DE509284C

DE509284C - Method and device for electromagnetic soil research through complete measurement of the electromagnetic elliptically polarized field artificially in the subsurface of excited alternating currents by comparing the amplitudes and phase constants of the field vectors with normal current or voltage values in an alternating current compensator

Info

Publication number: DE509284C
Application number: DEA58155D
Authority: DE
Original assignee: RICHARD AMBRONN DR
Current assignee: RICHARD AMBRONN DR
Priority date: 1929-06-18
Filing date: 1929-06-18
Publication date: 1930-10-10

Description

Verfahren und Einrichtung zur elektromagnetischen Bodenforschung durch vollständige Ausmessung des elektromagnetischen elliptisch polarisierten Feldes künstlich im Untergrunde erregter Wechselströme durch Vergleichen der Amplituden und Phasenkonstanten der Feldvektoren mit Normalstrom- oder -spannungswerten in einem Wechselstromkompensator Bei der Untersuchung des Untergrundes mittels elektrischer Wechselströme zum Zwecke der Aufsuchung von Lagerstätten wirtschaftlich wertvoller Stoffe erhält man bekanntlich stets ein elliptisch polarisiertes, elektromagnetisches Feld im Untergrunde und im Luftraume, aus dessen räumlicher Gestalt man die Einwirkung von Einlagerungen mit abweichender elektrischer Leitfähigkeit oder mit besonderen magnetischen oder ,lielektrischeii Eigenschaften im Untergrunde erkennen und analysieren kann.Process and device for electromagnetic soil research complete measurement of the electromagnetic elliptically polarized field Artificially excited alternating currents in the subsurface by comparing the amplitudes and phase constants of the field vectors with normal current or voltage values in an alternating current compensator when examining the subsurface by means of electrical Alternating currents for the purpose of exploring deposits are more economically valuable As is well known, substances are always elliptically polarized and electromagnetic Field in the subsoil and in the air, from whose spatial shape one can determine the effect of deposits with deviating electrical conductivity or with special Detect and analyze magnetic or dielectric properties in the subsurface can.

Bei der Vermessung der Schwingungsellipsen des Spannungs-, Strom- oder magnetischen Vektors dieser Wechselströme zeigt sich nun die große Schwierigkeit, daß in den Meßapparaten und in den an sie angeschlossenen Leitungen vagabundierende Ströme teils kapazitiv, teils induktiv und auch durch im Gelände unvermeidliche Isolationsfehler erzeugt werden, welche sich den zu messenden Wirkungen in ganz unvorhersehbarer Weise überlagern und diese oft bis zur Unkenntlichkeit entstellen.When measuring the oscillation ellipses of the voltage, current or magnetic vector of these alternating currents now shows the great difficulty that stray in the measuring apparatus and in the lines connected to them Currents partly capacitive, partly inductive and also through unavoidable in the field Insulation faults are generated, which affect the effects to be measured in whole superimpose in an unpredictable way and often distort them beyond recognition.

Das wird z. B. bei der Messung der Intensität und Phase der Spannungsdifferenz zwischen zwei in geringerer Entfernung voneinander am Boden angebrachter Suchsonden (bei der Sondenmethode zur Vermessung des elektrischen Feldes der Bodenströme an der Erdoberfläche) dadurch sichtbar, daß bei Vertauschung der beiden Sonden untereinander die Phase der Spannungsdifferenz zwischen ihnen sich nicht genau um r8o° ändert, während doch diese Phasenänderung bei den sonst scheinbar gänzlich unveränderten Messungsbedingungen genau 18o° betragen inüßte, wenn eben keine auf das M.eßsvstem von außen einwirkenden Störungen vorhanden wären.This is z. B. when measuring the intensity and phase of the voltage difference between two search probes placed at a smaller distance from each other on the ground (for the probe method for measuring the electric field of the ground currents the earth's surface) is visible in that when the two probes are interchanged the phase of the voltage difference between them does not change exactly by r8o °, while this phase change occurs with the otherwise apparently completely unchanged Measurement conditions are exactly 180 ° if there are none on the measuring system external disturbances would be present.

Entsprechend müßte die Intensität (Amplitude) der zu messenden Spannungsdifferenz bei bloßer Vertauschung der Sonden untereinander unverändert bleiben, was in der Praxis aber im allgemeinen durchaus nicht der Fall ist.The intensity (amplitude) of the voltage difference to be measured should correspondingly if the probes are merely interchanged, what is unchanged in the Practice, however, is by no means the case in general.

In gleicher Weise zeigt sich bei den Messungen im magnetischen Felde der Bodenströme mittels eines Induktionsrahmens, daß beim Umlegen dieses Induktionsrahmens um genau r8o°, so daß also die Induktionswicklung mit umgekehrtem Umlatifss,inne genau in die erste Lage zurückfällt, weder die Phase der induzierten Spannurig um genau i8o° verschoben noch mit genau gleicher Amplitude gemessen wird, wie es beim Fehlen der oben gekennzeichneten äußeren Störungen der Fall sein müßte.The same applies to measurements in the magnetic field the ground currents by means of an induction frame that when you fold this induction frame by exactly r80 °, so that the induction winding with the reversed ratio is inside falls back exactly into the first position, neither does the phase of the induced Spannurig change shifted exactly i8o ° and measured with exactly the same amplitude as in the Miss of the external disturbances described above should be the case.

Um zu brauchbaren Messungsergebnissen zu gelangen, müssen diese äußeren Störungenauf geeignete Weise fortgeschafft werden.In order to achieve useful measurement results, these must be external Faults are removed in a suitable manner.

Um die meiner Erfindung zugrunde liegende Methode der vollständigen Kompensation dieser störenden äußeren Einwirkungen zu erläutern, möge zunächst die Überlagerung der verschiedenen Spannungskomponenten .in der zur Kompensation der zu messenden Spannungsdifferenzen dienenden Apparatur ganz allgemein betrachtet werden.To the method on which my invention is based, the complete To explain the compensation of these disruptive external influences, first the Superposition of the various stress components .in the to compensate for the to be measured voltage differences serving apparatus considered quite generally will.

Gegeben ist als zu messende Spannungsdifferenz zwischen zwei Erdsonden (Sondenmethode) oder zwischen den Klemmen eines Induktionsrahmens (Rahmen- oder Induktionsinetliode) eine Wechselspannung: e, =E, sin (wt + qa,), (z) wo E, die Amplitude dieser Spannung und cp, ihre Phasendifferenz gegen eine sinusförniige Normalspannung, z. B. die das Erdfeld erregende Wechselspannung, bedeuten. Infolge der Einheitlichkeit der Erzeugung aller hier und im folgenden zu behandelnden Strom-und Spannungskomponenten besitzen diese sämtlich die gleiche Kreisfrequenz w, während t die laufende Zeit bedeutet. Um e, vollständig und eindeutig zu bestimmen, muß man also E, und c9, messen, was in der Praxis in der Weise geschieht, daß man e, mittels eines Wechselstromkompensationsapparates mit einer Normalspannung nach Amplitude E'1 und Phasenkonstante cal vergleicht.Is given as the voltage difference to be measured between two geothermal probes (Probe method) or between the terminals of an induction frame (frame or Induktionsinetliode) an alternating voltage: e, = E, sin (wt + qa,), (z) where E, the Amplitude of this voltage and cp, its phase difference against a sinusoidal one Normal stress, e.g. B. mean the alternating voltage exciting the earth's field. As a result the uniformity of the generation of all electricity and electricity to be treated here and below Stress components all have the same angular frequency w while t means the running time. In order to determine e, completely and unambiguously, must So one measures E, and c9, what happens in practice in such a way that one e, by means of an alternating current compensation apparatus with a normal voltage according to amplitude E'1 and phase constant cal compares.

Man benutzt dazu eine Nullmethode, d.11. man stellt im Kompensationsapparat durch Abzweigung o. dgl. von der Normalspannung eine nach Amplitude E. und Phasenverschiebung #"_ definierte Spannung e_ her, so daß e, - EZ sin (wt + (p,) (2) ist. Sieht man nun zunächst von dem Einflusse der oben in ihrer Wirkung beschriebenen Störspannung ab, so würde im Kompensationsfalle e, - - e.= sein müssen, .damit im Meßkreise, in dem die Spannungen e, und e= wirken und in dem außerdem, i. a. über einen Verstärker, ein -,%leßgerät, z. B. ein Teleplion, eingeschlossen ist, niemals ein Ström entstehen kann (Nullmethode). Die Gleichung e1 - - e2 - El sin (u-t + cpl) =-E 2 sin (u,t + q@2) (3) kann aber für jeden Wert von t mir dann erfüllt sein, wenn gleichzeitig E, = E, und (p, = (p., ± 18o° (4) ist.A zero method is used for this, i.e. 11. a voltage e_ defined in terms of amplitude E. and phase shift # "_ is produced in the compensation apparatus by branching or the like from the normal voltage, so that e, - EZ sin (wt + (p,) (2) initially from the influence of the interference voltage described above in terms of its effect, then in the compensation case e, - - e. = would have to be, so in the measuring circuit in which the voltages e and e = act and in which, in addition, generally via a Amplifier, a measuring device, e.g. a teleplion, is included, a current can never arise (zero method) The equation e1 - - e2 - El sin (ut + cpl) = -E 2 sin (u, t + q @ 2) (3) can be fulfilled for every value of t if at the same time E, = E, and (p, = (p., ± 180 ° (4)).

Infolge der von außen kommenden Störungen wird nun aber im Meßkreise noch eine dritte elektromotorische Kraft wirksam; diese setzt sich zwar aus zahllosen Einzelspannungen mit ganz verschiedenen Amplituden En und Phasernkonstanten cp" zusammen, .aber ihre Einzelspannungen weisen infolge ihrer gemeinsamen Entstehung durch die das Feld im Boden primär erzeugende Wechselspannung sämtlich die gleiche Frequenz w auf und lassen sich infolgedessen zu einer einzigen sinusförinigen elektromotorischen Kraft e31 mit der Amplitude E;, und der Phasenkonstante (p.. zusammensetzen, so claß e3 = E; sin (7E@t + (p3) (5) wird.As a result of the disturbances coming from outside, a third electromotive force is now effective in the measuring circuit; This is made up of countless individual voltages with completely different amplitudes En and phase constants cp ", but their individual voltages all have the same frequency w as a result of their joint creation by the alternating voltage primarily generating the field in the ground and can consequently be formed into a single sinusoidal shape electromotive force e31 with the amplitude E; and the phase constant (p .. put together so that e3 = E; sin (7E @ t + (p3) (5)) .

Insgesamt wirken nun also in dem 'Ießkreise drei elektromotorische Kräfte e" e, und e3, die sich zu einer auf das Meß,instrument wirkenden Gesamtspannung e",- e, + e:; + e, zusammensetzen.Overall, then, three electromotive forces e "e, and e3 act in the measuring circuit, which result in a total voltage e", - e, + e :; + e, put together.

Es ist also e.r = El sin (wt + 91) + E2 sin (wt + ys) + Es sin (wt + y3) - (6) Von diesen Gliedern ist E, sin (wt + (p,) als zu messende Spannung gegeben und kann insbesondere durch Umpolen der Sonden bzw. des Induktionsrahmens quantitativ genau in Phase um 18o° bei konstanter Amplitude E, verdreht werden. Dagegen ist E, sin (wt + cp,) mittels des Kompensationsapparates beliebig einstellbar. E3 sin (wt +(p,) schließlich ist an jedem Meßpunkte durch die Lage der einzelnen Teile der Meßapparatur im Felde; unveränderlich nach Amplitude und Phasenkonstante vorgegeben.So it is er = El sin (wt + 91) + E2 sin (wt + ys) + Es sin (wt + y3) - (6) Of these terms, E, sin (wt + (p,) is the voltage to be measured and can be quantitatively precisely rotated by 180 ° in phase by reversing the polarity of the probes or the induction frame with constant amplitude E. In contrast, E, sin (wt + cp,) can be set as required by means of the compensation apparatus. E3 sin (wt + ( p,) is finally given at each measuring point by the position of the individual parts of the measuring apparatus in the field; invariably according to amplitude and phase constant.

Es sei nun angenommen, daß bei einer bestimmten Einstellung der Sonden bzw. des Rahmens, d. h. bei vorgegebenen Werten von Ei und (p" mittels des Kompensationsapparates E, und q-, so eingestellt seien, daß es nach Gleichung (6) dauernd verschwindet. Dann müßte also es- o - El sin (wt+ y1) + E., sin (u,t+ y") -f- E3 sin (wt -j- (F3) (7) sein oder o = El sin wt cos cpl + El cos wt sin cpl + E3 sin wt cos cp3 + F_3 cos wt sin q@3 - E, cos (tp,, sin u,t - E_ sin cp., cos wt - (El cos 9, + E3 cos cp3) . sin ze1 + (El sin c;@l + E3 sin c)3) cos zet. Da diese Gleichung für alle Werte von t gelten muß, so ist - E., cos (F, - E, cos T, -j- E" cos , (<@) - E_ sin t1;> > E, sin rl, -f- E, sin q>3. Aus diesen Gleichungen (8) ersieht man nun sofort, @laß beim Vorhandensein einer Störspannung e.. weder E., sich gleichbleiben kann noch (/" um genau iAo° sieb verschiebt, wenn man die zu messende elektromotorische Kraft e, - E, sin Nrl umpolt, so daß (t.-,' --_ (f, -F- i 8o° wird. Durch Umpolen von e, würde vielmehr eine neue Kompensationsspannung e.' am Kompensationsapparate zur Nulleinstellung führen, aus der sich die Gleichungen __ E;= cos q@-. - El cos q>1 -f- E, cos (P3 - Esin q@_ - - El sin cal -rt- E3 sin q>3 (9) ergeben. Aus den vier Gleichungen (8) und (9) könnte man zwar E" (f;" E3 und q;3 berechnen; dieses Verfahren ist aber für die Praxis zu kompliziert und zeitraubend, denn diese Werte ergeben sich aus folgenden unbequemen Gleichungen: plan inuß also einen einfacheren Weg suchen, uni zu bestimmen oder vielmehr aus den ,TNlessungen ganz zu eliminieren. Meine Erfindung ergibt einen solchen Weg in folgender Weise: Gleichung (6) zeigt die Zusammensetzung der zu Messenden Spannung e,, der Kompensationsspannung e " und der Störspannung c.,,. Wenn man nun in dein Meßkreis noch eine vierte Spannung c4 m:it der Amplitude F_, und der Phase q"., durch einen zweiten Kompensationsapparat erzeugt, so geht Gleichung (0) über in et - Ei sin (Zeit + (;;l) -i- E2 sin (zel -}- q)2) + E3 sin (ze,t -@ y3) -E- E,i sin (ZU-1 -j- Y4) (Ir) Man inuß nun eine Meßmethode suchen, «-elche es ermöglicht, E, i E" (p;, - q 2 -I- i 8o°, E., - E,, y3 - (f" ± i 8o° zu machen. Dann wird et stets gleich Null bleiben und im Gesaintmeßkreis dauernd Stronilosigkeit herrschen.It is now assumed that with a certain setting of the probes or the frame, ie with given values of Ei and (p "by means of the compensation apparatus E, and q-, are set so that it disappears permanently according to equation (6). Then es- o - El sin (wt + y1) + E., sin (u, t + y ") -f- E3 sin (wt -j- (F3) (7) or o = El sin wt cos cpl + El cos wt sin cpl + E3 sin wt cos cp3 + F_3 cos wt sin q @ 3 - E, cos (tp ,, sin u, t - E_ sin cp., Cos wt - (El cos 9, + E3 cos cp3 ). sin ze1 + (El sin c; @l + E3 sin c) 3) cos zet. Since this equation for all values of t must apply, so is - E., cos (F, - E, cos T, -j- E "cos, (<@) - E_ sin t1;>> E, sin rl, -f- E, sin q> 3. From these equations (8) one can see now immediately, @ leave if there is one Interference voltage e .. neither E., stay the same can still (/ "shifts by exactly iAo ° Sieb, if you have the electromotive to be measured Force e, - E, sin Nrl reversed, so that (t.-, '--_ (f, -F- i 8o ° becomes. Rather, by reversing the polarity of e, a new compensation voltage e. ' lead to the zero setting on the compensation apparatus, from which the equations __ E; = cos q @ -. - El cos q> 1 -f- E, cos (P3 - Esin q @ _ - - El sin cal -rt- E3 sin q> 3 (9). From the four equations (8) and (9) one could Calculate E "(f;" E3 and q; 3; however, this procedure is too complicated and time-consuming for practice, because these values result from the following uncomfortable equations: plan must therefore look for a simpler way of determining uni, or rather of eliminating it entirely from the lessons. My invention results in such a way in the following way: Equation (6) shows the composition of the voltage to be measured e "the compensation voltage e" and the interference voltage c. ,,. If you now add a fourth voltage c4 m: it of the amplitude F_, and the phase q "., generated by a second compensation apparatus, then equation (0) changes over to et - Ei sin (time + (;; l) -i- E2 sin (zel -} - q) 2) + E3 sin (ze, t - @ y3) -E- E, i sin (ZU-1 -j - Y4) (Ir) One must now look for a method of measurement, "-which makes it possible to make E, i E"(p;, - q 2 -I- i 80 °, E., - E ,, y3 - (f "± i 80 ° Then et will always remain equal to zero and there will be permanent lack of electricity in the total measuring circle.

Dieses Mittel ist nun dadurch gegeben, daß man E4 und ([, so lange varriiert, bis et beim Umpolen der Spannung e" d. h. also der zu anessenden Spannungsdifferenz zwischen den Erdsonden o:ler an den Kleininen des Induktionsrahmens, genau \u11 bleibt. Denn diese Bedingung kann, da et - o für alle Werte von t in Gleichung (i i) gelten soll, nur dann streng erfüllt «-erden, wenn gleichzeitig 1#2 -- E4 und c3 - ,, @ i8o° ist. Sobald also bciin Umpolen der zu messenden Spannung e, sich v , um genau i8o° ändert, muß die Hauptkoanpensation e_ nach Amplitude und Phase die zu anessende Spannung e, und die Nebenkompensation c, nach Amplitude und Phase die Störspannung e3 vollständig unrl eindeutig definieren.This means is now given by varying E4 and ([until et remains exactly \ u11 when reversing the polarity of the voltage e "ie the voltage difference to be measured between the geothermal probes or the small parts of the induction frame Since et - o should apply to all values of t in equation (ii), this condition can only be strictly fulfilled if 1 # 2 - E4 and c3 - ,, @ i8o ° reversing the polarity of the voltage to be measured e, is v, changes by exactly i8o °, the Hauptkoanpensation must e_ in amplitude and phase to the voltage anessende e, and the secondary compensation c, amplitude and phase, the noise voltage e3 UNRL completely clearly defined.

In der Praxis muß also E4 und (T4 mittels der Nebenkompensation so lange variieren, bis beim Unipolen der zu messenden Spannung e, (d. b. bei Variation von T, um -f- i8o°) die Hauptkompensation nach ihrer Amplitude E, unverändert bleibt und in Phase (/-, sich um ebenfalls genau -f- i8o° ändert. Diese Aufgabe ist in der Praxis durch Eingabeln des Endwertes schnell und bequem zu erreichen..In practice, E4 and (T4 must be so vary for a long time until at unipolar the voltage to be measured e, (i.e. with variation from T, to -f- 180 °) the main compensation according to its amplitude E, remains unchanged and in phase (/ -, also changes by exactly -f- i8o °. This task is in in practice by entering the final value quickly and easily.

Die Erfindung betrifft also ein Verfahren und eine Einrichtung zur elektromagnetischen Bodenforschung durch vollständige Ausmessung des elektromagnetischen, elliptisch polarisierten Feldes künstlich im Untergrunde erregter Wechselströme durch @'ergleichen der Amplituden und Phasenkonstanten der Feldsektoren mit Normalstrom- oder -spannungswerten in einem Wechselstromkompensator, und sie besteht dai in, daß in dein Kompensationsapparat außer der zur Messung erforderlichen Konipensationsvorrichtun.g (dein Hauptkornpensator) noch eine zweite Vorrichtung zur Herstellung einer gleichfrequenten, nach Amplitude und Phase einstellbaren Wechselspannung angeordnet ist (Nebenkompensator), welche mit der Hauptkoanpensationsspannung und der zti messenden, aus dem Erdfelde entnommenen Spannung in Serie liegt.The invention thus relates to a method and a device for electromagnetic soil research through complete measurement of the electromagnetic, elliptically polarized field artificially in the subsurface of excited alternating currents by @ 'compare the amplitudes and phase constants of the field sectors with normal current or voltage values in an AC compensator, and it consists of, that in your compensation apparatus besides the Konipensationsvorrichtun.g necessary for the measurement (your main compensator) a second device for the production of a constant frequency, AC voltage adjustable according to amplitude and phase is arranged (secondary compensator), which with the main compensation voltage and the zti measuring, from the earth's field taken voltage is in series.

Die praktische Durchführung der Erfindung sei nun an einigen Beispielen aufgezeigt und mittels der Abb. i bis 3 erläutert. In Abb. i bedeuten F, und F; die Feldelektroden, mittels deren der im Wechselstromgenerator G mit der Frequenz w erzeugte Wechselstrom in die Ende geführt wird.The practical implementation of the invention will now be based on a few examples shown and explained by means of Figs. i to 3. In Fig. I mean F, and F; the field electrodes, by means of which the in the alternator G with the Frequency w generated alternating current is fed into the end.

In die Erdleitung ist ein Widerstand A eingeschaltet, an dessen Enden die zur Speisung der Kompensationsapparate benötigte Spannung abgezweigt und über die Fernleitung FL an den Aufstellungsort der Kompensationsschaltungen geführt wird.A resistor A is connected in the earth line, at the ends of which the voltage required to feed the compensation apparatus is branched off and is carried via the long-distance line FL to the installation site of the compensation circuits.

IL ist der Hauptkompensationsapparat, in welchem die Kompensationsspannung e, nach Amplitude und Phase einstellbar erzeugt wird.IL is the main compensation apparatus in which the compensation voltage e, adjustable according to amplitude and phase is generated.

R ist beispielsweise ein Induktionsrahmen, in welchem die zu messende Spannung e, erregt wird.For example, R is an induction frame in which the Voltage e, is excited.

T1 ist ein Verstärker und T ein ,daran angeschlossenes Prüftelefon.T1 is an amplifier and T is a test telephone connected to it.

Von der Verbindungsleitung FL ist nun eine Ableitung abgezweigt, welche die Primärwicklung des Transformators Tr und den Widerstand Wa enthält. An die Sekundärseite des Transformators Ti- ist der große, induktionsfreie Widerstand y171 und an die Enden des Widerstandes Wa der große, induktionsfreie Widerstand W.= gelegt.From the connecting line FL a discharge is now branched off, which contains the primary winding of the transformer Tr and the resistor Wa. To the secondary side of the transformer Ti- is the large, induction-free resistor y171 and to the Ends of the resistor Wa the large, induction-free resistor W. = placed.

Die Mitten der beiden Widerstände 11j, und T.f'Z sind durch eine Verbindungsleitung l miteinander verbunden. Die Schleiffedern a und 1> können die gesamte Länge der Widerstände I1-1 und W.= bestreichen. Da die Spannungskurven in den Widerständen if', und I17. infolge der Erzeugung dieser Spannungen gegeneinander um nahezu go° in Phase verschoben sind, so läßt sich durch Verschieben der Schleiffedern a und b jede beliebige Phase und bis zu einem gewissen Maximum jede beliebige Amplitude einer mit dem Generator G gleichfrequenten Wechselspannung herstellen.The centers of the two resistors 11j and T.f'Z are connected to one another by a connecting line l. The slide springs a and 1> can coat the entire length of the resistors I1-1 and W. =. Since the voltage curves in the resistors if ', and I17. As a result of the generation of these voltages are shifted from one another by almost go ° in phase, any desired phase and up to a certain maximum any desired amplitude of an alternating voltage with the same frequency as the generator G can be produced by moving the slide springs a and b.

Diese Wechselspannung wird durch Hintereinanderschalten mit den Ausgangskleininen des Kompensationsapparates K, des Meßmittels R und des Verstärkers h als Nebenkompensation verwandt, welche die benötigte Spannung e,, liefert und die den in der gesamten Meßapparatur entstehenden vagabundierenden Spannungen das Gleichgewicht halten soll.This alternating voltage is generated by being connected in series with the output bits of the compensation apparatus K, the measuring means R and the amplifier h as secondary compensation related, which supplies the required voltage e ,, and which supplies the in the entire Measuring apparatus created stray tensions to keep the equilibrium.

Die Messung erfolgt nun so, daß zunächst bei einer durch die Meßbedin.gungen sonst erforderten Stellung der Rahmenspule R und bei Einstellung der Schleiffedern a und b je auf die ;Mitte der beiden Widerstände TV, und I1 :, die in R induzierte Spannung e, mittels des Kompensationsapparates K (e=) kompensiert wird, so daß in dem Telephon kein Ton mehr entsteht. Sodann wird der Rahmen R um i8o° herumgelegt bzw. seine Klemmen umgepolt, so taß in dem Meßsystem an Stelle ,der Spannung e, die um i 8o' in Phase verschobene Spannung-e, auftritt. Sodann wird mittels der Hauptkompensation K die Kompensation wiederum durchgeführt, wobei sich im allgemeinen herausstellt, daß die neue im Hauptkompensat.ionsapparat hergestellte Spannung e= nicht die gleiche Amplitude noch auch eine um i8o° verschobene Spannung gegen das zuerst gemessene e. aufweist. Man reguliert dann den Hauptlcompensationsapparat etwa auf die Mitte der Differenz der vor und nach dem Umlegen der Spannung e, gemessenen Werte (wobei man die natürliche Phasendrehung um i8o° selbstverständlich berücksichtigen muß). Dann entsteht natürlich im Telephon ein Ton. Diesen schafft man nunmehr durch Verschieben der Schleiffedern a und b längst der Widerstände W, und W. der Nebenkompensation fort und wiederholt dann die ganze Messung mit der Hauptkompensation IL noch einmal. Im allgemeinen wird dieser erste Arbeitsgang bereits genügen, um die zu anessende Spannung e, und die Störspannung e; nach Amplitude und Phase in der Haupt-bzw. N ebenkompensation ablesen zu können. Anderenfalls muß man das oben beschriebene Annäherungsverfahren nochmals wiederholen.The measurement is now carried out in such a way that initially with a position of the frame coil R otherwise required by the measurement conditions and with the adjustment of the slide springs a and b to the middle of the two resistors TV, and I1:, the voltage e induced in R, is compensated by means of the compensation apparatus K (e =), so that no more sound is produced in the telephone. The frame R is then placed around 180 ° or its terminals reversed, so that instead of the voltage e, the voltage-e, shifted in phase by i 80 ', occurs in the measuring system. The compensation is then carried out again by means of the main compensation K, it generally being found that the new voltage e produced in the main compensation apparatus does not have the same amplitude, nor is it a voltage shifted by 180 ° with respect to the first measured e. having. The main compensation apparatus is then adjusted to approximately the middle of the difference between the values measured before and after the voltage e, was changed (although the natural phase rotation by 180 ° must of course be taken into account). Then, of course, there is a tone on the telephone. This is now done by moving the slide springs a and b along the resistors W and W. of the secondary compensation and then repeats the entire measurement with the main compensation IL again. In general, this first step will already be sufficient to determine the voltage e to be applied and the interference voltage e; according to amplitude and phase in the main or. To be able to read secondary compensation. Otherwise the approximation procedure described above must be repeated again.

In Fi.g. z bedeuten F, und F, wiederum die Elektroden, mit Hilfe deren der mit dein Wechselstromgenerator G mit der Frequenz erzeugte Strom in die Erde geführt wird. In die Erdleitung ist wiederum ein Abzweigwiderstand A eingesetzt, von dessen Enden über die Verbindungsleitung FL der Vergleichsstrom an den Ort der eigentlichen Messung hingeleitet wird.In Fi.g. z mean F, and F, again the electrodes, with the help of them the current generated with your alternator G with the frequency into the earth to be led. In turn, a branch resistor A is inserted in the earth line, from its ends via the connecting line FL the comparison current to the location of the actual measurement is guided.

Die Anordnung der Fig.2 unterscheidet sich in der Hauptsache gegen diejenige der Fig. i dadurch, daß hier die Konstruktion der Hauptkompensation K an einem Beispiel im einzelnen dargelegt und die Konstruktion der Nebenkompensation dieser speziellen Ausbildung der Hauptkompensation angepaßt .ist.The arrangement of Fig.2 differs in the main against that of FIG. i in that the construction of the main compensation K explained in detail using an example and the construction of the secondary compensation this special training of the main compensation .is adapted.

Der durch die Verbindungsleitung FL herangebrachte Vergleichsstrom durchfließt zunächst die beiden Primärspulen P, und P_ eines Phasenv ariometers und geht dann weiter .durch die Primärwicklung eines Lufttransformators Tr, und durch die Primär--,vicklung eines zweiten Lufttransformators Tr..The comparison current brought by the connecting line FL initially flows through the two primary coils P and P_ of a phase variometer and then continues. through the primary winding of an air transformer Tr, and through the primary, winding of a second air transformer Tr ..

Die Feldspulen P, und P@ bilden das o°-Spulenpaar eines Phasenvariometers, welches aus vier im Ouadrat zueinander angeordneten Spulen besteht, von denen das andere Spulenpaar S, und S, von einem um go° in Phase verschobenen Strom durchflossen wird, welcher der Sekundärwicklung des Transformators Trl entnommen wird und welcher außerdem noch durch die Primärwicklung eines Lufttransformators Tr, hinrIurchfiießt. Durch diese Anordnung wird in dem Raume zwischen den Spulen p1, P., S1, S., ein Drehfeld erzeugt, wenn man noch dafür Sorge trägt, daß die Feldstärke der Spulenpaare P, und P2 einerseits und S1 und S, andererseits einander genau gleich sind. Innerhalb dieses Drehfeldes dreht sich nun um eine zu den Kraftlinien dieses Drehfeldes vertikale Achse eine Induktionsspule D, welche über den großen Meßwiderstand JITY kurzgeschlossen ist. Beim Drehen der Spule D um ihre Achse innerhalb des Drehfeldes variiert die Phase dieser Spannung proportional mit dem Drehwinkel, während die Intensität des Induktionsstromes stets konstant bleibt. Infolgedessen besteht längs des Meßwiderstandes NW ein in Phase einstellbarer, nach seiner Intensität aber stets konstanter Spalinungsabfall, welcher bei dem Verfahren gemäß der Erfindung als Kompensationsspannung e." benutzt wird.The field coils P, and P @ form the o ° coil pair of a phase variometer, which consists of four coils arranged in the square to one another, from which the other coil pair S, and S, is traversed by a current shifted by go ° in phase, which the Secondary winding of the transformer Trl is removed and which also flows through the primary winding of an air transformer Tr1. With this arrangement, a rotating field is generated in the space between the coils p1, P., S1, S., if one takes care that the field strength of the coil pairs P and P2 on the one hand and S1 and S on the other hand are exactly the same are. Within this rotating field, an induction coil D now rotates about an axis vertical to the lines of force of this rotating field, which is short-circuited via the large measuring resistor JITY. When the coil D rotates around its axis within the rotating field, the phase of this voltage varies proportionally with the angle of rotation, while the intensity of the induction current always remains constant. As a result, along the measuring resistor NW there is a phase-adjustable, but always constant according to its intensity, Spalinungsabfall which is used in the method according to the invention as a compensation voltage e. "

Die Nebenkompensationsspannung e4 wird über die Lufttransfor,inatoren Tr, und Tr" in der Weise erzeugt, daß an die Sekundärwicklungen dieser Transformatoren die großen Widerstände f", und Wh angeschlossen sind, in denen der Schaltung gemäß um 9o° gegeneinanrler verschobene Spannungsabfälle bestehen. Die Mitten der beiden Widerstände 1%1'1 und TV, sind wiederum durch eine Verbindungsleitung L miteinander verbunden, so daß man durch Verschieben der Schleifferlern a und b auf der ganzen Länge der Widerstände W 1 und -TAL', jede beliebige Phaseil,clifferenz der zwischen a und b herrschenden Spannung e, gegen die Normalspannung und bis zu einer gewissen Grenze jede beliebige Amplitude herstellen kann.The secondary compensation voltage e4 is generated via the air transformers Tr, and Tr "in such a way that the secondary windings of these transformers are connected to the large resistors f" and Wh, in which voltage drops are shifted by 90 ° according to the circuit. The centers of the two resistors 1% 1'1 and TV are in turn connected to one another by a connecting line L, so that by moving the sliders a and b over the entire length of the resistors W 1 and -TAL ', any phase cable, clifferenz the voltage e between a and b , against the normal voltage and up to a certain limit, can produce any amplitude.

R ist wiederum die Induktionsspule, welche zur Vermessung des magnetischen Feldes der Bodenströme benutzt werden soll, T.' ein Verstärker und T das Telefon.R is in turn the induction coil, which is used to measure the magnetic Field of the ground currents is to be used, T. ' an amplifier and T the phone.

Indem man null das nach Phase und Amplitude einstellbare Spannungsgefälle auf dem Meßwiderstand IIIf' als Hauptkompensationsspannung e, und die ebenfalls nach Phase und Amplitude einstellbare Spannungsdifferenz zwischen den Schleiffedern a und b als Nebenkompensation e., benutzt, kann man wiederum bei der Messung in genau der gleichen Weise vorgehen, die bei der Beschreibung der Fig. i erläutert wurde, und kann dadurch sowohl die zu niessende Spannung ei der Induktion in der Rahmenspule als auch die vagabundierende Spannung e, nach Intensität und Phase ausmessen. Schließlich zeigt Fig. 3 an einem weiteren Beispiel eine nochmals in einigen Einzelheiten veränderte Schaltung, welche sich insbesondere in der Praxis sehr gut bewährt hat.By using zero, the voltage gradient on the measuring resistor IIIf ', which can be adjusted according to phase and amplitude, as the main compensation voltage e, and the voltage difference between the slip springs a and b , which is also adjustable according to phase and amplitude, as secondary compensation e Proceed in the same way that was explained in the description of FIG. i, and can thereby measure both the voltage ei to be sneezed from the induction in the frame coil and the stray voltage e according to intensity and phase. Finally, in a further example, FIG. 3 shows a circuit which has been modified again in some details and which has proven itself very well in practice in particular.

F, und F, bedeuten wiederum die Feldelektroden, G den Generator, A die Abzweigung des Vergleichsstromes, welche dieses Mal induktiv durch einen Transformator vorgesehen ist, und FL führt schließlich als Verbindungsleitung von der Sekundärwicklung des Transformators A den Vergleichsstrom zur eigentlichen Meßapparatur, welche an derjenigen Stelle aufgebaut ist, wo entweder das Spannungsgefälle am Erdboden oder das magnetische Feld der Bodenströme bestimmt werden soll. An der Meßstelle ist zunächst die Verbindungsleitung FL über einen hohen Widerstand W3 kurzgeschlossen, dessen Mitte bei E" an der Meßstelle geerdet ist. Dadurch wind der Vorteil erzielt, daß bereits ein großer Teil der vagabundierenden Spannung, welche kapazitiv oder durch zufällige Isolationsfehler in derVerbindungsleitung FL entsteht, wiederum zur Erde abgeleitet wird, wodurch die genaue Einstellung der Nebenkompensation e., bedeutend erleichtert und dadurch die für die Messungen erforderliche Zeit erheblich vermindert wird. Indessen wird diese Erdung der Mitte des Widerstandes WR an sich nicht als neu beansprucht.F, and F, again mean the field electrodes, G the generator, A the branching of the reference current, which this time is inductively provided by a transformer, and FL finally leads as a connecting line from the secondary winding of the transformer A to the reference current to the actual measuring apparatus, which is connected the place where either the voltage gradient on the ground or the magnetic field of the ground currents is to be determined. At the measuring point, the connecting line FL is first short-circuited via a high resistance W3, the center of which is grounded at E "at the measuring point arises, is in turn diverted to earth, whereby the precise setting of the secondary compensation e., is considerably facilitated and the time required for the measurements is considerably reduced.

Der durch die Verbindungsleitung FL herbeigeführte Strom wird dann weiter wiederum durch die Primärspulen P, und P2 eines Phasenv ariometer s und durch die Primärwicklung des Transformators Tr, geleitet. Aus der Sekundärwicklung des Transformators T-r, wird dann weiterhin der Speisestrom für die Sekundärspulen S1 und S2 dieses Phasentransformators entnommen, so daß innerhalb des von P1, P_, S1, SZ umschlossenen Raumes ein Drehfeld entstellt. In diesem Drehfeld ist wiederum die Spule D angebracht, welche über den Meßwiderstand MT4' kurzgeschlossen ist, an welchem dann die Meßspannung e, abgenommen wird, welche als Hauptkompensation dienen soll.The current brought about by the connecting line FL is then in turn passed through the primary coils P and P2 of a phase variometer and through the primary winding of the transformer Tr. The supply current for the secondary coils S1 and S2 of this phase transformer is then taken from the secondary winding of the transformer Tr, so that a rotating field is distorted within the space enclosed by P1, P_, S1, SZ. The coil D, which is short-circuited via the measuring resistor MT4 ', from which the measuring voltage e, which is intended to serve as the main compensation, is then tapped in this rotating field.

Die Nebenkornpensationsschaltung wird gespeist durch die beiden Hilfsspulen Hl und H_, welche je in dem Felde der Spulen P, und S, des Phasenvariometers der Hauptkompensation liegt und in denen infolgedessen Induktionsspannungen erzeugt werden, welche ebenfalls um 9o° gegeneinander in Phase verschoben sind. Die Induktionsspulen Hl und H= sind dann über die großen Widerstände W1 und W, kurzgeschlossen, von denen die Hilfskompensationsspannung e,, in genau der gleichen Weise wie in F.ig. z abgenommen wird. Die Fig. 3 zeigt im Gegensatz zu den vorhergehenden Figuren beispielsweise die Messung der Spannungsdifferenz zwischen den beiden Sonden Ssl und Ss@, indem diese Spannungsdifferenz mit der Spannung e@ der Hauptkompensation und mit der Spannung e4 der Nebenkompensation über den Verstärker V, an dem das Telephon T angeschlossen ist, in Serie geschaltet ist.The secondary compensation circuit is fed by the two auxiliary coils Hl and H_, which are each in the field of the coils P, and S, of the phase variometer Main compensation lies and in which induction voltages are generated as a result which are also shifted in phase by 90 ° with respect to one another. The induction coils Hl and H = are then short-circuited via the large resistors W1 and W, of which the auxiliary compensation voltage e ,, in exactly the same way as in F.ig. z removed will. In contrast to the preceding figures, FIG. 3 shows, for example the measurement of the voltage difference between the two probes Ssl and Ss @ by dividing this voltage difference with the voltage e @ of the main compensation and with the voltage e4 of the secondary compensation via the amplifier V, on which the telephone T is connected, is connected in series.

Die Vermessung der Spannungsdifferenz zwischen den Suchsonden Ss, und Ss, einerseits und der Störspannung e3 andererseits je nach Amplitude und Phase kann dann in dem gleichenAnnäherungsverfahren erfolgen, wie es bei der Beschreibung der Fig. i im einzelnen ausgeführt worden ist.The measurement of the voltage difference between the search probes Ss, and Ss, on the one hand, and the interference voltage e3, on the other hand, depending on the amplitude and phase can then be done in the same approximation procedure as in the description of Fig. i has been carried out in detail.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method and device for electromagnetic Soil research through complete measurement of the electromagnetic elliptical polarized field artificially in the subsurface of excited alternating currents by comparing them the amplitudes and phase constants of the field vectors with normal current or voltage values in an alternating current compensator, characterized in that in the compensation apparatus apart from the compensation device required for the measurement (the main compensator) still a second device for the production of a constant frequency, according to amplitude and phase adjustable AC voltage is arranged (secondary compensator), which with the main compensation voltage and the one to be measured taken from the earth's field Voltage is in series. a. Device according to claim i, characterized in that that the secondary compensator is primarily parallel to the main compensator. 3. Procedure and device according to claim i, characterized in that the feed current des Secondary compensator is branched off from the main compensator in such a way that the facilities to produce the two current systems out of phase with each other Expansion joints are common. q .. device according to claim z to 3, characterized in that that the supply of the comparison currents to the compensation devices in itself known way when entering the measuring apparatus through a high alternating current resistance is bridged, the center of which is grounded in the vicinity of the measuring point. 5. Method according to claim i, characterized in that by means of two coupled Compensators the alternating voltages to be measured (e1) and the superimposed on them Interference voltages (e,) can each be determined individually. 6. The method according to claim i, characterized characterized in that the alternating voltage to be measured (e,) is superimposed on the interference voltage (e3) by means of an auxiliary compensator connected in parallel with the main compensator is eliminated. 7. Device for performing the method according to claim 6, characterized characterized in that the devices for generating the for the two compensation apparatus required phase-shifted currents common to the main and .the secondary compensator are.