JP7051050B2 - Geophysical exploration method and sound source - Google Patents
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Description
本発明は、物理探査方法及び音源に関し、特に、水中又は地中に擬似ランダム波を発震して地形・資源等を探査するための物理探査方法及び音源に関する。 The present invention relates to a geophysical exploration method and a sound source, and more particularly to a geophysical exploration method and a sound source for exploring topography, resources, etc. by oscillating pseudo-random waves in water or the ground.
大陸棚や深海底には豊富な資源(例えば、石油、天然ガス、メタンハイドレート、多金属団塊、マンガン・クラスト、海底熱水鉱床等)が存在しており、近年の資源価格の高騰により海洋資源開発の必要性が高まっている。また、陸上における天然資源は、一定の地域に偏在しており、国内産出量が少ない資源については、外国からの輸入に頼らざるを得ず、地政学的リスクが少なくない。そして、四方を海に囲まれた我が国においては、安定した資源供給のためにも、海洋地域が資源開発の新たなフロンティアとして注目されている。 Abundant resources (eg oil, natural gas, methane hydrate, multi-metal baby booms, manganese nodules, submarine hydrothermal deposits, etc.) exist on the continental shelf and deep sea floor, and the ocean has risen due to the recent rise in resource prices. The need for resource development is increasing. In addition, natural resources on land are unevenly distributed in certain areas, and resources with low domestic production have to rely on imports from foreign countries, and there are many geopolitical risks. In Japan, which is surrounded by the sea on all sides, the marine region is attracting attention as a new frontier for resource development in order to ensure a stable supply of resources.
ところで、擬似ランダム波(二進数の擬似ランダム数列を波の位相差で表現したもの)は発震信号と受振信号との間で高い相関が取れるため、水中音響通信分野で使用されている。同じ理由から物理探査分野でも擬似ランダム波の適用可能性が検討・研究されている(例えば、特許文献1参照)。 By the way, a pseudo-random wave (a binary pseudo-random sequence expressed by a wave phase difference) is used in the field of underwater acoustic communication because it has a high correlation between a vibration signal and a vibration received signal. For the same reason, the applicability of pseudo-random waves is being investigated and studied in the field of geophysical exploration (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1には、コード配列が互いに異なる擬似ランダムコード信号を用いて、複数の発震器から複数の擬似ランダム波を同時に発震・受振し、解析を行なうことで、個々の発震器の信号だけを分離することを特徴とする擬似ランダム波を用いた多重発震による非破壊計測方法が開示されている。
In
ところで、物理探査時に使用する音波がスウィープ波(一定の速度で変化する周波数を有する音波)である場合には、正の位相(上に凸な信号)と負の位相(下に凸な信号)とが交互に繰り返されることから、音波を発震する振動板(音源)の振動は必ず往復運動を繰り返すこととなる。 By the way, when the sound wave used during physical exploration is a sweep wave (sound wave having a frequency that changes at a constant speed), a positive phase (upward convex signal) and a negative phase (downward convex signal). And are repeated alternately, so that the vibration of the vibrating plate (sound source) that oscillates the sound wave always repeats the reciprocating motion.
それに対して、物理探査時に使用する音波が擬似ランダム波である場合には、正の位相(上に凸な信号)と負の位相(下に凸な信号)とがランダムに配列されることから、正の位相(上に凸な信号)が継続して繰り返されたり、負の位相(下に凸な信号)が継続して繰り返されたりすることがある。このように同じ位相が継続して繰り返された場合には、振動板の変位量(振幅)が装置の駆動限界を超えてしまい、一時的に音波を発震することができない状態に陥ることとなる。 On the other hand, when the sound wave used during physical exploration is a pseudo-random wave, the positive phase (upwardly convex signal) and the negative phase (downwardly convex signal) are randomly arranged. , The positive phase (upwardly convex signal) may be continuously repeated, or the negative phase (downwardly convex signal) may be continuously repeated. When the same phase is continuously repeated in this way, the displacement amount (amplitude) of the diaphragm exceeds the drive limit of the device, and the sound wave cannot be temporarily generated. ..
したがって、振動板の変位量(振幅)が装置の駆動限界を超えた場合には、音波の音圧レベルが低下してしまう、発震した音波の波形が予定していた擬似ランダム波と異なってしまい相互相関がとれなくなってしまう等の問題を生じる。 Therefore, if the displacement (amplitude) of the diaphragm exceeds the drive limit of the device, the sound pressure level of the sound wave will drop, and the waveform of the oscillated sound wave will be different from the planned pseudo-random wave. It causes problems such as cross-correlation becoming impossible.
本発明はかかる問題点に鑑み創案されたものであり、擬似ランダム波を用いた場合であっても、振動板の変位量(振幅)が装置の駆動限界を超えないようにすることができる、物理探査方法及び音源を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of such a problem, and it is possible to prevent the displacement amount (amplitude) of the diaphragm from exceeding the drive limit of the device even when a pseudo random wave is used. It is an object of the present invention to provide a physical exploration method and a sound source.
本発明によれば、擬似ランダム波を発震して物理探査を行う物理探査方法であって、所定の修正加速度信号を生成する信号生成ステップと、前記修正加速度信号に基づいて修正擬似ランダム波を発震する発震ステップと、を含み、前記信号生成ステップは、擬似ランダム波を発震可能な加速度信号を生成する加速度信号生成ステップと、前記加速度信号から前記擬似ランダム波の振幅信号を算出する振幅信号算出ステップと、前記振幅信号から所定の低周波成分を遮断して修正振幅信号を生成する修正振幅信号生成ステップと、前記修正振幅信号から前記修正加速度信号を生成する修正加速度信号生成ステップと、を含むことを特徴とする物理探査方法が提供される。
According to the present invention, it is a physical exploration method in which a pseudo-random wave is oscillated to perform physical exploration, in which a signal generation step for generating a predetermined modified acceleration signal and a modified pseudo-random wave based on the modified acceleration signal are generated. The signal generation step includes an oscillating step, which includes an acceleration signal generation step for generating an acceleration signal capable of oscillating a pseudo-random wave, and an amplitude signal for calculating an amplitude signal of the pseudo-random wave from the acceleration signal. A calculation step, a modified amplitude signal generation step of cutting off a predetermined low frequency component from the amplitude signal to generate a modified amplitude signal, and a modified acceleration signal generation step of generating the modified acceleration signal from the modified amplitude signal. A physical exploration method characterized by inclusion is provided.
さらに、前記信号生成ステップは、前記修正振幅信号が音源の駆動限界を超えているか否か確認する限界確認ステップを含み、前記修正振幅信号が音源の駆動限界を超えていない場合は前記修正加速度信号生成ステップに進み、前記修正振幅信号が音源の駆動限界を超えている場合は前記加速度信号生成ステップ又は前記修正振幅信号生成ステップに戻るように設定されていてもよい。 Further, the signal generation step includes a limit confirmation step for confirming whether or not the modified amplitude signal exceeds the drive limit of the sound source, and if the modified amplitude signal does not exceed the drive limit of the sound source, the modified acceleration signal. It may be set to proceed to the generation step and return to the acceleration signal generation step or the correction amplitude signal generation step when the modified amplitude signal exceeds the drive limit of the sound source.
また、前記所定の低周波成分は、周波数が20Hz以下の成分であってもよい。 Further, the predetermined low frequency component may be a component having a frequency of 20 Hz or less.
また、前記所定の低周波成分は、遮断量が0~100%まで変化する領域を含んでいてもよい。 Further, the predetermined low frequency component may include a region in which the blocking amount changes from 0 to 100%.
また、本発明によれば、少なくとも一つの振動板と、該振動板を駆動させる駆動手段と、該駆動手段に駆動信号を発信する制御装置と、を備え、前記制御装置は、所定の修正加速度信号を前記駆動信号として前記駆動手段に発信するように構成されており、前記制御装置は、擬似ランダム波を発震可能な加速度信号を生成する信号生成器と、前記加速度信号から前記擬似ランダム波の振幅信号を算出する演算器と、前記振幅信号から所定の低周波成分を遮断して修正振幅信号を生成するハイパスフィルタと、を含み、前記演算器は、前記修正振幅信号から前記修正加速度信号を生成するように構成されている、ことを特徴とする音源が提供される。
Further, according to the present invention, the control device includes at least one vibrating plate, a driving means for driving the vibrating plate, and a control device for transmitting a drive signal to the driving means, and the control device has a predetermined modification. The control device is configured to transmit an acceleration signal as the drive signal to the drive means, and the control device includes a signal generator that generates an acceleration signal capable of generating a pseudo-random wave, and the pseudo-random wave from the acceleration signal. The arithmetic unit includes an arithmetic unit for calculating the amplitude signal of the above and a high-pass filter for generating a modified amplitude signal by blocking a predetermined low frequency component from the amplitude signal, and the arithmetic unit includes the modified acceleration signal from the modified amplitude signal. A sound source is provided characterized in that it is configured to generate .
さらに、前記制御装置は、前記修正振幅信号が前記振動板の駆動限界を超えている場合に、前記信号生成器により新たな加速度信号を生成する、又は、前記ハイパスフィルタの条件を変更するように構成されていてもよい。 Further, the control device may generate a new acceleration signal by the signal generator or change the conditions of the high-pass filter when the modified amplitude signal exceeds the drive limit of the diaphragm. It may be configured.
また、前記所定の低周波成分は、周波数が20Hz以下の成分であってもよい。 Further, the predetermined low frequency component may be a component having a frequency of 20 Hz or less.
また、前記所定の低周波成分は、遮断量が0~100%まで変化する領域を含んでいてもよい。 Further, the predetermined low frequency component may include a region in which the blocking amount changes from 0 to 100%.
上述した本発明に係る物理探査方法及び音源によれば、擬似ランダム波から所定の低周波成分を遮断した修正加速度信号を生成することによって、振動板の変位量(振幅)が大きい低周波成分の音波を除去することができ、振動板の変位量(振幅)が装置の駆動限界を超えないようにすることができる。 According to the above-mentioned physical exploration method and sound wave according to the present invention, a low-frequency component having a large displacement (amplitude) of the diaphragm is generated by generating a modified acceleration signal in which a predetermined low-frequency component is cut off from a pseudo-random wave. The sound wave can be removed, and the displacement amount (amplitude) of the diaphragm can be prevented from exceeding the drive limit of the device.
以下、本発明の実施形態について図1~図9(b)を用いて説明する。ここで、図1は、本発明の一実施形態に係る物理探査方法を示すフロー図である。図2は、擬似ランダム波の特性を示す図であり、(a)はスウィープ波の振幅、(b)は擬似ランダム波の振幅、を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9 (b). Here, FIG. 1 is a flow chart showing a geophysical exploration method according to an embodiment of the present invention. 2A and 2B are diagrams showing the characteristics of a pseudo-random wave, in which FIG. 2A shows the amplitude of the sweep wave and FIG. 2B shows the amplitude of the pseudo-random wave.
本発明の一実施形態に係る物理探査方法は、図1に示したように、擬似ランダム波を発震して物理探査を行う物理探査方法であって、所定の低周波成分を遮断した修正加速度信号Acを生成する信号生成ステップStep1と、修正加速度信号Acに基づいて修正擬似ランダム波Wcを発震する発震ステップStep2と、を含んでいる。
As shown in FIG. 1, the physical exploration method according to the embodiment of the present invention is a physical exploration method in which a pseudo-random wave is oscillated to perform physical exploration, and is a modified acceleration signal that cuts off a predetermined low frequency component. It includes a signal
信号生成ステップStep1は、例えば、擬似ランダム波Wrを発震可能な加速度信号Arを生成する加速度信号生成ステップStep11と、加速度信号Arから擬似ランダム波Wrの振幅信号Srを算出する振幅信号算出ステップStep12と、振幅信号Srから所定の低周波成分を遮断して修正振幅信号Scを生成する修正振幅信号生成ステップStep13と、修正振幅信号Scが音源の駆動限界を超えているか否か確認する限界確認ステップStep14と、修正振幅信号Scから修正加速度信号Acを生成する修正加速度信号生成ステップStep15と、を含んでいる。
The signal
図2(a)の左図に示したように、物理探査時に使用する音波がスウィープ波(一定の速度で変化する周波数を有する音波)である場合には、加速度信号は、正の位相(上に凸な信号)と負の位相(下に凸な信号)とが交互に繰り返される。ここで、音波の位相を二進法で表示すれば、正の位相は「0」、負の位相は「1」と表示することができる。 As shown in the left figure of FIG. 2A, when the sound wave used during physical exploration is a sweep wave (a sound wave having a frequency that changes at a constant velocity), the acceleration signal has a positive phase (upper). A convex signal) and a negative phase (a downwardly convex signal) are alternately repeated. Here, if the phase of the sound wave is displayed in binary, the positive phase can be displayed as "0" and the negative phase can be displayed as "1".
この加速度信号を二階積分することによって、図2(a)の右図に示したように、振動板(音源)の振幅信号を算出することができる。スウィープ波は、正の位相(0)と負の位相(1)とを交互に繰り返すことから、音波を発震する振動板(音源)の振幅も往復運動を繰り返すこととなる。したがって、振動板の変位量(振幅)が装置の駆動限界(図の点線で示したライン)を超えることはない。 By integrating this acceleration signal in the second order, the amplitude signal of the diaphragm (sound source) can be calculated as shown in the right figure of FIG. 2 (a). Since the sweep wave alternately repeats the positive phase (0) and the negative phase (1), the amplitude of the diaphragm (sound source) that vibrates the sound wave also repeats the reciprocating motion. Therefore, the displacement amount (amplitude) of the diaphragm does not exceed the drive limit of the device (the line shown by the dotted line in the figure).
それに対して、物理探査時に使用する音波が擬似ランダム波である場合には、図2(b)の左図に示したように、正の位相(0)と負の位相(1)とがランダムに配列されることから、正の位相(0)又は負の位相(1)が継続して繰り返される場合もある。図では、正の位相(0)が5回継続して繰り返されている場合を示している。 On the other hand, when the sound wave used during physical exploration is a pseudo-random wave, the positive phase (0) and the negative phase (1) are random as shown in the left figure of FIG. 2 (b). Since it is arranged in, the positive phase (0) or the negative phase (1) may be continuously repeated. The figure shows a case where the positive phase (0) is repeated 5 times continuously.
このように同じ位相が継続して繰り返された場合には、図2(b)の右図に示したように、振動板の変位量(振幅)が装置の駆動限界(図の点線で示したライン)を超えてしまい、音波を発震することができない状態に陥ることとなる。その結果、音波の音圧レベルが低下したり、発震した音波の波形が予定していた擬似ランダム波と異なってしまい相互相関がとれなくなってしまったりすることとなる。 When the same phase is continuously repeated in this way, the displacement amount (amplitude) of the diaphragm is shown by the drive limit of the device (dotted line in the figure) as shown in the right figure of FIG. 2 (b). It will exceed the line) and fall into a state where sound waves cannot be oscillated. As a result, the sound pressure level of the sound wave may decrease, or the waveform of the oscillated sound wave may be different from the planned pseudo-random wave, and cross-correlation may not be obtained.
そこで、本願発明者は、音波の低周波成分は振幅が大きいことに着目し、擬似ランダム波から所定の低周波成分を除去すれば、擬似ランダム波の位相を保持しつつ擬似ランダム波を発震する振動板の振幅を小さくすることができるのではないかとの着想に至った。以下、図3~図7を参照しつつ、図1に示したフロー図の詳細について説明する。 Therefore, the inventor of the present application pays attention to the fact that the low-frequency component of the sound wave has a large amplitude, and if a predetermined low-frequency component is removed from the pseudo-random wave, the pseudo-random wave is oscillated while maintaining the phase of the pseudo-random wave. I came up with the idea that the amplitude of the vibrating plate could be reduced. Hereinafter, the details of the flow chart shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 3 to 7.
ここで、図3は、加速度信号生成ステップで生成された加速度信号の一例を示す図である。図4は、振幅信号算出ステップで算出された振幅信号及び修正振幅信号生成ステップで生成された修正振幅信号を示す図である。図5は、低周波成分の遮断方法を示す概念図であり、(a)は第一例、(b)は第二例、を示している。図6は、低周波成分の遮断前後における音圧レベルを示す図であり、(a)遮断前(振幅信号)、(b)は遮断後(修正振幅信号)、を示している。図7は、修正加速度信号生成ステップで生成された修正加速度信号を示す図である。 Here, FIG. 3 is a diagram showing an example of an acceleration signal generated in the acceleration signal generation step. FIG. 4 is a diagram showing an amplitude signal calculated in the amplitude signal calculation step and a modified amplitude signal generated in the modified amplitude signal generation step. 5A and 5B are conceptual diagrams showing a method of blocking a low frequency component, in which FIG. 5A shows a first example and FIG. 5B shows a second example. FIG. 6 is a diagram showing the sound pressure level before and after the cutoff of the low frequency component, showing (a) before the cutoff (amplitude signal) and (b) after the cutoff (corrected amplitude signal). FIG. 7 is a diagram showing a modified acceleration signal generated in the modified acceleration signal generation step.
加速度信号生成ステップStep11は、図3に示したように、擬似ランダム波Wrを発震可能な加速度信号Arを生成するステップである。加速度信号Arは、0(正の位相)と1(負の位相)の乱数列によって生成される。擬似ランダム波Wrの場合、真の乱数列ではなく、ある計算によって求められた擬似的な乱数列を使用する。擬似ランダム数列は、例えば、擬似乱数列を生成するアルゴリズムを含む擬似乱数列生成器によって生成することができる。
The acceleration signal
振幅信号算出ステップStep12は、加速度信号Arを二階積分することによって振幅信号Srを算出するステップである。図4において、太い点線で図示した振幅信号Srは、図3に示した加速度信号Arに基づいて算出したものである。ここで、振動板の駆動限界を±γとすれば、図4に細い点線で図示したように駆動限界を引くことができる。通常の擬似ランダム波Wrの加速度信号Arから振幅信号Srを算出すると、図4に示したように、駆動限界γを超えることとなる。
The amplitude signal
修正振幅信号生成ステップStep13は、図4に示したように、振幅信号Srから太い実線で示した修正振幅信号Scを生成するステップである。具体的には、ハイパスフィルタを使用して振幅信号Srから所定の低周波成分を遮断して修正振幅信号Scを生成する。
The modified amplitude signal
ここで、低周波成分の遮断方法について説明する。振幅信号Srを音圧レベルで表示し直すと、図5(a)に示したように図示することができる。ここで、横軸は周波数(Hz)、縦軸は音圧レベル(dB)である。そして、周波数α以下の周波数帯域(図の斜線を引いた部分)を全て遮断することにより、擬似ランダム波Wrの低周波成分を遮断することができる。一般に、水中で音波を発震するエアガン(圧縮空気発音方式)では、20~60Hzの音波が卓越していることが知られている(例えば、港湾技研資料No.456、1983年6月、音波探査法の現況とその実施例の検討、運輸省港湾技術研究所発行)。 Here, a method of blocking low frequency components will be described. When the amplitude signal Sr is redisplayed at the sound pressure level, it can be illustrated as shown in FIG. 5 (a). Here, the horizontal axis is the frequency (Hz) and the vertical axis is the sound pressure level (dB). Then, by blocking all the frequency bands below the frequency α (the shaded portion in the figure), the low frequency component of the pseudo-random wave Wr can be blocked. In general, it is known that 20 to 60 Hz sound waves are predominant in air guns (compressed air sounding method) that generate sound waves in water (for example, Port and Airport Research Institute Document No. 456, June 1983, sound wave exploration). Examination of the current state of the law and its examples, published by the Port and Airport Research Institute, Ministry of Transport).
そこで、遮断する低周波成分としてα=20Hzと設定することにより、少なくともエアガンと同程度の周波数帯域をカバーすることができる。また、エアガンよりも探査深度を深くしたい場合には、αを20Hzより小さい数値(例えば、15Hz、10Hz、5Hz等)に設定してもよい。 Therefore, by setting α = 20 Hz as the low frequency component to be cut off, it is possible to cover a frequency band at least as high as that of an air gun. Further, when it is desired to make the exploration depth deeper than that of the air gun, α may be set to a value smaller than 20 Hz (for example, 15 Hz, 10 Hz, 5 Hz, etc.).
また、図5(b)に示したように、低周波成分の遮断量が0~100%まで変化する領域を含んでいてもよい。例えば、A点までの低周波成分を100%遮断し、A点から徐々に遮断量を少なくしてB点で遮断量を0%にする。このとき、遮断量は一定の割合で少なくしてもよいし、A点付近の遮断量を多くしてB点付近の遮断量を漸減させるようにしてもよいし、A点付近の遮断量を少なくしてB点付近の遮断量を漸増させるようにしてもよい。 Further, as shown in FIG. 5B, it may include a region in which the blocking amount of the low frequency component changes from 0 to 100%. For example, the low frequency component up to the point A is blocked 100%, the blocking amount is gradually reduced from the point A, and the blocking amount is set to 0% at the point B. At this time, the blocking amount may be reduced at a constant rate, the blocking amount near point A may be increased to gradually decrease the blocking amount near point B, or the blocking amount near point A may be reduced. It may be reduced and the blocking amount near the point B may be gradually increased.
なお、このようにA点からB点の間で遮断量を変化させる場合には、B点の周波数を20Hz又は20Hz未満となるように設定してもよいが、A点の周波数はB点の周波数よりも小さく設定する必要がある。また、A点とB点の中間点が20Hz又は20Hz未満となるように設定してもよい。このとき、B点の周波数は20Hzを超えていてもよい。 When the amount of cutoff is changed between points A and B in this way, the frequency of point B may be set to 20 Hz or less than 20 Hz, but the frequency of point A is the frequency of point B. It should be set lower than the frequency. Further, the intermediate point between the points A and B may be set to be 20 Hz or less than 20 Hz. At this time, the frequency at point B may exceed 20 Hz.
ここで、図6(a)は、図4に示した振幅信号Srを音圧レベルで表示したものであり、横軸は周波数(Hz)、縦軸は音圧レベル(dB)を示している。そして、図6(a)に示したグラフから所定の低周波成分を遮断した音圧レベルを図6(b)に示している。ここでは、5Hzまでの遮断量を100%とし、10Hzの遮断量を0%とし、5Hz付近の遮断量を多くして10Hz付近の遮断量を漸減させるようにしている。 Here, FIG. 6A shows the amplitude signal Sr shown in FIG. 4 in terms of sound pressure level, where the horizontal axis represents frequency (Hz) and the vertical axis represents sound pressure level (dB). .. Then, the sound pressure level in which a predetermined low frequency component is cut off from the graph shown in FIG. 6 (a) is shown in FIG. 6 (b). Here, the cutoff amount up to 5 Hz is set to 100%, the cutoff amount of 10 Hz is set to 0%, the cutoff amount near 5 Hz is increased, and the cutoff amount near 10 Hz is gradually reduced.
そして、図6(b)に示した音圧レベルを振幅信号に表示し直すと、図4に示した修正振幅信号Scを得ることができる。 Then, when the sound pressure level shown in FIG. 6B is displayed again on the amplitude signal, the corrected amplitude signal Sc shown in FIG. 4 can be obtained.
限界確認ステップStep14は、修正振幅信号Scが駆動限界γを超えているか否か確認するステップである。修正振幅信号Scが音源の駆動限界γを超えていない場合(No)は、図1に示したように、次のステップ(修正加速度信号生成ステップStep15)に進む。
The limit
一方、修正振幅信号Scが音源の駆動限界γを超えている場合(Yes)は、図1において実線で示したように、加速度信号生成ステップStep11に戻って、擬似ランダム波Wrの加速度信号Arの生成からやり直すようにしてもよい。また、図1において点線で示したように、修正振幅信号生成ステップStep13に戻って、低周波成分の遮断条件を変更するようにしてもよい。
On the other hand, when the corrected amplitude signal Sc exceeds the drive limit γ of the sound source (Yes), as shown by the solid line in FIG. 1, the process returns to the acceleration signal
なお、限界確認ステップStep14は、必要に応じて省略することができる。例えば、どのような擬似ランダム波Wrが生成された場合であっても、音源の駆動限界γを超えないように、低周波成分の遮断条件を設定できる場合には、限界確認ステップStep14を省略することができる。
The limit
また、物理探査時に信号生成ステップStep1を行わずに、事前に音源の駆動限界γを超えない修正振幅信号Scを生成し、その修正振幅信号Scを音源に記憶させて物理探査に使用するような場合には、限界確認ステップStep14を省略することができる。
Further, the modified amplitude signal Sc that does not exceed the drive limit γ of the sound source is generated in advance without performing the signal
修正加速度信号生成ステップStep15は、修正振幅信号Scを二階微分することによって修正加速度信号Acを生成するステップである。図4に示した修正振幅信号Scから生成した修正加速度信号Acを図7に示している。
The modified acceleration signal
発震ステップStep2は、修正加速度信号Acに基づいて振動板(音源)の変位量(振幅)を制御して修正擬似ランダム波Wcを発震するステップである。この修正擬似ランダム波Wcを発震することにより、振動板の変位量(振幅)が装置の駆動限界γを超えることがなく、音波を発震することができない状態に陥らないようにすることができる。したがって、音波の音圧レベルの低下を抑制することができる。また、発震した音波の波形が予定していたものと異なってしまうことがなく、発震信号と受振信号との相互相関も容易にとることができる。
The
なお、上述した信号生成ステップStep1は、加速度信号生成ステップStep11~修正加速度信号生成ステップStep15を含むものであるが、これらのステップに限定されるものではない。
The above-mentioned signal
次に、上述した物理探査方法で使用する音源について、図8(a)~図9(b)を参照しつつ説明する。ここで、図8は、本発明の一実施形態に係る音源を示す図であり、(a)は第一例、(b)は第二例、を示している。図9は、本発明の一実施形態に係る音源を示す図であり、(a)は第三例、(b)は第四例、を示している。 Next, the sound source used in the geophysical exploration method described above will be described with reference to FIGS. 8 (a) to 9 (b). Here, FIG. 8 is a diagram showing a sound source according to an embodiment of the present invention, (a) is a first example, and (b) is a second example. 9A and 9B are views showing a sound source according to an embodiment of the present invention, where FIG. 9A shows a third example and FIG. 9B shows a fourth example.
図8(a)に示した第一例の音源1は、二枚の振動板11と、各振動板11を駆動させる駆動手段12と、各駆動手段12に駆動信号を発信する制御装置13と、を備え、制御装置13は、所定の低周波成分を遮断した修正加速度信号Acを駆動信号として駆動手段12に発信するように構成されている。
The
振動板11は、例えば、円板形状を有しており、駆動手段12及び制御装置13を収容するケーシング14の表面に弾性体15を介して接続されている。二枚の振動板11は、ケーシング14の相対する面に配置されている。振動板11の外周には弾性体15が配置されていることから、振動板11は配置面に対して垂直な方向に往復動可能に構成されている。
The
駆動手段12は、例えば、往復動可能なピストンロッド12aを備えた液圧シリンダであり、サーボ弁12bの操作によって作動可能に構成されている。ピストンロッド12aの先端は、振動板11の背面に接続されている。したがって、サーボ弁12bによって液圧シリンダに供給される作動流体の流量を調整することにより、ピストンロッド12a及び振動板11を往復動させることができる。
The drive means 12 is, for example, a hydraulic cylinder provided with a
制御装置13は、ピストンロッド12aを駆動するための駆動信号をサーボ弁12bに発信するコンピュータである。制御装置13は、擬似ランダム波Wrを発震可能な加速度信号Arを生成する信号生成器13aと、加速度信号Arから擬似ランダム波Wrの振幅信号Srを算出する演算器13bと、振幅信号Srから所定の低周波成分を遮断して修正振幅信号Scを生成するハイパスフィルタ13cと、を含んでいてもよい。また、演算器13bは、修正振幅信号Scから修正加速度信号Acを生成するように構成されていてもよい。かかる構成により、上述した物理探査方法を実行することができる。
The
なお、制御装置13は、予め加速度信号Arを記憶させた記憶装置を備えていてもよい。この場合、信号生成器13aを省略することができる。また、予め修正加速度信号Acを記憶させた記憶装置を備えていてもよい。この場合、信号生成器13a、演算器13b及びハイパスフィルタ13cを省略することができる。
The
図8(b)に示した第二例の音源1は、一枚の振動板11と、振動板11を駆動させる駆動手段12と、駆動手段12に駆動信号を発信する制御装置13と、を備え、制御装置13は、所定の低周波成分を遮断した修正加速度信号Acを駆動信号として駆動手段12に発信するように構成されている。第一例の音源1は、振動板11及び駆動手段12を含む駆動ユニットを二つ備えているのに対し、第二例の音源1は、一つの駆動ユニットを備えているものである。第二例の音源1の各構成は、上述した第一例の音源1と同様であるため、詳細な説明を省略する。
The
第一例の音源1は、例えば、発震位置を移動させながら水中で間欠的に擬似ランダム波を発震する物理探査方法に適している。また、第二例の音源1は、例えば、地面や海底に向かって擬似ランダム波を発震する物理探査方法に適している。
The
図9(a)に示した第三例の音源1は、第一例の音源1における駆動手段12の構成を変更したものである。駆動手段12は、例えば、往復動可能な駆動ロッド12cと、駆動ロッド12cを電磁力によって駆動させる電気コイル12dと、を備えている。かかる構成によっても、電気コイル12dに電流を流すことによって、図中の矢印方向の電磁力を生じさせて駆動ロッド12cを往復動させることができる。
The
なお、駆動ロッド12cの駆動方向を変更する場合には、電気コイル12dに流す電流の向きを逆転させればよい。また、電気コイル12dに流す電流の向き、大きさ、時間等の条件は制御装置13によって制御される。
When changing the driving direction of the driving
図9(b)に示した第四例の音源1は、第二例の音源1における駆動手段12の構成を変更したものである。かかる駆動手段12の構成は、上述した第三例の音源1と同じ構成であるため、詳細な説明を省略する。
The
本発明は、上述した実施形態に限定されず、例えば、海洋資源の調査だけでなく、鉱山資源の調査、土木・環境調査等の種々の用途に使用することができる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be used for various purposes such as not only research on marine resources but also research on mining resources, civil engineering / environmental research, and the like. Of course, various changes can be made without deviation.
1 音源
11 振動板
12 駆動手段
12a ピストンロッド
12b サーボ弁
12c 駆動ロッド
12d 電気コイル
13 制御装置
13a 信号生成器
13b 演算器
13c ハイパスフィルタ
14 ケーシング
15 弾性体
Ac 修正加速度信号
Ar 加速度信号
Sc 修正振幅信号
Sr 振幅信号
Wc 修正擬似ランダム波
Wr 擬似ランダム波
Step1 信号生成ステップ
Step11 加速度信号生成ステップ
Step12 振幅信号算出ステップ
Step13 修正振幅信号生成ステップ
Step14 限界確認ステップ
Step15 修正加速度信号生成ステップ
Step2 発震ステップ
1
Claims (8)
所定の修正加速度信号を生成する信号生成ステップと、
前記修正加速度信号に基づいて修正擬似ランダム波を発震する発震ステップと、を含み、
前記信号生成ステップは、擬似ランダム波を発震可能な加速度信号を生成する加速度信号生成ステップと、前記加速度信号から前記擬似ランダム波の振幅信号を算出する振幅信号算出ステップと、前記振幅信号から所定の低周波成分を遮断して修正振幅信号を生成する修正振幅信号生成ステップと、前記修正振幅信号から前記修正加速度信号を生成する修正加速度信号生成ステップと、を含む
ことを特徴とする物理探査方法。 It is a geophysical exploration method that performs geophysical exploration by oscillating pseudo-random waves.
A signal generation step that generates a predetermined modified acceleration signal, and
Including a focal step that oscillates a modified pseudo-random wave based on the modified acceleration signal.
The signal generation step includes an acceleration signal generation step for generating an acceleration signal capable of generating a pseudo-random wave, an amplitude signal calculation step for calculating an amplitude signal of the pseudo-random wave from the acceleration signal, and a predetermined amplitude signal. Includes a modified amplitude signal generation step that cuts off low frequency components to generate a modified amplitude signal, and a modified acceleration signal generation step that generates the modified acceleration signal from the modified amplitude signal.
A geophysical exploration method characterized by this.
前記制御装置は、所定の修正加速度信号を前記駆動信号として前記駆動手段に発信するように構成されており、
前記制御装置は、擬似ランダム波を発震可能な加速度信号を生成する信号生成器と、前記加速度信号から前記擬似ランダム波の振幅信号を算出する演算器と、前記振幅信号から所定の低周波成分を遮断して修正振幅信号を生成するハイパスフィルタと、を含み、前記演算器は、前記修正振幅信号から前記修正加速度信号を生成するように構成されている、
ことを特徴とする音源。 It is provided with at least one diaphragm, a driving means for driving the diaphragm, and a control device for transmitting a driving signal to the driving means.
The control device is configured to transmit a predetermined corrected acceleration signal as the drive signal to the drive means .
The control device includes a signal generator that generates an acceleration signal capable of generating a pseudo-random wave, an arithmetic unit that calculates an amplitude signal of the pseudo-random wave from the acceleration signal, and a predetermined low frequency component from the amplitude signal. The calculator is configured to generate the modified acceleration signal from the modified amplitude signal, including a high pass filter that shuts off and produces a modified amplitude signal.
A sound source characterized by that.
The sound source according to claim 5 , wherein the predetermined low frequency component includes a region in which the blocking amount changes from 0 to 100%.
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