177475. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés földtani rétegek geofizikai jellemzőinek meghatározására
3 177475 4 ahol K az indukciós szonda geometriai állandója, Um a mérőtekercsben indukált feszültség, f a talajba csatolt elektromágneses jel frekvencia, és Ig az elektromágneses jelet létrehozó geijesztőtekercsben folyó áram. Mint a képletből látható, a oa látszólagos vezetőképesség mérése műszaki szempontból is hátrányos, mivel a műszert oa = 0 esetén kell nullázni, vagyis amikor a fajlagos ellenállás végtelen. Az elektromágneses sugárzás azonban ilyen feltételek mellett is indukál feszültséget a mérőtekercsben, még akkor is, ha kompenzálással kiiktatjuk a kölcsönös indukció által keltett feszültséget, amelyet a környezeti zajok, reflexiók stb.......befolyásolnak. Következésképpen a műszer nullázása pontatlan. További nehézséget jelent, hogy a nullázás a tényleges mérési tartományon kívül történik. A jelenlegi indukciós szondák alkalmazása esetén további hátrányt jelent az, hogy az állandó frekvencia esetén is változik a behatolás mélysége (a skin-hatás következtében). A 5 skin mélységet a következő ismert összefüggés adja meg: 8=l/S ahol p = a mágneses permeabilitás, f = a mágneses jel frekvenciája, és oa = a látszólagos vezetőképesség. Amint a képletből látható a 5 skin mélység a oa látszólagos vezetőképességtől is függ. A találmánnyal az a célunk, hogy a felsorolt hiányosságokat kiküszöböljük, vagyis hogy a talajba csatolt elektromágneses jel frekvenciájának és nagyságának stabilizálása nélkül, gyorsan és nagy pontossággal közvetlenül a keresett geofizikai rétegjellemzőket határozzuk meg. A találmány alapja az a felismerés, hogy a geofizikai rétegjellemzők és a talajba csatolt elektromágneses jel frekvenciája között fenti ismert hatványos összefüggés lehetővé teszi a mértjei és a talajba csatolt elektromágneses jellel létrehozott primer jel arányának növelését. A találmány értelmében a mérés során ügy járunk el, hogy a vizsgálandó talajrétegben induktív úton geijesztő árammal elektromágneses jelet hozunk létre, a primer elektromágneses jel következtében kialakuló szekunder elektromágneses jelet induktív úton érzékeljük, és az induktív úton létrehozott primer elektromágneses jel frekvenciáját a talajrétegben lévő rétegek geofizikai jellemzőitől függően addig változtatjuk, amíg legalább egy induktív úton érzékelt szekunder jel legalább egy, előre meghatározott fázisszögű komponensének fázisszöge, ill. amplitúdója előre meghatározott értéket vesz fel. Ha az induktív úton létrehozott primer elektromágneses jel frekvenciáját addig változtatjuk, amíg az induktív úton érzékelt szekunder elektromágneses jel nullfázisszögű amplitúdójának és a gerjesztő áram 90°-os fázisszögű komponens-amplitúdójának hányadosa vesz fel előre meghatározott értéket, akkor a frekvenciaváltozásból a talaj ellenállására jellemző értékeket kapunk. Hasonló módon mérhető a talaj mágneses szuszceptibilitása, ill. dielektromos állandója is, ha az induktív úton létrehozott primer elektromágneses jel frekvenciáját addig változtatjuk, amíg az induktív úton érzékelt szekunder elektromágneses jel pozitív, ill. negatív előjelű 90°-os fázisszögű komponens amplitúdóinak és a geijesztő áram 90°-os komponens amplitúdójának hányadosa vesz fel előre meghatározott értéket. Ha ez az előre meghatározott érték à frekvenciától és a szonda geometriájától függő állandó, úgy az állandó célszerű megválasztásával kompenzálható a szondahatás, vagyis a szonda műszaki megvalósításánál a geometriai méretekből és a frekvenciafüggőségből adódó, az ideálistól való eltérés. A földtani rétegek geofizikai jellemzőinek meghatározására szolgáló találmány szerinti berem|ezésnek vezérelhető változó frekvenciájú geijesztŐenergia-forrást/ tartalmazó primer-eiektromágneses teret geijesztő egységé, valamint szekunder-elektromágneses teret érzékelő egysége van, és a primer-eiektromágneses teret gerjesztő egység» Valamint a szekunder-elektromágneses teret érzékelő egység jelössz»hasonlító egységre csatlakozik, amikor is a jelösszehasonlító egység frekvenciameghatározó kimenete a változó frekvenciájú geijesztőenergia-forrás frekvencia-meghatározó bemenetére van kötve. A jelösszehasonlító egység előnyösen önmagában ismert aritmetikai egységre csatlakozó ellenőrzőjel-korrektorból és alapjel-korrektorból alakítható ki, és az aritmetikai egységre függvénygenerátor is csatlakozhat, amellyel a szonda geometriából eredő és a frekvenciaváltozások okozta hibák kiküszöbölhetők. A primer-eiektromágneses teret gerjesztő egység feszültséggel vezérelhető változó frekvenciájú geijesztőenergiaforrásra az alapjel-korrektor áramérzékelőjén át csatlakozó gerjesztő tekercsből állhat. Az ellenőrzőjel-korrektor és/vagy az alapjel-korrektor önmagában ismert fázis- és/vagy frekvenciaszelektív kivitelű lehet. A jelösszehasonlító egység függvénygenerátora és/vagy alapjel-korrektora és/vagy ellenőrzőjel-korrektora célszerűen frekvenciafüggő kivitelű. A találmányt részletesebben rajz alapján ismertetjük. A rajz a találmány szerinti berendezés két lehetséges példaként! kiviteli alakjának ábráit mutatja. Az ábrákon azonos hivatkozási számok, azonos részleteket jelölnek. Amint az 1. ábrán látható, 1 primer-eiektromágneses teret gerjesztő egység 102 gerjesztéstől függő referencia-jelkjmenete, illetve 2 szekunder-elektromágneses teret érzékelő egység 200 szekunder-elektromágneses tértől függő jelkimenete 3 jelösszehasonlító egység 302 geijesztéstől függő referencia-jelbemenetére, ill. 300 szekunder elektromágneses tértől függő jelbemenetére csatlakozik. Az 1 primer-eiektromágneses teret gerjesztő egység 100 geijesztő frekvenciától függő jelkimenete 4 regisztráló egység 400 geijesztő frekvenciától függő jelbemenetére van kötve. A 3 jelösszehasonlító egység 301 frekvencia-meghatározó kimenete az 1 primer-eiektromágneses teret gerjesztő egység 101 frekvencia-meghatározó bemenetére van kapcsolva, Az 1 primer-eiektromágneses teret gerjesztő egységben előnyösen 11 geijesztő tekercs helyezkedik el, amelyet 12 változó frekvenciájú geijesztőenergiaforrás táplál. Hasonlóképpen a 2 szekunder elektromágneses teret érzékelő egység 22 ellenőrző jelgenerátorra csatlakozó 21 vevőtekercsből alakítható ki előnyösen. Mind a 11 gerjesztő tekercs, mind pedig a 21 vevőtekercs önmagában ismert módon több tekercs összekapcsolásából kialakított tekercsrendszer is lehet. A 3 jelösszehasonlító egység egy célszerű kiviteli alakja 34 aritmetikai egységre csatlakozó 31 ellenőrzőjel-korrektorból, 32 alapjel-korrektorból és 33 függvénygenerátorból állhat. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
