162675. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés talajalakulatok vizsgálatára
162675 0 7 8 cur/j-'IAt A r 5 r~"/x / i /v | (9) c^MlAt A r 2/LV l/i\\2/ll ..,, 4"L *J-J7i7~3p7~i\r) nig r' V = V vs v„ 15 (10) A (9) egyenlet által adott Vp kifejezés jelenti az un. „geometriai tényező" jelet, amely a korábban említett H.G. üoll féle cikkben ismertetett lineáris modellből is következik. Ammt a (9) egyenlet mutatja, ebben az egyetlen változó a talajalakulat a vezetőképessége. Ezáltal ez a V,, geometriai ténvező jel kövzvetlenül és lineárisan arányos'a környező talajalakulat o vezetőképességével. A (7) egyenlet többi kifejezései nem-lineáris azonos fázisú komponenseket képviselnek és ezeket a (10) egyenlet által definiált Vs szimbólummal lelöltük. A (7) egyenletből látható, hogy ez a szkinhatásból eredő kifejezés levonódik a teljes Vr leiből, és nem-lineáris függvénye a talajalakulat vezetőképességének Ha most az (51 egyenlet teljes jelének reaktív, vagyis fázisban 90: -kai eltolt komponensét tekintjük, ezeket a komponenseket az (5) egyenlet képzetes kifejezései képviselik. Összegyűjtve ezeket a képzetes kifejezéseket, uz alábbiakat kapjuk: A Vnl kifejezés itt azt a feszültségkomponenst jelenti, amely az adó- és vevő teke res között lévő közvetlen fluxuscsatolásból ered és amint azt a (13) egyenlet mutatja, nem függ a környező talajalakulat anyagának vezetőképességétől. Az 1. ábra szerinti készülékben ezt a közvetlen csatolásból eredő Vm komponenst a 19 transzformátor kompenzálja és így a továbbiakban nem kell figyelembe venni. A (12) egyenlet Vx , kifejezése a fázisban 90"-kai eltolt komponenst jelenti. amely a környező talajalakulat anyagában tolyó szekunder áramból ered. Amint ezt a (14) egyenlet t, tényezője jelzi, ennek nagysága függ a talajalakulat anyagának vezetőképességétől. A (7) és (14) egyenletekből, miután a kölcsönös Vm komponens kompenzálva van. a vevő V feszültsége a következő : Rátérve a 2. ábrára, ez V'r függvényében mutatja V x . értékeket a talajalakulat vezetőképességének változása esetén két tekercses elrendezéssel, amely homogén talajalakulatban van. A 2. ábra szerint a vezetőképesség értékek az óramutató járásával ellentétes irányban növekszenek a folytonos vonalú 30 görbe mentén. Kezdetben az indukciós lyukszelvényczö berendezéseket olyan kis frekvencián működtették, hogy a legtöbb fontos vezetőképesség értékre a kapott V feszültség arányos voll a vezetőképességgel. Hogy ez miért van így. az látható a (4), (9), (10) és (14) egyenletekből. A (4) egyenletből latliato. hogy amikor az ui körfrekvencia kicsiny, a 6 behatolási mélység nagy lesz, és ezért a szkinhatás Vs feszültségkomponense, amelyet a (10) egyenlet ad meg, és a talajalakulat 90-kal eltolt Vx , komponense, amelyet a (14) egyenlet ad meg. elhanyagolhatók lesznek, és csak a (9) egyenlet szerinti \\, geometriai tényező feszültségkomponens marad meg. Ha ínegvizsgáliuk a 2. ábrát, a frekvenciacsökkenés hatása abban nyilvánul meg, hogy a teljes 30 goibei összenyomja, feltételezve, hogy a Vr és V x , léptékeazonos matad. Ha azonban egy pillanatra feltételezzük, hogy a Vr és V x . léptékei meg vannak nyújtva addig a pontig, ahol az új vezetőképesség görbe átfedi az eredeti 30 görbét, az ugyanahhoz a vezetőképességhez tartozó 34 pont új 31 pontba tolódik el. Látható, hogy ezzel a kisebb frekvenciával valamennyi fontos vezetőképesség érték a görbének a V tengely közelében lévő részén lesz. Mindamellett, ha kis működési frekvenciát alkalmazunk, a jel/zaj viszony lényegesen csökken. I-.z látható a (9) egyenletből, minthogy a V„ feszültségkomponens arányos az co korfrekvencia négyzetével. Következésképpen, ha a működési frekvenciát annyira növelnénk, hogy a fázisban lévő. a szkinhatásból eredő Vs feszültségkomponens és a fázisban 90"-kal eltolt Vx . feszültségkomponens is számottevővé válna, a 2. ábra szerinti 30 görbéhez hasonló görbét kapnánk. Nagy pontosságú méréshez tehát szükségesnek mutatkozik, hogy bevezessünk szkinhafás-korrekciót a fázisban lévő Vr feszültségkomponensénél, hogy ezáltal az alakulat a vezetőképességének pontos értékéhez jussunk. Ez a korrekció a vevőtekercs fázisban lévő Vr feszültségének előírt értékű erősítése alakjában történik, előírt mértékű Vr feszültség esetére. Minthogy a szkinhatás nem-lineáris módon befolyásolja a vett Vr feszültséget, amint ez a (10) és (14) egyenletekből látható, ezért ez a szkinhatás korrekció a tázisban lévő vevőtekercs feszültség V'r komponensének nem-lineáris erősítése alakjában történik. Azt találtuk, hogy az ilyen rendszerrel mért vezetőképesség, ahol a szkinhatást korrigáltuk, megfelelően pontos a talajalakulat vezetőképesség sok értéke számára. Mindamellett, figyelembe kell venni azl az esetet, amikor az alakulat vezetőképesség olyan nagy. hogy a vezetőképességben végbemenő jelentős változások csekély, vagy semmilyen változást sem okoznak a fázisban lévő V, feszültségkomponensnél. amint azt a 2. ábra szerinti 30 vezetőképesség görbe 32 pontja mutatja. Minthogy a jelenleg használt indukciós lyukszelvenyező rendszereknél csak a vevő feszültség fázisban lévő Vr komponensét mérik, ugxanazt a vezetőképesség ériéket fogják merni a 30 görbe függőleges része mentén lévő valamennyi vezetőképesség érték számára. I zen túlmenően, amikor az alakulat vezetőképessége ezen a fiiL'író'li'ne^ részen túl növekszik a 30 görbe mentén, kettősség keletkezik annyiban, hogy a fázisban lévő Vr feszültségkomponensie ugyanazon érték adódik két különböző talajalakulat vezetőképesség értéknél. Ilyen módon, ha csak a vevőfeszültség fázisban lévő komponensét mérjük, a uilaj-20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Vx = cjuIA(Ar 2 TT L' (11) A (11) egyenlet a következő alakú: Vx = Vm *V x . (12) ahol ,' u>íilA,Ar x* r • -; • ,-y • in i r TIT] Tik 35 40 45 50 55 /(14)
