DE453564C - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von AEquipotentialflaechen und -linien - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von AEquipotentialflaechen und -linien

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DE453564C
DE453564C DEH97903D DEH0097903D DE453564C DE 453564 C DE453564 C DE 453564C DE H97903 D DEH97903 D DE H97903D DE H0097903 D DEH0097903 D DE H0097903D DE 453564 C DE453564 C DE 453564C
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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
    • G01V3/02Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with propagation of electric current
    • G01V3/06Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with propagation of electric current using ac

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung vor. Äquipotentialflächen und -linien. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen von Äquipotentialflächen und -linien in einem mittels zweier Elektroden in einem räumlichen Leiter hervorgerufenen elektrischen Felde mit Hilfe eines vom räumlichen Leiter abgezweigten Meßstromkreises.
  • Man hat derartige Verfahren beispielsweise benutzt, um Erzlagerstätten u. dgl. zu ermitteln, indem man der Erde als räumlichem Leiter durch geeignete Elektroden Wechselstrom zuführte und die Äquipotentialflächen des elektrischen Feldes auf dem Erdboden als Äquipotentiallinien maß. Die Ergebnisse der Messung dienten unter Berücksichtigung der geologischen Verhältnisse zur Ermittlung von Erzvorkommen, Wasser, Salzen u. dgl. Die Messung erfolgte derart, daß in den Erdboden Senkstäbe eingesteckt wurden, die durch eine einen Verstärker und ein Telephon enthaltende Leitung verbunden waren. Im Idealfall wird, wenn sich beide Senkstäbe auf Stellen gleichen Potentials befinden, in dem Telephon kein Ton auftreten oder doch ein ausgeprägtes Minimum der Tonstärke zu beobachten sein.
  • Die Erfahrung hat nun aber gelehrt, daß dieser Idealfall meist nicht eintritt, was dadurch verursacht wird, daß in dem Stromkreis gegenüber dem Leitungsstrom phasenverschobene Störungsströme auftreten, die durch die Selbstinduktion des Wechselstromkreises oder durch die elektrische Verschiebung infolge der Bodenbeschaffenheit oder auch durch Kondensatorwirkung der Erzvorkommen hervorgerufen werden.
  • Gemäß der Erfindung werden durch den Hauptstromkreis, der aus den Elektrodenleitungen und den Erdströmen besteht, in einer besonderen Vorrichtung, welche in die vom räumlichen Leiter abgezweigte Sondenleitung eingeschaltet ist, Induktionsströme erzeugt. Diese kompensieren die in dem Sondenkreis fließenden Störungsströme. Dadurch läßt sich im Sondenkreis völlige Stromlosigkeit erzielen. Wenn in dieser Weise in der Sondenleitung auf vollkommene Stromlosigkeit eingestellt ist, so stehen die Sonden auf der Äquipotentiallinie des Leitungsstromes, während die Störungsströme durch die Einstellung der besonderen Vorrichtung gemessen werden. Die Ergebnisse dieser Messungen können zur Feststellung der Lage der gesuchten Vorkommen ausgewertet werden.
  • Zur Ausführung des Verfahrens dient eine in die Meßleitung eingeschaltete Vorrichtung mit induktiver und kapazitiver Wirkung, die in Resonanz mit jeder beliebigen Frequenz des Meßstromes gebracht werden kann, um diese wegen des für sie verschwindenden >.scheinbaren Widerstandes« aus der Fre= quenzmischung besonders hervorzuheben. Dieser Vorzug der Resonanzschaltung, vornehmlich für eine hernach zu beschreibende Meßvorrichtung, gründet sich auf die Möglichkeit, durch ein Versetzen des zweiten Senkstabes vpn -der Äquipotentiallinie des Leitungsstromes auch die Äquipotentiällinien der phasenverschobenen Störungsströme aufzufinden. Wenn sich in diesem Falle der Ton zwar nicht völlig, wohl aber für jede durch Resonanz hervorgehobene Frequenz einzeln zum Verschwinden bringen läßt, so ist dieses das Kennzeichen der Äquipotentiallinien der phasenverschobenen Störungsströme. Ferner liefert die Einstellung der für die Regelung der induzierten Ströme benutzten Vorrichtung ein auswertbares Ergebnis.
  • Neben der allgemeinen Erweiterung des früher benutzten Meßverfahrens gelangt man hieidurch zu einer so hohen Meßgenauigkeit, wie sie zu einer genauen und verläßlichen Auswertung erforderlich ist.
  • In der Zeichnung ist in Abb. i und 2 eine Meßvorrichtung nach der Erfindung beispielsweise schematisch dargestellt.
  • Abb. 3 und 5 veranschaulichen den Stromverlauf einer bei der Meßvorrichtung verwendeten Doppelspule.
  • Abb. q. und 6 zeigen Ausführungsbeispiele dieser Doppelspule.
  • Als Vorrichtung in der fliegenden Leitungsstrecke zwischen den Sonden S,., S2 wird insbesondere eine Wheatstonesche Brückenschaltung ABDE verwendet (Abb. i und 2). Kennzeichnend für die Anordnung des Brückennetzes sind die Resonanzschaltungen in,den Brückenzweigen. In den Zweig ED sind beliebig, beispielsweise in Reihe, eine Spule L1, ein Kondensator K, und ein Verstärker V mit Telephon T, Vibrationsgalvanometer G o. dgl. eingeschaltet. Sonst enthält die Brückenschaltung, wie üblich, in jedem Zweige Widerstände W1, W2 und einer Walzenbrücke zugehörige Widerstände W3 und W4.
  • Die Wirkungsweise der Brückenschaltung hinsichtlich der Regelung der Induktionsströme gegenüber den abgezweigten Leitungs.- und Störungsströmen unterscheidet sich im vorliegenden Falle von der sonst üblichen Verwendung. Im allgemeinen ist die Zusammensetzung und die Art des Meßstromes gleichgültig, wenn zur Messung in den Brückenzweig nur ein Telephon eingeschaltet ist. Nach entsprechender Einstellung der Walzenbrücke oder des Schleifdrahtes wäre die Brücke stromlos, wo auch immer die Sonden S, S2 stehen würden. Es soll jetzt angenommen, werden, daß die Brücke auf Stromlosigkeit abgeglichen wäre. Dann werde eine Spule L1 und ein Kondensator K,. in den Brückenzweig ED eingefügt, wobei jene infolge der Induktion als Elektrizitätsquelle wirkt und die Stromlosigkeit aufhebt. Je weiter nun die Walzenbrücke zwecks Wiederherstellung der Stroralosigkeit aus ihrer früheren Stellung gebracht wird, in um so höherem Maße fließen die vom räumlichen Leiter abgezweigten Ströme durch die Brücke und treten mit den induktiven Quellenströmen in Wechselwirkung. Die- Abgleichung des Brückenzweiges auf Stromlosigkeit wird erreicht durch Veränderungen der Richtung der Spulenachse, der Stellung der Walzenbrücke und durch ein Versetzen der Sonde S2 quer zu der Richtung von S,, nach SZ (vgl. die punktierte Linie in Abb. i). Jede der drei Messungen kann zur Auswertung herangezogen werden.
  • Das Meßverfahren gliedert sich entsprechend in eine Reihe von je drei Meßeinstellungen. Im allgemeinen wird man für jede einzelne Vorrichtung. ein mehr oder weniger breites Tonminimum beobachten. Stellt man dann in geeigneter Reihenfolge jede auf das Minimum oder auf die Mitte ,der Schwellstellen des Tones ein, so verringert sich die Breite der Minima bei der zweiten oder dritten Wiederholung der Einstellungen derart schnell, daß man sehr bald d-ie Stellungen mit verschwindendem. Tone gefunden hat.
  • Sollte das Meßverfahren scharfe Resonanzeinstellungen für alle Frequenzen verlangen, so. wird man statt der gewöhnlich gewickelten Spule L,, und des Kondensators K, eine Doppelspule N (Abb. 2 bis 6) benutzen, bei der die kapazitive Wirkung durch eine teilweise bifilare Wicklung erreicht wird. Sowohl die Einstellung auf verschiedene Frequenzen wie auch die Berücksichtigung etwaiger Schwankungen erfordern ein veränderliches Verhältnis der bifilaren und der gewöhnlichen Wicklung, was durch eine Schieberschaltung (Abb. q. und 6) erreicht wird. Abb.3 und 5 veranschaulichen den Stromverlauf in einer solchen Doppelspule, deren ursprüngliche Windungen auf der dem Beschauer zugewandten Seite aufgeschnitten sind, und deren Enden dem Stromverlauf entsprechend durch Pfeile verbunden sind. Die Pfeile werden bei der Doppelspule durch die Verbindungsdrähte des Schiebers ersetzt. Man stelle sich eine Spule gewöhnlicher Wicklung vor, deren Windungen - in Richtung,der Spulenachse durchgeschnitten - als Windungsteile lagenweise zu je zwei Reihen in eine Führung Z (in der Abb. q, mit einer Lage, Abb.6 mit zwei Lagen) eingelassen sind. In dieser ist ein Schieber H, herausgezogen dargestellt, beweglich, der Verbindungsdrähte f und g oder f, f2 und g,., g2 trägt. Diese schalten -die Windungsteile zu einer Spule mit veränderlich einstellbaren Teilen gewöhnlicher und bifilarer Wicklung. Die Endquerschnitte der Windungsteile sind in der Führung bei herausgezogenem Schieber durch kleine Kreise dargestellt. In den Abb. ¢ und 6 sind einige Windungen durch gestrichelte Linien schematisch dargestellt. Die Enden P1 und 0, P2 und 02, PR und Qn sind zur Herstellung der bifilaren Wicklung - frei gegen Berührung mit dem Schieber -untereinander verbunden. Bei 2 m Windungslagen werden jedesmal Verbindungsdrähte an die Lücken JZn_i und J2, des Schiebers wie vorhin gelegt. Dasselbe geschieht mit den Enden UZn und U, ."+., unter der Führung Z, so daß U, und Uz. als Klemmen der Doppelspule für den Stromanschluß übrigbleiben. Die Stellung der Spule wird an einer Bussole abgelesen, die an den Stellen X der Führung Z aufsteht.
  • Bei unveränderlichen Frequenzen kann die Einstellung des Schiebers auf die Resonanz gemäß einer durch Eichung nach co= festgelegten Skala (S in Abb. 6) vor jeder Messung erfolgen.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Bestimmung von Äquipotentialflächen und -linien, bei dem Wechselstrom dem räumlichen Leiter zugeführt und mit Sonden entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Sondenleitung auftretenden, störenden Ströme, insbesondere diejenigen, welche durch Induktionswirkung der Erdströme und der Zuleitungen zu den Elektroden entstehen, von anderen durch dieselben Induktionswirkungen erzeugten Induktionsströmen in einer Meßvorrichtung kompensiert werden und daß dadurch die gesonderte Bestimmung der 4quipotentiallinien sowohl des Leitungsstromes wie auch des durch die phasenverschobenen Ströme erzeugten Feldes insbesondere mittels einer Resonanzschaltung erfolgt.
  2. 2. Schaltung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in die Meßvorrichtung eine induktiv und kapazitiv veränderliche Vorrichtung eingeschaltet ist, durch deren Einstellung die Störungsströme in .der Sondenleitung zum Verschwinden gebracht werden können.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spule (L1) und ein Kondensator (K,) als induktiv und kapazitiv veränderliche Vorrichtung zusammen mit dem Anzeigeinstrument (Verstärker mit Telephon, Vibrationsgalvanometer o. dgl.) in der Nulleitung einer Wheatstoneschen Brücke angeordnet sind.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine induktiv wirkende Spule (L1) und statt des Kondensators eine kapazitiv wirkende, bifilar gewickelte Spule (L") derart zu einer Doppelspule (N) verbunden sind, daß das Verhältnis der induktiven zur kapazitiven Wirkung veränderlich ist und durch Einstellung auf Resonanz von den vorhandenen Frequenzen eine bestimmte ausgesondert werden kann. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die offenen Enden der nach Durchschneidung einer Spule entstehenden Windungsteile in eine Führung (Z) eingelassen sind, in der ein Schieber (H) beweglich ist, der Verbindungsdrähte (f und g oder f, f2 und g, g2) trägt, mittels deren die offenen Enden je nach der Stellung des Schiebers zu gewöhnlichen oder bifilaren Wicklungen geschaltet werden können.
DEH97903D 1924-07-18 1924-07-18 Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von AEquipotentialflaechen und -linien Expired DE453564C (de)

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