173118. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fúrólyukakat körülvevő talajrétegek vizsgálatára
11 173118 12 rétegben, egy második hosszirányú hullám (3. ábrán 43 nyíl mutatja) alakulhat ki az átjárt zónában az iszaplepény határfelületénél. A két hosszirányú hullám jelenlétének lehetősége az eredmények értékelésében problémákat okozhat. Többek között ilyen okok miatt a találmány egy előnyös kiviteli alakjánál viszonylag kis távolságot alkalmazunk az adóantennák között annak érdekében, hogy az egyetlen lényeges hosszirányú hullám és iszaplepényhez legközelebbi rétegben alakuljon ki, azaz az átjárt zónában. Világos azonban, hogy a találmány szerinti megoldás szükség esetén alkalmazható a tiszta rétegek tulajdonságainak vizsgálatára is. Az 1. ábra a 34 tartótagban elhelyezett elektronika a jó ábrázolhat óság céljából a fúrólyuk oldalfala mellett látható. Félvezető 45 oszcillátor szolgáltatja a spektrum mikrohullám tartományába eső kimenő energiát. A mikrohullámú tartományon itt a 300 MHz feletti frekvenciatartományt értjük. A 45 oszcillátor célszerűen 1,1 GHz frekvencián üzemelhet. A célszerű frekvencia kiválasztásának indoklását a későbbiekben adjuk meg. A 45 oszcillátor kimenete 46 izolátoron keresztül csatlakozik a T adóantennához. A mikrohullámú energia kisugározva a környező rétegekbe azokon a korábban leírt módon terjed tova. Az RÍ és R2 vevőantennához érkező energia 47 ill. 48 keverők csatlakozóira kerül. Amint korábban már tárgyaltuk, az RÍ és R2 vevőantennákról érkező jelek egymástól fázisban a ß állandónak megfelelően különböznek, és amplitudóviszonyuk az a csillapítási állandótól függ. A keverők második bemeneteire olyan mikrohullámú jelet adunk, amelynek frekvenciája valami kis rádiófrekvenciás értékkel eltér az adófrekvendától. A mutatott kiviteli alakban félvezető 49 oszcillátor adja azt a mikrohullámú jelet a 47 és a 48 keverőkre 1,1001 GHz frekvencián, azaz 100kHz-vel az adófrekvencia fölött. A 47 és 48 keverők 47a ill. 48a kimenetén lévő jelek ennélfogva a 100 kHz különbségi frekvenciát tartalmazzák. A jólismert elveknek megfelelően a 47a és a 48a kimenetén lévő jelek tartalmazzák az RÍ és R2 vevőantennák jeleinek fázis- és amplitudóviszonyait, de a fázisdetektálás nagymértékben könnyebb a kevert jelek alacsonyabb frekvenciáján. Annak biztosítására, hogy a 45 és 49 oszcillátorok kimenetének különbségi frekvenciája 100 kHz maradjon, az oszcillátorok kimenetei mintavételezve 50 keverőbe kerülnek. Az 50 keverő kimenetét 51 frekvencia stabilizáló áramkörbe visszük, ami érzékeli a 100 kHz-től való eltérést és 51a kimenetén korrekciós jelet állít elő, ami szabályozza a 49 oszcillátort a jólismert fáziszárt hurok módszerrel. A 47a és 48a kimeneteken lévő jelek 53 fáziskülönbségmérő egységbe, valamint 54 csillapításmérő egységbe kerülnek. Az 53 fáziskülönbségmérő egység — célszerűen fázisdetektor — kimenetén a jelszint arányos az RÍ és R2 vevőantennák által vett jelek Q fáziskülönbségével, ilymódon arányos 0-val a ß = 0/L szerint, ahol L a két vevőantenna egymástól mért távolsága. Az 54 csillapítómérő egység - célszerűen amplitúdó komparátor — kimenetén a jelszint arányos az a csillapítási állandóval. A 4. ábrán láthatjuk az 54 csillapításmérő egység egy célszerű kiviteli alakját, ami az a-val arányos jelet állítja elő. A 47a és a 48a kimeneten lévő jelek rendre 55 ill. 56 logaritmikus erősítőre mennek, ezek kimenetei pedig 57 differenciálerősítőre csatlakoznak. Az 57 differenciálerősítő kimenetén a jelszint arányos a-val Ez könnyen belátható, ha az RÍ vevőantenna által vett hullám ampolitudóját Ae-0^ kifejezéssel írjuk le, ahol A az amplitúdó állandó, Z pedig a T és RÍ közöti távolság. Ebből következik, hogy az R2 vevőantenna által vett hullám energiája AefZ+L) alakban írható, ahol L az RÍ és R2 távolsága. A hullámok amplitúdójának viszonya ekkor: Ae-q(Z+L) aL Ae-0^ A hullámok amplitúdóviszonyának logaritmusa így arányos a-val. Belátható, hogy a 4. ábra 54 csillaprtásmérő egységének áramköre ugyanezt a matematikai eredményt adja a hullámok amplitúdói logaritmusának különbségét képezve. Az 53 fáziskülönbségmérő egység és az 54 csillapításmérő egység kimenete 53a ill. 54a vezetéken keresztül a felszínre jut, e vezetékek valójában a köpenyes 33 kábel belsejében haladnak. Ezek a jelek rendszerint egyenáramúak, amiket felerősítünk a felszínre küldés előtt. A földfelszínen az 53a és az 54a vezeték jelei a 85 számítóegységbe mennek, ami kiszámítja a dielektromos állandó veszteségkorrigált értékét a fúrólyukbeli szonda által mért adatokból a (8) és/vagy (9) és (10) egyenletek alapján. A kiszámított dielektromos állandót a 95 rögzítő berendezés regisztrálja, amely a fúrólyukban lévő szonda mélységének megfelelően önmagában ismert módon forgó 96 hengerről van meghajtva. A forgó 96 henger a köpenyes 33 kábelhez csatlakozik és azzal szinkron forog, azaz a szonda mélységének megfelelően. Ilymódon a veszteség4corrigált dielektromos állandó értékét a szonda mdységének függvényében rögzíti a 95 rögzítő berendezés. Az 5. ábra a 85 számítóegység egy lehetséges kivitelének tömbvázlata, ez kapja bemenetként az 53a és 54a vezetéken lévő jeleket, mint ß és a mért értékeit. A jelek először változtatható erősítésű 86 és 87 erősítőkre kerülnek, ezek kalibrációs célokat szolgáltatnak. Az erősítők kimenetei hagyományos 88 és 89 négyzet reemelő áramkörökre mennek, ez utóbbiak ß2 és a2-tel arányos jeleket állítanak elő. Ezek a jelek 90 differenciálerősítőbe jutnak, amely ß2 — a2 mennyiséggel arányos kimenőjelet állítanak elő. A (8) egyenletből nyilvánvaló, hogy ez a kimenőjel az e-nal arányos, mivel a (8) egyenlet átírható Adott rendszerparaméterek — pl. frekvencia — szerinti kalibráció valósítható meg a változtatható erősítésű 86 és 87 erősítőkkel. Ha szükséges, a 90 differenciálerősítő kimenete 91 áramkörre vihető, amelynek négyzetgyökös a karakterisztikája. Ennek kimenete a ßcoir értéket szolgáltatja a (10) egyenlet szerint, ezt a 95 rögzítő berendezés regisztrálhatja a veszteségkoirigált dielektromos állandó mellett vagy helyett. A 6. ábrán részleges nézeti képe látható a 37 hordozó tag fallal érintkező felületének, ami a T adónatennát ^s az Rí, illetve R2 vevőantennákat is tartalmazza. Úgy talátuk, hogy üreges résantennák különösen alkalmasak a kívánt hosszirányú hullámnak a rétegben való kialakítására és vételére. A 6. ábrán látható üregek nyílásai vízzáró, kerámia szigetelő anyaggal vannak lezárva. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
