191391. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés a talaj mikroszeizmikus vizsgálatára
1 191 391 2 A dinamikus vizsgálat és a digitális kijelzés vonatkozik egyidejűleg a kalapácsütés energiájára, a jel amplitúdómaximumára, a pozitív és negatív csúcsok számának meghatározására, alternatív lehetőséggel aszerint, hogy a nullátmenetek számát, vagy a jel irányváltozásainak számát vesszük figyelembe, és a jel lecsengési idejére. A kinematikus vizsgálatoknál, amikor a gerjesztési távolság növelésével út—idő diagramra felrakjuk a kapott időértékeket, ún. sebességfüggvényt kapunk, amelyből megállapítható a talaj vertikális rétegezettsége, dőlése, sűrűsége, kötöttsége, nedvességtartalma stb. A kinematikus módszer analóg a szeizmikus gyakorlatban alkalmazott, általánosan ismert módszerrel. Felismertük, hogy ha a távolság függvényében a jel amplitúdó-maximumainak értékét, a csúcsok számát, a lecsengési idő értékeit felhordjuk, a talaj különböző tulajdonságaira következtethetünk. Lehetőség van arra, hogy a sebességadatokat talajszelvény térképpé (4. ábra) transzformáljuk. Ismeretlen összetételű és állapotú talajok az ismertekkel összehasonlíthatók, így feleslegessé válik a talajok ismételt feltárása és vizsgálata. Az amplitúdó nagyságának változásaiból megállapíthatjuk a talaj energia-vezető vagy elnyelő képességét, amely összefügg a talajok tömörségével és nedvességtartalmával. A jel amplitúdó-maximuma ugyanis energiafüggő, vagyis függ az adott energia nagyságától. A talajnedvesség vizsgálata csak azonos mechanikai összetételű talajon lehetséges. Felismertük továbbá, hogy a különböző összetételű és állapotú talajokra a szeizmikus jel jellemzőinek változása az ütéstávolság függvényében exponenciális függvénnyel hozható korrelációba. A számítás megfelelő programmal rendelkező zsebszámítógépen elvégezhető, és ennek eredményeként megismerhető a talaj abszorpciós tényezője, továbbá az input adatok megjelenítésével a jelalak változása az ütéstávolság függvényében. Az így kapott függvények az ismertekre illeszthetők. A talajok azonosítása történhet analóg és digitális módon, az adatok számítógépes adatbankban való tárolásával is. Felismertük végül, hogy az általunk vizsgált aktív termőrétegről, annak összetételéről, illetve állapotáról megfelelő információkat nyerhetünk, ha az alkalmazott energia impulzus jellegű, nagysága 1 Nm és az ütési energia közel állandó. A találmány szerinti eljárás lényege tehát, hogy a talajra rezgésérzékelő(ke)t helyezünk és a talaj felszínét az érzékelőktől ismert távolságokban, célszerűen félméterenként 1 Nm ütési energiával megütve, a közel azonos ütési energia nagyságát a kalapácsba épített piezoelektromos érzékelők jelfeszültségének nagyságával ellenőrizzük. Meghatározzuk az ütés által keletkezett hullám terjedési idejét és egyidejűleg a rezgésérzékelő által felvett tranziens jelek jellemzőit, mint amplitúdó-maximumát, csúcsainak számát és lecsengési idejét. Az ütés helye és a rezgésérzékelő közötti távolság, valamint a hozzájuk tartozó terjedési idő ismeretében megszerkesztjük a sebességfüggvényt. Ismert szerkezetű és állapotú talajok tranziens jeleinek jellemzőire kapott, a tranziens jel csúcsaira, lecsengési idejére és amplitúdó-maximumára vonatkozó adatokat adatbankban tároljuk, amelyekkel ismeretlen talajok adatait összehasonlítva, az ismeretlen talaj szerkezetére vagy állapotára következtetünk. A kalapácsba épített piezoelektromos fej feszültségét isméit tömeg magasságból való leejtésével hitelesítve, a jel amplitúdó-maximumának nagyságából meghatározzuk íz ütési energia nagyságái, továbbá a tranziens jel ampltúdó-maximumának és csúcsai számának, valamint a lecsengési idő exponenciális regresszióját és az exponenciális függvény paramétereit az ütéstávolság függvényében. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés lényege, hogy az érzékelők számának megfelelő számú csatornája, ezek!;ez csatlakozó erősítője, követő erősítője, a csúcstól-csűcsig mérő áramköre, digitális kimenetű analóg duál komparátora és fénydiódához kapcsolódó túlfeszültségérzékelő komparátora van. Az áramkörhöz kapcsolórendszeren át A/D átalakító és ennek kimenetéhez amplitúdó-maximum kijelző csatlakozik. A duál komparálor kimenetéhez jelszelcktoron és számláncokon ál multiplexer és demultiplexer, végül ennek kimenetéhez a csato nák lecsengési idejét kijelző fénydiódák kapcsolódnak. A számláncokhoz vezérlőmű és ehhez vezérlőműállapot kijelző fénydiódák csatlakoznak. A találmány szerinti eljárás egy példaképpeni fogattatosítási módját a vizsgálati eredmények kijelzésére szolgáló kapcsolási elrendezés egy példaképpeni kiviteli alakjának működésével kapcsolatban ismertetjük. Az 1. ábra egy tranziens jel, amely a talaj válasza a kalapácsos gerjesztésre (ütésre); a 2. ábra az 1. ábra szerinti jel frekvencia-spektruma; a 3. ábra a szeizmikus hullám sebesség-diagramja; a 4. ábra a számítógép által kinyomtatott talajszelvény térkép; az 5. ábra a számítógép által kinyomtatott amplitúdó maximum változás az ütéstávolság függvényében és az exponenciális regresszió; a 6. ábra a tranziens jel csúcsainak száma az ütéstávolság függvényében és az exponenciális regressziók talajtípusonként; a 7. ábra a lecsengési idő változása az ütéstávolság függvényében és az exponenciális regressziók talajtípusonként; a 8. ábra a vizsgálati eredmények digitális kijelzésére szolgáló kapcsolási elrendezés. A talaj gerjesztésére 0,5 kg tömegű gumikalapácsot használunk, amelybe két piezoelektromos fejet építettünk be, így a kalapács mindkét oldala használható. A piezoelektromos fejhez csatlakoztatott mérőműszer az ütési energiával arányos feszültséget digitálisan kijelzi. Az ütési energia mérését ismert súlynak ismert magasságból való leejtésével hitelesítjük. A talaj felszínére geofon érzékelőt, ill. érzékelőket helyezünk és a gumikalapáccsal 0,5 m távolságban, majd a távo’ságot 0,5 m-enként a mérhetőség határáig növelve, megütjük. A mérhetőség határa - azonos, 1 Nm energia közlése esetén — a talajok összetétele szerint változik, tehát talajjellemző. Az ütéstávolság és a vizsgált talajszelvény mélysége közötti arány 3—3,5:1; ily módon a vizsgálandó mélység tervezhető. A mérési eredményeket az 1. sz. táblázatban tüntettük fel. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
