149492. lajstromszámú szabadalom • Fotoregisztrációs ellenállásmérő berendezés középföldelésű árnyékolással
2 149.492 R szigetelés tápáramforrás feszültség 0,1 X galvanométer érzékenység 1OO0 V 0jlX5X 10~9 A ha a. galvanométer érzékenységének 0,1-ét engedjük meg hibaként és az alkalmazott galvanométer érzékenysége például 5 X 10-9 Amp. Ez a szigetelés oly hatalmas érték, amit a gyakorlatban terepen használatos műszereknél lehetetlen megvalósítani. Ezért a használatban levő műszereknél a potenciálkülönbség AV értékét az átvezetés miatt és annak mértékétől függően éppen a legnagyobb mélységű kutatásoknál többékevésbé olyan hibával mérik, amelynek sem előjelét, sem nagyságrendj ét nem ismerik. Ebből következik, hogy a látszólagos fajlagos ellenállás ÓL mérése hasonló hibával számítódik. Ennek következménye azután az, hogy a nagymélységű geoelektromos kutatást a többi nagymélységű geofizikai kutató módszer mellett nem alkalmazzák olyan mértékben, mint azt a segítségével nyerhető eredmények indokolnák. Találmányunk szerinti berendezéssel a fent említett hiányosságokat kiküszöböljük és olyan berendezést nyerünk, amelynél biztonsággal nyerhetők a nagymélységi mérésekből adódó eredmények. A hiányosságok kiküszöbölését egyrészt azzal érjük el, hogy a legutóbb említett nagyértékű szigetelés helyett a terepműszereknél elérhető szigetelés mellett az ún. „középföldelésű árnyékolás elvét" is alkalmazzuk. Ez azt jelenti, hogy találmányunk szerinti fotoregisztráeiós ellenállásmérő -berendezésünknél, amely geoelektromos mérések céljára szolgál és előkompenzátorral nagyérzékenységű áram és/vagy potenciálregisztráló galvanométerrel, továbbá hitelesítő-egységigei és a mérés céljára szolgáló földelések csatlakoztatására való hüvelyekkel van ellátva, tápáramkörének szigetelésén kívül földelt árnyékolása is van és ezt a földelést célszerűen oly módon végezzük, hogy a potenciáldifferenciamérő elektródák távolságát felező merőleges síkban helyezzük el. Találmányunk szerinti berendezés használhatóságát és pontosságát azzal fokozzuk, hogy előkompenzátora pontosan beimért fokozatszabályozó huzalellenállásokból áll és árarnfordító kapcsolóval van ellátva. Ez a körülmény lehetővé teszi természetes potenciálnak pontos mérését ugyanezzel a berendezéssel. Egy további fejlesztése berendezésünknek, hogy a galvanométer körellenállásának beállítására átkapcsolóval beiktatható, fixen beállított Wheatstone-híd szolgál és a galvanométer minden mérés utáni hitelesítésére a természetes potenciállal terhelt kört helyettesítő, egy átkapcsolóval beiktatható állandó ellenállás, és a galvanométer áramkörébe iktatott és két végpontjával normál elemhez is csatlakozó etalon ellenállás szolgál. Célszerűen az áram és potenciál regisztráló galvanométeriek hitelesítésére ugyanazt a normál elemet használjuk. Végül berendezésünkben megfelelő helyeken rövidre zárható 2 X 10'2 Ohm = 2 000 0O0 MOhm, hüvelyes csatlakozópároikat rendezünk el és ezzel lehetővé tesszük például erősítő beiktatását a galvanométer elé, vagy pedig egyes belső :mérőköri elemek időközi kiiktatását olyankor, amikor azokra a mérés természeténél fogva szükség nincs. A mérés elvét, valamint a találmány szerinti berendezést egy példakénti kivitelén a mellékelt rajzok kapcsán világítjuk meg részletesebben. Az 1. ábra a mérés elvét niutatja, a 2. és 3. ábra a középföldelésű árnyékolás magyarázatára szolgál, végül a 4. ábra a találmány szerinti berendezés egy példakénti kivitelének kapcsolási elrendezését mutatja. Amint az 1. ábrából látszik, az A, B földbe süllyesztett elektródákon keresztül 12 kapcsoló zárásával 11 telepből I-áramot bocsátunk a földbe. Az ábrán 10 a műszert jelöli, amelyen belül a magyarázat kedvéért célszerűen két galvanométert helyeztünk el. Ezek közül G; galvanométer az áram mérésére szolgál, mégpedig az A, B tápáramkörbe iktatott R0 ellenállásom keletkező feszültségesés segítségével. Ugyanakkor az M, N földrehelyezett földeléseken I-áram hatására potenciálkülönbség keletkezik, amelyet AV-^vßl jelöltünk és mérésére QAv galvanométert használjuk. A mérések alapján az elektródák közötti QL látszólagos fajlagos ellenállás, mint ismeretes, az alábbi képletből határozható meg: Q i — k I Ebben a képletben k együttható az A, M, N, . B elektródák egymásközti távolságától függő állandó, amelyet tisztán geometriai adatok alapján, az elektródák és földelések elhelyezésétől függően, ismert táblázatokból állapítunk meg. A kutatási mélység a gyakorlatban általában AB/2-től AB/5-ig változó érték és az A, B elektródák távolításával tetszés szerint fokoziható, természetesen — mint már említettük — fotoregisztráeiós mérést általában csak nagy mélységű, 500 m-nél mélyebb kutatásoknál érdemes végezni, — bár kismélységű méréseikre is alkalmas — különösen a kompenzátoros mérés előnyösebb. A szigetelési problémát a középföldelésű árnyékolás alkalmazásával a 2. és 3. ábrán ismertetett módon oldjuk meg: Olyan esetet tételezünk fel, amikor a geoelektromos ellenálMsmérést szimimetrikus négyelektródás elrendezéssel végezzük, s a tápáram nemcsak az A, B földeléseken, hanem egy F földelésen keresztül is záródik. Ilyen helyzet gyakran _ adódik például, ha a kábel szigetelése megsérül. Az M, N földeléseken jelentkező hibás potenciálkülönbség (A V) értékét, — amely az F földelés következtében torzult — az alábbi egyenlet fejezi ki: ' A V = A VA + A VB -+ A VF =^((1 — rí) • — 2 r\ ' AM 1
