c、及び1608dとして特定されている。幾何学的分析に基づいて、2つの交差領域セグメントが同じ収束角を有している場合には、対応する伝播時間の差下方の送信機から交差領域セグメントまでの伝播時間と上方の送信機から交差領域セグメントまでの伝播時間との差t1-t2は異なることが示される。したがって、2つの送信機からのコード化ブロードキャスト間の周波数比d及び時間遅延δを制御することにより、類似の収束角及びVp/Vs速度比を有する、混合ゾーンに対応する交差軌跡の反対側の2つの位置を個別に活性化することができる。同様に、同一の伝播時間差t1-t2を有する2つの混合ゾーンは、混合セグメントに同時に到達する音響信号が、当該2つの位置においてのみVp/Vs速度比、周波数比d及び収束角θに関する選択条件を満たすようにするために、異なる収束角θを有する。上記の説明から理解されるように、2つの円錐音響ブロードキャストの交差は、トロイド形状の交差領域を定義する。本開示においては、トロイドは、多角形、円、楕円又はこれら以外の閉領域を定義するための形状等の平面幾何学形状を回転させることによって生じる環状の形状として定義される。一実施形態において、トロイドは、平面視の幾何学形状又は断面形状が軸周りで回転される円である、リング上の環状体またはOリングである。他の実施形態においては、トロイドは、閉領域を形成ために楕円形に回転される多角形形状として定義される。トロイド領域は、複数の交差領域セグメントにセグメント化される。非線形選択規則及びブロードキャスト音響信号間の開始時間差及び周波数比を含む様々なパラメータの慎重な選択によって、一又は複数の交差領域セグメントが活性化され、一又は複数の混合ゾーンが提供される。この混合ゾーンでは、2つの円錐ブロードキャスト信号が非線形に相互作用し、当該ゾーンの岩石層の非線形特性を表す信号が生成される。上述の符号化方法、測定及び信号処理プロトコル、及び画像化方法は、図16a及び図16bに図示されている測定系に適用できる。この適用の際には、上述した一般的なアプローチに従う。図15の直線的なボアホール構成とは異なり、t,δ,d空間内の同時到達の問題は存在しない。このように、故意に曲げられた軌道を有するボアホールを用いる図16の測定系は、非線形特性及びVp/Vs速度比の一般的な3D画像化についてロバスト性が高い。画像化方法の副生成物は、画像化処理の中間工程におけるトモグラフィー速度反転法によって生成されるVp及びVs伝播モデルである。屈曲し又は斜めになっているボアホール軌道の構成における方位角の対称性の不存在、及び、図16に示されている傾いた円錐音響波ブロードキャストは、直線上のボアホール内で小さな送信機アレイの軸をオフセットすることによって、又は、ワイヤー線又はパイプ伝送型の検層装置等によっても実現できる。図17a及び17bは、ボアホール周辺の岩石層の非線形特性及びVp/Vs速度比の3D画像を生成するために用いられる様々な軸方向や円錐角度を有するボアホール構成における送信機-受信機配置の追加的な例を示す。図17aは、折り曲がった孫井戸を有する単一抗井配置の例を示す。ここでは、上方の円錐内で下方の円錐が完全に交差する。例えば、図17aに示されるように、上方の送信機1702は、下方の送信機1701によって生成されるより幅狭の円錐1704よりも幅広の音響エネルギー1705の円錐を生成するように構成され、これにより、下方の円錐が上方の円錐内で完全に交差する。送信機1701及び1702はいずれも、孫井戸1706内に配置される一方、受信機1703は、主垂直ボアホール1700内に配置される。図15及び図16a~図16dの構成と同様に、送信機1701及び1702は、ボアホール内の点音響源のアレイ、例えば線形アレイとして構成されてもよい。送信機1701及び1702によって生成される音響エネルギーは、交差ゾーン内の非線形物質中で相互作用し、音響エネルギーは、上記のとおり、選択規則に従って受信機1703において受信される。非線形混合ゾーンは、円錐1704と円錐1705との間にある交差軌跡1709を含む。この交差位置1709は、ボアホール1700に最も近い位置1707とボアホール1700から最も遠い位置との間に架け渡されている。図17bは、より急に折れ曲がった孫井戸を有し、下方の送信機がボアホール1700の軸とほぼ直交するようにエネルギーを放射するようになっている、単一抗井配置の他の例を示す。これらの抗井において、円錐同士の交差は、上述のような楕円では無く、双曲線である。しかしながら、類似の測定方法、符号化、データ処理及び画像化プロトコルを適用するうことができる。また、円錐同士の交差は、閉曲線ではないため、調査の深度は、音響源の強さ、受信機の感度、及び信号処理アルゴリズムの効率性によって決定される。楕円閉交差軌跡が得られる構成と双曲線開軌跡が得られる構成との間の相違は、閉楕円交差軌跡においては、周波数比の走査を最も近い点における方位角よりも高い方位角に対応する低い周波数比f2/f1例えば図10b参照から開始することができる点にある。周波数比f2/f1は、その後、例えば楕円上の最も近い点が活性化されるまで、増加される。走査は、最も遠い点に到達するまで継続されてもよい。遠方の周波数比f2/f1を増加させることにより、活性化されるゾーンがなくなって信号が受信されなくなる。他方、交差が開曲線の場合には、周波数比f2/f1の走査は、最も近くの点から開始され、双曲線のいずれかの側からの受信機への帰還信号が検出できなくなるまで継続されてもよい。図18aは、抗井の垂直部分に受信機を有する垂直な抗井及び側線の例を示す。図18bは、本発明の態様に従って、受信機が側線内に設けられている垂直なパイロットホール及び水平な側線の他の例を示す。主垂直ボアホール1800は、音響エネルギー1804の垂直円錐を生成するように構成された送信機1801を備え、一方、側線ボアホール1806は、音響円錐1805を生成するように抗井された送信機1802を備える。受信機1803は、その用途に応じて、図18aに示すように主垂直ボアホール1800内に設けられても良く、側線ボアホール1806内や主ボアホール1800と側線ボアホール1806の両方に設けられてもよい。図17a~図17cの例に示したものと同様に、送信機1801、1802及び受信機1803は、それぞれ送信機アレイ及び受信機アレイを含んでも良い。側線ボアホール1806内の送信機1802は、主垂直ボアヒール1800内の送信機1801の上方に設けられても良くその下方に設けられても良い。採掘及び操作の観点からは、図17a、17b及び図18a、18bの抗井は、複雑さの点で幾らか異なるが、2つの円錐の交差までの距離を最大化することにより、ボアホールから離れたより深度の大きな検査を行うことができるなど、異なる構成を用いることには多くの利点がある。また、ボアホールに対して垂直に近い方向に音響エネルギーを生成する送信機は、小さな円錐角によって定義される走査に関するより大きな検出能力powerや角度解像度を提供することができる。上記の図は、利用可能な複数のボアホール構成の使用の構成例に過ぎない点に留意されたい。当然、上記以外にも、様々な方位角や仰角において2つの一次音響アレイの配置を可能にする構成がある。上記の技術、選択規則と信号符号化の組み合わせは、ボアホール内で所定の距離だけ離れている2つの送信機からの音響エネルギーによって形成される2つの交差する円錐によって定義される領域を走査し画像化するために用いられ得る。上記の説明は、PP→SV相互作用を説明したものである。しかしながら、これ以外の可能な相互作用についても、表1の例を用いて、同様の方法で使用され得る。上記の説明から理解されるように、岩石層を検査する様々な方法は、測量計画surveyplanning、データ取得や保存、及び画像化の処理や解釈のためのシステムとともに実現され得る。図19は、本発明の実施形態に従って、測量計画、データ取得や保存、及び画像化の処理や解釈のためのシステムを示す。一実施形態において、掘削孔の中心における岩石層の円筒状領域のの非線形特性、Vp/Vs速度比、及び伝播圧縮速度や伝播せん断速度の3D画像を生成することができる。一実施形態において、非線形特性及びVp/Vs速度比の3D画像は、例えば、数百メートルの測定半径の外部に延びる、非線形特性及びVp/Vs速度比の画像を含むことができる。一実施形態におけるシステムは、ハードウェア及び/又はソフトウェア又はモジュール化サブシステムのパッケージと考えることができる。サブシステム1900~1904は、測量計画及びその実行、坑内工具downholetoolの運搬、送信される音響波の符号化及びブロードキャスト、及び非線形信号の記録及び検出のために用いられる。サブシステム1901及び1905は、測量後の画像処理のために用いられる。サブシステム1900は、測量設計、データデザインの取得、制御及び記録のために用いられる。サブシステム1901は、予備的な非線形性及び速度の画像化のために用いられる。サブシステム1902は、受信機及びセンサの制御及び送信に用いられる。サブシステム1902は、制御された音響ブロードキャストを放射し、音響エネルギーを受信するように構成される。サブシステム1903は、ブロードキャスト信号を生成するために用いられる。サブシステム1904は、非線形信号の検出のために用いられる。サブシステム1905は、非線形性及び速度の画像化のために用いられる。一実施形態において、サブシステム1900は、取得モジュール1907、データ取得制御部1908、データ前処理及び増強モジュール1930、及びデータ記憶装置1921をモデル化することを含む。一実施形態において、サブシステム1901は、初期速度モデルモジュール1906、及び、伝播圧縮速度及びせん断速度の画像、Vp/Vs速度比の画像、及び混合ゾーンにおける非線形相互作用により生成された計測信号の振幅に関連する非線形性の画像を含む3次元画像の予備的な生成のためのモジュール1931を含む。一実施形態において、サブシステム1902は、工具運搬輸送モジュール1909、工具機械的制御部1910、第1音響源S1の方位角及び傾角を制御する方位角傾角制御部1917、及び第2音響源S2の方位角及び傾角を制御する方位角傾角制御部1918を含む。一実施形態において、サブシステム1903は、コード化信号生成器1911、周波数乗算及び時間遅延モジュール1912、第1の音響源S1に送信する信号を生成する信号増幅器1913、及び第2の音響源S2に送信する信号を生成する信号増幅器1914を含む。一実施形態において、サブシステム1904は、受信機R1、R2、Rnから信号u3tを受信する受信モジュール1922、受信モジュール1922から受信した信号を増強する非線形信号増強モジュール1924、テンプレート信号ustを生成するテンプレート信号生成モジュール1927、及び上記のように受信信号u3tをテンプレート信号ustと相関処理する信号相関モジュール1928を含む。一実施形態において、サブシステム1905は、データ前処理及び増強モジュール1932、速度モデル反復モジュール1933、画像化反復モジュール1934、速度比の画像及び/又は非線形性の画像のための出力画像モジュール1936,決定された速度Vp、速度Vs、及び/又はVp/Vs速度比を出力する出力速度モジュール1935を備える。本明細書において、モジュールという語には、ハードウェア装置、ソフトウェアプログラム、又はその両方が含まれる。例えば、画像反復モジュールは、反復処理を実行するように構成されたハードウェアの一部であってもよく、コンピュータ上で実行され当該反復処理を実行するソフトウェアであってもよく、ハードウェアの一部とソフトウェアアプリケーションの両方であってもよい。動作において、データ取得の前に、圧縮波及びせん断波のスローネスcompressionalandshearslownessに関する記録、及び、側方の連続性に関する情報を使用して、モジュール1906を用い、採掘孔から側方に延びる初期地層モデルが構築される。モジュール1906からの初期速度モデルは、前方モデル取得モジュール1907によって用いられ、オペレータがオペレータ入力を用いてデータ取得制御部1908をプログラムするために使用するデータ取得のための計画が提供される。サブシステム1902が工具運搬輸送モジュール1909を解してボアホール内に配置され、必要に応じて工具機械的制御部1910によってボアホールの壁部に固定された後、入力命令がコード化信号生成サブシステム1903に送信され、コード化信号生成モジュール1911によってコード化パルス列が生成される。コード化信号生成モジュール1911によって生成されたコード化信号は、周波数調整され、周波数乗算及び時間遅延モジュール1912によって遅延される。信号は、信号増幅器1913、1914によって、送信機又は音響源S11915及びS21916に提供され、例えば図12aに示したとおりS1及びS2からの信号が混合ゾーンに同時に到達するように、これらの信号は遅延されてブロードキャストされる。音響源S11915及びS21916からの音響ブロードキャストの傾角及び方位角を含むブロードキャストの形状geometryは、データ取得制御部1908からの命令によって制御される。データ取得制御部1908は、角度制御命令を坑内の方位角及び傾角制御部1917、1918に送信する。工具運搬モジュール1909、工具機械的制御部1910、方位角及び傾角制御部1917、1918からの工具構成toolconfiguration及びブロードキャスト配置broadcastgeometryに関連する全てのデータは、本明細書において、記録取得パラメータ1919と呼ばれ、データ記憶装置1921に記録される。本明細書において記録ブロードキャスト情報と称される、コード化信号生成サブシステム1903からの符号化体系も、同様にデータ記憶装置1921に記録される。一実施形態において、単数又は複数の受信機1923例えば各受信機は、ハイドロフォンや3成分ジオフォン又はその両方R1~Rnを備えていてもよいに記録されている信号モジュール1922からの信号は、非線形源の成分を強化し、線形相互作用源や雑音を減少させ又は実質的に抑圧するために、非線形信号強化モジュール1924によって処理される。符号1925で示されている信号受信モジュール1922からの生信号及び符号1926で示されている強化信号は、データ記憶装置1921に記憶される。テンプレート信号生成器1927で生成されたテンプレート信号Ustは、図12~図14の例に関して説明したように、信号生成器1912及び周波数乗算及び時間遅延モジュール1912によって生成される信号U1t及びU2tに由来し、1928において、1925で示されている受信信号と相関処理される。テンプレート信号Ustと受信信号又は検出信号U3tとの相関処理は、相関信号出力モジュール1929により、相関処理された信号Mt,d,δ,z3を抽出するために用いられる。相関処理された信号も、データ記憶装置1921に記憶される。一実施形態において、構成要素又はモジュール1909~1929を用いて実現されるデータ取得処理は、抗井中の複数の位置z3において、様々なビーム配置を用いて、繰り返し行われてもよい。一実施形態において、既に記録されているデータを、取得パラメータの変化を導くために用いることができる。例えば、記憶装置1921に記憶されたデータは、例えば前処理及びホドグラム処理モジュール1930におけるホドグラム分析により、さらに強化されてもよい。記憶装置1921に記憶されているデータは、画像化モジュール1931において非線形特性及び/又はVp/Vs比を生成するために、初期速度モデルモジュール1906からの初期速度モデルとともに用いられる。これらは、取得設計モジュールによるモデリング、及び/又は、データ取得制御部1908によって制御される取得パラメータを精緻化するために用いられる。調査が完了した後、データ処理が、データ前処理及び強化モジュール1932によって実行される。一実施形態において、最終分析用にデータの前提条件を調整するために、ホドグラム分析が実行される。モジュール1906における初期速度モデル及びモジュール1931からの画像は、速度モデル反復モジュール1933を通じた速度モデルのさらなる反復、及び、速度モデリングモジュール1933及び画像化モジュール1934を通じた非線形特性及び/又はVp/Vs比の画像化の反復の開始点として使用される。反復の最終結果は、出力モジュール1935を通じた最適速度モデル出力、及び、出力モジュール1936を通じたVp/Vs比画像及び/又は非線形特性画像を含む画像である。一実施形態において、上記のようなシステムの実行は、採掘孔から比較的遠方例えば、数百メートルの画像化に好適であり、信号対雑音比及び複雑な石油物理学的な、層序の、構造的な文脈からの微弱信号の検出を最大化するように設計された構成を含む。比較的小さな領域を調査し特性の変化が小さく強い帰還信号が得られる採掘孔近傍の用途においては、信号検出や速度モデル反復に関するシステムの一部の態様又は部分又はモジュールを省略することもあり得る。同様に、要求が厳しくない条件では、ハードウェアの一部の態様は、単純化され得る。例えば、固定された3成分ジオフォンは、中心に搭載された構成のハイドロフォン受信機で代替され得る。また、システムのデータ取得部分をシステムの画像化部分と結びつけて説明したが、データの取得は、Vp/Vs比及び/又は非線形特性とは別個に実行されてもよい。実際に、取得データは、第1のエンティティとデータ記憶装置1921に記憶されたデータにより実現され得る。データ記憶装置1921内の取得データは、次に、第2のエンティティに送信される。第2のエンティティは、第1のエンティティと同じでもよく異なるものでもよい。当該第2のエンティティは、Vp/Vs及び/又は非線形特性の画像を得るために、上述した画像化サブシステム又は画像化方法を用いることができる。また、以上の説明においては各モジュールは特定の機能を持つように説明したが、一以上のモジュールにおける任意の機能は、任意の一又は複数のモジュールに移転されてもよい。例えば、コード化信号生成サブシステム1903の一部又は全部の機能は、非線形信号検出サブシステム1904に移転され得る。また、用語プロセッサは、ここでは、1又は複数のプロセッサを包含することは理解されるべきである。1又は複数のプロセッサは、ここで記述した方法又は方法の一部を実行するように構成することができる。1又は複数のプロセッサは、例えば、分散コンピューティング環境のように、1又は複数のコンピュータに配置することができる。一部の実施形態において、本発明の実施形態に従って方法を実行するプログラムは、パーソナルコンピュータ又はサーバのようなコンピュータにおいて、又は、複数のコンピュータを備える分散コンピューティング環境において、プログラムプロダクトとして具体化することができる。プロセッサに対して言及された場合、その用語はこのようなあらゆるコンピューティング環境を包含することを理解すべきである。コンピュータは、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ハンドヘルドコンピューティングデバイスを含み得る。コンピュータプログラムプロダクトは、上述した方法をコンピュータが実行するようにプログラミングするために用いられ記憶された命令を有するコンピュータ読取可能な媒体、又は、記録媒体を含み得る。好適な記録媒体の例は、フロッピーディスク、光ディスク、DVD、CDROM、光磁気ディスク、RAM、EPROM、EEPROM、磁気又は光カード、ハードディスク、フラッシュカード例えば、USBフラッシュカード、PCMCIAメモリカード、スマートカード、又は他の媒体を含むあらゆるタイプのディスクを含む。或いは、一部又は全体のコンピュータプログラムプロダクトを、リモートコンピュータ又はサーバから、例えば、インターネット、ATMネットワーク、広域ネットワークWAN又はローカルエリアネットワーク等のネットワークを介して、ダウンロードすることができる。現時点で最も実用的であり好ましいと考えられる態様に基づいて、本発明を例示のために詳細に説明したが、このような詳細な説明は例示のみを目的としたものである。本発明は開示された実施形態に限定されるものではなく、むしろ添付された特許請求の範囲の趣旨及び範囲に入る変形や均等な配置も本発明に含められることが意図されている。更なる例として、本発明においては、あらゆる実施形態の一又は複数の特徴を他の実施形態の一又は複数の特徴と可能な限り結合することができる。"