DE458021C - Verfahren und Vorrichtung zum Messen von AEquipotentialflaechen und -linien - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum IKessen von Äquipotentialflächen und -linien. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen sowohl der netzartig verlaufenden Äquipotentiallinien (Ä. P. L.) des Leitungsstromes und der phasenverschobenen Induktions- und Verschiebungsströme eines in :einem räumlichen Leiter hervorgerufenen elektromagnetischen Feldres, wie auch zum Messen z. B. der Spannungsunterschiede der einen Stromart auf der Ä. P. L. der anderen Art mittels zweier vom räumlichen Leiter abgezweigten und miteinander gekoppelten Stromkreise unter Benutzung von veränderlich einstellbaren Resonanzschaltungen, die auf jede der besonders gewählten Frequenzen des Hauptstromes abgestimmt werden, so daß auch Ungleichmäßigkeiten der Leitfähigkeit, der Dielektrizitätskonstanten und ebenso der Verteilung der Stromarten dem Charakter nach sich feststellen lassen.
• Entsprechend dem Hauptpatent werden bei der vorliegenden Erfindung zur Ermittelung der räumlichen Stromverteilung zwei Meßleitungen durch je zwei Senkstäbe (Sonden) von dem räumlichen Leiter, z. B. dem Erdboden, abgezweigt. Während nach dem Hauptpatent das von den Erdströmen und der Elektrodenleitung herrührende magnetische Feld durch Induktion auf eine mit einem Kondensator in Resonanz stehende Spule wirkt und dadurch die vollkommene Stromlosigkeit in der Brücke herbeiführt, wird erfindungsgemäß ein bestimmter Strom durch eine zweite Meßleitung dem Erdkörper entnommen.
• Der Zweck des Verfahrens, je zwei der Senkstäbe mit größter Genauigkeit auf die Ä. P. L. des Leitungsstromes und auf die der phasenverschobenen Ströme einzumessen, wird dadurch erreicht, daß eine der Meßleitungen, z. B. die auf der Ä. P. L. des Leitungsstromes z verlaufende, mittels irgendeiner Koppelung mit der zweiten Meßleitung z stromlos gemacht wird. Verwendet man hierzu einen Variator der gegenseitigen Induktion, so läßt sich Stromlosigkeit in der einen oder anderen Leitung erreichen. Ferner wird zu der Spule jeder Meßleitung ein Drehkondensator geschaltet, um insbesondere durch die Resonanzschaltung jede Frequenz des Hauptstromes hervorheben zu können.
• Wenn in .einer Leitung Stromlosigkeit erreicht ist, fließt in der zweiten Leitung ein ganz bestimmter Strom, der durch eine empfindliche Meßvorrichtung, insbesondere ein Röhrenvoltmeter, gemessen werden kann.
• Eine derartige Durchführung der Messungen ist aber erst möglich, wenn man sich der Resonanzschaltung bedient. Läßt sich eine Leitung zugleich für alle Frequenzen stromlos machen, so stehen die Senkstäbe auf der Ä. P. L. des Leitungsstromes; wenn aber mit Hilfe der Resonanzschaltungen nur immer eine Frequenz aus der Mischung ausgelöscht werden kann, so stehen die Senkstäbe auf der Ä. P. L. der phasenverschobenen Ströme. Die Erfindung gestattet also- die Einmessung der Ä. P. L. des -Leitungsstromes und der zu ihm =phasenverschobenen Ströme und die Messung des Spannungsunterschiedes einer Stromart auf der Ä. P. L. der anderen Art. Diese Ergebnisse des Verfahrens gestatten auf Grund der erreichten Meßgenauigkeit eine hinreichende Lagenbestimmung und gemäß des physikalischen Charakters der Meßergebnisse eine sicherere Auswertung für den bergbaulichen Aufschluß, als es--früher der Fall war.
• In der Abb. i sind der Hauptstromkreis und die beiden auf den Äquipotentiallinien c) = tonst und @ = tonst liegenden Meßstrecken i und z dargestellt.
• In Abb. z ist ein Beispiel für die Koppelung der beiden Meßleitungen dargestellt. Die Verwendung der Vorrichtung nach Abb. i auf einem an .den Hauptstromkreis mittels zweier Elektroden E1, 92 -angeschlossenen räumlichen Leiter, z. B. :dem Erdboden, erfolgt in der Wdse, daß die Senkstäbe so lange verstellt werden, bis die Senkstäbe SWS2 der ersten Meßstrecke (Leitung i) auf die Linie gleichen Potentials -cp = tonst, die Senkstäbe (S3, S4 der Meßstrecke z auf die Linie gleichen phasenverschobenen Potentials zu stehen kommen. Unter dem 'letzteren. Potential versteht narr z. B. die Ortsfunktion L (xyä), welche bei einem linearen -Leiter als Koeffizient der Selbsünduktion bezeichnet wird. Die Leitungen i und z haben im allgemeinen gleiche Länge und enthalten nach Abb.2 je eine Resonanzschaltung mit den Drehkondensatoren I<1 und 1(2 und Spulen L1 und L2. Letztere sind m einem geeichten Variator durch -gegenseitige Induktion gekoppelt. Außerdem ist eine Schaltvorrichtung angebracht, die einerseits einen Verstärker V mit Telephon, -Vibrationsgalvanometer und Röhrenvoltmeter (Abb. 2) und andererseits eine Spule N wechselseitig in die Leitungen i und 2 schalten kann. Die ;Spule N besitzt die gleiche Induktivität und deal gleichen Widerstand wie die Primärspule des Eingangstransformators im Verstärker.
• Die Wirkungsweise der Vorrichtung beruht, wenn die Senkstäbe durch allmähliches Probieren auf die entsprechenden Äquipotentia,llinien eingestellt sind, in der Aufhebung der in der.Leitung z vorhandenen phasenverschobenen Ströme (Induktionsströme usw.) mit Hilfe des in, der Leitung. 2 fließenden Leitungsstromes oder umgekehrt, je nachdem wie die Spulen eingeschaltet sind.
• Im ersten Falle induziert der Leitungsstrom durch die Koppelung des Variators in der Leä,-tung i einen phasenverschobenen Strom, dessen Betrag durch die jeweilige Einstellung des Variators so bemessen wird, daß in ihr ,gerade Stromlosigkeiteintritt. Gleichzeitig wirken die phasenverschobenen Ströme der 'Leitung i induzierend auf die Leitung 2 in einer ganz bestimmten Weise, so daß der Strominder Leitung 2 nicht aufgehoben, sondern ergänzt wird, und mit einer empfindlichen Vorrichtung, insbesondere mit einem Röhrenvoltmeter, gemessen werden kam-r.
• Im anderen Falle wird die Leitung 2 stromlos -gemacht und die Stromstärke oder die Spannung in der Leitung i gemessen, wobei noch jede Frequenz durch Absfiinmung auf Resonanz gesondert untersucht werden kann.
• Zu .der Ausführung dieser Messungen kann der'Verstärker-V durch eine Schaltvorrichtung in die betreffende Leitung gebracht werden, jedoch ist hierbei in der anderen -Leitung die frühere induktive Wirkung der Primärspule vom Eingangstransformator des Verstärkers V durch die Spule N zu ersetzen.
• Bisher,war die Wiikungsweise der Vorrichtung unter der Annahme erläutert, daß die Senkstäbe von vornherein auf ihren Äquipotentiallinien ständen. Um dieses nun zu erreichen, werden die Senkstäbe S2, S,4 -z. B. mit dein Telephon nach Maßgabe Zes:: Tonmi"irnums i, die Ä. P. L: .eingemessen. Es möge die Leitung i mit :dem Verstärker -und Telephon auf Stromlosigkeit untersucht werden. Sowohl die Senkstäbe S2, S4 wie .auch der Variator -sind in geeigneter Reihenfolge gemäß dem Minimum- senkrecht zu den Meßstrecken zu versetzen oder hinsichtlich des Koppelungsmaßes zu -veräridern. Schon einige Wiederholungen dieser Einstellungen führen zur völligen Tonlosigkeit. Dann hat man .durch Abstimmung der Resonanzschaltungen auf andere Frequenzen des Meßstromes zu prüfen, ob die Stromlosigkeit von den benutzten Frequenzen unabhängig und unbeeinflußt geblieben ist. Trifft -dies zu, so stehen die Senkstäbe S1, S2 auf 'der Ä. P. L. des Leitungsstromes und S3, SL auf der der phasenverschobenen Ströme. Nach dem Umpolen einer Leitung am Variator beobachtet man mit dem Verstärker und Telephon in der Leitung S3, Si, :daß der Ton nicht allgemein, sondern nur für jede Frequenz einzeln durch den Variator zum Verschwinden gebracht werden kann.
• Sind auf diese Weise die Äquipotentiallinien durch die Stellung -der Senkstäbe gefunden, so lassen sich die anfangs erläuterten Messungen durchführen,

Claims (6)

1. PATF.NTANSPiiDCHF: i. Verfahren zum Messen von Äquipotentialflächen und -linien nach Patent 453 564 dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhebung der phasenverschobenen Ströme in der Meßsondenleitung zur Feststellung der Äquipotentiallinien des Leitungsstromes oder der Induktions- und -Verschiebungsströme durch Koppelung mit einem zweiten Sondenstromkreis derart erfolgt, daß in dem Stromkreis der auf einer Äquipotentiallinie des Leitungsstromes stehenden Sonden die Stromstärke für alle Frequenzen zum Verschwinden gebracht werden kann.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß nach Feststellung des Verlaufes der verschiedenen Äquipotentiallinien die Spannungsdifferenzen oder Stromstärken des Leitungsstromes längs einer Potentiallinie der phasenverschobenen Ströme oder nach Umkehrung der meßbar veränderlichen Koppelung zwischen den Sondenkreisen die Spannungsdifferenzen oder Stromstärken der phasenverschobenen Ströme längs einer Potentiallinie des Leitungsstromes gemessen werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder a, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Resonanzschaltung jede Frequenz des Meßstromes aus der Frequenzmischung überwiegend hervorgehoben und in der benötigten Weise eingestellt werden kann, so daß aus den gemessenen Spannungsunterschieden die Stromstärken der einzelnen Frequenzen festgestellt werden können.
4. 4.. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstrecken (i, z j z. B. vermittels eines veränderlich einstellbaren Variators mit den Spulen (L1, L.) gekoppelt sind und diese zusammen mit den entsprechenden Drehkondensatoren (Kia K2) in den Meßstrecken zu Resonanzschaltungen angeordnet sind, so daß die Einstellung der Koppelung ein Maß für das Verhältnis des Leitungsstromes und der phasenverschobenen Ströme liefert.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Schaltvorrichtung in die beiden Meßleitungen (i, a) einerseits ein Verstärker (V) mit einer Meßvorrichtung (Telephon o. dgl.), andererseits eine Ausgleichsspule (N) wechselseitig eingeschaltet werden kann.
6. 6. Vorrichtung .nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als mit dem Verstärker verbundene Meßvorrichtung eine Elektronenröhren enthaltende Meßvorrichtung, insbesondere ein Röhrenvoltmeter, benutzt wird. . Vorrichtung zur Ausführung des Ver-b, nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hauptstromkreise der Wechselstromquelle eine Resonanzschaltung hinzugefügt wird, mit der für die- Anpassung des Meßverfahrens an die physikalischen Eigenschaften und zur Ermittelung der Gliederung von Störungskörpern alle benötigten Frequenzen des Meßstromes unter Auslöschung der übrigen Frequenzen, z. B. der Obertöne, eingestellt werden können.