166508. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés földalatti talajrétegek villamos ellenállásának meghatározására felületi elektromágneses hullámok segítségével
5 166508 6 Egy másik kiviteli példának megfelelően a 8 referenciajelforrás egy generátor, amely a referenciajelet bocsátja ki, és a generátort egy piezoelektromos kvarckristály vezérli, mely viszonylag nagy sajátfrekvenciájú, például 200 000 Hertz. Ezt azért választottuk így, hogy az igen alacsony frekvenciájú elektromágneses hullámokat kibocsátó emissziós energiaforrást vezérlő másik kvarckristállyal pl. 0,001 %-nál kisebb frekvenciaeltérést lehessen biztosítani. Ha feltételezzük, hogy a választott frekvencia 1 Hertz, akkor láthatjuk, hogy a legkedvezőtlenebb feltételek esetén egy periódusnyi eltérés 105 másodperc, azaz 30 óra múlva lesz. így tíz perc alatt, mely idő elegendő ahhoz, hogy 1 Hertz frekvencián a mérést elvégezzük, az elektromágneses hullámokat kibocsátó energiaforrásként szolgáló - például - generátor jelének fázisszögeltérése a referenciajeltől 2°-nál kisebb. Láthatjuk tehát, hogy a gyakorlatban elégséges az, hogy a kvarckristályokat a lehető legnagyobb pontossággal párosítjuk össze, és ezáltal a 8 referenciajelforrás, például generátor szerkezeti felépítését nem kell bonyolulttá tenni, mivel a kvarckristály hőszabályozása is szükségtelen. A 2. ábrán bemutatott kiviteli alakban a 6-8 hivatkozási számokkal jelzett elemekből álló részt 11 szinkrondetektor helyettesíti, amely a mérendő jel maximumának meghatározását automatikusan végzi önmagában ismert fázisvezérelt oszcillátor révén, amely a referenciajel fázisát automatikusan változtatja a vett jel fázisának megfelelően. A 11 szinkrondetektor a fázisvezérelt oszcillátorból és a szorzóegységből áll. Az 1. és 2. ábrákra utalva leírtuk a találmány szerinti megoldás megvalósításának olyan egyszerű módjait, amikor a mérendő jel értékét a valóságos időben, a föld felszínén történő mérés alkalmával kapjuk meg. Természetes, hogy lehetséges a vett jelet regisztrálni hosszabb időn át, ami például a jel periódusidejének százszorosát vagy annál többet is kitehet, és az így regisztrált jel feldolgozását célszerűen utólag lehet elvégezni. A jeleknek ez az utólagos feldolgozása analóg jelfeldolgozással is végrehajtható, az előzőekben már leírt megoldás segítségével. A jelfeldolgozást meggyorsíthatjuk és így a teljes kiértékelési műveletet lerövidíthetjük, ha a regisztrált jel visszajátszását a felvételnél nagyobb sebességgel végezzük. Ebben az esetben a referenciafrekvenciát a tárolt jel frekvenciatranszformációjának megfelelő tényezővel kell megszorozni. Ehhez elegendő, ha az 1. és 2. ábrákon bemutatott berendezésben az 5 vezetékhez jelrögzítő berendezést, pl. magnetofont csatlakoztatunk. A 3. ábrán látható kiviteli alaknak megfelelően 14 jelrögzítő berendezést alkalmazunk. A 15 csatlakoztatást szaggatott vonallal ábrázoltuk, s ezzel azt akartuk jelezni, hogy a rögzített jelek továbbítása 16 analóg-digitális átalakítóhoz, amely az analóg formában vett jeleket digitális jelekké alakítja át, történhet akár a regisztrálás után, akár később is. A rögzített jeleket, különösen ha azok nagyon kis frekvenciájúak, célszerű a 14 jelrögzítő berendezéssel nagyobb sebességgel visszajátszva frekvenciatranszformálni. A digitális formájú vett jelet és zajt 17 kimeneten át 18 jelfeldolgozó egységbe, pl. számítógépbe továbbítjuk, ahol az digitális úton összeszorzásra kerül egy adott amplitúdójú és a digitalizált vett jel frekvenciájával megegyező frekvenciájú referencia jellel. A referenciajelet már előzőleg is lehet rögzíteni a számítógépben és frekvenciáját az előre megszabott frekvenciatranszformációnak megfelelően kell megválasztani. A kapott szorzat maximuma a találmány szerint a vett jel amplitúdójával arányos. A találmány szerinti megoldásnak megfelelő további kiviteli alakban äz analóg értékeket digitális értékké átalakító 16 analóg-digitális átalakítót közvetlenül a 13 vezetékhez lehet kapcsolni, és az átalakító 17 kimenetéhez a 14 jelrögzítő berendezést kapcsolhatjuk. A jelrögzítő berendezés segítségével regisztrált digitális értékeket közvetlenül vagy utólag lehet kiértékelni a digitális 18 jelfeldolgozó egységgel, amelynek során a megfelelő értékeket összeszorozzuk, és a szorzat maximumát meghatározzuk. Jóllehet az eljárás során előnyösen alkalmazhatók a szinusz alakú elektromágneses hullámok, nyilvánvaló, hogy egyéb alakú hullámokat is lehet alkalmazni. A referenciajelnek a zaj és a vett jel értékével való találmány szerinti összeszorzása útján meg lehel: állapítani a mérendő jel és a referenciajel közötti fáziskülönbséget is. Ismeretes ugyanis, Kogy a földalatti talajrétegek villamos ellenállását meg lehet határozni nemcsak a villamos és mágneses térerősség értékének mérésével, hanem megfelelő villamos és mágneses térerősség komponensek közötti fáziskülönbség mérésével is. -A találmány szerinti eljárás egy előnyös kivitele szerint az elektromágneses hullámok összetevőinek amplitúdói, azaz a szorzatjel maximumok helyett a referenciajel és a szorzatjel értékmaximumának megfelelő jel közötti fáziskülönbséget mérjük. Ezzel elkerüljük a zajokban és zavarjelekben esetleg elvesző mérendő jel és a referenciajel fáziskülönbségének sokszor nehezen vagy egyáltalán nem elvégezhető mérését. Mivel a kétféle mérésnek, az amplitúdó, ill. a fáziskülönbség mérésnek, elvben azonos talajréteg ellenállás értékét kell eredményeznie, a szondázást el lehet végezni a fáziskülönbség mérésével is, és az így nyert adatokkal ellenőrizni vagy helyesbíteni lehet az amplitúdóméréssel nyert eredményeket. Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás földalatti talajrétegek villamos ellenállásának meghatározására felületi elektromágneses hullámok segítségével, melynek során a vizsgálandó talajrétegekbe adott frekvenciájú hullámot bocsátunk be, majd a mérendő helyen a különböző mélységű talajrétegekben keltett elektromágneses tér villamos és/vagy mágneses összetevőit érzékeljük, felerősítjük és szűrjük, azzal jellemezve, hogy valamennyi összetevőnél a szűrt jelet a talajrétegbe bebocsátott hullámmal azonos frekvenciájú és állandó jelszintű referencia jellel szorozzuk, ezután meghatározzuk az így kapott szorzatjelnek a mérendő öszszetevővel arányos maximumát, majd a kapott maximum értékekből önmagában ismert módon meghatározzuk a talajréteg villamos ellenállását. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
