DE902063C - Verfahren zur elektrischen Untersuchung des Untergrundes - Google Patents

Verfahren zur elektrischen Untersuchung des Untergrundes

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DE902063C
DE902063C DEC279D DEC0000279D DE902063C DE 902063 C DE902063 C DE 902063C DE C279 D DEC279 D DE C279D DE C0000279 D DEC0000279 D DE C0000279D DE 902063 C DE902063 C DE 902063C
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curves
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mirror
earth
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DEC279D
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Marcel Schlumberger
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Compagnie Generale de Geophysique SA
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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
    • G01V3/08Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/082Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices operating with fields produced by spontaneous potentials, e.g. electrochemical or produced by telluric currents

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Description

  • Verfahren zur elektrischen Untersuchung des Untergrundes Die Erfindung betrifft Verfahren zur elektrischen Untersuchung des Untergrundes, bei denen unter Ausschluß jedes künstlichen elektrischen Feldes nur elektrische Felder benutzt werden, die von natürlichen Erdströmen erzeugt werden.
  • Es ist bekannt, zum Messen des Erdfeldes an einem Punkte zwei Elektrodenpaare an der Oberfläche des Bodens anzuordnen, wobei das eine Elektrodenpaar senkrecht zum anderen Elektrodenpaar gerichtet ist.
  • Die Potentialunterschiede zwischen den Elektroden jedes Paares werden gemessen, woraus die Größen der Komponenten des Erdfeldes in den beiden entsprechenden Richtungen ermittelt werden.
  • Zur Bestimmung des Erdfeldes in einem Punkt werden als Meßgeräte meistens Galvanometer benutzt, die auf einem Streifen, Film od. dgl. die Potentialunterschiede zwischen den beiden Elektroden ein und desselben Paares abhängig von der Zeit aufzeichnen. Im allgemeinen verwendet man eine an einer willkürlich gewählten Stelle angeordnete ortsfeste Station zum Messen des Erdfeldes, mit dem man zu gleichen Zeitpunkten die Erdfelder an den verschiedenen Stellen der zu untersuchenden Zone oder (.gegend vergleicht, an denen sich die beweglichen Stationen befinden.
  • Wenn die Richtungen der Elektrodenpaare paarweise parallel zur ortsfesten und beweglichen Station gewählt werden, so werden die bei zwei parallelen Paaren erhaltenen Registrierungen, selbst wenn diese beiden Stationen um mehrere Kilometer oder um 20, 30, o, 50 und mehr I(ilometer voneinander entfernt sind, im allgemeinen durch entsprechende Verstärkung der Ordination der einen Station fast völlig einander überlagert werden können. Dies ist darauf zurückzuführen, daß eine Komponente des Feldes in Richtung der Erdoberfläche ziemlich gut auf einer recht großen Fläche aufrechterhalten bleibt. In diesem Falle wird die genaue Synchronisierung der erzielten Registrierungen, die zur Auslegung dieser Meßaufzeichnungen erforderlich ist, dadurch erhalten, daß einer der Filme, Streifen od. dgl. längs dem anderen so weit verschoben wird, bis die Maxima oder Minima der Kurven genau zusammenfallen. Eine vorherige annähernde Synchronisierung kann durch eine gewisse Anzahl kennzeichnender Punkte bewirkt werden, die während der Registrierungen auf den Filmen od. dgl. der beiden Stationen zu angegebenen Zeitpunkten mit Hilfe von zwei annähernd aufeinander abgestimmten Uhren angebracht werden.
  • Wenn die Elektrodenpaare infolge Schwierigkeiten nicht paarweise parallel angeordnet werden können oder wenn eine Komponente des Feldes entsprechend einem der Elektrodenpaare der ortsfesten Station an der beweglichen Station nicht mehr zu sich selbst parallel bleibt (infolge der Ungleichmäßigkeiten des Bodeninneren, die eine Verzerrung des Feldes zwischen der Basis und der Station erzeugen, wobei diese Verzerrung im allgemeinen um so größer ist, je weiter die beiden Stationen voneinander entfernt sind), so haben die Kurven, die im ersten Falle auf zwei beliebigen Paaren oder im zweiten Falle auf zwei selbst parallelen Paaren erhalten werden, im allgemeinen nur eine Analogie, die viel zu verwischt ist, um eine einwandfreie Synchronisierung durch einfachen Vergleich dieser Kurven zu gestatten.
  • Es treten dann große graphische Schwierigkeiten bei der Auslegung der Aufzeichnungen oder Registrierungen auf; außerdem muß künstlich eine genaue Synchronisierung der Kurven ausgeführt werden, beispielsweise mit Hilfe einer Fernsprechverbindung oder einer funkentelegraphischen Verbindung zwischen der Bedienungsperson der ortsfesten Station und der Bedienungsperson der beweglichen Station. Diese Verbindung gestattet die Aufzeichnung der genau gleichzeitigen Punkte auf den Filmen, Streifen od. dgl., wogegen die Verwendung von Präzisionszeitmessern auf dem Gelände infolge der durch die Transporte verursachten Ungleichmäßigkeiten eine unzureichende Wirkung hat..
  • Eine andere Art der Überwindung dieser Schwierigkeiten besteht darin, daß durch Tasten für die beiden Stationen zusammen Paare von Elektrodenpaaren gewählt werden, die entsprechend gerichtet sind, um die Registrierungen wieder einander ähnlich zu machen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, jegliche Synchronisierung der Messungen in der ortsfesten und der beweglichen Anzeigestation zu ersparen und dadurch das Untersuchungsverfahren erheblich zu vereinfachen.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an jeder Meßstelle die Kurve, die der Endpunkt des Spannungsvektors des elektrischen Feldes während eines bestimmten Zeitraumes beschreibt, aufgenommen wird und daß das Verhältnis der Leitfähigkeit des Untergrundes an den verschiedenen Meßstellen aus dem Vergleich von Größe und Richtung von Hilfslinien erkannt wird, die zwischen ausgezeichneten Punkten der Kurven gezogen werden.
  • Die bei der Auswertung der zu messenden Kurven verwendeten Hilfsvektoren entsprechen keinen realen physikalischen Größen. Die realen Vektoren können aber aus den Kurven nicht entnommen werden, weil an den Meßelektroden stets Polarisationsspannungen auftreten. Dagegen kann der zeitliche Verlauf des Endes des Spannungsvektors der Erdströme gemessen werden, dessen Anfangspunkt unbestimmt ist. Die an verschiedenen Meßpunkten aufgenommenen Kurven sind in bestimmtem Umfange einander ähnlich, und das Größenverhältnis der Kurven ist ein Maß für die relativen Leitfähigkeitsverhältnisse an den Meßpunkten. Der Vergleich der Größe von Hilfslinien, die zwischen ausgezeichneten Punkten der Kurven gezogen werden, ergibt somit im Mittel einen Anhaltspunkt für die Leitfähigkeitsverhältnisse im Untergrund und erspart jegliche Synchronisierung der Meßverfahren.
  • Die Erfindung soll nachstehend im einzelnen an Hand der lediglich als Beispiel dienenden Zeichnung erläutert werden.
  • Fig. I zeigt die Anordnung der Stationen auf dem Gelände; Fig. 2 zeigt Beispiele von registrierten Kurven; Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung zur Registrierung dieser Kurven unter Verwendung eines Kathodenstrahloszillographen; Fig. 4 zeigt eine Einrichtung zur Aufzeichnung der Kurven durch ein optisches Verfahren; Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zur Aufzeichnung der Kurven unter Verwendung eines Hilfsmotors; Fig. 6 zeigt eine Einzelheit der Fig. 5.
  • In den verschiedenen Figuren sind die entsprechenden Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Gemäß der Erfindung werden auf dem Gelände einerseits an einer ortsfesten Station drei Erder A, B, C und andererseits an einer beweglichen Station drei andere Erder P, Q, R angeordnet. Die Dreiecke A-B-C und P-Q--R sind rechtwinklig, und die recht winkligen Ecken liegen bei A bzw. P. Diese Dreiecke können auf dem Gelände beliebige Stellungen einnehmen und werden infolgedessen lediglich durch das zu untersuchende geophysikalische Problem bestimmt.
  • Wie in der Patentschrift 639 046 dargelegt wurde, rufen die Erdströme zwischen A-B und A-C einerseits sowie P-Q und P-R andrerseits Potenfialunterschiede V,4B, VÄC, VPQ, VPR hervor, deren Größe sich ständig abhängig von der Zeit ändert.
  • Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß an der ortsfesten Station selbsttätig die Kurve aufgezeichnet wird, die von einem Punkt beschrieben wird, welcher als Abszisse die Potentialdifferenz VÄB und als Ordinate die Potentialdifferenz VAa hat. Man verfährt genau in derselben Weise an der beweglichen Station, an der die Kurve infolgedessen die Lagenänderung des darstellenden Punktes angibt, dessen Abszisse VpB und dessen Ordinate VPR ist.
  • In Fig. 2 sieht man ein Beispiel für die Aufzeichnung der so bei I für die Station A und bei 2 für die Station P erhaltenen Kurven. Diese Kurven haben beispielsweise die dargestellte Form und weisen mehrere Haken, wie m, m', und Doppelpunkte, wie p, p', auf.
  • Die Abszissen längs den Achsen O-x, O'-x' sind den Größen VÄB bzw. VpQ proportional, während die Ordinaten gemäß den Achsen O-y bzw. O'-y' den Größen VAC bzw. VPR proportional sind. Es ist zweckmäßig, gleiche Maßstäbe für die Messungen in Richtung jeder der beiden Achsen zu wählen; denn in diesem Falle sind die Richtungen der Vektoren, welche den Ausgangspunkt mit einem darstellenden Punkt verbinden (nach Richtung oder Einstellung der Achsen und falls die Dreiecke A B C und P-Q-R gleichschenklig sind), den Richtungen des Erdfeldes im Boden zu diesem Zeitpunkt parallel.
  • Die Doppelpunkte entsprechen natürlich Zeitpunkten, in denen das Feld an jeder Station bezüglich Größe und Richtung wieder denselben Wert einnimmt, während die Haken plötzliche Änderungen der Richtung des Feldes zum Ausdruck bringen.
  • Durch die vergleichende Untersuchung der in dieser Weise aufgezeichneten Kurven kann die sogenannte Potentialkarte abgeleitet werden, und es können demnach die Werte des mittleren relativen spezifischen Widerstandes des Bodeninnern mit einer Genauigkeit berechnet werden, die im allgemeinen größer ist, als sie bei Anwendung des Verfahrens gemäß dem Patent 639 046 erzielt werden kann.
  • In diese vergleichende Prüfung treten die durch Versuch festgestellten Eigenschaften der Erdströme ein. Diese bereits in dem vorigen Patent angegebenen Eigenschaften leiten sich aus der wesentlichen Tatsache ab, daß die Erdströme dem Prinzip der Überlagerung der Zustände oder Felder gehorchen.
  • Es folgt daraus, daß diese Erdströme, falls sie zu zwei verschiedenen Zeitpunkten in einem gegebenen Punkte M dieselbe Richtung D haben, an diesen selben Zeitpunkten an einem andern Punkte M' ebenfalls wieder ein und dieselbe Richtung D' haben. Die Richtungen D, D', die im allgemeinen nicht genau parallel sind, werden für die Stellen M und M' als konjugierte Richtungen bezeichnet.
  • Außerdem ist das Verhältnis der Intensitäten der Felder an diesen verschiedenen Punkten zu den betrachteten Zeitpunkten für das Paar konjugierter Richtungen eine Konstante.
  • Auf dem Diagramm gemäß Fig. 2 sollen mit a, a' auf den aufgenommenen Kurven zwei Punkte bezeichnet werden, die ein und demselben Aufzeichnungspunkt t entsprechen; mit b, b' sollen zwei andere Punkte bezeichnet werden, die einem anderen Zeitpunkt t' entsprechen. Aus den obenerwähnten Eigenschaften läßt sich sofort ableiten, daß das sich aus dem vektoriellen Unterschied zwischen den beiden wirklichen Feldern zu den Zeitpunkten t und t' ergebende Erdfeld darstellende Punkte r bzw. r' der Art liefern würde, daß der Vektor O-r mit dem Vektor a-b und der Vektor O'-r' mit dem Vektor a'-b' bezüglich Größe und Richtung übereinstimmt. Es ergibt sich daraus, daß bei Betrachtung anderer Punkte c, c' der Kurven, die einem anderen Zeitpunkt entsprechen, und bei Ziehen der Sehnen c-d parallel a-b sowie c'-d' parallel a'-b', die Schnittpunkte d und d' dieser Sehnen mit den entsprechenden Kurven im selben Zeitpunkt registriert oder aufgezeichnet worden sind.
  • Außerdem sind die zahlenmäßigen Verhältnisse der Längen dieser Sehnen gleich, d. h. das Verhältnis Sehne a-b Sehne c-d ist gleich dem Verhältnis Sehne a'-b' Sehne c'-d' und zwar gilt dies unabhängig davon, welches die Lage des betrachteten Punktes c ist. Dieses Verhältnis der Längen ist nämlich gleich dem Verhältnis der Größen der Felder, die durch die Erdströme an den Stellen der Stationen für dieses Paar konjugierter Richtungen hervorgerufen sind, und stellt im Grunde eine der gesuchten Messungen dar.
  • Mit anderen Worten kann man sagen, daß nach Verlagerung der Ausgangspunkte der Koordinatenachsen an die willkürlich gewählten Punkte a, a' diese Kurven die polaren Darstellungen der Änderungen der Erdfelder von den Ursprungszuständen aus bilden, die durch die anfänglichen Koordinaten dieser Punkte a, a' gekennzeichnet sind.
  • Es mag erforderlich erscheinen, daß bei diesem Verfahren noch die in zwei entsprechenden Augenblicken markierten Punkte bestimmt werden. Tatsächlich ist dies aber nicht der Fall; denn praktisch findet man leicht Punkte, die sich sicher entsprechen, beispielsweise die Haken m, m', an denen die Kurve plötzlich ihre Richtung wechselt, sowie die Doppelpunkte oder Schnittpunkte p, p'. Es ist nämlich klar, daß bei plötzlichem Richtungswechsel des Feldes an einer der Stationen auch ein plötzlicher Richtungswechsel an der anderen Station auftritt, und wenn der Feldvektor wieder bezüglich Größe und Richtung denselben Wert an der einen Station einnimmt, so wird er es auch an der anderen Station tun.
  • Infolgedessen wird man nur die Sehnen, wie m-p und m'-p', zu zeichnen brauchen, um die darstellenden Punkte zu verbinden, die sicher zu denselben Zeitpunkten aufgezeichnet worden sind; das Verhältnis Sehne m-p der Längen Sehne m p, wird also eine der gesuchten Messungen bilden. Wenn die Maßstäbe der Abszissen und der Ordinaten, wie oben angegeben, außerdem dieselben sind und wenn die Dreiecke A-B-C und P-Q-R gleichschenklig sind, so sind die Richtungen dieser Sehnen bzw. konjugierten Richtungen auf dem Gelände parallel, woraus sich die Bestimmung dieser letzteren Richtungen ergibt.
  • Es muß übrigens darauf hingewiesen werden, daß im Falle, wo die Längen A-B und A-C ungleich sind, man auch das oben angegebene Ergebnis erzielen kann, indem man ungleiche Werte für die Maßstäbe der Abszissen und der Ordinaten wählt, wobei das Verhältnis dieser Maßstäbe gleich dem Umgekehrten AB des Verhältnisses A C ist. Das gleiche trifft auch für das Dreieck P-Q-R zu.
  • Es ist ersichtlich, daß die in dieser Weise ausgeführten Messungen sich gegenseitig überprüfen; wenn nämlich zwei andere sich entsprechende Punkte mit s und s' bezeichnet sind und die Sehnen qws, q'-s' parallel mQ bzw. X ' sind, so muß nachgeprüft werden, daß Sehne qs = Sehnem-p Sehneq'-s' Sehne Sehnem'-p' ist.
  • Die Ausführung der Registrierung oder Aufzeichnung kann, wie oben dargelegt, mit Hilfe verschiedener Verfahren erhalten werden, die nachstehend angegeben werden sollen.
  • Zur Fig. 3 ist das Schema einer Vorrichtung für Registrierung oder Aufzeichnung mit Hilfe eines Kathodenstrahloszillographen dargestellt.
  • Die ein rechtwinkliges Dreieck bildenden Elektroden der Station sind bei I, 2, 3 gezeigt und bilden auf dem Gelände die Erder A, B, C der Fig. I.
  • Die durch Erdströme zwischen I und 2 sowie zwischen I und 3 erzeugten Spannungen sind durch Verstärker 4 vergrößert, deren Austrittsklemmen an zwei Plattenpaare 5 bzw. 6 (von denen das eine senkrecht zur Zeichenebene steht) eines Kathodenstrahloszillographen 7 angeschlossen sind.
  • Diese Vorrichtung ist an sich wohlbekannt und findet beispielsweise eine weite Verwendung in der Fernsehtechnik.
  • Es folgt daraus, daß der Lichtfleck des Kathodenstrahls in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen um Werte abgelenkt wird, die den zwischen den Elektroden I und 2 sowie I und 3 durch die Erdströme erzeugten Spannungen V B bzw. VÄC proportional sind. Infolgedessen wird ein photographisches Papier oder eine photographische Platte, die gegen das Glas der Kathodenröhre gegenüber dem Fluoreszenzschirm 8 gelegt ist, die gesuchte Kurve registrieren.
  • Natürlich ist - eine gleichartige Einrichtung an der Basis P-Q-R angeordnet.
  • Fig. 4 zeigt schematisch eine an sich wohlbekannte Einrichtung zur optischen Aufzeichnung. Die zwischen den Elektroden 1 und 2 abgenommene Spannung lenkt hierbei ein Galvanometer mit Spiegel 9 mit lotrechter Drehungsachse ab, während die zwischen I und 3 abgenommene Spannung ein zweites Galvanometer mit Spiegel 10 mit waagerechter Drehungsachse ablenkt. Ein von der Lichtquelle II ausgehender Lichtstrahl fällt auf den ersten Spiegel 9, dann auf den zweiten Spiegel 10 und wird auf einer photographischen Platte 12 od. dgl. aufgezeichnet, die an einer geeigneten Stelle angeordnet ist.
  • Der Spiegel 10 hat eine Länge in Richtung seiner Achse, die groß genug ist, damit der vom Spiegel 9 abgelenkte Strahl immer auf den Spiegel 10 fällt.
  • Die Wirkungsweise dieser an sich wohlbekannten Einrichtung braucht hier nicht näher erläutert zu werden. Natürlich können Verstärker zwischen den Erdern und den Galvanometern eingeschaltet werden.
  • Man kann auch eine Einrichtung vorsehen, bei der ein Servomotor Anwendung findet, der einen selbsttätig wirkenden Spannungsteiler bildet, der als Kompensationsvorrichtung dient; eine solche Ausführungsform ist in Fig. 5 und 6 dargestellt.
  • In diesem Falle benutzt man ebenfalls ein Spiegelgalvanometer (dem gegebenenfalls ein Verstärker vorgeschaltet ist), dessen Spiegel I3 (vgl. Fig. 5) um einen Winkelwert ausschlägt, der der an seinen Klemmen bestehenden Spannung proportional ist. Dieser Spiegel I3 projiziert in Richtung seiner Ablenkung einen von der Quelle 14 ausgehenden Lichtstrahl auf die eine oder andere von zwei Photozellen I5, I6, die zu beiden Seiten der Lichtquelle 14 angeordnet sind. Die aus diesen Zellen austretenden Ströme werden durch Verstärker I7 und I8 verstärkt und betätigen Relais I9, 20, die im einen oder andern Sinne entsprechend dem Relais, dessen Kontakte geschlossen werden, den von der Batterie 22 gespeisten Motor 21 in Gang setzen. Dieser Motor treibt eine Schnecke 23 an. die über eine Mutter 24 in Längsrichtung einen Schlitten 25 verschiebt, der insbesondere ein Lauforgan 26 trägt, das einen veränderlichen Kontaktpunkt auf einem Widerstand 27 bildet, der dank der Batterie 28 als Spannungsteiler wirkt. Dieser Spannungsteiler ist in Reihe in den Kreis der Erder I und z und des Galvanometers eingeschaltet, dessen Spiegel bei 13 dargestellt ist, wie Fig. 5 zeigt. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß mit dieser ebenfalls an sich bekannten Einrichtung der Motor sich nur in Ruhe befinden wird, wenn das Galvanometer weder im einen noch im andern Sinne ausschlägt. Dies tritt nur ein, wenn die Spannung an den Klemmen des Spannungsteilers größenmäßig genau gleich und entgegengesetzt derjenigen Spannung ist, die von den Erdströmen zwischen den Elektroden I und 2 erzeugt wird. Infolgedessen ist die Verschiebung des Schlittens 25 in jedem Augenblick genau der Spannung proportional, die zwischen den Elektroden I und 2 herrscht.
  • Um die gesuchte Kurve zu erhalten, braucht man dann nur eine gleichartige Einrichtung zwischen den Elektroden 1 und 3 anzuordnen; die endlose Schraube oder Schnecke 29 dieser zweiten Einrichtung (vgl. Fig. 6) betätigt dabei einen anderen Schlitten 30, der sich senkrecht zum ersten Schlitten 25 verschiebt.
  • Die beiden Schlitten 25 undgo enthalten, wie Fig.6 zeigt, geradlinige Schlitze. Eine in einen Schreibstift 3I auslaufende Achse legt sich selbsttätig in den Schnittpunkt dieser Schlitze.
  • Es ist klar, daß die Verschiebungen dieses Schreibstifts die gesuchte Kurve aufzeichnen werden, da ihre Abszisse und ihre Ordinate den zwischen I und 2 bzw. den zwischen 1 und 3 abgenommenen Spannungen proportional sein werden. Diese Kurve wird auf einem in angemessener Weise angeordneten Blatt 32 oder einer anderen Schreibunterlage aufgezeichnet.
  • Man sieht also, daß man nach einem der oben angegebenen Verfahren die gewünschten Kurven erhält.
  • Bei diesem Verfahren zur elektrischen Untersuchung des Bodeninneren fällt also die Notwendigkeit, eine genaue Synchronisierung zwischen der Stationen auszuführen, fort. Dieses Verfahren erlaubt außerdem sehr genaue Messungen und bietet schließlich den Vorteil, daß die Ausrüstungen jeder Station miteinander übereinstimmen.
  • Die Ausführung dieses Verfahrens ist ferner einfach.
  • Man braucht nur die Einrichtung richtig anzuordnen und sie in Gang zu setzen, dann kann man die Einrichtung während der Ausführung der Registrierung sich selbst überlassen und schließlich die fertig aufge- zeichneten Kurven fortnehmen. Bei dieser Registrierungsart, die man als polare Registrierung bezeichnen könnte, besteht die Gefahr. daß die erhaltenen Kurven, wenn die Meßgeräte ununterbrochen während langer Zeit arbeiten, sich untereinander verwirren und schlecht lesbar werden. Um diesen Nachteil zu beheben, kann man gleichzeitig an den beiden Stationen nur während begrenzter Zeitabschnitte, beispielsweise in der Größenordnung von 20 Minuten, zu im voraus verabredeten Stunden die Aufzeichnungen oder Registrierungen vornehmen.
  • Es muß übrigens noch bemerkt werden, daß man bei einer unterbrochenen Registrierung leicht eine Entwirrung der Kurven vornehmen kann, wenn man die Vorsichtsmaßnahme getroffen hat, kennzeichnende Marken auf den Linienzügen anzubringen, indem man beispielsweise die Aufzeichnung während einiger Augenblicke an den beiden Stationen zu annähernd gleichzeitigen, im voraus verabredeten Augenblicken unterbricht, wobei aber diese Markierung nicht dazu dient, eine genaue Synchronisierung zu bewirken.
  • Natürlich können im Rahmen der Erfindung die oben angegebenen Ausführungsformen im einzelnen vielfach abgeändert werden.
  • PATENTANSPRSCHE: I. Verfahren zur elektrischen Untersuchung des Untergrundes unter Verwendung von ausschließlich durch Erdströme erzeugten elektrischen Feldern, bei dem in einer ortsfesten und in einer beweglichen Anzeigestation die Potentialdifferenzen verglichen werden, die in jeder Station zwischen zwei Elektrodenpaaren auftreten, wobei die von jedem Elektrodenpaar bestimmten Richtungen nicht parallel zueinander sind, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Meßstelle die Kurve, die der Endpunkt des Spannungsvektors des elektrischen Feldes während eines bestimmten Zeitraumes beschreibt, aufgenommen wird und daß das Verhältnis der Leitfähigkeit des Untergrundes an den verschiedenen Meßstellen aus dem Vergleich von Größe und Richtung von Hilfslinien erkannt wird, die zwischen ausgezeichneten Punkten der Kurven gezogen werden.

Claims (1)

  1. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach An-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßstäbe der Abszissen und Ordinaten, d. h. die Längen der Schenkel des durch die drei Erder (A, B, C bzw. P, Q, R) der zu vergleichenden Stationen bestimmten rechten Winkels gleich und dementsprechend die von diesen Erdern bestimmten Dreiecke (A-B-C bzw. P-Q-R) gleichschenklig gewählt werden, wobei die Richtungen von Sehnen, welche je zwei gleichen Augenblicken entsprechende Punkte auf jeder Kurve verbinden, konjugierten Richtungen auf dem zu untersuchenden Gelände parallel sind.
    3. Ausführungsform des Verfahrens nach An-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei ungleichen Längen der Schenkel (A-B und A-C bzw. P-Q und P-R) des von den Erdern jeder Station bestimmten rechten Winkels die Maßstäbe für die Abszissen und für die Ordinaten des darstellenden Punktes jeder Kurve ungleich, und zwar derart gewählt werden, daß das Verhältnis dieser Maßstäbe gleich dem umgekehrten Verhältnis der Längen jener Schenkel des rechten Winkels ist.
    4. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhütung einer Verwirrung der Kurven bei längerer ununterbrochener Arbeitsdauer der Registriervorrichtungen auf den registrierten Kurven kennzeichnende Marken angebracht werden, indem beispielsweise die Aufzeichnung während einiger Augenblicke bei den beiden zu vergleichenden Stationen zu annähernd gleichen, im voraus festgelegten Zeitpunkten unterbrochen wird, oder indem die Aufzeichnungsdauer bei den beiden Stationen auf eine beschränkte Zeit, beispielsweise 20 Minuten, begrenzt wird.
    5. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung der zu vergleichenden Kurven an jeder der beiden Stationen in an sich bekannter Weise mittels eines Kathodenstrahloszillographen (7) erfolgt, an dessen Plattenpaare (5 und 6) über Verstärker (4) die von den Erdströmen zwischen den Erdern (I und 2 bzw.
    I und 3) erzeugten Spannungen angelegt werden, wobei diese Erder (I, a, 3) an jeder Station beispielsweise ein rechtwinkliges Dreieck bilden und auf einer an den Fluoreszenzschirm (8) der Kathodenröhre angelegten photographischen Unterlage (Platte, Film od. dgl.) die jenen Spannungen proportionalen Ablenkungen des Kathodenstrahls in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen unter Bildung der gewünschten Kurve registriert werden (Fig. 3).
    6. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung der zu vergleichenden Kurven auf der photographischen Unterlage bei beiden Stationen in an sich bekannter Weise mittels zweier Spiegelgalvanometer erfolgt, deren Spiegel (9, I0) mit senkrechter bzw. horizontaler Drehungsachse durch die Spannungen zwischen je zwei Elektroden (I-2, I-3) der drei Elektroden (I, 2, 3) jeder Station gesteuert werden, wobei der von einer Lichtquelle (11) ausgehende Lichtstrahl nach Umlenkung auf den beiden Spiegeln (9, Io) auf eine photographische Unterlage (I2) trifft und auf dieser registriert wird (Fig. 4).
    7. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie in an sich bekannter Weise ein Spiegelgalvanometer enthält, dessen Spiegel (I3) entsprechend der Größe der Spannung zwischen seinen Klemmen abgelenkt wird, wobei der von einer Lichtquelle (I4) ausgehende und auf dem Spiegel (13) abgelenkte Lichtstrahl über die eine oder andere von zwei zu beiden Seiten der Lichtquelle (I4) angeordneten Photozellen (15, I6) trifft, deren Austrittsströme über Verstärker (17 bzw. 18) Relais (Ig bzw. 20) betätigen und dadurch in ebenfalls an sich bekannter Weise einen von einer Batterie (22) gespeisten Servomotor (21) in Gang setzen, der über eine Schnecke (23) einen Schlitten (24-25) mitnimmt, dessen Kontaktglied (26) sich auf einem einen Spannungsteiler bildenden, zwischen den Erdern (I, 2) und dem Galvanometer (I3) in Reihe geschalteten Wider stand (27) verschiebt, und daß eine gleichartige Einrichtung zwischen den Elektroden (I, 3) vorgesehen ist, wobei der Schlitten (30) dieser zweiten Einrichtung sich senkrecht zu dem Schlitten (25) der ersten Einrichtung bewegt und beide Schlitten gerade Schlitze enthalten, in deren Schnittpunkt eine Achse geführt wird, an deren Ende ein Schreil)-stift (3I) sitzt, der die gesuchte Kurve auf einer geeigneten Unterlage (32) aufzeichnet (Fig. 5 und 6).
DEC279D 1939-02-03 1939-03-24 Verfahren zur elektrischen Untersuchung des Untergrundes Expired DE902063C (de)

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