173118. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fúrólyukakat körülvevő talajrétegek vizsgálatára
7 173118 8 A 11. ábra a 9. ábra szerinti berendezés egyik részrendszerében előforduló jelalakokat ábrázoló diagram. A következőkben a rajzokon ábrázolt előnyös kiviteli alakokat fogjuk ismertetni. Legyen megfontolásunk tárgya egy olyan elektromágneses síkhullám, amely veszteségmentes dielektrikumban halad. A hullám haladási sebessége : ahol p a mágneses permeabilitás és e a közeg dielektromos állandója. Ha a megfontolásunk tárgyát képező anyag általában nem mágneses, p mint ismert állandó vehető számításba, és e a következőképp határozható meg a (3) egyenletből: Ezek után vegyünk tekintetbe két egymástól rögzített távolságban lévő pontot a hullám terjedési irányában. Adott co körfrekvencia esetén a hullámnak a két pont közötti fáziskülönbsége a Q> = =0 L összefüggéssel fejezhető ki, ahol L a két pont közötti távolság és ß a hullámfázis állandója, amit ß =w/v-ként definiálunk. A (3) egyenletből kifejezve e-t, az meghatározható azután, hogy a fázis állandót a ß=\fpe kifejezésből meghatároztuk, így : A két pont közötti fáziskülönbség kifejezésével ez az alábbi alakra hozható : £ U?l}p Az előző egyenletek érvényesek veszteségmentes anyag esetére, azonban az érdeklődési körünkbe eső felszín alatti közeg általában jelentékeny villamos vezetőképességgel bír. A y terjedési állandó valamely elektromágneses síkhullám esetére, amely veszteséges közegben halad, általában komplex mennyiség az alábbiak szerint: 7 = go v7eVl +j 5— ^ we ahol Ő a közeg villamos vezetőképessége. Amikor a ő/coe sokkal nagyobb mint 1, a terjedési állandó a technika állásának ismertetésénél megadott értékű. Abban az esetben, ha 5 nulla vagy nagyon kicsi, a 5/coe vesztes égi tényező elhanyagolható, ekkor a y - ß - ej Up e kifejezést kapjuk, ami megfelel a (4) egyenletnek a veszteségmentes esetben. Amikor azonban Ô értéke jelentős, a veszteségi tényező viszonylag kis értéken tartható nagyon nagy to választásával. Dyen esetben a (4) egyenlet közelítőleg ismét érvényes lesz. Például ha 5/coe= 0,2 akkor e-nak a (4) egyenlet szerint kiszámított értéke csupán 0,5 % hibát azon esethez képest, amikor ő/coe nulla. Amint a továbbiakban tárgyalni fogjuk az alkalmazott frekvencia nagyságának gyakorlati korlátái vannak, ha értékelhető méréseket akarunk végezni a fúrólyukban. így jelentős vezetőképességgel rendelkező rétegek esetérya legmagasabb célszerű frekvencia- értékek esetén még mindig jelentékeny veszteségi tényező értékkel számolhatunk, ami a dielektromos állandó mérésében el nem hanyagolható hibát jelenthet. Jelen találmányunk egyik kiviteli alakjában a 5 mérések a veszteségi tényezőnek megfelelően automatikus korrekcióra kerülnek. A korrekció megértése érdekében a y terjedési állandó valós és képzetes részét célszerű ß és a jelekkel kezelni, így: 10 Tß+ j<* (7) ahol az a a hullám csillapításának azaz a veszteségnek felel meg. (megjegyezzük, hogy a terjedési állandót a hullámegyenletben eí 7 alakban vettük figyelembe, így a terjedési állandó valós része a kitevő képzetes ^ részévé válik és fordítva). A (6) és (7) egyenleteket négyzetre emelve és mindegyikből a valós részt kiemelve és egyenlővé téve: ß2 - a2 - p ecu 2 O*) On Összehasonlítva a (8) összefüggést a (4) egyenletből kifejezett ß2 értékkel láthatjuk, hogy veszteséges esetben a peoo2 kifejezés nem ß2 értékkel, hanem ß2 - a2 értékkel egyenlő, amely utóbbira bevezet- 25 jük a ß corr kifejezést, és így: ßcon - trfyfpe (9) A (8) és (9) egyenletből láthatjuk, hogy a ßcorr értéke 30 ßcorr = (10) A találmány egyik kiviteli alakjában a (10) egyenlet a és ß értékei mért értékek, ahol ß a sebesség - 35 vagy fázismérésekből vagy meghatározva, míg a a csillapítás méréséből A ßCOII értékét ezután a (10) egyenlet segítségével határozzuk meg a dielektromos állandó kompenzált értékét pedig a (9) egyenletből. A dielektromos állandónak a korábban tárgyalt komplex 40 kifejezésében (azaz e* = e’ + j e”) a leírt módszerrel meghatározott dielektromos állandó e’-nek felel meg, azaz a vizsgált anyag dielektromos állandójának, ha az veszteségmentes lenne. Az 1. ábrán a találmányunk szerinti berendezés 45 egy kiviteli alakja látható, amellyel a felszín alatti 31 talajrétegek vizsgálhatók, amelyeken 32 fúrólyuk halad át. A 32 fúrlyólyuk rendszerint fúrófolyadékkal (fúróiszappal) van tele, ami finoman elosztott szilárd részecskéket tartalmaz szuszpenziós alakban. A 30 50 szonda a 32 fúrólyukban köpenyes 33 kábelon függ, amelynek hosszát a 30 szonda viszonylagos mélysége határozza meg. A 33 kábel hosszát a felszínen elhelyezett megfelelő eszközök, pl. kábeldob, illetve az ahhoz csatlakozó mechanizmus (nem látható az áb- 55 rán) szabályozza. A 30 szonda nyújtott, hengeres 34 tartótagból áll. ennek belseje folyadékból áll, ennek belseje folyadékbiztos tokozással tartalmazza a fúrólyukba lebocsátott elektronika nagy részét. A 34 tartótagra 60 hajlított 35 és 36 rugó van szerelve. A 35 rugóra szerelve láthatjuk a 37 hordozó tagot, amelyre többek között T adóantenna és függőlegesen egymástól térben elválasztott két RÍ és R2 vevőantenna van felszerelve. A 36 rugón második 38 hordozó tag 65 helyezkedik el, amely csupán a 30 szondának a fúrólyuk mentén történő síma, függőleges irányú elmozdulását segíti elő. Ha azonban szükséges, a 38 4
