DE322040C - Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis unterirdischer Erzlager oder von Grundwasser mittels elektrischer Schwingungen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis unterirdischer Erzlager oder von Grundwasser mittels elektrischer Schwingungen

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DE322040C
DE322040C DE1913322040D DE322040DD DE322040C DE 322040 C DE322040 C DE 322040C DE 1913322040 D DE1913322040 D DE 1913322040D DE 322040D D DE322040D D DE 322040DD DE 322040 C DE322040 C DE 322040C
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/10Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils
    • G01V3/104Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils
    • G01V3/108Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils the emitter and the receiver coils or loops being uncoupled by positioning them perpendicularly to each other

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis unterirdischer Erzlager oder von Grundwasser mittels elektrischer Schwingungen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachweis unterirdischer . Erzlager oder von .Grundwasser mittels elektrischer Wellen.
  • Verfahren dieser Art sind bereits bekanntgeworden, und zwar werden bei diesen in den Empfangsapparaten - Antennen verwendet, weshalb das Umhertragen dieser Apparate auf der zu untersuchenden Erdoberfläche mit Schwierigkeiten verknüpft ist; und mithin die Durchführung des Verfahrens sich sehr umständlich und zeitraubend gestaltet. Dieser Nachteil steigt mit der Zunahme der Wellenlänge, und das Verfahren ist daher bei großen Wellenlängen praktisch undurchführbar. Die Untersuchung der am Erzlager reflektierten Wellen bedingt die Anwendung nur relativ kurzer Wellen, da nür diese praktisch -am Erzlager und am Wasser usw. reflektiert werden. Da aber- :diese kurzen Wellen durch die oft feuchten Erdoberflächenschichten nicht durchdringen können, so sind die erwähnten Verfahren in ihrer Anwendung sehr beschränkt und lassen auch ein Unterscheiden zwischen Erzen, Wasser oder feuchter Erde kaum zu.
  • Der Zweck der Erfindung ist nun, ein Verfahren dieser Art und eine Vorrichtung zur Ausführung derselben zu schaffen, denen die oben angegebenen Nachteile nicht anhaften. Dies wird dadurch erreicht, -daß das Erdinnere finit langen Wellen, deren Wellenlängen im Vergleich mit -den Dimensionen des Lagers groß sind, mittels Sendevorrichtungen (wie Antennensender o. dgl.) auf große Entfernungen horizontal oder in die Tiefe durchstrahlt wird, und die beim Auftreffen dieser Wellen auf ein Erzlager o. dgl. diffus von demselben verstreute Wellenenergie mittels von der Wirkung des Primärfeldes des Senders geschÜtzter, tragbarer Empfangsapparate an der Erdoberfläche in Umgebung des Lagers aufgefangen wird, wobei dieser Apparat aus geschlossenen Schwingungskreisen mit Solenoiden von großem Durchmesser besteht, und diese Solenoide von der Wirkung der vom Sender kommenden Primärwellen dadurch geschützt werden, daß deren Windungsflächen mit der Richtung des magnetischen Vektors der Primärwellen zusammenfallen.
  • Auf der beiliegenden Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der -Vorrichtung zur Durchführung,des Verfahrens dargestellt, und es sind Fig. z die Gesamtansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung, und Fig.2, 3 und 4 Einzelheiten der Empfangsvorrichtung.
  • Bei Ausübung des Verfahrens wird die zu untersuchende Gegend dem Wechselfelde eines elektromagnetischen, langsam schwingenden, geschlossenen, eventuell auch offenen Schwingungskreises unterworfen. Derselbe besteht im Falle eines geschlossenen Kreises aus einem Ringsolenoid aus vielen Windungen öder Reifen von möglichst großem Durchmesser, der horizontal auf die Erde gelegt wird und in dem bei Zufügung entsprechender Kapazität Schwingungen oder Wechselströme .erzeugt werden. Ein derartiger Ring ist selbst bei einem Durchmesser von 2 bis 3 In leicht tragbar und kann eventuell auch vertikal angebracht werden. Handelt es sich um einen offenen Schwingungskreis, so ist derselbe mit einer sehr langen, z. B. horizontal auf der Erde ausgestreckten, isolierten Antenne versehen. In-Spezialfällen können auch Vertikalantennen verwendet werden. Es werden nun beliebig langsame Schwingungen oder Wechselströme verwendet (etwa ungefähr zwischen i ooo und 50 ooQ Perioden pro Sekunde) und der allgemeine Vorgang ist der, daß die durch diese Schwingungen erzeugten Wellen im allgemeinen wesentlich größer sind als die linearen Dimensionen der Erzlager usw. und daß im allgemeinen keine Reflektion der Wellen- stattfindet, sondern ein Teil der Energie beim Auftreffen der Welle auf das Erzlager diffus zerstreut wird. Mit anderen Worten, es induzieren diese vom Schwingungskreis ausgehenden Primärmagnetfelder in den Erzlagern, die sie durchdringen, Foucault- oder Wirbelströme, deren sekundäre Magnetkraftlinien in großen Kreisen sich um die Ränder des Erzlagers schließen und dabei zum Teil an der Erdoberfläche austreten, wie aus Fig. i ersichtlich ist, in welcher a ein Selbstinduktionssolenoid oder Ring eines geschlossenen Schwingungskreises, b den Schnitt einer Horizontalantenne eines offenen Schwingungskreises, Ho das primäre Magnetfeld dieser Sender und HI das sekundäre Magnetfeld des Erzlagers c darstellt. Es verwandelt sich somit das Erzlager in einen großen Wechselfeldmagneten. Die Kraftlinien dieses sekundären Feldmagneten, die nach allen Richtungen laufen und in gewisser Entfernung von den Rändern des Erzlagers an der Erdoberfläche, z. B. im angenommenen Spezialfalle horizontal (also senkrecht zum Primärfeld), verlaufen, werden nun mittels tragbarer, geschlossener, eventuell entsprechend abgestimmter Schwingungskreise mit Selbstinduktionsringen mit vielen Windungen von großem Durchmesser untersucht. Diese Schwingungskreise sind' mit empfindlichen Strom- oder Spannungsapparaten zur Wahrnehmung der durch das Sekundärfeld im Reifen induzierten Schwingungen verbunden.
  • Diese Reifen- oder Ringsolenoide der Empfangsschwingungskreise werden von der Wirkung des Primärmagnetfeldes dadurch geschützt, daß die Flächen der Ringe (die allgemein aus vielen Windungen Kupfer oder Aluminiumdraht bestehen) mit der Richtung des Primärmagnetfeldes zusammenfallen. In .dem dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem das Primärfeld vertikal gerichtet ist, stehen die zwei Ringsolenoide g, f (Fig. 2) mit ihren Flächen in zwei zueinander senkrechten Vertikalebenen und sind um die Vertikalachse x-y drehbar. Es induziert also das Magnetfeld Ho keine Ströme in diesen Ringen. Bei Annäherung an das Erzlager induziert das Sekundärfeld, d. h. die Horizontalkomponente des Sekundärfeldes, Ströme in g oder f. Durch Drehung der Reifen um die Achse x-y kann erreicht werden, daß auch in dem Ringe f keine Ströme induziert werden, sondern nur im Ringe g. Dadurch wird die Richtung zum oder vom Erzlager gegeben. Auf diese Weise kann durch Untersuchung der Stärke und Richtung des Sekundärfeldes die äußere Begrenzung des Erzlagers bestimmt und Aufschluß über dessen Tiefe und Dicke gewonnen werden. Durch Messung der Phasenverschiebung zwischen dem Primär-und Sekundärfeld kann man Anhaltspunkte zum Unterscheiden eines Erzlagers von Wasser erhalten (da deren elektrische Leitfähigkeiten im allgemeinen verschieden sind), besonders bei vorher ermittelten Dimensionen des Lagers. In manchen Fällen kann auch die Schwächung des Primärfeldes, die direkt über dem Erzlager durch das Sekundärfeld geschieht und beispielsweise durch einen horizontalen Ring gemessen werden kann, zur Orientierung dienen.
  • Die Empfangsringe f, g werden vom Primärfelde nicht nur durch ihre Stellung geschützt, sondern auch noch dadurch, daß sie von innen oder von außen durch Kurzschlußringe i aus Kupfer oder Aluminitun umgeben werden, deren Flächen senkrecht zur Kraftlinienrichtung des Primärfeldes stehen. Die in diesen Ringen von möglichst kleinem Ohmsehen Widerstand durch das Primärfeld induzierten, nahezu wattlosen Ströme schwächen das Primärfeld wesentlich. Auf .diese Weise werden die Empfangsreifen doppelt von dem Primärfeld geschützt. Die Horizontalkomponente des Sekundärfeldes geht aber, wie ersichtlich, ungehindert .durch die Schutzringe i hindurch, ohne in ihnen Ströme zu induzieren. An Stelle der Schutzringe i können auch, wie Fig. 3 zeigt, .Schutzscheiben j angebracht werden. Eventuell: kann ein teilweiser Schutz der Ringe g, f vom Primärfelde durch Umgeben derselben mit .aus untgrteilteth Weicheisen bestehenden Mänteln erreicht werden.
  • Die oben beschriebenen Empfangsapparate gestatten auch eine äußerst feine Untersuchung .der reflektierten Wellen und können daher zur Untersuchung von viel kürzeren, am Erzlager reflektierten Wellen verwendet werden.
  • Dieses Verfahren gestattet ferner .die Verwendung sehr leicht :tragbarer Apparate, da auch der Sendeapparat .aus einem .geschlossenen Schwingungskreis fmxt Ringsolettoül und Kapazität besteht. .:Beide Apparate :könnten leicht auf der Erdoberfläche bewegt -werden. Um auch während der Messungen ein rasches Bewegen der Apparate zu ermöglichen, was in der Praxis außerordentlich wichtig sind, sindsowohl in demSendeschwingungskreis (Ringsolenoid), als auch in den Empfangsringsolenoiden, oder nur in den Empfangssolenoiden allein, Kreisel eingebaut, die um die Vertikalachse drehbar sind. Durch diese Kreisel, die z. B. mittels elektrischer Motoren dauernd in Umdrehung versetzt werden, kann das genaue senkrechte Aufeinanderstehen des Senderinges einerseits und der beiden Empfangsringe andererseits auch während einer raschen Bewegung dieser Apparate auf dem Erdboden trotz aller möglichen Stöße dauernd aufrecht erhalten werden. Bei horizontaler, ebener Erdoberfläche fallen die Flächen der Selbstinduktionsringe der Schwingungskreise des Senders und Empfängers mit entsprechenden Horizontal- und Vertikalebenen zusammen. Bei unebenem oder bergigem Gelände werden dieselben Empfangs-und Senderinge um einen gewissen Winkel gegen die Gyroskopachsen gedreht gehalten, so daß die Ebene des Sendekreises z. B. senkrecht und symmetrisch die Flächen der Empfangsringe schneidet, oder überhaupt so, daß die Flächen der Empfangsringe mit dem Laufe der Kraftlinien des Primärfeldes zusammenfallen.
  • Es können also auf diese Weise sehr rasch große Erdoberflächen untersucht werden, indem die Empfangs- eventuell auch die Sendeapparate in einer gewissen gegenseitigen Entfernung die Erdoberfläche befahren und während der Fahrt Beobachtungen, z. B. an zwei mit den Empfangsringen verbundenen Telephonapparaten, gemacht werden. Wird ein offener Sendeschwingungskreis und eine lange, eventuell nach Kilometern zählende, horizontal auf dein Boden ausgestreckte Antenne benutzt, so bleibt der Sendeapparat selbstverständlich unbeweglich, und es wird nur der Empfangsapparat bewegt, mit dem die Umgebung des Sendeapparates auch auf sehr große Entfernung von demselben befahren und untersucht werden kann.
  • ,Sind die Apparate mit Gyroskopen ausgerüstet, so läßt sich das Verfahren auch zum Aufsuchen von in der Erde eingegrabenen und versteckten Schätzen aus Edelmetallen, Münzen usw. verwendem. Da diese Schätze dem Volumen nach gewöhnlich klein sind und nicht tief unter der Oberfläche liegen, kann durch das Verfahren gemäß der Erfindung die entsprechende Stelle sicher und rasch aufgesucht werden, indem man mit den beschriebenen Apparaten, beispielsweise nur mit dem Empfangsapparat, das Gelände befährt. Hierbei muß selbstverständlich dafür gesorgt werden, daß in den Kreiseln selbst keine störenden Induktionsströme induziert werden, weshalb diese Kreisel aus nicht leitenden Materialien oder aus entsprechend unterteilten Metallteilen gefertigt werden. Fig. 4. zeigt schematisch einen in dem Empfangsring f eingebauten, um die Vertikalachse x-y drehbaren Kreisel k. Beim Sendering -kann eventuell der Kupferdrahtring (Solenoid). selbst zur Kreiselperipherie ausgebildet werden und mitrotieren.
  • Beim Aufsuchen von Schätzen, Edelmetallen, Münzen usw. können besonders bei trockenem Boden viel schnellere Schwingungen verwendet werden, z. B. kann die Schwingungszahl wesentlich mehr als ioo ooo pro Sekunde betragen. Der Vorgang der diffusen Energiezerstreuung findet trotzdem statt, da die linearen Dimensionen dieser eingegrabenen Schätze gewöhnlich sehr klein sind.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE i. Verfahren zum Nachweis unterirdischer Erzlager oder von Grundwasser mittels elektrischer Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdinnere großer Gebiete mit langen Wellen, deren Wellenlängen im Vergleich zu den Dimensionen des Lagers groß sind, mittels Sendevorrichtungen (beispielsweise Antennensender o. dgl.) auf große Entfernungen horizontal oder in die Tiefe durchstrahlt wird, und die beim Auftreffen dieser Wellen auf ein Erzlager o. dgl. diffus von demselben zerstreute Wellenenergie mittels von der Wirkung des Primärfeldes des Senders geschützter, tragbarer Empfangsapparate an der Erdoberfläche in Umgebung des Lagers aufgefangen wird. z. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Auffangen der aus dem Erzlager diffus zerstreuten Energie dienende Empfangsapparat aus geschlossenen Sch-,vingungskreisen mit Solenoiden von-großem Durchmesser besteht, und daß diese Solenoide von der Wirkung der vom Sender kommenden Primärwellen dadurch geschützt werden, daß deren Windungsflächen mit der Richtung des magnetischen Vectors der Primärwellen zusammenfallen.
DE1913322040D 1913-11-16 1913-11-16 Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis unterirdischer Erzlager oder von Grundwasser mittels elektrischer Schwingungen Expired DE322040C (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2636924A (en) * 1944-11-01 1953-04-28 Lundberg Explorations Ltd Method of geophysical exploration
US2652530A (en) * 1948-02-13 1953-09-15 Davidson Stanley Electromagnetic induction method and apparatus for locating subterranenan electrically conductive bodies
DE950586C (de) * 1951-10-25 1956-10-11 Karl Gruender Maschinen Und Ap Geraet zum Schwaechen von elektrischen Wellen
US2901688A (en) * 1954-02-10 1959-08-25 Engineering Res Corp Method of exploring the earth with electromagnetic energy

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