166508. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés földalatti talajrétegek villamos ellenállásának meghatározására felületi elektromágneses hullámok segítségével

3 166508 4 mek egyaránt befolyásolják, az érzékenység növelésével még az a hátrány is együtt jár, hogy a természetes, de főleg az ipari elektromágneses zavarjeleket, illetve zajokat a vevő nagyobb amplitúdóval veszi, és ha a frekvencia néhányszor tíz Hertz alá sülylyed, ezek a zajok a vett hasznos jelnél nagyobbak lesznek. A nagyon keskeny frekvenciasávú szűrés, amelyet a hasznos jel frekvenciáján végeznénk, megnövelné ugyan a jel/zaj viszonyt, de nem tudná a hasznos jelet a zajból kiszűrni. A találmány tárgya tehát eljárás földalatti talajrétegek villamos ellenállásának meghatározására felületi elektromágneses hullámok segítségével, melynek során ismert frekvenciájú hullámokat gerjesztünk a vizsgálandó talajrétegek közelében, érzékeljük a mérendő helyen a különböző mélységű talajrétegekben keltett elektromágneses tér összetevőit, majd megmérjük eme összetevők amplitúdóját. Az eljárást az jellemzi, hogy valamennyi összetevőnél az érzékelt jelet és zajt felerősítjük és szűrjük, majd az érzékelt jellel azonos frekvenciájú és állandó jelszintű frekvencia jellel szorozzuk, és ezután megkeressük az így kapott szorzatjelnek a mérendő összetevővel arányos maximumát. A találmány szerinti eljárásnak igen figyelemreméltó előnyei vannak. A tapasztalat szerint az alkalmazott frekvenciatartomány és a zajok statisztikus természete folytán - amely zajok természetes és ipari eredetű elektromágneses terekből erednek - a referenciajel és a vett jel, valamint zaj szorzata olyan maximum eléréséhez vezet, amely arányos a mérendő jellel. Ezáltal növelhetjük a felszín alatti villamos ellenállás szempontjából vizsgált talajrétegek elhelyezkedésének távolságát és így a korábbi mért földformációk elhelyezkedési mélységéhez képest jelentősen megnövelt mélységben is végezhetünk mérést. Ezen a módon kitűnő méréseket végezhetünk el még akkor is, ha a hasznos jelszint százszor gyengébb, mint a zajszint, és a zaj frekvenciatartománya a referenciajel frekvenciáját fedi, mivel általában a zaj statisztikus jellegű. A legkedvezőtlenebb körülmények között, vagyis olyankor, amikor a zaj nem statisztikus jellegű, a mérési frekvenciát ismert módon meg lehet változtatni. Ilyen lehetőség ténylegesen van, pl. az említett szabadalmi leírásokban ismertetett eljárásnál a mérést a szondázáshoz szükséges valamennyi frekvencián el kell végezni. Példaképpen egy közepes teljesítményű, mondjuk 300 wattos hullámgenerátort választva, amelynek segítségével az ismert eljárással csak legfeljebb 300 méter mélységben lehet a földfelszín alatti talajrétegek ellenállását meghatározni 35 Hertznél nagyobb frekvencián, valamint a generátor és a mérőműszer közötti 900 méternél kisebb távolságban, a találmány szerint lehetséges a vizsgálandó talajformációkat nagyobb mélységben is mérni, ez a mélység lehet például minden további nélkül 1200 méter is, ha a generátor 3000 méterre van attól a helytől, ahol a földfelszín alatti talaj alakulatok mérését végezzük, és ilyenkor a frekvencia egészen 1 Hertzig csökkenthető. A találmány szerinti eljárásnak további előnye abban van, hogy normális beesésű síkhullámmal közelíthetjük meg a mérési helyet, és így a mérés pontosságát növelhetjük. Az eljárás előnye továbbá az is, hogy egyetlen energiaforrás alkalmazásával egy több kilométer átmérőjű körön belül levő térségben tudunk méréseket végezni. A találmány tárgya még az eljárás olyan módon történő foganatosítása, amelynek révén a referenciajelet közvetlenül a föld felszínén levő elektromágneses hullámokat kibocsátó energiaforrásból származtatjuk le. Ennek az eljárásnak nagy előnye, hogy így a mérendő vett jel és a referenciajel tökéletes szinkronizálását biztosíthatjuk. További előnyös foganatosítási módja a találmány szerinti megoldásnak még, hogy a föld felszínén az 1000 Hz-nél kisebb frekvenciájú elektromágneses hullámgenerátort frekvenciaosztással piezoelektromos kvarckristállyal viszonylag nagy frekvencián, például 100 000 Hertznél nagyobb frekvencián vezéreljük, és a referenciajelet szintén piezoelektromos kvarckristály által vezérelt generátor segítségével állítjuk elő, melynek saját frekvenciája 0,001%-. nál kevésbé tér el a hullámgenerátort vezérlő kvarckristály sajátfrekvenciájától. Ennek az eljárásnak egyik előnye abban van, hogy a kibocsátott sugárzás és a vett jelek közötti fáziseltolódást egészen pontosan meg lehet határozni, például 1 Hertz frekvencia esetében, ugyanakkor azonban csak a legegyszerűbb alkatrészeket alkalmazzuk a berendezésben, amelyek olcsók, és a vett jel fázisa a referenciajelhez viszonyítva csak 2° fázisszög eltérést mutat a mérési mezőben, s ez az érték még csökkenthető is, ha erre szükség van. Az emisszió frekvenciája egyébként akár egy Hertznél kisebb frekvenciaértékre is választható. A találmány szerinti megoldás, annak előnyei és egyéb jellemzői az alábbi leírásból olvashatók ki, a leíráshoz mellékelt rajz segítségével, ahol az 1. ábra vázlatosan a mérést megvalósító mérőláncot, a 2. ábra az 1. ábrán bemutatott berendezés egyik kiviteli változatát, a 3. ábra a vevő- és mérőláncot a találmány szerinti megoldásnak megfelelően, amelybe azonban a vett jeleket digitális jelekké átalakító jelátalakító is be van építve, ábrázolja. Az 1. ábrán látható vevő- és mérőláncnak 1 bemenete a rajzon nem ábrázolt vevőberendezésre csatlakozik, és a vett hasznos jelet, valamint zajt juttat a 2 erősítőre, ami a 3 vezetékkel 4 szűrőhöz van kapcsolva. Ezek az elemek azonosak a már idézett francia szabadalmi leírásban is megtalálható elemekkel, de be is lehetnek építve a vett jelet és zajt feldolgozó berendezésbe. A 4 szűrő 5 vezetéken keresztül analóg 6 szorzóegységhez csatlakozik, amely a vett jelet és a zajt referenciajellel szorozza össze. A referencia jelnek állandó jelszintje van és frekvenciája a vett jelével azonos. A példaképpen választott foganatosítási módnak megfelelően a referenciajel 8 referenciajelforrásból érkezik, amely a 6 szorzóegységhez van kapcsolva 7 vezetéken keresztül. A 6 szorzóegység 9 vezetéken keresztül a szorzatjelet 10 mérőműszerhez továbbítja. A referenciajelet szolgáltató 8 referenciajelforrást meg lehet valósítani pl. egy egyszerű vezetékes vagy rádió útján történő csatlakozással az emissziós energiaforráshoz, Ezt a rajzon nem tüntettük fel, 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 i