JPH0756512B2 - マルチバイブレータ波形監視システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマルチバイブレータ波形監視システムに関し、
更に詳細には同期された複数の人工震源装置を用いて地
表（地層）に振動を与え、この振動による地中からの反
射振動を解析することにより地質構造の調査を行う地質
構造調査に用いるマルチバイブレータ波形監視システム
に関する。

〔従来技術〕

ダイナマイトを震源として用い人工的な振動をおこし地
下構造探査を行う方法に代わり、近年非爆薬震源として
人工震源装置の油圧制御型バイブレータを用い地下構造
探査を行う方法が数km以内の石油資源探査等の地質構造
調査に広く用いられている。

この油圧制御型バイブレータを用いる人工震源装置とし
て米国のCONOCO,INC.によって開発されたバイブロサイ
ス（VIBROSEIS:CONOCO,INCの登録商標）がある。このバ
イブロサイスは、単一の周波数の振動を発生するパルス
型震源と異なり、周波数を連続的に変化させた振動（ス
イープ）を数秒から数十秒地下に送り込む。振動をスイ
ープさせることによりレーダと同様に受信された振動の
震源からの時間を算定可能としている。そして地表又は
抗井内に設置した地震計を用いて反射振動を受振する。
この反射振動は地質の反射面の反射波及び屈折波（信号
成分）に他の振動が重畳したものであるため、取得され
た地震波（反射振動）に地下に送り込む振動の基準とし
てスイープ信号を用い相関関数をとることによって地震
波から雑音成分にうもれた信号成分（反射波及び屈折
波）を取り出している。

第９図にバイブロサイスシステムの構成のブロックダイ
ヤグラムを示す。システムは車載式バイブレータ装置、
観測車、フィールド受振器からなる。

観測車はエンコーダスイープ発生器を有し、バイブレー
タ装置は前記発生器と略同様な信号を発生する基準信号
発生器を内蔵するバイブレータ制御回路を有する。観測
車のエンコーダスイープ発生器はスタート信号を無線を
介してバイブレータ制御回路に送り、バイブレータ制御
回路はこれに応答し前記発生器のスイープ基準信号をス
タートさせる。この信号の波形は後で詳細に説明するよ
うに観測車のエンコーダスイープの波形と同位相となる
よう設定されている。そしてバイブレータ制御回路はこ
のスイープ波形を基準信号としてバイブレータを駆動さ
せる。

エンコーダスイープ発生器のスイープ信号の波形は記憶
器に記憶され、一方フィールド受振部で受振された反射
振動はアナログモジュールでA/D変換され、デジタルデ
ータとして記憶器に記憶される。前述したようにこの記
憶させたスイープ信号とフィールド受振器から取得され
たデータと相関関数をとることによって反射波が算出さ
れる。

第10図にこのシステムのバイブレータの概念図を示す。
バイブレータは移動可能とするため車両に搭載されてい
る。地表面と直接接触したプレートの部分はベースプレ
ートと呼ばれ、これはアイソレーションエアバックを介
して車両により地表に押さえ付けられている。ベースプ
レートと直結したピストンは、リアクションマスと呼ば
れるシリンダを貫いており、図中の矢印部分の油圧を交
互に高めることにより振動を発生する。

第11図にバイブレータの油圧制御の概念を示す。油圧機
構は２段階の増幅型であって第５図に関連して説明した
バイブレータ制御回路が基準信号発生器のスイープ信号
に基づきトルクモータ電流を制御し、パイロットステー
ジと呼ばれる第１のピストンを動かし、その結果メイン
ステージと呼ばれる第２のピストンが動かされてリアク
ションマス内のシリンダに油圧がかかり、シリンダを上
下動させることによりベースプレイトを振動させる。

バイブレータは次のように位相制御される。前述のよう
にバイブレータは基準信号発生器のスイープ基準信号に
従い振動周波数を変化させながら振動（スイープ）され
る。しかし、バイブレータは油圧を用いる機構的構造に
より駆動されるためスイープ基準信号で油圧装置を直接
制御するとこの振動と基準信号との間に位相のずれが生
じる。加えて地面にはベースプレイト重量やポアソン比
等に依存した共振周波数が存在する。従ってバイブレー
タが設置される場所により共振周波数が異なり、これに
起因する位相のずれも相乗する。このためベースプレー
ト上に加速度計を設けベースプレートの振動を検出し、
この信号を前記基準信号にフイードバックさせることに
より基準信号とバイブレータ振動との位相差を補償す
る。このフイードバックの加えられた基準信号がバイブ
レータの振動制御に用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このバイブレータを用いる人工震源装置による地質構造
調査においては、爆薬を用いる地質構造調査と異なり地
表に与える振動エネルギーが一台当たり小さい。このた
め大きなエネルギーが必要とされる深層部の地質構造調
査においては複数の人工震源装置を同時に動作させるこ
とにより調査が行われている。

複数の人工震源装置を用いる場合、測定精度を高めるた
めには人工震源装置を正確に同位相で振動させることが
要求される。前述のようにバイプロサイスシステムにお
いては観測車からのスタート信号（動作開始命令）によ
り各人工震源装置のバイブレータ制御回路の基準信号発
生器のスイープ信号の波形を同時に立ち上げさせること
により全ての発生器で同位相のスイープ波形を発生させ
る。これにより全震源装置のバイブレータを同位相で振
動させるよう設計されている。

しかしこのシステムは言わば独立同期方式であるため正
確な同期を取ることが難しく、このためバイブレータの
振動に位相差が生じ、振動の相互干渉のため高精度で調
査を行うことが困難であった。特に人工震源装置相互間
でのフイードバックがかからないためスタート時に位相
差が小さくても測定開始から時間の経過に伴い位相のず
れが大きくなるという問題も生ずる。

このバイブレータの発生するスイープが基準信号に同期
していることを確認しようとする場合、シミラリティテ
ストが実施される。このテストは測定前、又は後にバイ
ブレータに取り付けられた加速度計の信号を無線機又は
有線方式により観測車に送り返し、観測車のエンコーダ
スイープ発生器の発生した信号との比較を各人工震源装
置毎に一台づつ行う。このテストでは単に同期のずれが
許容しうる範囲内であることを事前、或は事後に確認す
るにすぎない。このため観測中おいて同期が正確にとれ
ているか確認することができず、収集されたデータが正
確であるか否かの判断が困難である。また何れかの装置
の振動が他の装置との間で位相が大きくずれていてもそ
のまま測定が継続されることになる。

このシステムにおいては前記のように観測車においてエ
ンコーダスイープ発生器の信号を記憶し、これと取得さ
れた反射地震信号より相関関数を取ることにより原信号
分（反射波、屈折波）を取り出し地質構造の分析が行わ
れている。しかしこのエンコーダスイープ発生器の信号
と人工震源装置の振動との間には位相差が存在する。こ
のため相関関数を取ることによって正確に原信号分を取
り出す事ができず、この面からも精密な測定を行うこと
が困難であった。

〔問題点を解決するための手段〕

前記問題点を解決するために本発明の地質構造調査のマ
ルチバイブレータ波形監視システムでは、 地層に振動を与える複数の人工震源装置と、受振器に接
続され反射振動を観測する探鉱機と、を用いるマルチバ
イブレータ波形監視システムであって 前記人工震源装置は、バイブレータと、探鉱機との通信
を行うための通信手段と、前記バイブレータの振動を検
出する検出器と、探鉱機からの位相差解消情報と動作開
始命令に基づきバイブレータを始動を制御する制御手段
と、を有してなり、 前記探鉱機は、人工震源装置との通信のための通信手段
と、人工震源装置の同期を制御する同期制御手段とを有
し、この同期制御手段は人工震源装置の検出器で検出し
たバイブレータの振動に関する情報を通信手段により受
け、人工震源装置の一台をマスタとし他をスレーブと
し、マスタとそれぞれのスレーブとの振動の位相差を比
較し、それぞれの人工震源装置についてのこの位相差を
解消する位相差解消情報を算出し、該位相差解消情報と
バイブレータを始動させる動作開始命令を前記通信手段
により送り、 各々の人工震源装置でこの位相差解消情報に基づきバイ
ブレータの始動時期を調整することによりスレーブの人
工震源装置のバイブレータの振動をマスタのバイブレー
タの振動と同位相とさせる。

また本発明のマルチバイブレータ波形監視システムでは
地層に振動を与える複数の人工震源装置と、受振器に接
続され反射振動を観測する探鉱機と、用いるマルチバイ
ブレータ波形監視システムであって 前記人工震源装置は、探鉱機との通信を行うための通信
手段と、制御手段からの信号により振動周波数を変化さ
せながら振動するバイブレータと、前記バイブレータの
振動を検出する検出器と、バイブレータの振動の基準と
なるスイープ基準信号を発生する基準信号発生器を有
し、この信号に前記検出器からの信号をフイードバック
を加えた信号を用いて前記スイープ基準信号に近似する
位相で前記バイブレータを振動させる制御手段と、を有
してなり、 探鉱機は、人工震源装置との通信のための通信手段と、
人工震源装置の同期を制御する同期制御手段とを有し、
この同期制御手段は人工震源装置の検出器で検出したバ
イブレータの振動に関する情報を通信手段により受け、
人工震源装置の一台をマスタとし他をスレーブとし、マ
スタとそれぞれのスレーブとの振動の位相差を算出し、
スレーブに算出された位相差を通信手段により送り、 各々のスレーブの人工震源装置でこの位相差を基準信号
発生器にフイードバックすることによりバイブレータの
振動をマスタのバイブレータの振動と同位相とさせる。

また更に、本発明のマルチバイブレータ波形監視システ
ムでは、地層に振動を与える複数の人工震源装置を用
い、人工震源装置は、同期のための情報を送受する通信
手段と、制御手段からの信号により振動周波数を変化さ
せながら振動するバイブレータと、前記バイブレータの
振動を検出する検出器と、前記バイブレータの振動の基
準となるスイープ基準信号を発生する基準信号発生器を
有し、この信号に前記検出器からの信号をフイードバッ
クを加えた信号を用いて前記スイープ基準信号に近似す
る位相で前記バイブレータを振動させる制御手段と、を
有してなり、 複数の人工震源装置のうちの一台をマスクとし残りをス
レーブとし、マスタの制御手段は検出器で検出したバイ
ブレータの振動に関する情報を前記通信手段によりスレ
ーブに送り、 スレーブの制御手段はスレーブの検出器で検出したバイ
ブレータの振動に関する情報と、前記マスタのバイブレ
ータの振動に関する情報と、を用いて基準信号発生器に
フイードバックをかけることによりスレーブのバイブレ
ータの振動をマスタのバイブレータの振動に同期させ
る。

〔作用〕 本発明の地質構造調査のマルチバイブレータ波形監視シ
ステムは、複数の人工震源装置の一台をマスタとし他を
スレーブとし、マスタとスレーブの振動の位相差を比較
し、この位相差を解消するための情報と動作開始命令を
それぞれの人工震源装置に与える。

或はマスタの振動を検出器で検出し、検出された信号に
関する情報をスレーブの人工震源装置に探鉱機を介し或
は直接送り、スイレーブでバイブレータ振動の基準とし
ている基準信号発生器のスイープ信号にマスタの信号に
関する情報をフイードバックさせることによりスレーブ
の振動をマスタと同位相させる。

また本発明の地質構造調査のマルチバイブレータ波形監
視システムでは、人工震源装置の振動を検出器で検出
し、この信号を用いて受振器で収集された反射振動と相
関関数を取ることにより地下の反射面からの反射波を算
出する。

〔実施例〕

以下に本発明の好適な実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第１実施例 本発明の第１実施例の人工震源装置の機械的構成及びこ
の油圧制御は前述したバブロサイスシステムのバイブレ
ータと略同様な構造よりなる。この人工震源装置はバイ
ブレータとして米国FAILING社製５−100Hzの使用周波数
範囲を持つＹ−900を使用し、これを米国IVI社製のバイ
ブレータ専用車両BIRDWAGEN MK−２に搭載することによ
り移動し得るよう構成される。

本実施例の人工震源装置は第２図に示すようバイブレー
タの振動を検出する検出器として、ベースプレート上の
加速度計12の外にリアクションマス上に更にもうひとつ
加速度計14が設けられている。これはベースプレート上
の加速度計またはリアクションマスの加速度計のいずれ
かを選択可能とすることにより、或は両方の振動に適切
な重みずけをし組み合わせて用いることにより、実際の
地中の振動により近似する振動を抽出し調整精度を高め
るためである。

この人工震源装置はバイブレータを振動するためのバイ
ブレータ制御回路16を有し、この制御回路には該振動の
基準となるスイープ信号（基準信号）を発生する基準信
号発生器11が内蔵されている。このスイープ信号にバイ
ブレータの振動検出器（加速度計12,14）の信号がフイ
ードバックされバイブレータの駆動信号として用いられ
る。このフイードバック及びバイブレータの構造、油圧
制御は前述した従来型と同様な構造よりなるため説明を
省略する。

第１図に本実施例の人工震源装置の制御部のブロックダ
イヤグラムを示す。この制御部は探鉱機への信号を送信
する送信機52、該探鉱機からの信号を受ける受信機54、
受信機で受けた信号から制御信号を検出する制御命令検
出器56、信号のインターフェイス及び制御を行うインタ
ーフェイス／コントローラ18、バイブレータからの信号
をバイブレータ制御回路16を介し受けるアンプ／フィル
タ32〜38、該アンプ／フィルタの信号を一定のルーチン
で出力するマルチプレクサ40、マルチプレクサからのア
ナログ出力をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ4
2、A/Dコンバータからの信号を保持するメモリ44からな
る。

探鉱機が人工震源装置の動作開始命令を含む制御信号を
発すると、人工震源装置はこの信号を受信機54で受け、
制御命令検出器56でこの動作開始命令を検出し、インタ
ーフェイス／コントローラを介しバイブレータ制御回路
16に入力され、基準信号発生器11が基準信号を発生し、
これに基づきバイブレータが振動を開始する。バイブレ
ータは数十秒間周波数を変化させながら振動（スイー
プ）した後、待機状態となり次の動作開始命令を待つ。

バイブレータを駆動する基準信号はライン22によりアン
プ／フィルター32にも入力される。バイブレータが振動
を開始すると、これによりベースプレイトに取り付けら
れた加速度計12（第２図参照）がベースプレイトの振動
に対応する電圧信号を発生し、この信号がライン24を介
してアンプ／フィルター34に入力される。同様にリアク
ションマスに取り付けられた加速度計14（第２図参照）
のリアクションマスの振動に対応する電圧信号がライン
26を介してアンプ／フィルター36に入力される。ライン
28及びアンプ／フィルター28は予備のチャンネルであっ
て新たに加速度計を付加した場合に対応するためであ
る。アンプ／フィルター32,34,36で前記の信号が増幅さ
れるとともに不要な雑音成分がカットされ、マルチプレ
クサ40に入力される。マルチプレクサに入力され信号は
定められたルーチンでA/Dコンバータに加えられ、デジ
タル信号に変換されてメモリ44に出力される。メモリ44
は同時読出書込みを可能にするため２分割構造からな
り、入力されたデジタル信号を書き込み、そして後述す
る時分割方式によりデータを転送するため時間的に圧縮
された形でデータを読出す。このデータはインタフェイ
ス／コントローラ18を介して送信機52により探鉱機に転
送される。

一方、前述のように探鉱機からの制御信号は受信機54で
受信され、制御命令検出器でこの信号内に含まれるバイ
ブレータの動作開始命令等が検出される。この制御信号
には該動作開始命令の他に、位相差解消情報、人工震源
装置のデータ転送命令、プリアンプゲインコントロール
信号が含まれている。インタフェイス／コントローラは
位相差解消情報によりバイブレータの始動のタイミング
をオフセットさせる。即ち、インタフェイス／コントロ
ーラは動作開始命令の入力後所定の遅延時間をおいてか
らバイブレータを始動させるが、この位相差解消情報を
基に遅延時間を長く、或は短くする。この制御について
は後で詳細に述べる。インタフェイス／コントローラは
更にデータ転送命令によりメモリ44に蓄えられたデータ
を転送させ、またプリアンプゲインコントロール信号に
よりアンプ32〜38のゲインをコントロールする。

次に、本実施例の探鉱機の制御動作について、第３図の
ブロックダイヤグラムを参照しながら説明する。

インタフェイス／コントローラ64には、基準信号を発生
するエンコーダスイープ発生器80、制御命令を入力する
キーボード78、この装置に関する情報を出力するプリン
ター76、情報を記憶するフロッピーディスクドライブ74
及び固定ディスク72、モニター情報を表示するカラー表
示装置70、これらの周辺機器の制御及び情報処理を行う
CPU66が接続されている。更にこの探鉱機には反射地震
を受ける複数の受振部82が接続されている。

キーボード78から動作開始命令が入力されることにより
インタフェイス／コントローラ64は、送信機84を介しバ
イブレータの動作開始命令を送信し、そしてデータ転送
命令を引き続き送信する。データ転送命令に応答して送
られた各々の人工震源装置からのデータ信号が受信機60
で受信され、データ検出器でデータが検出され、インタ
フェイス／コントローラ64を介しCPU66に入力される。

CPU66は前記複数の人工震源装置からのデータを主メモ
リ68に記憶させるとともに次の演算処理を行う。この処
理について第４図のフローチャートを参照しながら説明
する。先ず、この震源装置のうちの一台をマスタとしそ
れ以外をスレーブとし（ステップ301）、マスタとスレ
ーブとの振動（位相）を比較し位相差を求める（ステッ
プ302）。この位相差を基に各々の人工震源装置のバイ
ブレータの始動時期をオフセット（早く又は遅く）させ
る位相差解消情報を算出する（ステップ303）。この位
相差解消情報は送信機84から各人工震源装置に送られ
る。

各人工震源装置では前述のように人工震源装置は動作開
始命令の入力後所定の遅延時間をおいてからバイブレー
タを始動させるが、この遅延時間が該位相差解消情報を
基にオフセットされる。即ちスレーブの振動がマスタよ
り遅い場合位相差解消情報が該遅延時間を短くし、反対
に早い場合位相差解消情報が該遅延時間を長くする。

探鉱機から動作開始命令が送信されると、各人工震源装
置は、遅延時間がオフセットされバイブレータの始動時
期が調整されているため、同時に振動を開始する。

なお本実施例の装置においてはCPU66の制御により、測
定作業中に算出されたデータをカラー表示装置70でリア
ルタイムにモニターすることができる。また各人工震源
装置の振動データをカラー表示装置でモニターすること
により各震源装置が同位相で振動しているかを監視する
ことができる。更に、何れかの人工震源装置の同期が大
きくずれた場合カラー表示装置上、及びブザーで警報さ
れ、これにより不正確なデータが収集されることが回避
される。本装置はこれらの監視データ及び収集されたデ
ータをプリンタ76に打ち出すことも可能である。

この実施例では、各々の人工震源装置で位相差解消情報
を基に各バイブレータ始動開始までの遅延時間を調整
し、統一の動作開始命令を送りバイブレータを同時に始
動させた。これ以外にも例えば、位相差解消情報を用い
ず、動作開始命令を各人工震源装置に対し異なるタイミ
ングで発して行くことにより全てのバイブレータを同時
に始動させることも可能である。

第２実施例 次に、本発明の第２実施例について説明する。第１実施
例においては、各々の人工震源装置に対し動作開始時間
を制御することによりバイブレータの振動を同期させた
が、第２実施例においては人工震源装置の基準信号発生
器にフイードバックをかけることによりバイブレータの
同期を達成する。

本実施例の人工震源装置の機械的構成は第２図に関連し
て説明した構成と略同一であるので説明を省略し、この
制御部のみ第５図のブロックダイヤグラムを参照しなが
ら説明する。第５図において第１実施例と略同一の部材
については同一性のある参照番号を与え、詳細な説明を
省く。

この制御部は送信機152、受信機154、制御命令検出器15
6、信号のインターフェイス及び制御を行うインターフ
ェイス／コントローラ118、アンプ／フィルタ132〜13
8、マルチプレクサ140、A/Dコンバータ142、メモリ144
からなる。本実施例のインターフェイス／コントローラ
118は後述する探鉱機から送られる基準信号発生器の修
正命令に基づき人工震源装置のバイブレータ制御回路11
6に内蔵されている基準信号発生器111にフイードバック
をかけ、この基準信号を修正することによりバイブレー
タの振動に修正を加える。

探鉱機が人工震源装置の動作開始命令を含む制御信号を
発すると、人工震源装置はこれに基づきバイブレータの
振動を開始させる。バイブレータを駆動する基準信号は
ライン122によりアンプ／フィルター132にも入力され
る。バイブレータが振動を開始すると、これによりベー
スプレイトに取り付けられた加速度計12（第２図参照）
がベースプレイトの振動に対応する電圧信号を発生し、
この信号がライン124を介してアンプ／フィルター134に
入力される。同様にリアクションマスに取り付けられた
加速度計14（第２図参照）のリアクションマスの振動に
対応する電圧信号がライン126を介してアンプ／フィル
ター136に入力される。

アンプ／フィルター132,134,136で前記の信号が増幅さ
れるとともに不要な雑音成分がカットされ、マルチプレ
クサ140に入力される。マルチプレクサに入力された信
号は定められたルーチンでA/Dコンバータに加えられ、
デジタル信号に変換されてメモリ144に出力される。メ
モリ144は入力されたデジタル信号を書き込み、時間的
に圧縮された形でデータを読出す。このデータはインタ
フェイス／コントローラ118を介して送信機152により探
鉱機に転送される。

一方、前述のように探鉱機からの制御信号は第１実施例
と略同様な動作開始命令、人工震源装置のデータ転送命
令、プリアンプゲインコントロール信号の他に、本実施
例では基準信号発生器の修正命令が含まれている。イン
タフェイス／コントローラ118は前述の実施例と同様な
動作の他、該基準信号発生器の修正命令に基づき前述し
たように人工震源装置の基準信号発生器のスイープ信号
を修正することにより、バイブレータの振動にフイード
バックをかける。

次に、本実施例の探鉱機の制御動作について、第６図の
ブロックダイヤグラムを参照しながら説明する。

インタフェイス／コントローラ164にはエンコーダスイ
ープ発生器180、キーボード178、プリンター176、フロ
ッピーディスクドライブ174、磁気テープ装置172、カラ
ー表示装置170、これらの周辺機器の制御及び情報処理
を行うCPU166が接続されている。そして該探鉱機には反
射地震を受ける複数の受振部182が接続されている。

キーボード176から動作開始命令が入力されることによ
りインタフェイス／コントローラ164は、送信機184を介
しバイブレータの動作開始命令を送信し、そしてデータ
転送命令を引き続き送信する。データ転送命令に応答し
て送られた各々の人工震源装置からのデータ信号が受信
機160で受信され、データ検出器でデータが検出され、
インタフェイス／コントローラ164を介しCPU168に入力
される。

CPU166は前記複数の人工震源装置からのデータを主メモ
リ168に記憶させるとともに次の演算処理を行う。この
処理について第７図のフローチャートを参照しながら説
明する。先ず、この震源装置のうちの一台をマスタとし
それ以外をスレーブとし（ステップ401）、マスタとス
レーブとの振動（位相）を比較し位相差を求める（ステ
ップ402）。これを基にマスタの振動と同期をとるため
の各々のスレーブにおける修正量を算出する（ステップ
403）。この修正量を基準信号発生器の修正命令として
送信機184からそれぞれのスレーブの震源装置に送る。
この修正命令を基に各スレーブで基準信号発生器のスイ
ープ信号が修正される。即ちスレーブの振動がマスタよ
り遅い場合発生器の位相が進められ、反対に早い場合位
相が遅らされ、これによりスレーブのバイブレータの振
動がマスタの振動に同期される。

次に、上述した人工震源装置及び探鉱機を用いる地質構
造調査方式による石油資源探査、鉱床等の鉱物資源探
査、学術調査等の目的のための地質構造調査について説
明する。本実施例では８台の人工震源装置を用い、該装
置と観測車（探鉱機）とは時分割通信方式によりデータ
および制御信号が送受される。

操作者がキーボード178で動作開始を命ずることにより
観測車から同時に８台の人工震源装置に動作開始命令が
送信される。これに応答し人工震源装置のバイブレータ
が一斉に振動を開始する。引き続き観測車が８台の人工
震源装置にデータ転送命令を順次送っていく。この命令
に応答して各各の人工震源装置からそのバイブレータの
振動に関するデータ信号が次々に転送され、これの受信
した観測車がCPU166を用いてこのデータを主メモリ168
に記憶させるとともに、前述のごとく一台の人工震源装
置をマスタとし残りの７台をスレーブとし、マスタの振
動と同期をとるためのそれぞれのスレーブにおける修正
量を算出する。

この修正量は基準信号発生器の修正命令として観測車か
ら各々のスレーブの震源装置に順次送られていく。スレ
ーブの震源装置ではこの修正命令を基に基準信号発生器
のスイープ信号にフイードバックをかけ、これにより各
バイブレータがマスタと同位相で振動される。

このバイブレータの振動により地表に地震エネルギーが
与えられ、これがＰ波として垂直方向に伝達し地下の反
射面等で反射屈折される。反射波及び屈折波に他の振動
が重畳し複数配置されている地震探鉱機の受振部182に
反射地震として受振され、探鉱機に転送されて振動デー
タとして磁気テープに記憶される。以上の屋外での調査
作業終了後、全てのデータを計算室にもち返り大形コン
ピュータを用い記録されたデータを分析することにより
地質構造が解析され、これを基に石油資源等の在否の可
能性が調査される。

なおこの実施例では人工震源装置のバイブレータの同期
のために探鉱機でマスタとスレーブの振動の位相差を算
出して修正命令とし、これを各スレーブの基準信号発生
器に加えることによりフイードバックをかけたが、フイ
ードバックは種々の方法を適用し得る。例えば （ａ） マスターの振動に関するデータを探鉱機を介し
てスレーブに転送し、各スレーブでこのマスターの振動
を用いて基準信号発生器にフイードバックをかける。

（ｂ） 人工震源装置の振動に関するデータを探鉱機に
送り、探鉱機でこのデータとこの探鉱機に内蔵されてい
るエンコードスイープ発生器との位相差を求め、これを
各々の人工震源装置に送り返し、これを用いて基準信号
発生器にフイードバックをかける。

（ｃ） 探鉱機のエンコードスイープ発生器のスイープ
信号を各人工震源装置に送り、これを用いて基準信号発
生器にフイードバックをかける。等の方法が好適に用い
得る。更に （ｄ） 探鉱機のエンコードスイープ発生器のスイープ
信号を各人工震源装置に送り、これを基準信号発生器の
スイープ信号の代わりに用いてバイブレータを駆動する
ことも可能である。

第１、第２実施例においては複数の人工震源装置を同期
させ直下方向に地震エネルギーを与える例について説明
した。しかし探鉱機のCPU66、166のプログラムを変更し
これから発せられる動作開始命令或は修正命令信号をず
らすことにより人工震源装置の振動を所望量オフセット
することもできる。これにより例えば直線上に配置され
た複数の人工震源装置の振動を少しづつオフセットし
（ずらし）、地震エネルギーに特定方向の指向性を持た
せることも可能である。

またこれら実施例によれば、探鉱機に内蔵された発生器
のスイープ信号でなく、人工震源装置からの振動データ
を用いて反射地震との相関関数をとるためこの両者間に
位相差が存在せず正確に反射波及び屈折波を抽出する事
ができ、地質構造の調査精度を高めることができる。ま
た既存のバイブレータに機械的構成に変更を加える事な
く制御装置を付加するのみで容易に構成でき、特に人工
震源装置相互間の通信のための手段を新たに設けること
なくバイブレータの振動を同位相とすることができる利
点がある。

またこれら実施例においては、測定作業中に人工震源装
置の振動データをカラー表示装置でモニターすることが
できるため、測定中に各人工震源装置が同位相で振動し
ているか監視することができる。更に何れかの人工震源
装置の同期が大きくずれた場合カラー表示装置上、及び
ブザーで警報されることにより、データとして使用でき
ない測定が継続されることを防ぐことができる。

第３実施例 次に本発明の第３実施例についてこの地質構造調査方式
に用いる人工震源装置の概略を示す第８図を参照しなが
ら説明する。前述の実施例では、大きな地震エネルギー
の要求される深層における地質構造の調査用の低周波型
油圧駆動式バイブレータを用いる人工震源装置の例につ
いて説明した。第３実施例では比較的浅い層の地質構造
の調査を目的とする人工震源装置の例について説明す
る。浅層の調査には大きな地震エネルギーは要求されな
い、しかしこれを正確に調査するためには高い周波数で
バイブレータを振動させることが必要となる。このため
に第３実施例においては電磁式のバイブレータが用いら
れ、そして前述の実施例と異なり探鉱機を介する事なく
人工震源装置相互に同期信号が送受され同期が取られ
る。

第８図において、制御回路96はバイブレータの振動の基
準となるスイープ信号を発生する基準信号発生器100を
有する。この信号を基準として制御回路96は電磁式バイ
ブレータ92を振動周波数を連続的に変化（スイープ）さ
せながら振動させる。このバイブレータ92に取り付けら
れた加速度計94はバイブレータの振動を制御回路96に出
力する。そして制御回路はこの加速度計からの信号を前
記基準信号発生器100のスイープ信号にフイードバック
をかけることによりスイープ信号にバイブレータの振動
を同期させる。

次に本実施例の同期システムについて説明する。第８図
の構成の複数の人工震源装置の内の一台がマスタとして
他の装置がスレーブとして指定されている。マスタ装置
102の制御回路96mが加速度計94mからのバイブレータ振
動を通信機98mを介し送信し、これを受信したスレーブ
装置104はこの信号を制御回路96sにより基準信号発生器
100sのスイープ信号にフイードバックをかける。これに
よりスレーブはバイブレータの振動をマスタの振動に同
期させる。

なお別の方式として、スレーブ側104からその加速度計9
4sからのバイブレータ振動をマスタ102に送信し、マス
タの制御回路96mでマスタの振動との同期誤差について
算出しこれをスレーブ装置104に返送し、この算出され
た値を前記基準信号発生器100sにフイードバックさせる
ことによりスレーブの振動をマスタに同期させることも
可能である。

本実施例によれば、人工震源装置を比較的軽量に構成し
得るため、例えば人力で移動することにより山岳地帯の
地質調査等に用いる事もできる。

以上本発明の特定実施例について説明したが本技術に習
熟した者には本発明の精神及び範囲内で種々の変更が可
能なことは明白であろう。

〔発明の効果〕

本発明によれば、複数の人工震源装置を用いる地質構造
調査において各人工震源装置のバイブレータの振動を正
確に同位相でスイープすることができる。これにより人
工震源装置の振動の相互干渉を解消させ地質構造の調査
を高精度化することができる。更に振動の干渉による減
衰をなくすためバイブレータの振動エネルギーを高効率
で地中に伝達でき、エネルギ節減に効果がある。またバ
イブレータの伝達効率を高めることによってより大きな
振動エネルギーを地中に与えうる、これにより測定精度
を高めることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の地質構造調査方式に用い
る人工震源装置の制御部のブロックダイヤグラム、第２
図は第１図の人工震源装置の構成の概略を示すブロック
ダイヤグラム、第３図は本発明の第１実施例のマルチバ
イブレータ波形監視システムの探鉱機の制御部のブロッ
クダイヤグラム、第４図は位相差解消命令を算出する処
理を説明するフローチャート、第５図は本発明の第２実
施例の地質構造調査方式に用いる人工震源装置の制御部
のブロックダイヤグラム、第６図は本発明の第２実施例
のマルチバイブレータ波形監視システムの探鉱機の制御
部のブロックダイヤグラム、第７図は基準信号発生器の
修正量を算出する処理を説明するフローチャート、第８
図は本発明の第３実施例の人工震源装置の概略を示すブ
ロックダイヤグラム、第９図は従来から用いられている
バイブロサイスシステムのブロックダイヤグラム、第10
図は第９図のシステムのバイブレータの概念を示すブロ
ックダイヤグラム、第11図は第10図のバイブレータの油
圧制御のブロックダイヤグラムである。 符号の簡単な説明 12……加速度計、14……加速度計、11……基準信号発生
器、16……バイブレータ制御回路、18……インターフェ
イス／コントローラ、52……送信機、54……受信機、60
……受信機、64……インターフェイス／コントローラ、
66……CPU、80……エンコードスイープ発生器、82……
受信部、84……送信機、92……電磁式バイブレータ、94
……加速度計、96……制御回路、98……通信機、100…
…基準信号発生機、102……マスタ側人工震源装置、104
……スレーブ側人工震源装置、111……基準信号発生
器、116……バイブレータ制御回路、118……インターフ
ェイス／コントローラ、152……送信機、154……受信
機、160……受信機、164……インターフェイス／コント
ローラ、166……CPU。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地層に振動を与える複数の人工震源装置
   と、 受振器に接続され反射振動を観測する探鉱機と、を用い
   るマルチバイブレータ波形監視システムであって 前記人工震源装置は、 バイブレータと、 探鉱機との通信を行うための通信手段と、 前記バイブレータの振動を検出する検出器と、 探鉱機からの位相差解消情報と動作開始命令に基づきバ
   イブレータの始動を制御する制御手段と、を有してな
   り、 前記探鉱機は、 人工震源装置との通信のための通信手段と、 人工震源装置の同期を制御する同期制御手段とを有し、
   この同期制御手段は人工震源装置の検出器で検出したバ
   イブレータの振動に関する情報を通信手段により受け、
   人工震源装置の一台をマスタとし他をスレーブとし、マ
   スタとそれぞれのスレーブとの振動の位相差を比較し、
   それぞれの人工震源装置についてのこの位相差を解消す
   る位相差解消情報を算出し、該位相差解消情報とバイブ
   レータを始動させる動作開始命令を前記通信手段により
   送り、 各々の人工震源装置でこの位相差解消情報に基づきバイ
   ブレータの始動時期を調整することによりスレーブの人
   工震源装置のバイブレータの振動をマスタのバイブレー
   タの振動と同位相とさせることを特徴とするマルチバイ
   ブレータ波形監視システム。
2. 【請求項２】地層に振動を与える複数の人工震源装置
   と、 受振器に接続され反射振動を観測する探鉱機と、を用い
   るマルチバイブレータ波形監視システムであって 前記人工震源装置は、 探鉱機との通信を行うための通信手段と、 制御手段からの信号により振動周波数を変化させながら
   振動するバイブレータと、 前記バイブレータの振動を検出する検出器と、 バイブレータの振動の基準となるスイープ基準信号を発
   生する基準信号発生器を有し、この信号に前記検出器か
   らの信号をフイードバックを加えた信号を用いて前記ス
   イープ基準信号に近似する位相で前記バイブレータを振
   動させる制御手段と、を有してなり、 探鉱機は、 人工震源装置との通信のための通信手段と、 人工震源装置の同期を制御する同期制御手段とを有し、
   この同期制御手段は人工震源装置の検出器で検出したバ
   イブレータの振動に関する情報を通信手段により受け、
   人工震源装置の一台をマスタとし他をスレーブとし、マ
   スタとそれぞれのスレーブとの振動の位相差を算出し、
   スレーブに算出された位相差を通信手段により送り、 各々のスレーブの人工震源装置でこの位相差を基準信号
   発生器にフイードバックすることによりバイブレータの
   振動をマスタのバイブレータの振動と同位相とさせるこ
   とを特徴とするマルチバイブレータ波形監視システム。
3. 【請求項３】請求項第１項又は第２項のマルチバイブレ
   ータ波形監視システムであって、前記受振器で受振され
   た地層からの反射振動に関する情報を、人工震源装置の
   検出器で検出したバイブレータの振動に関する情報を用
   いて相関関数をとることにより地下からの反射波を算出
   することを特徴とするマルチバイブレータ波形監視シス
   テム。
4. 【請求項４】地層に振動を与える複数の人工震源装置を
   用いる地質構造調査のマルチバイブレータ波形監視シス
   テムであって、 人工震源装置は、 同期のための情報を送受する通信手段と、 制御手段からの信号により振動周波数を変化させながら
   振動するバイブレータと、 前記バイブレータの振動を検出する検出器と、 前記バイブレータの振動の基準となるスイープ基準信号
   を発生する基準信号発生器を有し、この信号に前記検出
   器からの信号をフイードバックを加えた信号を用いて前
   記スイープ基準信号に近似する位相で前記バイブレータ
   を振動させる制御手段と、を有してなり、 複数の人工震源装置のうちの一台をマスタとし残りをス
   レーブとし、マスタの制御手段は検出器で検出したバイ
   ブレータの振動に関する情報を前記通信手段によりスレ
   ーブに送り、 スレーブの制御手段はスレーブの検出器で検出したバイ
   ブレータの振動に関する情報と、前記マスタのバイブレ
   ータの振動に関する情報と、を用いて基準信号発生器に
   フイードバックをかけることによりスレーブのバイブレ
   ータの振動をマスタの振動に同期させることを特徴とす
   るマルチバイブレータ波形監視システム。