DE4000018C2

DE4000018C2 - Sensorsysteme mit starrem Verbund von rechteckigen Sender- und Empfängerspulen zur Durchführung elektromagnetischer Sondierungen über der Oberfläche eines dreidimensionalen Körpers, Aufhängevorrichtung für solche Sensorsysteme sowie Verfahren zur Bestimmung der Leitfähigkeitsverteilung im Inneren eines Körpers

Info

Publication number: DE4000018C2
Application number: DE4000018A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Dr Sengpiel
Original assignee: SENGPIEL KLAUS PETER DR
Current assignee: SENGPIEL KLAUS PETER DR
Priority date: 1990-01-02
Filing date: 1990-01-02
Publication date: 1997-11-20
Anticipated expiration: 2010-01-03
Also published as: DE4000018A1

Description

In einem leitfähigen Körper kann man mittels eines (primären) elektromagnetischen Wechselfeldes Stromwirbel erzeugen. Diese Stromwirbel sind von einem (sekundären) elektromagnetischen Wechselfeld umgeben, das den Körper und seinen Außenraum durchsetzt. Aus der gemessenen Amplitude und Phase des Sekun därfeldes kann man angenähert die Verteilung der Leitfähig keit im Körper bestimmen.

Die Messung des Sekundärfeldes in der Nähe des Senders berei tet im allgemeinen Schwierigkeiten, da es von dem meist sehr viel stärkeren Primärfeld des Senders überlagert wird. Ande rerseits haben Meßsysteme mit geringen Sender-Empfängerab ständen besondere Vorteile:

- Das Meßsignal kommt im wesentlichen aus der näheren Umge bung des Sondierungspunktes, wodurch der Weg vom Sender zum Zentrum des Stromsystems und von dort zum Empfänger beson ders kurz und daher die Abschwächung der Felder mit der Entfernung besonders klein ist.
- Durch Verwendung verschiedener Frequenzen kann man den Schwerpunkt des induzierten Stromsystems in verschiedene Tiefen legen, d. h. man kann - etwa einer Bohrung vergleich bar - eine "Elektromagnetische Sondierung (EMS)" zur Be stimmung der Leitfähigkeitsverteilung unter dem Sondie rungspunkt vornehmen.
- Laterale Leitfähigkeitsänderungen werden mit wesentlich höherer räumlicher Auflösung erfaßt als bei weiten Ent fernungen zwischen Sender und Empfänger.

Ein Nachteil kurzer Sender-Empfänger-Abstände kann eine (auch bei niedrigen Frequenzen) recht geringe Erkundungstiefe sein. Diesen Nachteil kann man jedoch durch eine erfindungsgemäße Maßnahme weitgehend beseitigen.

Zur Abtrennung des primären Senderfeldes H_p vom gemessenen Gesamtfeld benötigt man die genaue Kenntnis von H_p. Diese Kenntnis kann man durch numerische Rechnungen (z. B. durch Addition der Wirkungen jedes Leiterelements des Senders) er halten. Zusätzlich benötigt man eine Vorrichtung für eine wiederholbare Kalibrierung; sie dient zur Kontrolle der Kon stanz der Ausgangsbedingungen.

Für die Bestimmung des induzierten Sekundärfeldes benötigt man im allgemeinen vier Spulen für die folgenden Funktionen:
Senderspule: Erzeugt ein möglichst kräftiges primäres Magnetfeld
Empfängerspule: Verwandelt das Gesamtfeld in einen elek trischen Strom
Kompensationsspule: Erzeugt eine Gegenspannung, die dem Primärfeld proportional ist und die der Empfängerspule aufgeschaltet wird
Eichspule: Erzeugt mit Anregung durch das Primär feld ein genau bekanntes, komplexes Se kundärfeld.

Die einfache oder mehrfache Kombination dieser vier Spulen wird im folgenden das Sensorsystem genannt.

Die zuvor genannte Konstanz der Ausgangsbedingungen kann man durch einen sehr starren und temperaturinvarianten Verbund aller Spulen untereinander maximieren. Der starre Verbund bringt auch Vorteile für die Handhabung eines solchen Sensor systems mit sich:

- Man kann diese Sensorsysteme leicht über die Körper- bzw. Erdoberfläche bewegen,
- man kann die Orientierung der Spulenanordnung relativ zur Körper- bzw. Erdoberfläche leicht verändern.

Ein Sensorsystem, bei dem eine ähnliche Kombination von Spulen in einer Ebene angeordnet ist, wird in der Offenlegungsschrift DE 36 15 652 A1 beschrieben (1987, Anmelder Friedrich Förster). In diesem Fall sind alle Spulen konzentrisch ineinanderge schachtelt. Dieses Sensorsystem ist Teil eines induktiven Such gerätes zur Ortung elektrisch leitender oder ferromagnetischer Körper. Besonderheit dieses Gerätes ist, daß zwei Suchwicklun gen (Empfängerspulen) mit unterschiedlich großen Flächen ver wendet werden. Falls in einem Suchkörper ein Sekundärfeld mit Dipolgeometrie induziert wird, kann aus den Signalen in den beiden Suchwicklungen der Abstand (die Tiefe) a des Körpers be stimmt werden. Der maximal bestimmbare Abstand a liegt in der Größenordnung des vierfachen Radius der größeren der beiden Suchwicklungen (vergl. Fig. 2 und Formel (4) der obigen Schrift). Für die Bestimmung der Leitfähigkeitsverteilung in einem ausgedehnten Körper, insbesondere der Erde, ist diese konzentrische Spulenanordnung allerdings ungeeignet.

Elektromagnetische Meßsysteme mit starrem Spulenverbund sind derzeit nur in zwei Varianten für geophysikalische Messungen realisiert:

(1) Für Messungen am Erdboden, wobei nur die 90°-Phase Q (oder der out-of-phase-Anteil) des Sekundärfelds bestimmt und daraus die Leitfähigkeit des Untergrundes näherungs weise ermittelt wird (basierend auf dem Prinzip der "low induction"). Die 0°-Phase R (Inphase-Komponente) wird da bei nicht verwendet.
(2) Für Flugvermessungen, wobei Sender und Empfänger im Ab stand von 6-8 m direkt oder mittels eines Rahmens an der Wandung einer Röhre aus Verbundwerkstoff von ca. 0.5 m Durchmesser befestigt sind.

Die Variante (1) hat nicht nur den Nachteil einer geringen Erkundungstiefe von wenigen Metern: Da nur die Q-Komponente bestimmt wird, kann prinzipiell nur die Leitfähigkeit für das Halbraum-Modell und nicht eine exakte Leitfähigkeits-Tiefen funktion ermittelt werden. Eine Beschreibung der Methode findet sich in "J.D. McNeill, 1980: Electromagnetic terrain conductivity measurements at low induction numbers, Geonics Ltd. Technical Note TN-6".

Eine kurze Beschreibung der Variante (2) findet sich in: Fra ser, D.C., 1978: Resistivity mapping with an airborne multicoil electromagnetic system. Geophysics, vol. 43, no. 1, p. 144-172. ISSN 0016-8033. Bei diesem Meßsystem sind an den Enden einer Kunststoffröhre jeweils eine kreisrunde Sende- bzw. Empfangs spule entweder koaxial oder koplanar im Abstand von 8-9 m be festigt.

Mit dieser Flugausführung werden Amplitude und Phase des Sekun därfeldes, bzw. 0°-Phase R und 90°-Phase Q, gemessen und zwar in Höhen von 30 bis 40 m über der Erdoberfläche. Damit läßt sich eine EMS ausführen. Die etwa 250 kg schwere Flugsonde wird von Hubschraubern mit einer Geschwindigkeit zwischen 80 und 140 km/h nachgeschleppt. Aufnehmen und Absetzen der Flug sonde bei Start und Landung erfolgen bei der Vorwärtsgeschwin digkeit Null, d. h. im Schwebeflug. Für Flächenflugzeuge gibt es keine EM-Flugsonden; neben der Schwierigkeit, eine solche Flugsonde bei Start und Landung fest am Flugzeugrumpf anzu koppeln, liegt die Obergrenze der Meßgeschwindigkeit für die zur Zeit verfügbaren Ausführungen der Sonde bei etwa 150 km/h. Höhere Geschwindigkeiten führen zu mechanisch bedingtem, ho hem Rauschpegel in der R-Komponente.

Auch die gebräuchlichen Ausführungen der Flugsonden für Hub schrauber weisen noch eine Reihe von Schwächen auf:

- Das Dipolmoment der kreisförmigen Sendespulen ist wegen ihres geringen Durchmessers (begrenzt durch die Abmessungen der Kunststoffröhre) zu klein und daher das Sekundärfeld gegenüber externen Störsignalen zu schwach, insbesondere bei niedrigen Frequenzen. Dies begrenzt die Erkundungstiefe auf derzeit etwa 60 bis 120 m (abhängig von der Leitfähig keitsverteilung im Untergrund).
- Die thermische und mechanische Stabilität des Spulenverbun des ist unbefriedigend. Damit ist auch die erforderliche Konstanz des Primärfeldes am Ort der Empfängerspule nicht gegeben.
- Für eine EMS werden Multifrequenz-Systeme benötigt. Bei den derzeit bekannten Systemen wird für jede Meßfrequenz je eine, auf stabilen Holzrahmen befestigte Sender- und Emp fängerspule verwendet, so daß bereits ab drei Frequenzen Gewichts- und Platzprobleme entstehen.
- Eine Eichung der Meßsysteme mit dem Ziel, das Sekundärfeld als Bruchteil (z. B. in ppm) des Primärfeldes am Ort des Empfängers anzugeben, kann derzeit nur mit externen Eich spulen und am Erdboden durchgeführt werden. Über leitendem Untergrund werden die Phaseneinstellung und die Eichung jedoch verfälscht. Dieses Problem entfiele, falls die Eichung während des Fluges in großer Höhe durchgeführt werden könnte.
- Die Röhre aus Verbundwerkstoff gestattet nur einen sehr beschränkten Zugriff zu den im Innern angebrachten Spulen und der Elektronik. Um die Festigkeit der Röhre nicht zu beeinträchtigen, können nur kleine Öffnungen in ihrer Wan dung angelegt werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Sensorsysteme mit starrem Spulenverbund und starkem Dipolmoment zu schaffen, mit welchen sich eine elektromagnetische Sondierung (EMS) zur Er mittlung der Leitfähigkeitsverteilung in beliebiger Höhe und Orientierung über einem dreidimensionalen Körper durchführen läßt, welche nicht die oben beschriebenen Nachteile haben, die einfacher herzustellen und zu handhaben sind, und die für verschiedene Anwendungen (z. B. in der Grundwasser- und Lager stättenexploration, der Baugrunduntersuchung, der Archäolo gie, der Materialprüfung, der Medizin) ausgestaltet werden können.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, Aufhängevorrichtun gen für das Sensorsystem zu schaffen, mit welchem es a) in ver schiedenen Orientierungen und b) in verschiedenen Höhen h über der Erd- bzw. Körperoberfläche betrieben werden kann, wobei die Vergrößerung von h ein bisher nicht genutztes Verfahren zur Vergrößerung der Erkundungstiefe darstellt.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung der Leitfähigkeitsverteilung im Inneren eines Körpers zu schaffen.

Die vorstehenden Aufgaben werden mit den Merkmalen der An sprüche 1, 5, 10, 14, 16, 17 und 22 gelöst.

Somit ist das Sensorsystem für elektromagnetische Sondierun gen erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Träger für die Spulensysteme aus zwei oder mehreren T-förmig miteinander verbundenen Platten aus hochfestem Ver bundfaserstoff besteht, daß auf der freien Seite der einen Platte (Trägerplatte) sämtliche Spulen des Sensorsystems, d. h. Sender-, Empfänger-, Kompensations- und Eichspulen in einer Ebene fest angebracht und in das Material der Träger platte eingebettet sind, daß weiter sämtliche Spulen recht eckige Windungsflächen haben, wobei insbesondere das Ver hältnis Länge zu Breite der Senderspulen und die Abstände zwischen Sender- und Empfängerspulen derart gewählt sind, daß im Bereich der Empfängerspulen die Linien gleicher Feldstärke des primären Magnetfelds annähernd gerade sind (die senkrecht auf der Längsachse des Systems stehen), daß weiter die inter nen Eichspulen genau bekannte Sekundärfelder (sowohl rein imaginär (R=0) als auch Q=R) erzeugen, daß für die Ausge staltung als Mehrfrequenz-System sämtliche Spulen für die einzelnen Frequenzgruppen ineinander geschachtelt sind, daß weiter die Dimensionen des Sensorsystems und seine Lage im Raum auf die jeweiligen Anwendungen angepaßt werden und schließlich, daß die Erkundungstiefe der Sondierungen durch die Höhe des Sensorsystems über der Körperoberfläche variiert werden kann, wofür erfindungsgemäß besondere Hebevorrichtun gen aus nichtleitendem Material vorgesehen sind.

Das Sensorsystem mit den Merkmalen der Erfindung erlaubt eine genaue Abtrennung von primärem und sekundärem Feld am Empfän ger, hat ein gegenüber kreisförmigen Sendespulen wesentlich vergrößertes induzierendes Moment ("Dipolmoment"), verein facht wegen des kurzen Sender/Empfängerabstandes den mathe matischen Aufwand bei der Inversion der Meßdaten in Sondie rungsergebnisse (Leitfähigkeits/Tiefen-Funktion) und erlaubt insbesondere die Herstellung von Geräten, die von der Erd oberfläche aus und im Bohrloch eingesetzt werden können und die nicht die eingangs unter (1) beschriebenen Nachteile haben.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten erge ben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht des Sen sorsystem-Trägers (1) gemäß der Erfindung in Form der T-förmig verbundenen hochfesten Platten (2) und (3) in der Ausgestaltung und Dimensionierung als Flugkörper, der von Hubschraubern oder Flächenflug zeugen nachgeschleppt wird.

Fig. 2 eine schematische Detailansicht von Vorder- und Rückteil des Flugkörpers (1) gemäß Fig. 1, mit der unter der Trägerplatte (2) anschließenden Spulenträ ger-Ebene (4). Die Abrundung (E) der Stabilisator platte (3) am Vorderteil dient zur Vermeidung eines unerwünschten aerodynamischen Auftriebs bei der Flugausführung.

Fig. 3 schematisch die Unterseite der Spulenträger-Ebene (4) nach Entfernung einer Abdeckplatte und die erfindungs gemäße Anordnung der Rechteckspulen für Sender (6), Empfänger (7) und für die Kompensation der vom Pri märfeld in den Empfängerspulen induzierten Spannung (B) sowie die Eichspulen (9). Sämtliche Spulensysteme sind für drei Frequenzgruppen, f₁ (hohe Frequenzen), f₃ (mittlere Frequenzen), f₅ (niedrige Frequenzen), dargestellt, Dimensionen gelten für die Flugausfüh rung.

Fig. 4 schematisch das von einer vom Strom I (A) durchflos senen rechteckigen Senderspule mit N Windungen er zeugte primäre Magnetfeld H_p senkrecht zur Zeichen ebene (= Spulenebene) außerhalb und innerhalb der Spule in A/m, in Form von Linien gleicher Feldstärke und von Einzelwerten; gemäß der Erfindung ist das Primärfeld im Bereich der Empfängerspulen bereits sehr schwach und variiert (fast) nur noch in x-Rich tung.

Fig. 5 schematisch die erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Durchführung elektromagnetischer Sondierungen von der Erdoberfläche aus. Hier werden Sensorsysteme mit den Merkmalen der Fig. 1 bis 4, jedoch ohne die aerodynamisch bedingte Abrundung (Fig. 1 und Fig. 2) und mit verkleinerten Dimensionen benutzt. Gemäß der Erfindung werden die Sensorsysteme in einer bestimm ten Höhe entweder

(A) mit den Spulenebenen parallel zur Erdoberfläche bewegt oder
(B) mit den Spulenebenen senkrecht zur Erdoberfläche bewegt, wobei im Fall (B) das Sensorsystem auch noch um die vertikale Achse (mit Hilfe der Schnüre 15) gedreht werden kann, je nach Anwen dungszweck.

Der T-förmige Verbund der Platten (2) und (3) in Fig. 1 er höht die Biegesteifigkeit der Platte (2) und liefert damit die Grundlage für einen starren Verbund der Spulentypen (6) bis (9). In der Flugversion übernimmt außerdem die Platte (3) die Funktion einer "Rückenflosse" und wirkt stabilisierend gegen seitliche Bewegungen des gesamten Flugkörpers.

Die Befestigung der Spulen ist auf der Unterseite der Träger plätte (2) in der sog. Spulenträger-Ebene (4) (siehe Fig. 1, 2 und 3) vorgesehen, die - je nach Spulendicke - etwa 1 bis 3 cm dick ist. Dieser Bereich wird durch eine entsprechend starke Unterseite der Trägerplatte (2) gebildet, in welchem geradlinige Einfräsungen den Raum zur Aufnahme der rechtecki gen Spulen gemäß Fig. 3 liefern.

Die Spulenwicklung erfolgt derart, daß insbesondere die Sen despulen (6) eine geringe Selbstinduktion L aufweisen. Die sich gegenüberliegenden Schmalseiten von Sende- und Empfän gerspulen müssen besonders gut befestigt sein. An den Ecken der jeweils abgewandten Schmalseiten dieser Spulen können Auflagen aus elastischem Material zum Ausgleich von unter schiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Platte und Spulendraht eingefügt werden.

Statt entlang der Ausfräsungen können die Spulen auch über starke Kunststoff-Stifte im Bereich der Ebene (4) gewickelt werden. Diese Stifte werden bei der Herstellung der Platte (2) in diese eingelassen.

Bei den bisher bekannten Ausführungen von EM-Systemen mit starrem Spulenverbund müssen in den zylindrischen Trägerkör per noch stabile Halterungen aus Holz (Schlitten) für die auf Sperrholzrahmen aufgewickelten Spulen eingebracht werden. Schlitten und Rahmen bedingen ein hohes Gewicht und lassen kaum eine Vergrößerung des Querschnitts des Tubus zu. Bei der erfindungsgemäßen Verwendung einer Trägerplatte (2) und den geschilderten Befestigungsarten im Bereich der Ebene (4) wird demgegenüber Gewicht eingespart. Dadurch kann z. B. die Breite des Flugkörpers von 50 cm auf 80 cm vergrößert werden. Dies erlaubt eine Verkürzung des Flugkörpers von etwa 9 m auf etwa 5.80 m. Damit würde der erfindungsgemäße Flugkörper in einen 20 ft-Container passen.

Trotz der Verkürzung des Sensorsystems lassen sich durch die erfindungsgemäße Verwendung von rechteckigen Spulen die vor handenen Räume besser ausnutzen, d. h. die Spulenflächen ver größern, und damit das Nutzsignal wesentlich erhöhen.

Das von einer Spule erzeugte elektromagnetische Feld ist - in hinreichender Entfernung - bekanntlich ihrem Dipolmo ment M proportional:

M = C · F
C = I · N/(4π)

mit F = Windungsfläche der (Sende-)Spule

I = Strom in der Spule
N = Anzahl der Windungen.

Man kann zeigen, daß das von der rechteckigen Senderspule im Abstand 3d (d = Diagonale der Spule) erzeugte Feld praktisch dem eines Dipols entspricht.

Die bisher bekannte Flugsonde hat kreisförmige Sender- und Empfängerspulen mit einem Radius von 0.225 m, und damit einer Fläche F_o = 0.159 m². Bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Flugsonde mit einer Rechteckspule von 3 m × 0.8 m für den Sender ist F_S = 2.4 m² und von 1 m × 0.8 m für den Empfänger ist F_E = 0.8 m². Der Sender erzeugt also - bei gleichem Wert C - ein 15.06-fach größeres Primärfeld und damit auch ein 15.06 mal größeres Sekundärfeld H_S. Damit ergibt sich gegen über externen Störsignalen, z. B. von Hochspannungsleitungen oder von "sferics", ein um den Faktor 15 größeres Nutzsignal. Die Vergrößerung der Empfängerspule führt zu einem gegenüber der Kreisspule um den Faktor 5.03 erhöhten Fluß des Sekundär feldes (aber auch des Primärfeldes). Insgesamt bewirkt allein die Vergrößerung der Spulenflächen eine um den Faktor

15.06 × 5.03 = 75.92

erhöhte Signalspannung im Empfänger gegenüber der bisher be kannten Version. Man kommt daher erfindungsgemäß mit einer viel geringeren Verstärkung des Empfängersignals aus als bis her.

Die Güte eines EM-Meßsystems wird durch das erreichbare Signal/Rausch-Verhältnis bestimmt. In unserem Fall wird - neben den externen Quellen - das Rauschen durch veränderli chen Fluß des Primärfeldes durch die Empfängerspule erzeugt. Das Primärfeld H_p einer Kreisspule am Ort eines koplanaren Empfängers im Abstand s ist:

H_p = M/s³.

Das Sekundärfeld für vertikale Dipole (erzeugt durch belie bige horizontale Spulen) kann man folgendermaßen ansetzen:

H_S = 2 M · R_o,

wobei R_o ein "response"-Faktor für einen bestimmten Unter grund darstellt, der für kleine s, d. h. starrem Spulenver bund, etwa unabhängig von s ist.

Für kreisförmige Sender- und Empfängerspulen ist

H_S/H_p = 2R_os³,

d. h. ein günstiges Signal/Rauschverhältnis erhält man durch einen möglichst großen Abstand s, dem allerdings durch das Gewicht und die mechanische Festigkeit des Spulenträgers Grenzen gesetzt sind. Zur Zeit sind für EM-Flugsonden Ab stände s von 6.32 m und 8 m realisiert.

Für die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Senderspulen in Rechteckform liegen die Verhältnisse insofern anders, als man - bei festgehaltener Breite b der Sendespule (z. B. 0.8 m) und der Position der Empfängerspule - die Länge a der Sende spule so wählen kann, daß

a) ein möglichst großes Dipolmoment M = C · a · b erzeugt wird (dabei ist M bzw. H_S eine lineare Funktion der Länge a), gleichzeitig aber
b) der Abstand s′ zwischen gegenüberliegenden Schmalseiten von Sender- und Empfängerspule hinreichend groß ist, damit das mittlere Primärfeld H_p im Bereich der Empfängerspule nicht zu stark wird.

Mit dem Koordinatensystem und den Bezeichnungen von Fig. 3 und Fig. 4 wurden für den Mittelpunkt x = 5.2 m, y = 0.4 m der Empfängerspule folgende Werte für H_p und H_S/H_p in Abhän gigkeit von der Länge a berechnet (bei konstantem b = 0.8 m):

Tabelle 1

Ab a 3 m nimmt H_p stark zu und das Verhältnis H_S/H_p wird schnell klein. Bei bestehenden Systemen mit Kreisspulen sind für s′ = 5.87 m Werte von H_S/H_p = 40 · 10^-4 für horizontal- koplanare und H_S/H_p = 10 · 10^-4 für vertikal-koaxiale Spulen anordnungen realisiert (mit R_o = 10^-5). Für eine vorgesehene rechteckige Senderspule mit einer Länge von a = 3 m für die Flugsonde wird H_S/H_p = 7.14 · 10^-4, also relativ klein. Da für ist - wie schon erwähnt - das Feld H_S selbst 15mal grö ßer als in den bisherigen Systemen.

Außerdem ist es sinnvoll, die rechte Schmalseite (b₁) der Senderspule etwa in die Mitte der Trägerplatte (2), d. h. in ihre Querachse zu legen. Der Anteil von b₁ an H_p im Empfänger ist weitaus am größten. Aus Symmetriegründen sollte für Bie geschwingungen der Platte der Fluß von H_p durch die Empfän gerspule nahezu invariant sein.

Wie wirken sich temperaturbedingte Längenänderungen auf die Konstanz von H_p bzw. auf das Verhältnis H_S/H_p aus?

Das von einer der vier geraden Leiterstücke der Senderspule (z. B. der Länge x = a) in einem Punkt P (x,y,z=o) erzeugte Magnetfeld läßt sich durch folgende Formel berechnen:

wobei r₁ und r₂ die Entfernungen der Endpunkte des Leiter stückes zum Punkt P bedeuten.

Formal ähnliche Formeln gelten auch für die anderen drei Leiterstücke. Bei isotropem Temperaturkoeffizienten α der Trägerplatte werden bei einer Temperaturerhöhung um t°C alle Längen verändert:

l′ = l (1 + αt).

Die folgenden Betrachtungen gelten unter der Voraussetzung, daß die Leiterstücke sämtlicher Spulen zwar Längenänderungen unterliegen, ihre elektrischen Eigenschaften jedoch unver ändert bleiben. Nach obiger Formel ist das veränderte Feld

H₁′ = H₁ (1 + αt)^-1.

Dies gilt auch für die Summe über die Felder aller vier Lei terstücke:

H′_p = H_p (1 + αt)^-1.

Da das Sekundärfeld H_S proportional dem Dipolmoment M = Cab ist, gilt für eine Temperaturänderung t

H_S′ = 2Cab (1 + αt)² R_o = H_S (1 + αt)².

Das temperaturbedingte Gesamtfeld an einem Punkt innerhalb oder außerhalb der Senderspule ist daher

H_G′ = H_p′ + H_S′ = H_p (1 + αt)^-1 + H_S (1 + αt)².

Mit H_S/H_p ≅ 7 · 10^-4 (Tab. 1), d. h. H_S/H_p «1 ergibt sich

H_G′ ≅ H_p (1 -αt)^-1,

d. h. die Änderung des Gesamtfeldes ist annähernd vom additi ven Term -H_pαt verursacht. Für Werte α = 2 · 10^-5/°C und H_p = 1 ergibt sich eine Feldänderung von 20 ppm/°C, die sich als Fehler bei der Bestimmung von H_S bemerkbar machen würde.

Für die in der Empfängerspule durch H_G induzierte Spannung kann man ansetzen:

U = i ω µ_o · N · H_G · F_E (N = Anzahl der Windungen, F_E = Fläche der Empfängerspule).

Bei einer temperaturbedingten Änderung der Lineardimensionen ergibt sich

U′ = iωµ_o N H_G′ F_E′ ≅ iωµ_o N H_P (1 + αt)^-1F_E(1 + αt)²

oder

U′ = U (1 + αt)

mit H_P ≅ H_G.

Die Längenänderung lαt kann man z. B. mit einem Dehnungsmeß streifen im Bereich zwischen Sender- und Empfängerspule be stimmen und die dadurch bedingten Fehler rechnerisch besei tigen. Dies wird wesentlich dadurch erleichtert, daß das Feld H_p im Bereich der Empfängerspule fast nur noch in Rich tung der Längsachse des Sensorsystems variiert (s. Fig. 4).

Diese Zusatzmessung kann entfallen, wenn man mit Kompensa tionsspulen (8) arbeitet, die erfindungsgemäß um das Zentrum der Senderspule angeordnet und ebenfalls rechteckig sind (Fig. 3). Sie sind mit den jeweiligen Empfängerspulen (7) in Reihe geschaltet und so dimensioniert, daß die in ihnen durch das Senderfeld induzierte Spannung gleich der durch H_p in der Empfängerspule (7) induzierte Spannung ist. Dort ist im Mittel H_p = -7.07 A/m (Fig. 4), während z. B. in der äußeren Kompensationsspule (für f5 in Fig. 3) das Feld H_p im Mittel 1050.1 A/m beträgt. Mit den in Fig. 3 und Fig. 4 gewählten Dimensionen und einem Verhältnis der Windungsflächen der Spulen (7) und (8) von z. B. 8.91 kommt man mit einer geringen Windungszahl der Kompensationsspulen von nur rund 6% der Windungen der Empfängerspulen aus, um die vom Primärfeld in duzierte Spannung vollständig zu kompensieren. Das Sekundär feld H_S, das an beiden Spulengruppen (7) und (8) etwa gleich stark ist und dort gleiches Vorzeichen hat, wird dagegen nicht geschwächt, sondern die in beiden Spulen induzierten Spannungen addieren sich.

Bei temperaturbedingten Längenänderungen der Trägerplatte (2), die im selben Maße von den Leiterstücken der Kompensations- und Empfängerspulen (8) bzw. (7) mitgemacht werden, gibt es keine Änderung der Kompensation. Denn die oben für die Emp fängerspule abgeleitete Beziehung

U′ = U (1 + αt)

gilt auch für die Kompensationsspulen, vorausgesetzt natür lich ein überall gleicher Temperaturkoeffizient α. Es sei bemerkt, daß durch die Hintereinanderschaltung von Empfänger- und Kompensationsspulen auch Schwankungen des Sendestromes I vollständig ausgeglichen werden, da der primäre magnetische Fluß durch beide Spulenarten in jedem Moment proportional zu I ist.

Das Sensorsystem und die nachgeschaltete Elektronik haben die Aufgabe, das Sekundärfeld H_S in Einheiten des Primärfeldes am Ort des Empfängers zu messen, und zwar nach Amplitude und Phase, bzw. nach Inphase- und Out-of-phase-Anteil R und Q:

Für die phasenrichtige Aufspaltung in R und Q benötigt man ein Referenzsignal vom Sender. Wenn man die Verstärkung V der von H_S in den Spulen (7) induzierten Spannung hinreichend genau kennt sowie den Strom I und die elektrischen und geo metrischen Spulenparameter, kann man die Spannungswerte am Empfänger in R und Q umrechnen.

Für sehr schwache Felder und bei ungenauer Kenntnis von I und V empfiehlt es sich, erfindungsgemäß ineinandergeschach telte Eichspulen (9) zu verwenden, die koplanar zwischen Senderspulen (6) und Empfängerspulen (7) angebracht sind (Fig. 3).

In den bisherigen EM-Flugsonden gibt es sog. Eichspulen (q-coils), die ein zunächst unbekanntes Sekundärfeld mit etwa gleichgroßen Anteilen R_E und Q_E erzeugen. Die genauen Größen R_E und Q_E gewinnt man erst durch eine Vergleichsmessung mit einer externen Eichspule, die allerdings häufig den Genauig keitsansprüchen nicht genügt, z. B. wegen der Verfälschung durch ein unbekanntes Sekundärfeld aus dem leitenden Unter grund oder von sonstigen Leitern in der näheren Umgebung.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Eichspulen (1) macht diese Vergleichsmessung überflüssig, gestattet eine genaue Phasenmessung und läßt sich auch in großen Flughöhen, d. h. weit weg von sonstigen Leitern durchführen.

Für den Eichvorgang werden die sonst offenen Enden der Eich spulen (9) leitend überbrückt, wodurch infolge Induktion durch das Senderfeld ein Strom I₉ in der Eichspule fließt. I₉ hängt ab von der in der Eichspule induzierten Spannung U₉, die man berechnen kann, und dem Wechselstromwiderstand R₉(ω) der Eichspule:

R₉(ω) der Eichspule ist im allgemeinen bekanntlich

R₉(ω) = R_i + i(ωL - 1/(ωC_i)),

mit C_i = innere Kapazität der Eichspule,
L = Induktivität der Eichspule.

Erfindungsgemäß werden durch ein Schaltrelais die offenen Enden der Eichspulen (9) auf zweierlei Art und Weise leitend überbrückt:

1. Durch eine Kapazität C* in der Weise, daß R₉(ω) = R_id. h. ωL - 1/(ω(C* + C_i)) = 0, Da U₉ = iωKI ist, wird für rein ohmschen Widerstand R_i der Eichspule der StromI₉ = iωKI/R_i.
2. Durch einen rein ohmschen Widerstand R*, der so gewählt ist, daß R′ = R* + R_i = |ωL - 1/(ωC_i)|.Dann wird

Damit wirkt die Eichspule wie eine kleine Sendespule, deren Magnetfeld H₉ gegenüber dem Feld der großen Senderspule (6) eine Phasenverschiebung von 90° im Falle 1. und von 45° im Falle 2. hat. Bei richtiger Aufspaltung des Empfänger- Signals in Inphase-Komponente R_E und Out-of-phase-Komponente Q_E müßte also
im Fall 1. R_E = 0 und
im Fall 2. Q_E = R_E sein.

Ferner läßt sich durch numerische Integration der gesamte magnetische Fluß Φ_p des primären Magnetfelds und Φ_q des se kundären Feldes H_q der Eichspule (9) durch die Fläche der Empfängerspule berechnen. Damit erhält man einen Eichstandard für H_q/H_p bzw. für R_E und Q_E (in % bzw. ppm des Primärfeldes).

An die elektrischen Eigenschaften der Eichspulen (9) und die zur Überbrückung benötigten Widerstände und Kondensatoren werden hohe Anforderungen bezüglich ihrer Invarianz gegen Temperaturänderungen gestellt. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, die Wicklung der Eichspule (9) aus Manganin-Draht oder ähnlichem Material herzustellen.

Verkleinert man die Dimensionen des beschriebenen Sensorsy stems etwa auf ein Drittel der in den Fig. 1, 3 und 4 an gegebenen Maße für die Flugausführung, so erhält man Sensor systeme für die Ausführung von EM Sondierungen vom Erdboden aus. Dadurch ergibt sich eine neue Klasse von geophysikali schen Meßgeräten, die in vergleichbarer Form bisher nicht existierten. Man geht nämlich häufig von der pauschalen Vor stellung aus, daß die Erkundungstiefe eines EM-Systems durch Vergrößerung der Entfernung s zwischen Sender und Empfänger gesteigert werden kann. Eine solche "Sondierung" erfaßt je doch den ganzen leitfähigen Bereich zwischen Sender und Emp fänger, wodurch die räumliche Auflösung der Leitfähigkeits bestimmung verringert wird. Die Auflösung ist am größten für kleine Entfernungen s. Dabei entsteht aber das Problem der Überlagerung von H_S mit dem vergleichsweise sehr starken Primärfeld. Dieses Problem wird jedoch durch den erfindungs gemäßen starren Spulenverbund weitgehend gelöst. Es kommt jedoch noch ein anderer Aspekt hinzu: Wenn die Sendespule nahe der Leiteroberfläche ist, ist das induzierte Primärfeld H_p besonders inhomogen und erzeugt starke Stromwirbel in der Nähe der Körperoberfläche, die mit Sekundärfeldern mit großen räumlichen Wellenzahlen verknüpft sind. Sie überdecken die schwächeren Felder von tieferliegenden Stromsystemen. Wird der Abstand h des Senders von der Leiteroberfläche vergrö ßert, nimmt die Inhomogenität von H_p ab und die Stromwirbel verlagern sich in größere Tiefen. So kann gezeigt werden, daß die Schwerpunktstiefe z* der Ströme, die in einem Halb raum mit dem spezifischen Widerstand ρ = 100 Ohm m von einer Sendefrequenz f = 100 Hz induziert werden, mit h wie folgt wächst (Sengpiel, K.-P., 1988: Approximate inversion of air borne EM data from a multilayered ground. Geophys. Prospec ting 36, 446-459.)

h = 1 m
z* = 7.1 m
h = 5 m	z* = 22.2 m
h = 10 m	z* = 36.2 m
h = 50 m	z* = 113.0 m

Dieser Effekt wird erfindungsgemäß in der in Fig. 5 schema tisch dargestellten Weise genutzt. Die Aufgabe der gezeigten Vorrichtungen aus nichtleitendem Material ist es, das Sensor system für die Messung in einen bestimmten Abstand zur Kör peroberfläche (Erdoberfläche) zu bringen und - je nach Anwen dungszweck - parallel dazu zu bewegen. Dabei sind die beiden dargestellten Betriebsarten (A) und (B) zu unterscheiden:

Betriebsart (A): Das Sensorsystem befindet sich mit der Trä gerplatte (2) und den Spulenflächen parallel zur Leiterober fläche in einer durch die zwei Stützen (10) vorgegebenen Höhe, die für geophysikalische Messungen zwischen 3 und 8 m variiert. Die Stützen (10) sind starr und leicht und können mittels der drei Seile (11), die im Boden verankert werden, schnell aufgestellt und in vertikaler Richtung gehalten wer den. Am oberen Ende jeder Stütze (10) befindet sich ein Rad (18), über das ein nichtleitendes Tragseil (12) beliebiger Länge verläuft, das an beiden Enden im Boden verankert ist. Auf dem Tragseil (12) laufen die zwei an der Versteifungs platte (3) des Sensorsystems befestigten Rollen (17). Das Sensorsystem kann mittels des Kabels (13), das sämtliche elektronischen Verbindungen zum Elektronik- und Bedienteil (14) enthält, in der Horizontalen verschoben bzw. in Ruhe gehalten werden.

Betriebsart (B): Für die Messung befindet sich das Sensorsy stem bzw. die Spulenflächen in einer zur Leiteroberfläche (Erdoberfläche) senkrechten Ebene. An der senderseitigen Schmalseite des Sensorsystems ist eine Drehplatte (16) befe stigt, an deren Oberteil die Rollen (17) befestigt sind, die auf dem Tragseil (12) laufen. Mittels der Schnüre (15), die an der unteren Schmalseite des Sensorsystems befestigt sind, kann dieses um eine vertikale Achse gedreht bzw. festgehalten werden. Zusätzlich kann es natürlich längs des Tragseils (12) zwischen den Stützen (10) verschoben werden.

In der Betriebsart (B) kann das Sensorsystem unter Verzicht auf das Tragseil (12) und eine der Stützen (10) an nur einer Stütze (10) in die Höhe gehoben und für die Messung kurz festgehalten werden. Die Betriebsart (A) ist vor allem zur EM Sondierung über geschichtetem Untergrund geeignet. Mit Hilfe des Tragseils (12) können auch unzugängliche Gebiete, wie Flüsse, Sümpfe etc. vermessen werden, wobei die Zufüh rungskabel (13) zu verlängern sind.

In der Betriebsart (B) erhält man eine bisher nicht gekannte Möglichkeit zur detaillierten Ortung von steilstehenden Grenz flächen zwischen Bereichen verschiedener Leitfähigkeit oder zur Bestimmung der Streichrichtung lateraler Leitfähigkeits anomalien. Außerdem kann man aus bestimmter Richtung einfallende Störsignale minimieren.

Erfindungsgemäß können die beiden Stützen (10) oder nur eine von ihnen, auf einem Kfz-Anhänger, einem Boot oder an einem Lasttier befestigt und über die Erdoberfläche bewegt werden.

Das Sensorsystem kann erfindungsgemäß auch ortsfest als Mo nitor von zeitlichen Veränderungen der Leitfähigkeit verwen det werden, z. B. zur Beobachtung der Intrusion von Salzwasser während der Entnahme von Süßwasser. Dadurch können Bohrungen eingespart werden.

In der Betriebsart B kann eine besonders schlanke Ausführung des Sensorsystems, das in einer wasser- und druckfesten, nichtleitenden Umhüllung untergebracht ist, auch für Messun gen im Bohrloch eingesetzt werden.

Erfindungsgemäß kann das Sensorsystem in allen vorgenannten Ausführungen und Anwendungen auch für sogenannte Transienten- Messungen ausgestaltet werden. Dazu werden die Senderspulen (6) durch eine einzige Senderspule (6) ersetzt, in der kein kontinuierlicher Wechselstrom fließt, sondern ein in bestimm ter Weise pulsierender Gleichstrom. Das induzierte Magnetfeld kann in bekannter Weise während der Abschaltphasen des Sende stroms gemessen werden. Die erfindungsgemäße Benutzung der Kompensationsspule (8) ist hierbei sehr nützlich, da dadurch die Empfängerspule (7) während der Einschaltphase des Sender stroms stets stromlos bleibt und damit keine Abklingzeit von Strömen in (7) abgewartet werden muß. Vielmehr kann die Abklingkurve des Sekundärfelds schon sehr früh nach Abschalten des Senderstroms aufgezeichnet werden. Bei genauer Kompensa tion kann das Signal an der Empfängerspule (7) sogar ohne Unterbrechung aufgezeichnet werden.

Transienten-Verfahren benötigen wegen der schwachen, abklin genden Sekundärfelder Sender (6) mit starken Dipolmomenten und möglichst starke induzierte Spannungen am Empfänger (7). Dies wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Sen sorsystems mittels der großflächigen Rechteckspulen erreicht.

Unabhängig vom gewählten zeitlichen Verlauf des Senderstroms hat die erfindungsgemäße kurze Entfernung s zwischen Sender (6) und Empfänger (7) in Verbindung mit der Realisierung einer ausreichenden Meßhöhe h über der Leiteroberfläche er hebliche Vorteile für die schnelle rechnerische Umwandlung des gemessenen Sekundärfeldes in ein Sondierungsergebnis, d. h. in die vertikale Leitfähigkeitsverteilung unter dem Meßpunkt.

Claims

1. Sensorsystem mit starrem Verbund von je einer oder mehreren flachen Sender- (6), Empfänger- (7), Kompensations- (8) und Eichspulen (9) zur Durchführung elektromagnetischer Sondierungen über der Oberfläche eines dreidimensionalen Körpers unter Anwendung unterschiedlicher Sendefrequenzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen auf einem durch eine durchgehende Trägerplatte (2) und mindestens eine Versteifungsplatte (3), (5) gebildeten Meßsystemträger (1) angeordnet und mit diesem fest verbunden sind.

2. Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (2) oder der ganze Meßsystemträger (1) aus einem hochfesten, nichtleitenden Werkstoff besteht.

3. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßsystemträger (1) zur Erzielung einer hohen Biegesteifigkeit aus einer T-förmigen und/oder doppelt T-förmigen Verbindung der Trägerplatte (2) mit einer mittigen Versteifungsplatte (3) und/oder mit seitlichen Versteifungsplatten (5) aufgebaut ist.

4. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßsystemträger (1) aus einem Material mit einem kleinen Temperaturausdehnungskoeffizienten besteht.

5. Sensorsystem mit starrem Verbund von je einer oder mehreren flachen Sender- (6), Empfänger- (7), Kompensations- (8) und Eichspulen (9) auf einer Trägerplatte (2) zur Durchführung elektromagnetischer Sondierungen über der Oberfläche eines dreidimensionalen Körpers unter Anwendung unterschiedlicher Sendefrequenzen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Spulen (6-9) eine im wesentlichen rechteckige Windungsfläche besitzt.

6. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Spulen (6-9) auf Stifte, die aus der Trägerplatte (2) hervorstehen und eine Spulenebene (4) bilden, und/oder in Ausfräsungen aus dem Material der Trägerplatte (2) direkt aufgewickelt ist.

7. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge und die Breite der Senderspulen (6) und der Abstand zu den Empfängerspulen (7) so gewählt sind, daß einerseits ein starkes Dipolmoment entsteht, aber andererseits das Magnetfeld der Senderspulen (6) am Ort der Empfängerspulen (7) möglichst schwach und im wesentlichen nur eine Funktion des Abstandes (x) von den Senderspulen (6) ist.

8. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für verschiedene Meßfrequenzen oder Gruppen von Meßfrequenzen jeweils ein komplettes Spulensystem (6-9) verwendet wird, wobei die Spulen gleichen Typs koplanar ineinandergeschachtelt und/oder nebeneinander angeordnet sind.

9. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eichspulen (9) im Raum zwischen Senderspulen (6) und Empfängerspulen (7) liegen und nur während des eigentlichen Eichvorgangs aktiviert werden.

10. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Eichspulen (9) für den Eichvorgang entweder durch eine Kapazität C* oder durch einen ohmschen Widerstand R* überbrückt werden, und daß dadurch im Empfänger entweder ein rein imaginäres Sekundärfeld oder ein komplexes Sekundärfeld mit bekannter Amplitude und Phase erzeugt wird.

11. Sensorsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität eine Größe C* = 1/(ω²L) - C_i und der ohmsche Widerstand eine Größe R* = ωL - R_i - 1/(ωC_i) besitzt,
mit
f = Sendefrequenz,
ω = 2πf,
L = Selbstinduktion der Eichspule,
R_i = ohmscher Widerstand der Eichspule,
C_i = Kapazität der Eichspule.

12. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eichspulen (9) aus temperaturinvariantem Widerstandsdraht, z. B. Manganin, gewickelt sind.

13. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Senderspulen (6) durch eine einzige Senderspule (6) ersetzt werden, die Impulse oder Impulsfolgen erzeugt, deren abklingende Sekundärfelder von den Empfänger- (7) und Kompensationsspulen (8) aufgenommen werden.

14. Aufhängevorrichtung für ein Sensorsystem mit starrem Spulenverbund zur Durchführung elektromagnetischer Sondierungen in einer bestimmten Höhe über der Oberfläche eines zu untersuchenden Körpers, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung durch vertikale Stützen (10) und ein über Stützrollen (18) gespanntes, nichtleitendes Tragseil (12) gebildet wird, längs welchem das Sensorsystem mittels zweier Aufhängerollen (17) und einem nach unten zu einem Elektronik- und/oder Bedienteil (14) führenden Zuleitungskabel (13) parallel zur Körperoberfläche bewegt werden kann.

15. Aufhängevorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (10) durch aufgespannte Seile (11) in der Vertikalen gehalten werden.

16. Aufhängevorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem in einer Lage (A) an der Vorrichtung befestigt ist, in der die Spulenebenen parallel zur Körperoberfläche angeordnet sind.

17. Aufhängevorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem in einer Lage (B), in der die Spulenebenen senkrecht zur Körperoberfläche angeordnet sind, an der Vorrichtung oder nur an einer Stütze (10) befestigt ist.

18. Aufhängevorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem mittels einer Drehscheibe (16) und über Schnüre (15) um eine vertikale Achse gedreht und/oder mit den Schnüren (15) am Boden befestigt werden kann.

19. Aufhängevorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Stützen (10) mit dem Sensorsystem für geophysikalische Anwendungen auf einem nichtleitenden Kfz-Anhänger, einem Boot oder auf Lasttieren angeordnet sind.

20. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine äußere aerodynamische Form aufweist, die ihr beim Schleppen durch ein Luftfahrzeug einen ruhigen, geradlinigen Flug und einen leicht negativen Auftrieb verleiht.

21. Sensorsystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (2) an den Längsseiten durchgehende Versteifungsplatten (5) aufweist, die beim Landen als Kufe wirken, und die zwischen den Spulen (6-9) und dem Boden hinreichend Platz zur Unterbringung der elektronischen Komponenten bietet.

22. Verfahren zur Bestimmung der Leitfähigkeitsverteilung im Inneren eines Körpers, insbesondere der Erde, durch elektromagnetische Sondierungen mit Hilfe eines starren Sensorsystems, unter Anwendung unterschiedlicher Sendefrequenzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem vom Erdboden aus mit Hilfe der Aufhängevorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19 in mehrere m Höhe gehoben wird, wodurch die Schwerpunkttiefe des induzierten Stromsystems und damit die Erkundungstiefe vergrößert wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem in einer Lage (A) betrieben wird, in der sich die Spulenebenen parallel zur Körperoberfläche befinden.

24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem in einer Lage (B) betrieben wird, in der sich die Spulenebenen senkrecht zur Körperoberfläche befinden.

25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem zumindest zeitweise ortsfest über dem zu untersuchenden Körper betrieben wird, um zeitliche Veränderungen der Leitfähigkeit innerhalb des Körpers über einen bestimmten Zeitraum hinweg zu untersuchen.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 22, 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem über die Körperoberfläche hinwegbewegt wird.

27. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem, von einem Menschen mit einem Riemen über der Schulter oder an einer Stange hängend über die Oberfläche des zu untersuchenden Körpers bewegt wird.

28. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem in einer zylindrischen, wasserdichten, druckfesten und nichtleitenden Umhüllung untergebracht und so schmal dimensioniert ist, daß es in einem Bohrloch bewegt und betrieben werden kann.