DE417663C - Verfahren zum Auffinden leitender Massen im Erdboden durch elektrischen Wechselstrom, der an zwei Stellen dem Boden zugefuehrt wird - Google Patents

Verfahren zum Auffinden leitender Massen im Erdboden durch elektrischen Wechselstrom, der an zwei Stellen dem Boden zugefuehrt wird

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DE417663C
DE417663C DES61774D DES0061774D DE417663C DE 417663 C DE417663 C DE 417663C DE S61774 D DES61774 D DE S61774D DE S0061774 D DES0061774 D DE S0061774D DE 417663 C DE417663 C DE 417663C
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    • GPHYSICS
    • 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
    • G01V3/02Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with propagation of electric current

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Description

  • Verfahren zum Auffinden leitender Massen im Erdboden durch elektrischen Wechselstrom, der an zwei Stellen dem Boden zugeführt wird. Es sind Verfahren, zur Untersuchung des Erdbodens bekannt, welche auf der Abgabe eines elektrischen Stromes durch eine isoliert; Leitung, von der beide Enden mit dem Erdreich verbunden sind, beruhen. Dieser Strom kann Gleichstrom oder Wechselstrom sein, und man beobachtet die Linien gleichen Potentials der durch den Erdboden fließenden Ströme.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß man Erdströme, die mittels einer Leitung, deren Enden an die Erde angeschlossen sind, erzeugt werden, durch ihre Induktionswirkung auf eine Spule ermittelt. Dabei werden die Besonderheiten des Erdreichs durch den Verlauf der magnetischen Kraftlinien angezeigt.
  • Auf der Zeichnung sind einige Ausführun;gs beispiele der Erfindung veranschaulicht. Abb. t stellt eine Sendestation dar.
  • Abb. 2 zeigt den Verlauf des magnetischen Feldes in der Umgebung eines auf den Meeres-Mrund gelegten Kabels. Abb. 3 veranschaulicht den Verlauf des Kraftlinienfeldes in der Umgebung einer oberirdischen Leitung.
  • Abb. 4 ist ein Ausführungsbeispiel für eine kardanisch aufgehängte Empfängerspule. Abb. 5 ist eine Ausführungsform des Empfatlgssystems mit goniometrischem Rahmensystem.
  • Abb. 6 zeigt eine Störung .des Verlaufs der Kraftlinien des magnetischen Feldes, die dadurch hervorgerufen sein kann, daß sich an der betreffenden Stelle eine unterirdische Wasserader befindet.
  • Die Sendung des elektrischen Stromes läßt sich gemäß der Erfindung durch eine Leitung bewerkstelligen, die, wenn sie aufden Erdboden gelegt wird, entweder durch ein. Dielektrikum isoliert sein, oder an Isolatoren befestigt werden kann. Daseine der Leitungsenden wird unmittelbar mit dem Erdboden verbunden; das andere Leitungsende ist auch mit dem Erdboden verbunden, aber unter Zwischenschaltung des Generators für Wechsel- Strom. Als solcher ist einphasiger Wechselstrom oder Mehrphasenstrorn. oder auch vibrierender Strom von 6oo bis i 5oo Perioden beispielsweise verwendbar. Man wird die Frequenz je nach der zu erreichenden Tiefe des Eindringens der Rücklauflinien des elektromagnetischen Feldes in den Erdboden sich ändern lassen. Man kann ferner Strom von Frequenz über der Hörgrenze verwenden. Die Aufnahme geschieht alsdann mit Schwebungsempfang. Oder es wird Strom von Frequenz unter der Hör` renne benutzt, und die Aufnahme geschieht dann mit einem Ticker. Gleichstrom ist nur für ganz besondere Fälle verwendbar und braucht einen Empfänger mit Rotationsapparat. Eine Rückleitung durch Metalldraht an der Erdoberfläche, und zwar unterhalb der Hinleitung, läßt sich nur in ganz besonderen Fällen verwenden. In der Praxis wird zum Senden Wechselstrom von musikalischer Frequenz benutzt.
  • Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Sendestation. Die Leitung i ruht auf Pfosten a und isst an den Erdboden durch die Platten 3 und q. angeschlossen. Die Leitung erhält Strom von der Wechselstrommaschine 5 durch die regelbare Induktionsspule 6 und den Transformator 7, B.
  • Das Prinzip, auf welchem die Beobachtung beruht, ist folgendes: Man kann das magnetische Feld für- die Umgebung des durch den Erdboden verlaufenden.° Stromes berechnen und daher für den Fall eines homogenen Erdreiches von gegebenem Leitungsvermögen für eine gegebene Stromfrequenz die Form des resultierenden magnetischen Feldes als bekannt ansehen. Die Abb. 3 stellt das Feld von der, Frequenz 6oo dar. Die eiförmigen Linien stellen die Kraftlinien und ihre Neigung gegen die Erdoberfläche in Abhängigkeit von der, Entfernung vom Sendedraht dar.
  • Praktische Erfahrungen haben die Richtigkeit dieser Annahmen bestätigt. Wenn aber ,das Erdreich nicht homogen. ist, sondern Bestandteile von verschiedenem Leitungsvermögen und von verschiedener Durchlässigkeit für die magnetischen Kraftlinien -enthält, so wird das normale magnetische Feld Störungsstellen erkennen lassen, und der Verlauf der SEtörungslinien wird gestatten, den Störungspunkt zu ermitteln, ebenso wie auch den Charakter der Störungsursaclie und deren Umfang.
  • Man wird dieses Feld analysieren und die Störungsursachen entdecken können, wenn m.an das Feld in einer Horizontalebene untersucht. Sollte die Erdoberfläche nicht horizontal sein, so kann diesem Umstande Rechnun;; getragen werden. Diese Untersuchung läßt sich nicht nur auf ebener Erde anstellen, sondern auch in der Luft, indem man den Empfängerapparat zum Analysieren des Feldes entsprechend anhebt. Ferner kann man auch den Empfängerupparat in Bodenvertiefungen hineinsetzen, z. B. in Schächte oder in besonders ausgegrabene Hohlräume. Der Empfängerapparat l:äßt sich auch ins Meer oder in einen Fluß versenken und sogar auf dem Meeresboden aufstellen, um den letzteren zu untersuchen. Ein Kopierapparat an Bord eines Schifes gibt dann die auf die Meeresoberfläche bezogenen Verhältnisse für die Horizontalebene des Untersuchungsapparates wieder-.
  • Die Empfanigseinirichtung besteht aus einem beweglichen Rahmen, der sich in kardanischer Aufhängung befindet (Abb. q.). Seine Abmessungen. betragen beispielsweise einen Meter mal einen halben Meter. Um diesen Rahmen herum hat man mehrere Draht«i!ckelungen gelegt, beispielsweise 50 Windungen von isoliertem Draht von. i Millimeter Dicke. Man kann aber auch in an sich bekannter Weise ein System von drei festen Rahmen wählen, deren Flächen rechtwinklig gegeneinander liegen, so daß sie drei Raurnkoordinatenebenen bilden. Der bewegliche Rahmen. oder das System von drei festen Rahmen steht nun unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Verstärkerapparates, der abgestimmt sein kann, mit einem Stromaufnehmer in Verbindung (Galvanometer oder Telephon, weiches abgestimmt und mit Mikraphon oder Lautsprechvorrichtu!n- ausgestattet sein kann).
  • Bei Benutzung dies Systems von drei rechtwinklig zueinander eingestellten Rahmen kann man i. nacheinander an jedem einzelnen horchen, oder man kann sie z. paarweise in Reihe schalten, oder 3. man kann sie einzeln mit einem kleinen System von drei. rechtwinklig zueinander eingestellten Rahmen verbinden, die ein G.oniometer bilden (Abb. 5).
  • Man kann ;dieses System von drei Rahmen mit einem. S.chrägstellungsmesser auf den Erdboden stellen oder man stellt die Vorrichtung dadurch senkrecht ein, daß man einen der Rahmen pendelnd aufhängt. Ferner kannman das System unter Wasser setzen, eingraben oder es in ,eine Bodenvertiefung stellen, welche gestattet, Neigungswinkels nderungen an den Kraftlinien festzustellen. Wenn man nacheinander an jedem Rahmen horcht, kann man sich bereits eine Vorstellung von der Neigung der Kraftlinien machen. Wenn man die Rahmen paarweise in Reihe schaltet, und zwar die aufein.anderfolgenden oder die nicht so ist die Neigung der Kraftlinien viel genauer wahrzunehmen, und man kann leichter feststellen, durch welchen Quadranten die Kraftlinien hinduirrlifließen. Verbindet man einen jeden der drei Rahmen des Systems mit den drei kleinen entsprechenden Rahmen des Goniometers (in Abb. 5 i o mit 13, i i mit 14, i a mit 15, entweder gleichzeitig oder nacheinander paarweise), so gewinnt man nicht nur den Quadranten des Kraftliniendurchrlu;sses, sondern ,auch die Neigung der Kraftlinien des magnetischen Feldes, wenn man den kleinen beweglichen Rahmen 15', der in dem Goniometer kardanisch aufgehängt ist, auf Maximalstärke oder hlsnunalstärk.e einstellt. Man kann auch zwei kleine Goniometer verwenden (zwei vertikale Rahmen, die rechtwinklig zueinander stehen, und einen horizontalen Rahmen, der rechtwinklig zu einem der vertikalen Rahmen angeordnet ist).
  • Bei der praktischen Ausgestaltung der Erfindung wird man zweckmäßig einen Senderapparat und einen Empfängerapparat gemeinschaftlich auf einem Wagen anordnen. Der Sender wird beispielsweise ein Vibrationsapparat sein oder eine kleine Wechselstrommaschine, die von Hand oder mechanisch zu betreiben ist.
  • Man wickelt das kleine isolierte Kabel ab, welches auf eine Winde aufgerollt ist. Eines der Kabelenden wird entweder unmittelbar oder auf dem Umwege über einen TranSformator mit der @NTechselstrommaschine verbunden. Das andere Ende des Kabels wird an den Erdboden angeschlossen. Der andere Pol der Wechselstrommaschvne oder des Transformators wird an Erde angelegt. Man versetzt alsdann, den Empifängerapparat, sei es mittels des Wagens oder sei es indem man ihn fortträgt, und untersucht das Gelände Strecke für Strecke um .den Sendeapparat herum. Die Neigung der Kraftlinien erhält man .durch das Minimum der Empfangsstärke selbst, indem man die Ebene des beweglichen Rahmens im Untersuchungspunkte tangential zu den Kraftlinien einstellt. Mit dem "Goniometer erhält man die Tangente der Kraftlinien .durch die Minimumeinstellung mittels des Telephons oder des Galvanometers. Man kann, auch einen thermischen oder einen elektrodynamischen Empfängerapparat verwenden.
  • In dem Maße, wie minn sich von .dem Sendeapparat entfernt, muß man nun auf einer horizontalen Ebene eine abnehmende Neigung der Kraftlinien Segen die Horizontale feststellen (Abb. 3). Wenn man in einem Punkte eine Besonderheit der Neigung der Kraftlinien findet, so läßt sich aus der Form des Kraftlinienverlaufs ein Rückschluß auf dessen Ursache ziehen. Das magnetische Feld wird jedesmal gestöir't erscheinen, wenn der Untergrund bezüglich der elektrischen Leitungsfähigkeit und der magnetischen Durchlässigkeit nicht homogen ist. Es geht hieraus hervor, daß man nach dem beschriebenen Verfahren unterirdische Wasseransammlungen und Gesteinsmassen auffinden kann, die zum Teil Metalle enthalten. Ferner lassen sich unterirdische Wasserläufe und Petroleumquellen nachweisen, welche letzteren sich meist bei Salzwasser vorfinden.
  • Abb. 6 zeigt im Vertikalschnitt die Störung, die in das normale magnetische Feld (Abb. 3) durch einen Wasserlauf ;gebracht wird. Die Zuführungsleitung des elektrischen Stromes liegt bei 16, während der Wasserlauf bei i; .i eg t.

Claims (3)

  1. PATENT-ANSPRÜCHE-i. Verfahren zum Auffinden leitender Massen im Erdboden durch elektrischen Wechselstrom, der an zwei Stellen dem Boden zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die von den leitenden Massen bewirkten Änderungen der Richtung und Neigung der vom :elektrischen Strom erzeugten magnetischen Kraftlinien durch Spulen bestimmt werden.
  2. 2. Vorrichtung zur Ausführung .des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule kardanisch aufg ehäng t ist.
  3. 3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein System von drei feststehenden Spulen rechtwinklig zueinander angeordnet ist, die mit den Anzeigevorrichtungen entweder unmittelbar oder nacheinander derart verbunden werden, daß die Aufnahn ne sowohl durch jede einzelne von ihnen, als auch durch alle, paarweise in Reihe geschaltet, erfolgen kann. ¢. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß drei feste Spulen. rechtwinklig zueinander eingestellt sind und mit einem anderen System von drei Spulen in Verbindung stehen, die rechtwinklig zueinander derart eingestellt sind, daß sie ein Goniometer bilden, von welchem eine der Spulen horizontal liegt, und zwischen denen ein kleiner Aufsuchungsrahmen kardanisch beweglich angeordnet ist, der unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Verstärkungsapparates mit den Stromanzeigevorrichtungen verbunden ist.
DES61774D 1922-01-04 1922-12-31 Verfahren zum Auffinden leitender Massen im Erdboden durch elektrischen Wechselstrom, der an zwei Stellen dem Boden zugefuehrt wird Expired DE417663C (de)

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DES61774D Expired DE417663C (de) 1922-01-04 1922-12-31 Verfahren zum Auffinden leitender Massen im Erdboden durch elektrischen Wechselstrom, der an zwei Stellen dem Boden zugefuehrt wird

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996003664A1 (en) * 1994-07-22 1996-02-08 Radiodetection Limited Identification of buried cables

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1996003664A1 (en) * 1994-07-22 1996-02-08 Radiodetection Limited Identification of buried cables

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