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Bei der Erduntersuchung mittels Durchleitung von elektrischem Wechselstrom durch das Erdreich stösst man bei elektrisch inhomogenem Untergrund auf die Tatsache, dass die sogenannten Äquipotentiallinien, d. h. die Linien gleicher Momentanwechselspannung, nicht mit den sogenannten Induktionslinien zusammenfallen, d. h. mit den Linien, welche die senkrechte Projektion der magnetischen Kraftlinien auf die Erdoberfläche darstellen.
Das Auseinanderliegen der beiden Liniengattungen bildet zugleich ein Hindernis für die Bestimmung der Lage der Äq@ipotentiallinien nach der üblichen Methode
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zu beseitigen und zugleich auch die Bestimmung der genauen Lage der Induktionslinien zu ermöglichen, wodurch für die Erduntersuchung der praktische Vorteil erreicht wird, dass dadurch ein Schluss auf die Inhomogenität des Untergrundes und in Abhängigkeit davon auch auf die Eigenart der Einlagerungen im Untergrunde und deren räumliche Verteilung ermöglicht wird.
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anordnung, welche darin besteht, dass in den Sondenstromkreis eine einstellbare Spule eingeschaltet wird.
Durch Verstellung dieser Spule lässt sich der Einfluss der Induktion auf den Sondenstromkreis kompensieren.
Die das Wesen der Erfindung ausmachende neue Schaltung ist auf der beigefügten Zeichnung in zwei AusfÜhrungsformen schematisch veranschaulicht und nachstehend auch in ihrer Wirkung näher erläutert.
Voraussetzung für die praktische Anwendung der neuen Schaltung ist, dass das zu untersuchende Erdreich durch Elektroden, welche ausserhalb des Bereiches der auf der Zeichnung dargestellten Schaltung liegen, mit Wechselstrom beschickt ist. Es ist weiter vorausgesetzt, dass in dem in solcher Weise mit Wechselstrom beschickten Erdreich eine inhomogene Stromverteilung vorhanden ist, bei welcher die
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linie auf die den Sondenstromleiter enthaltende Ebene (die Ebene des Zeichenpapiers) durch die Linie 3-4 dargestellt ist, welche die Äquipotentiallinie am Ort der Untersuchung in einem Winkel T schneidet.
Mit 3 und 6 sind zwei Sonden bezeichnet, zwischen welchen über das Telephon 7 die zur Aufsuchung der Richtung der Äquipotentiallinien dienende bewegliche Leitung gespannt ist. Mit ist die in den Leitungsabschnitt zwischen den Sonden 5 und 6 eingeschaltete Induktionsspule bezeichnet. Diese Teile sind übereinstimmend in den Schaltungsanordnungen beider Zeichnungsfiguren vorhanden.
Gemäss Fig. 1 ist die Induktionsspule in einem Bügel 9 um die horizontale Achse 10-11 drehbar
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auf einem Bock M um eine vertikale Achse 14 frei drehbar, um welche die Einstellung am Zeiger 15 abgelesen wird.
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Das Arbeiten mit der in Fig. 1 dargestellten Schaltung bei der Ermittlung einer Äquipotentiallinie erfolgt zweckmässig so, dass man eine Sonde, beispielsweise die Sonde 5, fest in das Erdreich einsetzt und dann die Sonde 6 solange im Erdreich verstellt, bis der Ton im Telephon 7 verschwindet. Bei der vorausgesetzten Kreuzung der Äquipotentiallinie 1-2 und der in ihrer Projektion 8-4 erscheinenden Induktionslinie ist jedoch ein Verschwinden des Tones im Telephon durch blosses Versetzen der Sonde 6 im Erdreich nicht zu erreichen.
Die zusätzliche, in den Sondenstromkreis eingeschaltete Spule 8 bietet aber die Möglichkeit, den Ton im Telephon 7 auch im Falle einer Kreuzung der Äquipotentiallinie und
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eine Stellung ebenso weit nach der einen Seite der Induktionslinie 3-4 verschoben ist, wie die andere nach der entgegengesetzten Richtung hin. Bei beiden Stellungen der Spule weicht die Windungsfläche der Spule um den gleichen Winkel von der Richtung der Induktionslinie 3-4 ab, so dass die Richtung der Induktionslinie mit der Winkelhalbierenden zwischen den beiden so bezeichneten Lagen der Kompensa- tionsspule zusammenfällt.
Der Ton im Telephon 7 lässt sich durch die Kompensationsspule 8 nur zum Verschwinden bringen, wenn beide Sonden 5, 6 auf einer Äquipotentiallinie liegen. Man muss also so arbeiten, dass man bei jeder
Einstellung der beweglichen Sonde 6 in das Eldreich versucht, ob man durch Drehung der Spule 8 den
Ton vollständig zum Verschwinden bringen kann, und wenn dieses nicht möglich ist, dann muss man es mit einer Versetzung der Sonde 6 im Erdreich versuchen. Der Umstand, dass es mindestens zwei Stellungen der Spule geben muss, bei welcher der Ton im Telephon verschwindet, wenn sich die Sonden 5,6 auf einer Äquipotentiallinie befinden, ergibt zugleich eine Kontrolle der Genauigkeit der Äquipotentiallinien- bestimmung.
Die Kompensationswirkung der Spule 8 ist von der Grösse der Windungsfläche abhängig und die
Kraft, welche zur Kompensation des Einflusses der magnetischen Kraftlinien auf den Sondenstromkreis erforderlich ist, hängt von der Grösse des Winkels zwischen der Äquipotentiallinie und der Induktion- linie ab. Damit im allgemeinen Fallen bei beliebigem Winkel Cf zwischen diesen beiden Linien eine
Kompensation des Einflusses der magnetischen Kraft möglich ist, muss die Windungsfläche der
Spule 8 mindestens ebenso gross sein wie die vom Sondenstromkreis umflossene Fläche.
- Eine Vereinfachung dieser ganz allgemein verwendbaren Anordnung erhält man, wenn man die Windungsfläche der Spule 8, d. h. Querschnitt der Spule mal Zahl der Windungen, veränderlieh macht und durch die Veränderung der Windungsfläche der Spule 8 jeweils die Abgleiehung vornimmt, in welchem
Falle man nur eine Lage der Spule 8 im Raume zu bestimmen braucht, in der der Ton 7 verschwindet.
Bringt man dabei, wie in Fig. 2 dargestellt ist, die Spule 8 an der einen Sonde, z. B. an der Sonde 5, um eine vertikale Achse drehbar an und hält sie beim Verschwenken der Sondenleitung um die eine feste
Sonde mit ihrer Windungsfläche, die einstellbar ist mittels des Diopters 16, stets der Fläche des Sonden- kreises 5-7-6 palallel, so erhält man bei 1richtig gewählter Fläche der Spule 8 nur bei Anordnung der beiden Sonden auf derselben Äquipotentiallinie 1-2 ein völliges Verschwinden des Tones in 7, wobei gleichzeitig die Fläche von 8 gleich (aber vom Strome jeweils in entgegengesetztem Sinne beeinflusst) :
der Fläche ist, die vom Sondenstrom durchlaufen wird und die von der Sondenleitung 5-7-6 und dem mittleren Stromweg im Erdboden zwischen den Sonden 5 und 6 umschlossen wird.
Man erhält in diesem letzteren Falle allerdings nicht gleichzeitig die Richtung der Induktionslinie, da man hier ja gerade den Fall gewählt hat, in welchem sich die Induktion des Bodenstromes auf den aus Sondenkreis und Spule 8 gebildeten Stromkreis in sich aufhebt. Oft aber bietet diese Vereinfachung der zuerst gekennzeichneten allgemeinen Methode doch praktisch weitgehende Vorteile wegen der grösseren
Schnelligkeit der Durchführung der Messungen.
Anstatt die Windungsfläche der Spule 8 einstellbar veränderlich zu machen, kann man natürlich auch die Spule 8 unveränderlich ausführen und die Entfernung zwischen den Sonden 5 und 6 jeweils verändern, so dass die Windungsfläche der Spule 8 auf diese Weise, gleich derjenigen des Sondenkrei- kreises 576 wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Verlaufes der Äquipotentiallinien im magnetischen Felde von mit Wechselstrom beschicktem Erduntergrund, bestehend aus einem Stromleiter, der mit seinen beiden Enden (Sonden) an das zu untersuchende Erdreich angeschlossen ist und in dem sich ein Mess-oder Anzeigeinstrument und eine Induktionsspule befinden.