DE761787C

DE761787C - Arrangement for measuring the electrical conductivity of the ground

Info

Publication number: DE761787C
Application number: DEG104964D
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr-Ing Grosskopf; Karl Dr Phil Vogt
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1942-02-24
Filing date: 1942-02-24
Publication date: 1954-05-10

Description

Anordnung zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit des Erdbodens Es sind eine Reihe von Verfahren zur Messung der Bodenleitfähigkeit angegeben worden. Das physikalisch einfachste Verfahren ist die Dipolmethode, die auf der Ausmessung des Drehfeldes des elektrischen Vektors der Bodenwelle beruht.Arrangement for measuring the electrical conductivity of the ground A number of methods for measuring soil conductivity have been given. The physically simplest method is the dipole method, which is based on the measurement of the rotating field of the electrical vector of the bump is based.

Der elektrische Vektor beschreibt bekanntlich bei der Ausbreitung über endlich leitendem Boden eine in der Fortpflanzungsrichtung schwach geneigte und in der Einfallsebene liegende Ellipse, aus deren Parametern auf die Bodeneigenschaft geschlossen werden kann. Man kann sowohl aus der Neigung der großen Achse der Drehfeldellipse gegen die Vertikale als auch aus dem Achsenverhältnis auf die Bodenleitfähigkeit schließen.As is well known, the electrical vector describes the propagation over finite conductive ground a slightly inclined in the direction of propagation and the ellipse lying in the plane of incidence, from its parameters on the soil property can be closed. One can see both from the inclination of the major axis of the rotating field ellipse against the vertical as well as from the axial ratio on the soil conductivity conclude.

Die Messung des Neigungswinkels ist an sich einfach, doch wegen der geringen Werte von 2 bis 3°, der ungenügenden Definition der Neigung gegen nicht völlig ebenen Boden und der erreichbaren Meßgenauigkeit von 0,5" sehr ungenau. Measuring the angle of inclination is simple in itself, but because of the low values of 2 to 3 °, the insufficient definition of the inclination against not completely flat ground and the achievable measuring accuracy of 0.5 "very inaccurate.

Mit wesentlich größerer Genauigkeit läßt sich das Amplitudenverhältnis der großen zur kleinen Achse der Drehfeldellipse bestimmen. Zur Messung dieses Achsenverhältnisses wurde bisher eine Anordnung nach der Abbildung benutzt. The amplitude ratio can be measured with much greater accuracy the major to minor axis of the rotating field ellipse. To measure this axial ratio an arrangement according to the illustration has been used so far.

Der Dipol wird über einen Schalter an einen Empfänger gelegt, dessen Eingangswerte in den Meßstellungen des Dipols (Richtung der großen und der kleinen Achse des Drehfeldes) mit einem Hilfssender und einer Hochfrequenzeichleitung bestimmt werden. Die Ermittlung des Achsenverhältnisses erfordert daher die Durchführung zweier relativer Feldstärkemessungen, die, abgesehen von dem Geräteaufwand, mit allen Schwierigkeiten und Fehlern des Substitutionsverfahrens behaftet sind.The dipole is connected to a receiver via a switch, its Input values in the measuring positions of the dipole (direction of the large and small Axis of the rotating field) with an auxiliary transmitter and a high-frequency signal line will. The determination of the axial ratio therefore requires implementation two relative field strength measurements, which, apart from the equipment required, with are subject to all the difficulties and errors of the substitution process.

Man könnte zunächst daran denken, auf den Hilfssender zu verzichten und den Empfänger durch Hinzufügung einer Eichleitung als geeichtes, abstimmbares Röhrenvoltmeter zu verwenden. Bei Zwischenschaltung dieser Eichleitung zwischen Dipol und Empfänger sind jedoch schwer zu erfüllende Anpassungsbedingungen einzuhalten, die im allgemeinen zu erheblichen Restdämpfungen Anlaß geben. Es ist natärlich möglich, etwa durch Einbau eines Spannungsteilers in den Zwischenfrequenzteil eines Überlagerungsempfängers diese Nachteile zu vermeiden, doch bleibt auf jeden Fall der Aufwand bei Verwendung eines geeichten Empfängers groß. One could initially think of doing without the auxiliary transmitter and the receiver by adding an attenuator as a calibrated, tunable Use a tube voltmeter. With the interposition of this attenuator between However, the dipole and receiver are difficult to meet matching conditions, which generally give rise to considerable residual attenuation. It is of course possible for example by installing a voltage divider in the intermediate frequency part of a heterodyne receiver to avoid these disadvantages, but in any case the effort remains with use of a calibrated recipient.

Um die obengenannten Schwierigkeiten zu umgehen und die Gerätezahl auf ein Minimum herabzusetzen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dem Meßdipol selbst als geeichten Spannungsteiler und den Empfänger nur noch als empfindliches Anzeigegerät zu verwenden. Es ist bekannt, daß die Empfangskennlinie des Dipols bei Drehung um seine horizontale Achse in einer Ebene senkrecht zur Einfallsrichtung der Wellen ein genaues Doppelkreisdiagramm ergibt. Man kann also aus der Messung der Amplitude bei einer bestimmten Neigung des Dipols gegen die Horizontale auf die Amplituden bei beliebigen Neigungen, also auch auf die Amplitude in der Vertikalen, schließen. To circumvent the above difficulties and the number of devices To reduce to a minimum, it is proposed according to the invention, the measuring dipole even as a calibrated voltage divider and the receiver only as a sensitive one To use display device. It is known that the reception characteristic of the dipole when rotating around its horizontal axis in a plane perpendicular to the direction of incidence of the waves results in an exact double circle diagram. So you can from the measurement the amplitude at a certain inclination of the dipole to the horizontal the amplitudes at any inclination, including the amplitude in the vertical, conclude.

Der Meßvorgang zur Bestimmung des Achsenverhältnisses der Drehfeldellipse verläuft nun folgendermaßen Zunächst wird der Sender mit dem Dipol gepeilt. Darauf wird der Dipol um die rertikale Achse um 90- gedreht und in der Einfallsebene auf das Empfangsminimum (kleine Achse der Ellipse) eingestellt. Hierauf wird der Dipol in die Peilstellung zurückgedreht und seine Neigung gegen die Horizontale so eingestellt, daß sich der gleiche Ausschlag am Ausgangsinstrument wie in der Minimumstellung ergibt. Der abgelesene Winkel ist dann ein Maß für das gesuchte Achsenverhältnis. Ist der abgelesene Neigungswinkel des Dipols gegen die Horizontale (Drehung in der Ebene senkrecht zur Einfallsrichtung) gleich a-, die Empfangsfeldstärke gleich #, so ist in der Stelinog a die im Dipol induzierte Spannung proportional # # sin a, die in der Stellung 90° induzierte Spannung proportional #. Das Verhältnis dieser Spannungen und 1 damit das Achsenverhältnis a b ist somit . sin α Vorausgesetzt wird dabei, daß der Neigungswinkel γ des Feldvektors gegen die Vertikale (Neigungswinkel der kleinen Achse der Drehfeldellipse gegen die Horizontale) # 10 ist. Ist der Neigungswinkel größer als Io-, so ist das Achsen-1 verhältnis noch mit dem Faktor zu multicos γ plizieren. Diese Korrektion beträgt bei α = 10 1,5% und bei α=20°6%. Allgemein ergibt sich also für das Achsenverhältnis der ÄVert 1 1 a b = # sin a cos Das neue Leitfähigkeitsmeßgerät besteht neben dem Meßdipol lediglich aus einem Anzeigeverstärker beliebiger Art. Die Messung des Spannungsverhältnisses ist auf eine Winkelmessung zurückgeführt, die bei Noniusablesung leicht auf 1/20 genau durchgeführt werden kann, so daß die sich ergebende Genauigkeit derjenigen des erstgenannten Verfahrens entspricht. The measuring process for determining the axial ratio of the rotating field ellipse now runs as follows First of all, the transmitter is sighted with the dipole. Thereon the dipole is rotated around the vertical axis by 90- and in the plane of incidence on the reception minimum (minor axis of the ellipse) is set. Then the dipole becomes turned back into the bearing position and adjusted its inclination to the horizontal so that that the same deflection on the starting instrument as in the minimum position results. The angle read is then a measure of the axis ratio that is sought. Is the read angle of inclination of the dipole relative to the horizontal (rotation in the Plane perpendicular to the direction of incidence) equals a-, the received field strength equals #, so in the Stelinog a the voltage induced in the dipole is proportional to # # sin a, the voltage induced in the 90 ° position is proportional to #. The ratio of these Stresses and 1 thus the axial ratio is a b. sin α assuming is that the angle of inclination γ of the field vector against the vertical (angle of inclination of the minor axis of the rotating field ellipse against the horizontal) # 10. Is the angle of inclination greater than Io-, the axis-1 ratio is still with the factor to multicos γ plicate. This correction is 1.5% for α = 10 and 6% for α = 20 °. In general, the equation for the axial ratio is therefore 1 1 a b = # sin a cos In addition to the measuring dipole, the new conductivity meter only consists of one Display amplifier of any kind. The measurement of the voltage ratio is on an angle measurement is fed back, which is easily carried out with a vernier reading to an accuracy of 1/20 can be so that the resulting accuracy of that of the former Procedure.

Claims

P A T E N T A N S P R U C H: Arrangement for measuring the electrical Conductivity of the earth from the axial ratio of the electrical rotating field ellipse with the aid of a rotatable dipole, characterized in that the measuring dipole itself is used as a calibrated voltage divider and the receiver as a sensitive display device serves.