DE2064656B2 - Anordnung zur geophysikalischen untersuchung bzw. messung mittels komplexer elektrischer felder - Google Patents
Anordnung zur geophysikalischen untersuchung bzw. messung mittels komplexer elektrischer felderInfo
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Description
Spannungsdifferenzen zwischen Punktpaaren gemessen vverden, von denen ein Punkt in der Bodenebene und der
andere in einem Bohrloch liegt. Es ist auch möglich, Spannungsdifferenzen zwischen Punktpaaren zu messen,
die in denselben oder verschiedenen Bohrlöchern untergebracht sind. Im zuletzt erwähnten Fall müssen
die Elektroden selbstverständlich in dem Bohrloch unter Verwendung spezieller Einrichtungen untergebracht
sein.
Bei Durchführung der IP-Verfahren treten verschiedene
Schwierigkeiten auf, die, obwohl verschiedene Verfahren zur Überwindung dieser Schwierigkeiten ins
Auge gefaßt worden sind, bisher nicht völlig ausgeschaltet
werden konnten.
Wenn zwei Elektroden in die Bodenoberflache an verschiedenen Punkten und in einem bestimmten
Abstand voneinander eingegraben bzw. eingesteckt werden, dann herrscht häufig eine Spannungsdifferenz
zwischen den Elektroden. Für das Vorhandensein dieser
Spannungsdifferenz liegen mehrere Gründe vor. Eine verhältnismäßig konstante Spannungsdifferenz, die als
natürliches Potential oder SP bezeichnet wird, kann durch galvanische Ströme in der Umgebung der
zusammengesetzten Erzkörper oder auch durch Konzentrationunterschiede
von in der Bodenoberfläche sich befindenden Elektrolyten hervorgerufen werden. Andere
Gründe für das Auftreten von Spannungsdiiferenzen sind tellurige Ströme bzw. Tellurströme, TP, von mehr
regionalem Ausmaß, und künstliche Erdströme, AP; die von Kraftwerksleitungen, elektrischen Eisenbahnkabeln,
Straßenbahnleitungen u.dgl. herrühren. Die zuletzt erwähnten Interferenzen bewirken größere oder
kleinere periodische Wechselspannungen oder Überspannungen, welche den von dem zu untersuchenden
elektrischen Feld herrührenden Spannungsdifferenzen überlagert werden und daher bei weitem ernsthaftere
Interferenzprobleme bilden, als Interferenzen, die von dem konstanten, natürlichen Potential SP herrühren.
Um den Einfluß der obenerwähnten Interferenzquellen zu verringern, sind Versuche gemacht worden, die
Feldstärke des an das Grundgestein angelegten elektrischen Feldes zu erhöhen, obwohl diese Möglichkeit
verhältnismäßig beschränkt ist, da es dabei notwendig ist, die Spannung zwischen den Stromelektroden
in einem solchen Umfang zu erhöhen, daß der Umgang mit den Meßgeräten gefährlich wird.
Die verschiedenen IP-Verfahren sind im wesentlichen in zwei Gruppen unterteilt worden, und zwar die
sogenannten Impulsverfahren und die Wechselstromverfahren.
Bei den Impulsverfahren wird üblicherweise ein kommutierter Gleichstrom benutzt, der so reguliert
bzw. gesteuert ist, daß der ankommende Strom für eine erste spezifische Zeitdauer eingeschaltet wird. Der
Strom wird dann für eine bestimmte weitere Zeitdauer unterbrochen und dann wieder mit umgekehrter Poiung
für eine Zeitdauer eingeschaltet, die gleich der zuerst erwähnten spezifischen Zeitdauer ist, worauf der Strom
unterbrochen wird. Diese Schaltfolge wird regelmäßig wiederholt. Bei einer derartigen Verfahrensweise wird
der IP-Effekt, d. h. die Information, welche anschließend
zur Grundlage für die geophysikalische Auswertung gemacht wird, durch Messen des Spannungsdifferenzabklingens
zwischen den Meßelektroden als eine Funktion der Zeit ermittelt. Auf diese Weise werden die
Spannungsdifferenzen Δ V bestimmt, die zwischen die Potentialelektroden, den Meßelektroden, zu bestimmten
Zeitdauern ri, h, i3... auftreten, nachdem der Strom
unterbrochen worden ist. Die Haupispannung wird demzufolge technisch innerhalb verhältnismäßig kurzer
Zeitdauern (/ι, fi + Δι), (r2, h + Δή usw. gemessen.
Überlagerte Interferenzen vom TP- und AP-Typ können auch demzufolge in nachteiliger Weise die
Meßergebnisse beeinflussen, und zwar insbesondere dann, wenn diese Interferenzen innerhalb der ausgewählten
Zeitintervalle auftreten. Eine Methode zur Verminderung der Störungen von Überspannungen und
Interferenzen dieser Art besteht darin, längere Zeitintervalle (fi, I2 + At) d. h. ein größeres Δι auszuwählen,
und die Hauptspannung als Voltsekunden/Sekunde zu messen, d. h. das Integral zu bilden:
Ii
! Vdt.
In diesem Fall sind die verschiedenen Zeitlagen naiürlich weniger genau bestimmt. Infolge der Interferenzen
ist es außerordentlich schwierig, genau die Ausschwingkurve bzw. Abklingkurve der Spannungsdifferenz
zu ermitteln, was wiederum die folgende geophysikalische Auswertung unzuverlässig mach)..
Wenn das Wechselstrorn-lP-Verfahren angewendet
wird, dann wird über Stromelektroden ein Wechselstrom an den Boden angelegt. In diesem Fall ist man, um
eine Information über den geologischen Zustand zu erhalten, dazu übergangen, die Phasendifferenz zwischen
dem Eingangs-Wechselstrom und der zwischen den Potentialelektroden gemessenen Wechselspannung
zu ermitteln, wobei das Verfahren in einer solchen Weise verbessert bzw. durchgeführt wird, daß eine dem
Primärstrom proportionale Spannung und eine der Spannungsdifferenz zwischen den Potentialelektroden
proportionale Spannung jeweils an ihre zugeordneten Plattenpaare in einem Oszilloskop angeschlossen
werden. Der Phasenwinkel wird dann aus dem Lissajou-Abbild ermittelt, das auf dem Oszilloskopschirm
gebildet wird.
In diesem Fall muß das Meßsystem verhältnismäßig breitbandig sein, was zur Folge hat, daß das System
höchst empfindlich auf TP- und AP-Inferenzen reagiert. Wenn die Phasenwinkel mittels der Lissajou-Abbildung
ermittelt wird, ist das Meßergebnis stets sehr fragwürdig, wobei ein weiterer Nachteil dieses Meßverfahrens
darin lieg;, daß die benutzte Apparatur für den Gebrauch in der freien Natur außerordentlich unhandlich
ist.
Bei anderen bekannten Meßverfahren, bei denen Wechselstrom-lP-Methoden angewendet werden, wird
die von den Potentialelektroden abgenommene Spannung verstärkt, wobei die Amplitude für verschiedene
Frequenzen wechselseitig verglichen wird. Der Einfluß von sowohl periodischen als auch aperiodischen TP-
und AP-Interferenzen ist auch bei dieser Verfahrensweise sehr groß.
Um bei der Durchführung von geophysikalischen Messungen eine bessere Information über das elektrische
Feld zu erhalten, ist es bereits bekannt, eine Wcchselstrom-Kompensierung zu verwenden, wobei
die Phase und Amplitude der gemessenen Spannung in Relation zu dem Eingangs-Wechselstrom festgestellt
bzw. ermittelt werden. Demzufolge ist bei den bekannten Geräten bzw. Anordnungen zwischen der
Stromquelle und dem Meßgerät eine Kabelverbindung vorhanden, um das für die Kompensierursgsmessung
erforderliche Synchronisierungssignal zu übermitteln. Derattige Kubelverbindungen sind jedoch unbequem
und unpraktisch für die Verwendung in der freien Natur, wobei sie außerdem auch noch eine Interferenzquelle in
dem System bilden. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, daß die Meßanordnung und
die Stromquelle auf dem gleichen Gleichspannungspo- s tential liegen müssen oder mit Gleichspannungsisolierungseinrichtungen
versehen sein müssen, welche auf die Synchronisierung einen nachteiligen Effekt haben,
insbesondere wenn Messungen bei verschiedenen Frequenzen gemacht werden sollen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur geophysikalischen Untersuchung bzw.
Messung mittels komplexer elektrischer Felder zu schaffen, welche nicht mit den Nachteilen der bekannten
Anordnung behaftet sind. ι s
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Anordnung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zum
Zwecke der Synchronisierung des Kompensierungsspannungserzeugers mit dem Eingangs-Wechselstrom
in das Meßgerät ein Präzisionstaktgeber eingeschaltet ist, der mit dem Eingangs-Wechselstrom von der
Stromquelle vorsynchronisiert bzw. vorgleichgestellt ist, derart, daß dieser Präzisionstaktgeber bei einer
bekannten Phasendifferenz, vorzugsweise 0°, in Beziehung zum Eingangs-Wechselstrom arbeitet.
Die zwischen den beiden zusätzlichen Elektroden herrschende Spannung enthält normalerweise eine
Gleichstromkomponente, so daß zur Verringerung von Interferenz- und Überspannungsproblemen während
der Kompensierungsmessung eine weitere Ausgestaltung
der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kompensierungsspannungserzeuger derart gestaltet ist,
daß er eine veränderliche Wechselspannung, die die gleiche Phasenlage hat wie der Eingangs-Wechselstrom,
und eine veränderliche Wechselspannung erzeugen kann, die relativ zum Eingangs-Wechselstrom um 90°
phasenversetzt ist, wobei diese beiden Spannungen die gleiche Frequenz haben wie der Eingangs-Wechselstrom,
daß der Kompensierungsspannungserzeuger so gestaltet ist, daß er eine veränderliche Kompensierungs-Gleichspannung
erzeugen kann, und daß das Vergleichsgerät galvanisch gekoppelt ist.
Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung enthält das Meßgerät Anzeigeeinrichtungen, von denen eine
nur für ein Fehlersignal empfindlich ist und dieses anzeigt, welches in Phase mit dem Eingangs-Wechselstrom
liegt, während die andere Anzeigevorrichtung nur für ein Fehlersignal empfindlich ist und dieses anzeigt,
welches relativ zum Eingangs-Wechselstrom um 90° phasenversetzt ist, während eine weitere Anzeigeeinrichtung
die Gleichspannungskomponente in dem Fehlersignal anzeigt.
Als Präzisionstaktgeber lassen sich Quarzoszillatoren verwenden, wie aus der Steuerungstechnik für sich
bekannt ist.
Die Erfindung wird im folgenden mehr ins Detail gehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher
beschrieben, in der eine mögliche Ausführungsform der Erfindung in beispielhafter Weise dargestellt ist.
Es zeigt (>o
F i g. 1 in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild, welches die erfindungsgemäß gestaltete Meßanordnung
wiedergibt, und
F i g. 2 einen Schaltplan einer Ausführungsform des an Gleichstrom angeschlossenen und in F i g. 1 darge- (>s
stellten Vergleichgerates.
In F i g. 1 ist eine Anordnung zur Ermittlung von IcnmDlexen elektrischen Feldern bei geophysikalischen
30
35
40
45
55 Forschungs- bzw. Untersuchungsarbeiten dargestellt.
Ein Wechselstrom /bekannter Größe wird mittels eines Stromgenerators 1 über zwei Elektroden oder ein
Elektrodensystem 3 zugeführt, die bzw. das im Boden angeordnet sind bzw. ist. Die Frequenz des Wechselstromes
kann innerhalb eines verhältnismäßig großen Frequenzbereiches liegen, obwohl ein geeigneter
bevorzugter Wert üblicherweise etwa bei 1 Hz liegt. Um eine zuverlässigere Auswertung der herrschenden
geologischen Probleme zu erhalten, kann es unter bestimmten Umständen zweckmäßig und vorteilhaft
sein, aufeinanderfolgend mehrere Messungen bei verschiedenen Frequenzen durchzuführen. Der Stromgenerator
1 wird von einem ersten Bezugstaktgeber 4 gesteuert.
Ein Meßgerät 5 ist an zwei ebenfalls im Boden untergebrachte zusätzliche Elektroden oder Elektrodensysteme
6, 7 angeschlossen. Die Relativstellung zwischen den Elektroden 2, 3, 6 und 7 kann in
Abhängigkeit von den an den jeweils zu untersuchenden Bodenstellen herrschenden Bedingungen verändert
werden. So können beispielsweise die Meßelektroden 6, 7 zwischen den oder außerhalb der Erregerelektroden 2,
3 angeordnet sein, während in ähnlicher Weise auch eine oder mehrere der Elektroden unterhalb der
Bodenoberfläche in Bohrlöchern od. dgl. untergebracht sein können.
Die Spannung V zwischen den Meßelektroden 6, 7 wird einem an Gleichspannung angeschlossenen, d. h.
galvanisch gekoppelten Vergleichsgerät 8 zugeführt. Das Vergleichsgerät 8 hat drei zusätzliche Eingänge 9,
10 und 11. Jeder dieser zusätzlichen Eingänge ist an einen verstellbaren Abgriffkontakt jeweils eines zugeordneten
Potentiometers Pi, P2 bzw. P3 angeschlossen.
Das Potentiometer P\ ist über seine Anschlußklemmen an eine Gleichspannungsquelle 12 angeschlossen,
die über das Potentiometer eine vorbestimmte Gleichspannung liefert.
Die Potentiometer P2 und Pi sind über ihre
Anschlußklemmen an zwei Funktionsgeber 13 bzw. 14 angeschlossen. Die Funktionsgeber 13, 14 werden von
einem zweiten Bezugstaktgeber 15 in einer solchen Weise gesteuert, daß eine Spannung gleicher Frequenz
wie die Eingangs-Wechselspannung / und in Phase damit liegend über das Potentiometer P2 geliefert wird,
während über das Potentiometer Pz eine Spannung
gleicher Frequenz wie die Eingangs-Wechselspannung /, jedoch um 90° phasenverschoben, geliefert wird. Die
Spanmingen von den Funktionsgebern 13 und 14 und die
Gleichspannungsquelle 12 haben eine vorgegebene Amplitude und Größe, so daß die Einstellpositionen dei
Potentiometer P2, P3 und P, stets einer bestimmter
Spannungsgröße, beispielsweise der Soannung Vj
entsprechen.
Die Bezugstaktgeber 4, 15 sind auf die gleicht Frequenz und Phasenposition vorgleichgestellt. Diesi
Gleichstellung bzw. Synchronisierung muß äußcs genau sein, und die Taktgeber 4, 15 müssen äußcrs
stabil sein, da es ansonsten unmöglich sein kann, dl· erforderliche Meßgenauigkeit zu erreichen. Quarzoszil
latoreri mit einer maximalen Drift von etwa 0, Millisekunden je Tag haben sich in der Praxis al
zufriedenstellend erwiesen.
Die erforderliche Bezugsgröße für die Taktgeber <■
15 kann auch auf andere Weise geliefert werdci beispielsweise durch Signalübermittlung mittels Funt<
gerät. Wenn eine Signalübermittlung über Funk benut; wird, ist das Bezugssignal jedoch niemals völli
zuverlässig, und zwar als Ergebnis der variierenden Empfangsbedingungen an verschiedenen Punkten im
Netzbereich, wobei dafür außerdem noch eine kostspielige und unpraktische Zusatzausrüstung benötigt wird.
Um das Ausgangssignal des Vergleichsgerätes anzu- s zeigen, sind drei Detektoren 16,17 und 17a, 18 und 18a
vorgesehen." Der Detektor 16 weist in seiner einfachsten Ausführungsform ein auf Gleichspannung ansprechendes
Anzeigegerät auf und ist in der Lage, die Gieichäpannungskomponente in dem Ausgangssignal ι ο
des Vergleichsgerätes anzuzeigen. Die Detektoren 17. 18 enthalten phasenempfindliche Detektoren und sind
mit einem Anzeigegerät 17a bzw. 18a versehen. Der Detektor 17 ist so gestaltet, daß er die Komponente im
Ausgangssignal des Vergleichsgerätes 8 feststellt und anzeigt, die in Phase mit dem Eingangs-Wechselstrom /
liegt. Zu diesem Zweck ist ein Bezugssignal vom Funktionsgeber 13 an einen Bezugsgrößeneingang 176
des Phasendetektors 17 angeschlossen. Der Detektor 18 ist so eingerichtet, daß er die Komponente im
Ausgangssignal des Vergleichsgerätes feststellt und anzeigt, die relativ zum Eingangs-Wechselstrom / um
90° phasenversetzt ist; diesem Detektor 18 wird in vergleichbarer Weise ein Bezugssignal vom Funktionsgeber 14 über den Bezugsgrößeneingang 186 zugeführt.
In F i g. 2 ist ein Beispiel eines Verdrahtungsplanes für das galvanisch gekoppelte Vergleichsgerät 8 dargestellt.
Der Bezugspunkt 21 eines Gleichstromverstärkeis 20 ist an eine der Meßelektroden 7 angeschlossen. Die zweite
Meßelektrode 6 ist über einen Reihenwiderstand /?4 an
den Eingang 22 des Verstärkers 20 angeschlossen. Die Spannungen von den Potentiometern Pi, P2 und P3 sind
jeweils über ihre zugeordneten Reihenwiderstände R\, Ri bzw. R3 an den Eingang 22 des Verstärkers 20
angeschlossen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verstärker 20 als stromempfindlicher
Verstärker konzipiert.sodaß sämtliche an den Eingang
22 angeschlossenen Signale addiert werden. Die Widerstände Ki bis R4 können gleich sein. Sie können
jedoch in vorteilhafter Weise auch entsprechend den Verhältnisssen zwischen den Komponenten eingestellt
sein, die in der Spannung V zwischen den Meßelektroden 6 und 7 enthalten sind, so daß die Spannungen über
die Potentiometer Pi, P2, P3 ausreichend sind, um das
Spannungssignal V zu kompensieren, und so daß die Potentiometerspannung in größtmöglichem Umfang
ausgenutzt wird.
An den Eingang 22 des Verstärkers 20 ist auch ein veränderlicher Rückkopplungswiderstand Rs angeschlossen,
dessen andere Seite an den Ausgang 23 des Verstärkers 20 angeschlossen ist. Der Verstärkungsfaktor
des Verstärkers 20 kann mittels des Widerstandes R5 verändert weiden. Das Ausgangssignal V111 vom Verstärker
wird parallel den in F i g. 1 abgebildeten Detektoren 16,17 und 18 zugeführt.
Hinsichtlich der Geschwindigkeit und Genauigkeit, mit der die Messung durchgeführt wird, ist es von
äußerster Wichtigkeit, daß ein galvanisch gekoppeltes Vergleichsgerät benutzt wird. Nur auf diese Weise ist es
möglich, die beständig zwischen den Meßelektroden 6,7 do
auftretende Gleichspannung anzuzeigen und zu kompensieren bzw. auszugleichen. Wenn die Gleichspannungen
statt dessen mittels Kondensatoren isoliert werden, werden in dem Meßsystem vorübergehende
Änderungen bzw. Überspannungen auftreten, wodurch (15
die Genauigkeit und die Geschwindigkeit beeinträchtigt werden, mit denen das System Messungen durchführen
kann.
Wenn unter Verwendung des erfindungsgemäßen Meßsystems das komplexe Feld gemessen wird, sind die
Eingangselektroden 2, 3 in geeigneter Weise in dem Boden um die zu untersuchende Stelle herum angeordnet.
Die Meßelektroden 6,7 werden dann in den Boden gesteckt oder unterhalb der Bodenoberfläche in
beispielsweise einem Bohrloch untergebracht, und zwar an zwei Punkten, zwischen denen die komplexe
Spannung ermittelt werden soll. Die beiden Bezugstaktgeber 4, IS sind hinsichtlich der Phase und Frequenz
vorsynchronisiert bzw. vorgleichgestellt. Wenn mit der Messung begonnen wird, wird ir der Mehrzahl der Fälle
eine Anzeige auf den Anzeigegeräten 16,17a, 18a über die Detektoren 16, 17, 18 erscheinen, da der dem
Eingang 22 des Verstärkers 20 zugeführte Summenstrom nicht gleich Null ist. Die Potentiometer Pi, P2 und
P3 werden dann so eingestellt, daß die Anzeigegeräte 16, 17a, 18a den Wert Null anzeigen, was soviel bedeutet,
daß die zwischen den Meßelektroden 6, 7 auftretende Spannung V kompensiert bzw. ausgeglichen ist.
Während der Einstellung der Potentiometer kann der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 20 mittels des
Widerstandes R5 verändert werden, und bei den
abschließenden Arbeiten während des Einstellprozesses wird dem Verstärker vorzugsweise ein hoher Verstärkungsfaktor
gegeben, um sicherzustellen, daß die für die Messung benötigte Genauigkeit erreicht wird.
Nach dem Einstellen der Potentiometer repräsentiert die Stellung des Potentiometers Pi die Größe der
Gleichspannungskomponente in der Spannung V und die Stellungen der Potentiometer Pi und P3 repräsentieren
einerseits die Spannungskomponente, die in Phase mit dem Eingangs-Wechselstrom / liegt, und andererseits
die Spannungskomponente, die relativ zu diesem Eingangs-Wechselstrom / um 90° phasen versetzt-ist.
Die zwischen den Meßelektroden 6, 7 auftretende Wechselspannung wird aul diese. Weise hinsichtlich der
Amplitude und Phasenlage ermittelt. Der Meßvorgang wird dann an beliebigen Meßpunkten wiederholt, so daß
ein ausreichend detailliertes Bild des komplexen elektrischen Feldes erhalten wird. Das Feldbilcl· wird
dann zum Ausgangspunkt einer geophysikalischen Auswertung gemacht.
Durch die vorliegende Erfindung wird somit die Möglichkeit gegeben, das komplexe elektrische Feld,
welches durch einen in den Boden eingeleiteten Wechselstrom erzeugt wird, in äußerst genauer Weise
kartographisch festzuhalten, was von großer Bedeutung für die Genauigkeit der folgenden Auswertung und
geologischen Deutung ist.
Um Interferenzen und Störungen zu unterdrücken, kann ein Tiefpaßfilter zwischen die Meßelektroden 6, 7
und den Verstärker 20 geschähet werden. Dieses Filter muß so gestaltet sein, daß es eine konstante und
bekannte Phasenverschiebung für die in Frage stehenden Meßfrequenzen liefert. Die Anzeigegeräte 16, 17a
und 18a können weiterhin durch Stellmotoren ersetzt werden, die die Potentiometer Pi, P2 und Pj in einer
solchen Weise betätigen, daß der Kompensierungs- bzw. Ausgleichsprozeß automatisiert wird.
Es läßt sich auch eine Analog-DigUal-Kompensierung verwenden, d. h., die Potentiometer und die zugeordneten
Reihenwiderstände können gegen eine Gruppe von Widerständen ausgewechselt werden, die unter die
Kontrolle der Signale hinter den Detektoren geschaltet sind. Der Anschlußwiderstand kann dann mittels einer
numerischen Anzeigevorrichtung od. dgl. angegeben werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 709 MJ/146
Claims (5)
1. Anordnung zur geophysikalischen Untersuchung bzw. Messung, bei der das komplexe s
elektrische Feld ermittelt bzw. festgestellt wird, das durch einen Wechselstrom erzeugt wird, der von
einer Stromquelle über zwei oder mehr Elektroden in den Boden geleitet wird, wobei Spannungsdifferenzen
in dem komplexen elektrischen Feld ι ο hinsichtlich der Phase und Amplitude mittels eines
Meßgerätes festgestellt werden, das mit einem Kompensierungsspannungsgenerator und einem
Vergleichsgerät versehen ist, welches dazu dient, die Kompensierungsspannung mit den Spannungsdifferenzen
zu vergleichen, die zwischen mindestens zwei weiteren im Boden angeordneten Elektroden
herrschen, dadurch gekennzeichnet, tlaß
zum Zwecke der Synchronisierung des Kompensierungsspannungserzeugers
mit dem Eingangswechselstrom in das Meßgerät (5) ein Präzisionstaktgeber (15) eingeschaltet ist, der mit dem Eingangs-Wechselstrom
von der Stromquelle (1) vorsynchronisierl bzw. vorgleichgestellt ist, derart, daß er bei einer
bekannten Phaseindifferenz, vorzugsweise 0°, in Beziehung zum Eingangs-Wechselstrom arbeitet.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Präzisionstaktgeber
(4) vorhanden ist, der an die Stromquelle anschließbar ist und der mit dem in das Meßgerät (5)
eingeschalteten ersten Präzisionstaktgeber (15) in einer Weise vorsynchronisiert bzw. vorgleichgestellt
ist, daß die Taktgeber mit einer bekannten Phasendifferenz, vorzugsweise 0°, zwischen sich
arbeiten, und daß der zusätzliche Präzisionstaktgeber (4) derart gestaltet ist, daß er die Erzeugung des
Wechselstromes in der Stromquelle (1) steuert.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensierungsspannungserzeuger
derart gestaltet ist, daß er eine veränderliche Wechselspannung, die die gleiche
Phasenlage hat wie der Eingangs-Wechselstrom, und eine veränderliche Wechselspannung erzeugen
kann, die relativ zum Eingangs-Wechselstrom um 90° phasenversetzt ist, wobei diese beiden Spannungen
die gleiche Frequenz haben wie der Eingangs-Wechselstrom; daß der Kompensierungsspannungserzeuger
so gestaltet ist, daß er eine veränderliche Kompensierungs-Gleichspannung erzeugen kann,
und daß das Vergleichsgerät (8) galvanisch gekoppelt ist.
4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät Anzeigeeinrichtungen
enthält, von denen eine (17,17a) nur für ein Fehlersignal empfindlich ist und dieses
anzeigt, welches in Phase mit dem Eingangs-Wechselstrom liegt, während die andere Anzeigevorrichtung
(18,18a) nur für ein Fehlersignal empfindlich ist und dieses anzeigt, welches relativ zum Eingangs-Wechselstrom
um 90° phasenversetzt ist, während fto eine weitere Anzeigeeinrichtung (16) die Gleichspannungskomponente
in dem Fehlersignal anzeigt.
5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß a!s PräzisioniUaktgeber in für
sich bekannter Weise Quarzoszillatoren verwendet (>s werden.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur geophysikalischen Untersuchung bzw. Messung, bei der das
komplexe elektrische Feld ermittelt bzw. festgestellt wird, das durch einen Wechselstrom erzeugt wird, der
von einer Stromquelle über zwei oder mehr Elektroden in den Boden geleitet wird, wobei Spannungsdiffereiizen
in dem komplexen elektrischen Feld hinsichtlich der Phase und Amplitude mittels eines Meßgerätes
festgestellt werden, das mit einem Kompensierungsspannungsgenerator
und einem Vergleichsgerät versehen ist, welches dazu dient, die Kompensierungsspannung
mit den Spannungsdifferenzen zu vergleichen, die zwischen mindestens zwei weiteren im Boden angeordneten
Elektroden herrschen.
Aul dem Gebiet der Geophysik ist es bereits seit langem bekannt end üblich, elektrische Prüf- bzw.
Untersuchungsniethoden für die geophysikalische Forschung zu benutzen, und es sind mehrere Methoden
entwickelt worden, bei denen komplexe elektrische Felder bei niedrigen Frequenzen (0,01 bis 10 Hz)
ermittelt bzw. festgestellt werden. Diese Methoden werden üblicherweise unter den Oberbegriff »Methoden
für induzierte Polarisation« oder in abgekürzter Form »IP-Verfahren« eingestuft.
Diese Verfahren bzw. Methoden basieren darauf, daß, wenn ein elektrisches Feld an das Grundgestein über in
den Boden eingeführte Elektroden angelegt wird, innerhalb des Grundgesteins elektrische Ladungen und
Entladungen auftreten, und zwar insbesondere an den Grenzflächen zwischen wertvollen Mineralen und
wertlosen Bestandteilen von festem Rohmaterial oder Erz, wodurch Störungen in dem normalen elektrischen
Feld hervorgerufen werden. Wenn ein elektrisches Feld, welches sich mit der Zeit verändert, beispielsweise ein
Wechselfeld von einem Wechselstromgenerator, angelegt wird, dann bewirken die sogenannten IP-Effekte.
daß die charakteristischen Merkmale der Wechselspannung zwischen zwei Punkten in der Nähe eines
Störkörpers, beispielsweise eines Erzkörpers, anders sind, als sie es wären, wenn dieser Störkörper nicht
vorhanden wäre. Auf diese Weise kann die Spannung sowohl hinsichtlich der Amplitude als auch der
Phasenlage verändert werden.
In der Praxis wird das elektrische Feld dadurch erzeugt, daß ein elektrischer Strom von einer Stromquelle
in das Grundgestein über zwei in den Boden eingesetzte Elektroden geleitet wird oder über ein
System von Elektroden, das eine größere Elektrodenanzahl enthalten kann. Häufig werden zwei oder mehr
sogenannte Leitungselektroden verwendet, von denen davon ausgegangen werden kann, daß sie ein Elektrodensystem
bilden, welches eine unendliche Anzahl Punktelektroden aufweist.
In der Praxis wird das erzeugte elektrische Feld üblicherweise durch Messen der Spannungsdifferenzen
zwischen Potentialelektroden studiert bzw. untersucht, die an zwei Punkten auf der Bodenoberfläche
angeordnet sind. Die Spannungsdifferenzen zwischen Punktpaaren, die entlang eines oder mehrerer Grundschnitte
liegen, werden im allgemeinen systematisch ermittelt. Wenn die Punktpaare auch zusammen mit
Punkten von anderen Grundschnitten bzw. Profilen gemessen bzw. beobachtet werden, dann kann eine
Gesamtabbildung des elektrischen Feldes in der Bodenebene erhalten werden. Wenn innerhalb des zu
uniersuchenden Geländes Bohrlöcher vorhanden sind,
ist es auch möglich, eine dreidimensionale Abbildung des elektrischen Feldes zu erhalten, indem die
Applications Claiming Priority (1)
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