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Procédé et appareillage pour la prospection électrique de milieux non métalliques, notamment du sol.
La présente invention concerne un procédé et un appareillage pour la prospection électrique du sol et d'autres milieux non métalliques en vue de déceler et d'étudier les courants électriques dont peuvent être le siège les milieux en question et les corps conducteurs qui s'y trouvent, et également de déceler et d'étudier la présence d'hétérogénéités dans ces milieux.
Les résultats ainsi obtenus sont utiles à l'étude de l'action oorrodante qu'exeroe le sol sur les orga- nes métalliques (canalisations, câbles, etc., protégés ou non) qui sont en contact avec lui et permettent notamment de préciser le tracé selon lequel doit être .enfouie une canali- sa%ion pour que soient réduits au minimum les risques de cor- rosion par courants vagabonds ou courants de concentration; ils rendent possible également de déceler les endroits où une canalisation existante est soumise à une action corrodante et ils peuvent contribuer à établir les mesures pouvant être utilement prises afin d'y porter remède.
La méthode et l'ap- pareillage permettent aussi de déceler des hétérogénéités dans le sol (gisements de minerais, nappes d'eau ou de pé-
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trole) et de découvrir la présence d'un objet métallique ou autre dans les solutions aqueuses.
Il est bien connu que la mise en oeuvre d'électrodes impolarisables en contact avec le sol permet d'y étudier les courante vagabonds; on emploie fréquement à cet effet des appareils comportant trois électrodes impolarisables équidis- tantes et rigidement solidaires l'une de l'autre, Il est également connu d'utiliser un dispositif comportant, d'une part, deux électrodes fixes soumises à une différence de potentiel, d'autre part, deux électrodes mobiles électriquement isolées des précédentes, reliées rigidement entre elles, que l'on déplace dans la zone soumise à l'influence des électrodes fixes précitées et dont on mesure la différence de potentiel.
Le procédé objet de l'invention a pour but principal de réaliser cette prospection à l'aide de moyens particu- lièrement simples et est basé également sur l'utilisation d'électrodes impolarisables mises en contact avec le milieu à prospecter et reliées électriquement entre elles, mais il se distingue essentiellement par le fait qu'au moins une des électrodes est mobile.
Un autre but est de permettre le relevé des potentiels relatifs, d'une part à des parcours linéaires de direction quelconque par rapport à l'axe de l'appareil, et d'autre part à des parcours circulaires permettant le relevé de diagrammes polaires.
Lors de la mise en pratique du procédé, on dispose sur le sol deux électrodes fixes impolarisables entre lesquelles est située la région à explorer et on les relie par un circuit électrique comportant des résistances convenablement Calculées et éventuellement une source de tension continue ou alternative (pile ou accumulateur); entre ces deux électrodes fixes, on dispose également sur le sol une troisième électrode impolarisable mobile.
On déplace alors l'électrode mobile en.. tre les deux électrodes fixes selon un parcours déterminé et,
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pour différentes positions de cette lectrode mobile, on mesure potentiométriquement (par une méthode de zéro) la différenoe de potentiel entre cette électrode et un point déterminé du circuit reliant les deux électrodes fixes.
Sur la base des résultats de ces mesures, on trace une courbe qui exprime la valeur de cette différence de potentiel en fonction de la position de l'électrode mobile ; en comparant cette courbe expérimentale avec la courbe à laquelle conduirait l'examen d'un sol exempt de toute autre action électrique et de toute hétérogénéité, on obtient des renseignements utiles à l'étude des actions électriques et des hétérogénéités éventuellement existantes.
Celui des points du circuit reliant les deux électrodes fixes par rapport auquel est mesuré le potentiel ;le l'électrode mobile peut être soit fixe, soit mobile.
Dans le cas où l'on recherche les courants électriques dont peuvent être le siège le sol et les corps conducteurs qui y sont enfouis, les mesures peuvent être effectuées en mettant hors circuit la source de tension intercalée entre les deux électrodes fixes. L'on opère alors sans source auxiliaire de courant.
L'invention porte également sur l'appareillage servant à la réalisation pratique du prooédé.
Les dessins ci-jointe ont pour but, d'une part, d'expliquer comment le procédé peut être exécuté en pratique et, d'autre part, de montrer quelques exemples d'appareillage.
L'installation représentée schématiquement à la figure 1 comprend essentiellement deux électrodes fixes impolarisables A et B qui sont mises en contact avec le milieu à explorer et qui sont reliées par des résistances calibrées R@; une source de tension S, un interrupteur I, une résistance de réglage R2 et un ampèremètre A sont branchés en parallèle avec
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le jeu de résistances R1.Entre les électrodes A et B délimila zone à explorer, on intercale une électrode mobile C et un potentiomètre P permet de mesurer la différence de potentiel entre lélectrode C et un point déterminé du jeu de résistan- ces R1.
Grâce à l'interrupteur I, on peut éventuellement mettre hors circuit la source S; ceci sera le cas lorsque l'on recherche les courants électriques dont peuvent être le siège le sol et les corps conducteurs qui y sont enfouis.
L'installation suivant la figure 2 est analogue à oelle de la figure 1, mais on a prévu une seconde électrode mobile C2 qui est située à un écartement fixe de la première et qui est reliée électriquement à un plot 1 avec lequel peut venir en contact un commutateur D à deux positions, l'autre position étant celle dans laquelle il vient en contact avec le plot 2 en reliant alors électriquement le potentiomètre P et le jeu de résistances R1.
Lorsqu'on utilise un tel appareil, on mesure d'abord le potentiel de C1 (commutateur sur 2) puis en mettant le commutateur D sur 1, on mesure la différence du potentiel entre C1 et C2. Dans ce cas, ce n'est plus le potentiel E que l'on mesure, mais bien le gradient dE du potentiel, le long d'un parcours x passant par ces deux électrodes.
Les deux électrodes fixes A et B seront duvent fixées sur un bâti 3 de faible longueur (2 à 4 mètres) comprenant deux blocs de support 4 d'électrodes entre lesquels peut se déplacer une électrode mobile C dans une rainure 5 (figure 3).
A la figure 4, on a représenté une variante de réalisation de l'appareil suivant la figure 3, dans laquelle deux électrodes mobiles jumelées C1 et C2 peuvent coulisser solidairement le long du bâti sur lequel sont montées les électrodes fixes A et B. On peut réaliser ainsi le schéma de la figure 2.
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Il est également utile, dans certains cas, que l'élec- trode mobile :C montée, rigidement ou de manière amovible le long d'une coulisse, sur un bras 6 (figure 5) pouvant être déplacé par rotation autour d'un axe 7 pouvant à son tour être fixé ou coulisser sur le bâti 3 sur lequel sont montées les électrodes fixesA et B . Il sera ainsi possible de relever les potentiels relatifs d'une part à des parcours linéaires de direction quelconque par rapport à l'axe de l'appareil, et d'autre part à des paroours circulaires permettant le relevé de diagrammes polaires,
Dans le cas de la figure 5, on peut également utiliser des électrodes jumelées, comme représenté à la figure 4.
Ces électrodes jumelées pourront être disposées soit du même côté, soit de part et d'autre de l'axe 7.
Lorsque l'on désire étudier rapidement un parcours d'une grande longueur, il peut être utile que les éleotrodes d'extrémité "fixes" A et B ne soient pas montées sur un mana bâti et ne soient réunies entre elles que par une connexion souple aisément transportable.
Si le sol soumis à la prospection est fortement hétérogène, il peut être utile d'employer, au lieu d'électrodes simples usuelles, des paires d'électrodes dénommées ci-après "électrodes dédoublées". Cette disposition a pour résultat de rendre les mesures;moins sensibles à l'action des hétérogénéités du terrain et peut, par conséquent, rendre plus aisée l'observation des courants électriques.
La figure 6 montre un appâreil dans lequel il est fait usage d'électrodes dédoublées tant pour les électrodes fixes que pour les électrodes mobiles.
Comme montré par cette figure, les électrodes fixes sont dédoublées en 8, 8' et 9, 9' et ces paires d'électrodes sont reliées rigidement par une tige 10 aux extrémités de laquelle elles sont montées sur une bague leur permettant toute orientation dans le plan vertical. Les électrodes de chaque paire sont réunies par un bottier 11 portant les commutateurs
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12 et de préférence un ohmmètre 13 permettant de vérifier les bons contacts avec le sol et d'en déduire la résistivité du sol.
En outre, un ampèremètre 14 évalue le courant débité par la source.
Enfin, un voltmètre 15 donne constamment la force électromotrice des piles.
Entre les deux paires d'électrodes @- 9-9' peuvent se déplacer le long de la tige 10, les électrodes mobiles dédoublées 17-17' montées élastiquement sur un bloc de guidage 18. Une came de poussée 19 montée sur l'entretoise 20 permet de faire coulisser l'ensemble des deux électrodes 17-17' sur la tige 10 et en appuyant verticalement d'obtenir un contact parfait avec le milieu étudié au moment des lectures sur le potentiomètre qui est disposé dans un bottier 21 contenant la ou les résistances et leurs moyens de réglage et porté par l'opérateur.
Dan s cet appareil on utilise de préférence une résistance va** riable dont les deux bornes d'entrée et de sortie sont reliées aux électrodes fixes et dont la borne centrale sera reliée au potentiomètre lui-même connecté à l'électrode mobile.
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Method and apparatus for electrical prospecting of non-metallic media, in particular soil.
The present invention relates to a method and apparatus for the electrical prospecting of soil and other non-metallic media in order to detect and study the electrical currents which may be the seat of the media in question and the conductive bodies therein. find, and also to detect and study the presence of heterogeneities in these media.
The results thus obtained are useful for the study of the oorroding action exerted by the soil on the metallic bodies (pipes, cables, etc., protected or not) which are in contact with it and make it possible in particular to specify the position. layout according to which a channel must be buried in order to reduce to a minimum the risks of corrosion by stray currents or concentration currents; they also make it possible to identify places where an existing pipeline is subject to corroding action and can help to establish measures that can usefully be taken to remedy them.
The method and the apparatus also make it possible to detect heterogeneities in the soil (mineral deposits, water tables or
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trole) and to discover the presence of a metallic or other object in the aqueous solutions.
It is well known that the use of non-polarizable electrodes in contact with the ground makes it possible to study the current vagrants there; apparatuses comprising three equidistant and rigidly secured to each other unpolarisable electrodes are frequently used for this purpose. It is also known to use a device comprising, on the one hand, two fixed electrodes subjected to a difference of potential, on the other hand, two mobile electrodes electrically isolated from the preceding ones, rigidly connected to one another, which is moved in the zone subjected to the influence of the aforementioned fixed electrodes and whose potential difference is measured.
The main aim of the method which is the subject of the invention is to carry out this prospecting using particularly simple means and is also based on the use of non-polarizable electrodes placed in contact with the medium to be prospected and electrically connected to one another. , but it is essentially distinguished by the fact that at least one of the electrodes is mobile.
Another aim is to allow the reading of the relative potentials, on the one hand to linear paths in any direction with respect to the axis of the device, and on the other hand to circular paths allowing the recording of polar diagrams.
When the method is put into practice, two non-polarizable fixed electrodes are placed on the ground between which the region to be explored is located and they are connected by an electrical circuit comprising suitably calculated resistors and possibly a source of direct or alternating voltage (battery or accumulator); between these two fixed electrodes, there is also a third movable non-polarizable electrode on the ground.
The mobile electrode is then moved between the two fixed electrodes along a determined path and,
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for different positions of this mobile electrode, the potential difference between this electrode and a determined point of the circuit connecting the two fixed electrodes is measured potentiometrically (by a zero method).
On the basis of the results of these measurements, a curve is drawn which expresses the value of this potential difference as a function of the position of the mobile electrode; by comparing this experimental curve with the curve to which the examination of a soil free from all other electrical action and all heterogeneity would lead, information useful for the study of electrical actions and possibly existing heterogeneities is obtained.
That of the points of the circuit connecting the two fixed electrodes with respect to which the potential is measured; the mobile electrode can be either fixed or mobile.
In the case where one seeks the electric currents which can be the seat of the ground and the conductive bodies which are buried therein, the measurements can be carried out by switching off the voltage source interposed between the two fixed electrodes. We then operate without an auxiliary current source.
The invention also relates to the apparatus used for the practical realization of the prooédé.
The attached drawings are intended, on the one hand, to explain how the process can be carried out in practice and, on the other hand, to show some examples of equipment.
The installation shown schematically in FIG. 1 essentially comprises two non-polarizable fixed electrodes A and B which are brought into contact with the medium to be explored and which are connected by calibrated resistors R @; a voltage source S, a switch I, an adjustment resistor R2 and an ammeter A are connected in parallel with
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the set of resistors R1. Between the electrodes A and B delimits the zone to be explored, a mobile electrode C is inserted and a potentiometer P makes it possible to measure the potential difference between the electrode C and a determined point of the set of resistors R1.
By means of the switch I, the source S can possibly be switched off; this will be the case when one seeks the electric currents which can be the seat of the ground and the conductive bodies which are buried there.
The installation according to Figure 2 is similar to that of Figure 1, but there is provided a second mobile electrode C2 which is located at a fixed distance from the first and which is electrically connected to a pad 1 with which can come into contact. a switch D with two positions, the other position being that in which it comes into contact with the pad 2, then electrically connecting the potentiometer P and the set of resistors R1.
When using such a device, we first measure the potential of C1 (switch on 2) then by setting switch D to 1, we measure the potential difference between C1 and C2. In this case, it is no longer the potential E that is measured, but the gradient dE of the potential, along a path x passing through these two electrodes.
The two fixed electrodes A and B will be fixed on a frame 3 of short length (2 to 4 meters) comprising two support blocks 4 of electrodes between which a mobile electrode C can move in a groove 5 (FIG. 3).
In Figure 4, there is shown an alternative embodiment of the device according to Figure 3, in which two twin mobile electrodes C1 and C2 can slide integrally along the frame on which the fixed electrodes A and B. are mounted. thus realize the diagram of figure 2.
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It is also useful, in certain cases, for the movable electrode: C mounted, rigidly or removably along a slide, on an arm 6 (FIG. 5) which can be moved by rotation about an axis 7 can in turn be fixed or slide on the frame 3 on which are mounted the fixed electrodes A and B. It will thus be possible to record the relative potentials on the one hand to linear paths in any direction with respect to the axis of the device, and on the other hand to circular paths allowing the recording of polar diagrams,
In the case of Figure 5, it is also possible to use twin electrodes, as shown in Figure 4.
These twin electrodes can be placed either on the same side or on either side of axis 7.
When one wishes to quickly study a course of a great length, it can be useful that the end electrodes "fixed" A and B are not mounted on a mana frame and are joined together only by a flexible connection. easily transportable.
If the soil subjected to prospecting is highly heterogeneous, it may be useful to use, instead of the usual single electrodes, pairs of electrodes hereinafter referred to as "split electrodes". This arrangement has the result of making the measurements less sensitive to the action of heterogeneities in the terrain and can, consequently, make the observation of electric currents easier.
FIG. 6 shows an apparatus in which use is made of split electrodes both for the fixed electrodes and for the mobile electrodes.
As shown in this figure, the fixed electrodes are split into 8, 8 'and 9, 9' and these pairs of electrodes are rigidly connected by a rod 10 at the ends of which they are mounted on a ring allowing them any orientation in the vertical plane. The electrodes of each pair are joined by a casing 11 carrying the switches
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12 and preferably an ohmmeter 13 making it possible to check the good contacts with the ground and to deduce therefrom the resistivity of the ground.
In addition, an ammeter 14 evaluates the current delivered by the source.
Finally, a voltmeter 15 constantly gives the electromotive force of the batteries.
Between the two pairs of electrodes @ - 9-9 'can move along the rod 10, the split mobile electrodes 17-17' resiliently mounted on a guide block 18. A thrust cam 19 mounted on the spacer 20 allows the assembly of the two electrodes 17-17 'to slide on the rod 10 and by pressing vertically to obtain perfect contact with the medium studied at the time of the readings on the potentiometer which is placed in a housing 21 containing the or resistors and their adjustment means and worn by the operator.
In this device, a variable resistor is preferably used, the two input and output terminals of which are connected to the fixed electrodes and the central terminal of which will be connected to the potentiometer itself connected to the mobile electrode.