DE102005015355A1 - Electromagnetic substance excitation depth control transmit receive procedure for nuclear magnetic resonance applies maximum transmit current by parallel switching of single wire antennas - Google Patents

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Abstract

An electromagnetic substance excitation and investigation depth control transmit receive procedure applies a maximum current over the entire volume with minimum applied voltage using switching of single insulated wire antennas.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein physikalisches Sende- und Empfangsverfahren für transient-elektromagnetische und Nuclear Magnetic Resonance (NMR-) Tiefenanregungen und -erkundungen von stofflichen Körpern. Es ist bekannt, dass mit Hilfe dieser Untersuchungsmethoden physikalische und chemische Eigenschaften aus einem Material oder Untergrund endlichen ohmschen Widerstandes von einer Umgebung oder von Hohlräumen aus zu erkunden oder zu beeinflussen sind. Elektrische, elektromagnetische, magnetische und NMR-Verfahren verwenden dabei als Antennen sowohl einfache isolierte Stromschleifen oder Spulen, als auch geerdete Dipole. Die magnetisch-induktiven Methoden arbeiten mit entsprechenden Apparaturen über zwei separate oder eine einzige Sender-Empfänger-Schleife mit entsprechenden Umschaltmöglichkeiten für die abwechselnden Betriebsarten. Die Höhe der elektrischen Ströme, die Größe der eingesetzten effektiven Antennenflächen, die Windungszahlen und der zyklische oder pulsartige Betrieb sind dabei verantwortlich für weitreichende magnetische Wechselwirkungen. In impulsiertem Stoffesinneren erreichbaren Abstandes können dadurch sekundäre Ströme und Magnetfelder induziert werden. Bei einem einzigen Antennenkörper wird nach dem Sendevorgang die Antenne geöffnet um an den Enden abfallende Sekundärspannungsverläufe aufzeichnen zu können. Diese transienten Spannungen dienen z.B. nach Gleichstrompulsen als Grundlage für Inversionsrechnungen, um den Untergrundschichtaufbau nach elektrischen Widerständen oder Effekten der Induzierten Polarisation und zugehörigen Mächtigkeiten zu ermitteln. Beim NMR können danach überdies Direktnachweise verborgener chemischer Elemente geführt werden. Hierbei werden mittels sog. Lamourfrequenzen resonante Induktionswechselwirkungen in Stoffesinneren erreichbaren Abstandes derart aufgezwungen, dass entsprechend angeregte Atome eines chemischen Elementes kurzzeitig selbst zu Sendern gleicher Frequenz werden, deren abklingendes Signal wiederum empfangen und ausgewertet werden kann. Zunehmender Bedarf an der Lösung von Tiefenanregungs- und erkundungsaufgaben besteht in den Bereichen der Medizin, der Biologie, der Geologie, der Offshore- und Bauwerkserkundung und der Probenmessung. Untersuchungsziele sind dabei insbesondere Ermittlungen des Innenaufbaus und -zustandes substanzieller Körper, elektrischer Widerstandsverteilungen, superparamagnetischer Effekte, Effekte der Induzierten Polarisation, Gehalte und Vorkommen von Wasser, Geothermal- und Rohstofflagerstätten, unterirdischer Speicherraum, verborgene Metallkörper, umweltschadenbedingte Zustandsänderungen des Bodens, Bauwerksmonitoring u.a.m.The The invention relates to a physical transmission and reception method for transient electromagnetic and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) depth excitations and explorations of material bodies. It is known that with the help of these examination methods physical and chemical properties of a material or substrate finite ohmic resistance from an environment or cavities to explore or influence. Electrical, electromagnetic, Magnetic and NMR methods use as antennas both simple insulated current loops or coils, as well as grounded Dipoles. The magnetic-inductive methods work with appropriate Apparatuses over two separate or one single transmitter-receiver loop with corresponding switchover for the alternating modes. The amount of electrical currents that Size of used effective antenna surfaces, the number of turns and the cyclic or pulsed operation responsible for far-reaching magnetic interactions. In pulsed fabric interior reachable distance thereby secondary streams and magnetic fields are induced. When a single antenna body is after the transmission, the antenna is opened to drop at the ends Record secondary voltage gradients to be able to. These transient voltages are used e.g. after DC pulses as a basis for Inversion calculations to the underground layer construction after electrical resistors or effects of Induced Polarization and associated powers to investigate. In NMR can after that Direct evidence of hidden chemical elements. Here, by means of so-called Lamourfrequenzen resonant induction interactions enforced in Stoffesinneren distance so imposed that correspondingly excited atoms of a chemical element for a short time themselves to transmitters of the same frequency, their decaying signal in turn can be received and evaluated. Increasing demand at the solution of depth stimulation and exploration tasks exists in the areas medicine, biology, geology, offshore and structural engineering and the sample measurement. Investigation objectives are in particular Investigations of the internal structure and condition of substantial bodies, electrical resistance distributions, superparamagnetic effects, induced polarization effects, Contents and occurrence of water, geothermal and mineral deposits, underground Storage space, hidden metal bodies, environmental damage caused state changes of the ground, building monitoring u.a.m.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, bei im abwechsenden Sende- und Empfangsbetrieb genutzten, einzigen schleifenförmigen Antennenkörpern den teilweise gegensätzlichen Anforderungen des Sende- und Empfangsbetriebes hinsichtlich des Leitungsquerschnittes, der Leitungslänge oder der Windungszahl gerecht zu werden.Of the The invention defined in claim 1 is based on the problem when used in the alternating transmission and reception mode, single looped antenna bodies the partially opposing Requirements of the transmitting and receiving company regarding the Cable cross-section, the cable length or the number of turns fair to become.

Dieses Problem wird durch die in Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale, insbesondere durch die Verwendung mehradrigen Antennenkabels und den damit möglichen parallelen oder seriellen Betriebsarten, gelöst.This Problem is solved by the features listed in claim 1, in particular by the use of multi-core antenna cable and the possible parallel or serial modes, solved.

Die mit der Erfindung gemäß Patentanspruch 1 erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ohne wechselweise Beeinflussungen der Sende- und Empfangseigenschaften sowohl größtmögliche Sendereichweiten und Pulsmomentmodulationen als auch gezielte Empfangsverstärkungen sogar bei Verringerung des Umfanges innerhalb eines einzigen Antennenkörpers realisiert werden können. Durch den Einsatz eines mehradrigen Antennenkabels angemessenen Gesamtquerschnittes und entsprechender Schaltvorrichtungen lässt sich je nach Betriebsart ein optimaler Zustand herstellen. Während des Sendens wird z.B. für maximale Reichweiten auf einen parallelen Betrieb unter Nutzung aller Kabeladern geschaltet. Dadurch wird der Strom- oder Leistungsseite gemäß, durch Darbietung größtmöglicher Leitungsquerschnitte und -oberflächen, angepasst. Während des Empfangsbetriebes bewirkt eine serielle Verschaltung einzelner Kabeladern eine Erhöhung der Windungszahl und dadurch eine gezielte Verstärkung der Empfangsleistung.The with the invention according to claim 1 advantages obtained in particular consist in that without alternately Influencing the transmission and reception characteristics both maximum transmission ranges and pulse momentum modulation as well as targeted receive gains even realized in reducing the circumference within a single antenna body can be. Due to the use of a multi-core antenna cable appropriate Total cross-section and corresponding switching devices can be depending on the operating mode, create an optimal state. During the Transmission is e.g. For maximum ranges on a parallel operation under use all cable wires switched. This will be the power or power side according to, by Presentation of the greatest possible Cable cross sections and surfaces, adapted. While the receive mode causes a serial interconnection of individual Cable wires an increase the number of turns and thus a targeted increase in the reception power.

Der in Patentanspruch 2 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, bei einer einzigen achterförmigen Antenne, die zu mobilisierende Leitungslänge klein zu halten und gleichzeitig die Anregungs- und Erkundungstiefenwirkungen in Richtung eines elektrisch leitenden Untergrundes zu erhöhen.Of the specified in claim 2 invention is based on the problem at a single figure-eight Antenna to keep the cable length to be mobilized small and at the same time the excitation and exploration depth effects in the direction of an electrical conductive ground.

Dieses Problem wird durch die in Patentanspruch 2 aufgeführten Merkmale, insbesondere durch die bereichsweise Substitution von Antennenkabel durch eine Erdungsstrecke, gelöst.This Problem is solved by the features listed in claim 2, in particular by the regional substitution of antenna cables through a grounding path, solved.

Die mit der Erfindung gemäß Patentanspruch 2 erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass bei einer achterform-ähnlichen Antenne ohne Verlängerung des verfügbaren Antennenkabels ein größerer Antennenumfang durch eine untergrundgekoppelte Hybridantennenstruktur realisiert werden kann. Mittels beidendigen Erdungen einer nahezu geschlossenen s-förmigen Kabelstrecke entsteht ein geschlossener achterförmiger Stromweg für einen Sendebetrieb mit einer räumlichen Ausprägung. Dadurch werden zusätzliche magnetische Anregungen im mittleren Bereich der Antenne direkt im Innern des Untergrundes erzeugt und die Wechselwirkungen in Richtung des angeschlossenen Untergrundes bei Verringerung der Kabellänge erhöht. Während des Empfangsbetriebes können zwischen den Erdungspunkten transiente Spannungen oder an dem zu diesem Zwecke geöffneten Kabel Überlagerungen eines untergrund-elektrischen und eines kabelseitig-induktiven sekundären Spannungsverlaufes gemessen und aufgezeichnet werden.The advantages achieved by the invention according to claim 2 are, in particular, that in a figure-like antenna without extension of the available antenna cable, a larger antenna circumference can be realized by a ground-coupled hybrid antenna structure. By means of both groundings of a nearly closed s-shaped cable section, a closed aft-shaped current path is created a transmission operation with a spatial expression. As a result, additional magnetic excitations are generated in the central region of the antenna directly in the interior of the substrate and increases the interactions in the direction of the connected ground as the cable length is reduced. During reception operation transient voltages can be measured and recorded between the grounding points or at the cable opened for this purpose superimpositions of a background-electrical and a cable-side-inductive secondary voltage profile.

Der in Patentanspruch 3 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, bei einem geerdeten Dipol gegebener Abstandslänge die Tiefenreichweite der elektromagnetischen Wechselwirkungen zu erhöhen.Of the specified in claim 3 invention is based on the problem for a grounded dipole given distance length the depth range of increase electromagnetic interactions.

Dieses Problem wird durch die in Patentanspruch 3 aufgeführten Merkmale, insbesondere durch die kabelgebundene Verlagerung oder an elektrisch leitfähige Untergrundeinbauten gebundene Erstreckung mindestens einer elektrischen Schnittstelle in die Tiefe des beim Senden bestromten Materials, gelöst.This Problem is solved by the features listed in claim 3, in particular by the wired relocation or to electrical conductive Underground installations bound extension of at least one electrical Interface in the depth of the energized when sending material, solved.

Die mit der Erfindung gemäß Patentanspruch 3 erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ohne Vergrößerung des Dipolabstandes größere Tiefenwirkungen bei vergleichbaren Sendeleistungen erzielt werden können. Dazu wird mindestens eine Ausführung einer Erdung entweder kabelgebunden in die Tiefe des Materials oder Untergrundes geführt und dort vor Ort elektrisch kontaktiert oder über die Kontaktierung von in der Tiefe des Substrats oder Untergrundes befindlichen, besonders elektrisch leitfähigen Strukturen eine erweiterte Antennenstruktur hybrider Art für einen Sendebetrieb hergestellt, sodass die Überlagerungen untergrund-elektrischer und kabelseitig-induktiver sekundärer Spannungsverläufe mit der gleichen hybriden Antennenstruktur gemessen und aufgezeichnet werden können.The with the invention according to claim 3 advantages are in particular that without increasing the Dipole distance greater depth effects can be achieved at comparable transmission power. To will be at least one execution a grounding either wired into the depth of the material or Underground led and contacted there on site electrically or via the contacting of in the depth of the substrate or substrate, especially electrically conductive Structures an extended hybrid antenna structure for one Transmission mode produced so that the overlays underground-electric and cable-side-inductive secondary voltage waveforms with the same hybrid antenna structure was measured and recorded can be.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 1 ist in Patentanspruch 4 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 4 ermöglicht es, durch eine Zerlegung der geschlossenen mehradrigen Kabelstrecke in unabhängige Teilstrecken, die Setzung zusätzlicher Erdungspunkte an den Teilstreckenenden und entsprechende Schaltungsvorrichtungen eine modulare Hybridantennenstruktur aus selbständigen Teilantennen für zusätzliche kombinierte oder separate Sende- und Empfangsbetriebe zu nutzen und damit differenzierte Wechselwirkungen von einer Hybridantennenstruktur aus erzeugen zu können.A advantageous embodiment of the invention according to claim 1 specified in claim 4. The development according to claim 4 allows it, by a decomposition of the closed multi-wire cable route in independent sections, the setting of additional Earthing points at the branch ends and corresponding circuit devices a modular hybrid antenna structure of independent subantenn antennas for additional Combined or separate transmitting and receiving companies to use and thus differentiated interactions from a hybrid antenna structure to be able to produce.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 1 ist in Patentanspruch 5 gegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 5 ermöglicht es, durch eine kabelgebundene Tiefenkontaktierung oder die Ankopplung im Untergrund befindlicher, besonders elektrisch leitfähiger Strukturen, eine erweiterte Antennenstruktur hybrider Art und vergrößerter Wechselwirkungen für den Sendebetrieb zu erzeugen.A further advantageous embodiment of the invention according to claim 1 is given in claim 5. The development according to claim 5 allows it, by a wired Tiefenkontaktierung or the coupling Underground, particularly electrically conductive structures, an extended antenna structure of hybrid nature and increased interactions for the To generate transmission mode.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 2 ist in Patentanspruch 6 gegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 6 ermöglicht es, durch eine Zerlegung der geschlossenen Kabelstrecke in unabhängige Teilstrecken einfachen oder mehradrigen Kabels und die Setzung zusätzlicher Erdungspunkte an den Teilstreckenenden und entsprechende Schaltungsvorrichtungen eine modulare Hybridantennenstruktur aus selbständigen Teilantennen für zusätzliche kombinierte oder separate Sende- und Empfangsbetriebe zu nutzen und damit differenzierte Wechselwirkungen von einer Hybridantennenstruktur aus erzeugen zu können.A further advantageous embodiment of the invention according to claim 2 is given in claim 6. The development according to claim 6 allows it, by a decomposition of the closed cable route into independent sections single or multi-core cable and the addition of additional Earthing points at the branch ends and corresponding circuit devices a modular hybrid antenna structure of independent subantenn antennas for additional Combined or separate transmitting and receiving companies to use and thus differentiated interactions from a hybrid antenna structure from being able to generate.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 2 ist in Patentanspruch 7 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 7 ermöglicht es, durch eine kabelgebundene Tiefenkontaktierung oder die Ankopplung im Untergrund befindlicher, besonders elektrisch leitfähiger Strukturen, eine erweiterte Antennenstruktur hybrider Art und vergrößerter Wechselwirkungen für den Sendebetrieb zu erzeugen.A advantageous embodiment of the invention according to claim 2 specified in claim 7. The development according to claim 7 allows it, by a wired Tiefenkontaktierung or the coupling Underground, particularly electrically conductive structures, an extended antenna structure of hybrid nature and increased interactions for the To generate transmission mode.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 6 ist in Patentanspruch 8 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 8 ermöglicht es, durch eine kabelgebundene Tiefenkontaktierung oder die Ankopplung im Untergrund befindlicher, besonders elektrisch leitfähiger Strukturen, eine erweiterte Antennenstruktur hybrider Art und vergrößerter Wechselwirkungen für den Sendebetrieb zu erzeugen.A advantageous embodiment of the invention according to claim 6 specified in claim 8. The development according to claim 8 allows it, by a wired Tiefenkontaktierung or the coupling Underground, particularly electrically conductive structures, an extended antenna structure of hybrid nature and increased interactions for the To generate transmission mode.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 1 ist in Patentanspruch 9 gegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 9 ermöglicht es, durch die Ausrichtung der schleifenförmigen Hybridantennenstruktur am Erdmagnetfeld beim NMR optimale Pulsmomente zur Auslenkung der frequenzabhängig angeregten Kernspins zu erzielen.A further advantageous embodiment of the invention according to claim 1 is given in claim 9. The development according to claim 9 allows it, by the orientation of the loop-shaped hybrid antenna structure at the Earth's magnetic field in the NMR optimal pulse torques for the deflection of the frequency-dependent to achieve excited nuclear spins.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 2 ist in Patentanspruch 10 gegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 10 ermöglicht es, durch die Ausrichtung der achterförmigen Hybridantennenstruktur am Erdmagnetfeld beim NMR optimale Pulsmomente zur Auslenkung der frequenzabhängig angeregten Kernspins zu erzielen.A further advantageous embodiment of the invention according to claim 2 is given in claim 10. The development according to claim 10 makes it possible by the alignment of the aft-shaped hybrid antenna structure at the geomagnetic field in the NMR optimal pulse torques for the deflection of the frequency-dependent excited core to achieve spins.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 3 ist in Patentanspruch 11 gegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 11 ermöglicht es, durch die Ausrichtung der Dipolachse der Hybridantennenstruktur am Erdmagnetfeld beim NMR optimale Pulsmomente zur Auslenkung der frequenzabhängig angeregten Kernspins zu erzielen.A further advantageous embodiment of the invention according to claim 3 is given in claim 11. The development according to claim 11 allows it, by the orientation of the dipole axis of the hybrid antenna structure at the Earth's magnetic field in the NMR optimal pulse torques for the deflection of the frequency-dependent to achieve excited nuclear spins.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 4 ist in Patentanspruch 12 gegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 12 ermöglicht es, durch die Ausrichtung der Haupthybridantennenstruktur oder von Teilstrukturen am Erdmagnetfeld beim NMR optimale Pulsmomente zur Auslenkung der frequenzabhängig angeregten Kernspins zu erzielen.A further advantageous embodiment of the invention according to claim 4 is given in claim 12. The development according to claim 12 allows it, by the orientation of the main hybrid antenna structure or of Substructures at the geomagnetic field in NMR optimal pulse torques for Deflection of the frequency dependent to achieve excited nuclear spins.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 5 ist in Patentanspruch 13 gegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 13 ermöglicht es, durch die Ausrichtung der Haupthybridantennenstruktur oder von Teilstrukturen am Erdmagnetfeld beim NMR optimale Pulsmomente zur Auslenkung der frequenzabhängig angeregten Kernspins zu erzielen.A further advantageous embodiment of the invention according to claim 5 is given in claim 13. The development according to claim 13 allows it, by the orientation of the main hybrid antenna structure or of Substructures at the geomagnetic field in NMR optimal pulse torques for Deflection of the frequency dependent to achieve excited nuclear spins.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 6 ist in Patentanspruch 14 gegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 14 ermöglicht es, durch die Ausrichtung der Haupthybridantennenstruktur oder von Teilstrukturen am Erdmagnetfeld beim NMR optimale Pulsmomente zur Auslenkung der frequenzabhängig angeregten Kernspins zu erzielen.A further advantageous embodiment of the invention according to claim 6 is given in claim 14. The development according to claim 14 allows it, by the orientation of the main hybrid antenna structure or of Substructures at the geomagnetic field in NMR optimal pulse torques for Deflection of the frequency dependent to achieve excited nuclear spins.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 7 ist in Patentanspruch 15 gegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 15 ermöglicht es, durch die Ausrichtung der Haupthybridantennenstruktur oder von Teilstrukturen am Erdmagnetfeld beim NMR optimale Pulsmomente zur Auslenkung der frequenzabhängig angeregten Kernspins zu erzielen.A further advantageous embodiment of the invention according to claim 7 is given in claim 15. The development according to claim 15 allows it, by the orientation of the main hybrid antenna structure or of Substructures at the geomagnetic field in NMR optimal pulse torques for Deflection of the frequency dependent to achieve excited nuclear spins.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 8 ist in Patentanspruch 16 gegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 16 ermöglicht es, durch die Ausrichtung der Haupthybridantennenstruktur oder von Teilstrukturen am Erdmagnetfeld beim NMR optimale Pulsmomente zur Auslenkung der frequenzabhängig angeregten Kernspins zu erzielen.A further advantageous embodiment of the invention according to claim 8 is given in claim 16. The development according to claim 16 allows it, by the orientation of the main hybrid antenna structure or of Substructures at the geomagnetic field in NMR optimal pulse torques for Deflection of the frequency dependent to achieve excited nuclear spins.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Patentanspruch 1 ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.One embodiment The invention according to claim 1 is shown in the drawing and will be closer in the following described.

Es zeigenIt demonstrate

1 in schematischer Darstellung eine vierfache Kabelschleife im parallelen Sendebetrieb, 1 a schematic representation of a quadruple cable loop in parallel transmission mode,

2 die gleiche vierfache Kabelschleife im seriellen Empfangsbetrieb. 2 the same quadruple cable loop in serial receive mode.

Zur Durchführung einer Anregung und Erkundung eines geologischen Untergrundes wird ein einziger vieradriger Schleifenantennenkörper mit 100 m Durchmesser auf dem Erdboden ausgelegt. Jeweils vier parallel ankommende Adern werden über Schalter elektrisch zusammengefasst, sodass zwei resultierende Leitungen mit dem Ausgang einer gleichstromversorgten Zeitbereichselektromagnetik-Apparatur verbunden werden können. Um ein magnetisches Pulsmoment auszusenden wird zuerst über alle vier Adern eine Gleichspannung angelegt und es fließt ein konstanter Gleichstrom in Abhängigkeit vom Antennenwiderstand. Durch ein schlagartiges serielles Verschalten der vier Aderendpaare zu einer Spule mit vier Windungen und ein ebensolches Verbinden der zwei resultierenden Aderenden mit einer geeigneten Empfangseinheit wird einerseits ein magnetischer Puls ausgesendet und es fallen andererseits transiente Spannungen mit vierfacher Antennenverstärkung am Empfänger an. Der abfallende Verlauf dieser sekundären Spannungen wird ca. 30 Millisekunden lang registriert. Die einzelnen Spannungswerte zwischen einem Volt und einem Mikrovolt werden auf den Sendestrom normiert und können mit Hilfe einer 1 D Modellierungssoftware zu einen sog. Schichtfall nach Widerständen und Mächtigkeiten invertiert werden, der den Untergrund in seinem Aufbau der Möglichkeit nach widerspiegelt.to execution a stimulation and exploration of a geological underground a single four-wire loop antenna body 100 meters in diameter laid out on the ground. Four parallel incoming wires each be over switch electrically combined, so that two resulting lines to the output of a DC powered time domain electromagnetic device can be connected. To send out a magnetic pulse moment will be first over all a DC voltage is applied to four wires and a constant current flows DC depending on from the antenna resistance. By an abrupt serial connection of the four wire pairs to a coil with four turns and one also connecting the two resulting wire ends to one another suitable receiving unit is on the one hand a magnetic pulse emitted on the other hand, it transient voltages with quadruple antenna gain at the receiver at. The sloping course of these secondary voltages is about 30 milliseconds long registered. The individual voltage values between one volt and a microvolts are normalized to the transmission current and can with Help of a 1 D modeling software to a so-called layer case after resistances and thicknesses be inverted, the underground in its construction of possibility after reflecting.

Claims (16)

Elektromagnetisches Sende- und Empfangsverfahren zur Tiefenanregung und -erkundung von stofflichen Körpern mit einem einzigen schleifenförmigen Antennenkörper konfigurierbarer Eigenschaften zur Anpassung an einen modulierten Sende- und Empfangsbetrieb, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen oder mehrere Gleich- oder Wechselstromtransmitter als Sender, mindestens eine Empfangseinheit, einen einzigen, mehrere isolierte Adern umfassenden Antennenkörper und zugehörige Aderschaltvorrichtungen einerseits während des Sendens sowohl ein höchstmöglicher Strom parallel über die Gesamtheit der einzelnen Leitungsquerschnitte und die entsprechend hohen Leiteroberflächen bei geringst möglichen elektrischen Transmitterspannungen und damit minimierten potentiellen Gefährdungen von Menschen und Umwelt aufgenommen als auch durch serielles Verschalten einzelner Antennenadern zu einer Spule Teilströme eingetragen werden können und bei schlagartiger Stromabschaltung größtmögliche oder verringerte magnetische Momente und weitreichende induktive Wechselwirkungen im Umfeld freigesetzt werden, und dass andererseits bei einem mit der Stromabschaltung zeitgleichen oder nahezu zeitgleichen seriellen Verschalten einzelner Antennenadern zu einer Spule eine gezielte Verstärkung der Empfangsleistung erreicht werden kann, die über die Anzahl der verwendeten isolierten Leitungen ohne Beeinflussung der Sendeleistung erfolgt;Electromagnetic transmission and reception method for depth excitation and detection of material bodies with a single loop antenna body configurable properties for adaptation to a modulated transmission and reception mode, characterized in that by one or more DC or AC transmitter as a transmitter, at least one receiving unit, a single, multiple insulated cores comprehensive antenna body and associated wire switching devices on the one hand during transmission both a maximum current parallel to the totality of the individual cable cross-sections and the correspondingly high conductor surfaces at lowest possible electrical transmitter voltages and thus minimized potential hazards to people and the environment added as well as by serial interconnection individual antenna cores registered to a coil sub-streams who the maximum and reduced magnetic moments and far-reaching inductive interactions in the environment can be released at sudden power cut and that on the other hand at a the same time with the power shutdown or almost simultaneous serial interconnections of individual antenna cores to a coil targeted amplification of the received power can be achieved over the number of isolated lines used without affecting the transmission power takes place; Elektromagnetisches Sende- und Empfangsverfahren zur Tiefenanregung und -erkundung von stofflichen Körpern mittels einer geerdeten achterförmigen Hybridantennenstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen oder mehrere Gleich- oder Wechselstromtransmitter als Sender und mindestens eine Empfangseinheit und Schaltvorrichtungen für einen Sende- und/oder Empfangsbetrieb eine untergrundgekoppelte achterförmige Hybridantennenstruktur gebildet wird, die eine am Untergrund entlangführende oder in Hohlräumen des Untergrundes verlegte, nahezu geschlossene s-förmige isolierte Kabelstrecke mit Erdungen an beiden Enden und eine elektrische Untergrundverbindung offenen Querschnittes einschließt und damit im Sendebetrieb im mittleren Antennenbereich von der Aufsicht her betrachtet spitzwinklig kreuzende gleichsinnige Stromlinien im dortigen Antennenkabelverlauf und Untergrundbereich erzeugt die bei pulsartigen oder wechselstrombedingten Strommodulationen bezüglich der magnetischen Anregungen kumulieren und dadurch sowohl von außerhalb induktiv als auch von innerhalb induktiv-elektrisch wirken, und dass während des Empfangens nach Sendeunterbrechung sowohl sekundäre Spannungsverläufe über die Kabelstrecke als auch elektrische Potentiale zwischen den Erdungspunkten und deren Überlagerungen mit der gleichen hybriden Antennenstruktur gemessen und aufgezeichnet werden können;Electromagnetic transmission and reception method for deep stimulation and exploration of material bodies by means of a grounded eight-shaped Hybrid antenna structure, characterized in that by a or several DC or AC transmitters as transmitters and at least one receiving unit and switching devices for a Transmitting and / or receiving operation, a submarine coupled aft-shaped hybrid antenna structure is formed, the one along the ground or in cavities of the Underground laid, almost closed s-shaped insulated cable route with groundings at both ends and an underground electrical connection includes open cross-section and thus in the transmission mode in the middle antenna area of the supervision Her viewed at an acute angle crossing in the same direction streamlines in the local antenna cable course and underground area generates the in the case of pulsed or AC-induced current modulations with respect to Cumulate magnetic excitations and thereby both from outside inductively as well as from within inductively-electrically acting, and that while Receiving after interruption of transmission both secondary voltage waveforms over the Cable route as well as electrical potentials between the earthing points and their overlays measured and recorded with the same hybrid antenna structure can be; Elektromagnetisches Sende- und Empfangsverfahren zur Tiefenanregung und -erkundung von stofflichen Körpern unter Verwendung untergrundgekoppelter elektrisch leitfähiger Untergrundkörper oder kabelgebundener Tiefenkontaktierungen zu einer geerdeten hybriden Dipolantennenstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ausführung einer Erdung entweder kabelgebunden in die Tiefe des festen, flüssigen oder gasförmigen Materials oder Untergrundes führt und dort vor Ort elektrisch kontaktiert wird oder über in der Tiefe des Substrats oder Untergrundes befindliche, mit diesem elektrisch leitend verbundene und besonders elektrisch leitfähige Maschinen und/oder entsprechende technische Einbauten und Rohrleitungen und/oder entsprechende Lagerstätten oder Vorkommen leitfähigen Materials in der Form flächiger, linienhaft-flächiger oder räumlicher, induktiv-elektrischer Antennenelemente an den Untergrund gekoppelt wird und eine erweiterte Antennenstruktur hybrider Art mit partieller kabelloser Stromführung durch den Untergrund für einen Sendebetrieb entsteht, und die Überlagerungen untergrund-elektrischer und kabelseitig-induktiver sekundärer Spannungsverläufe mit der gleichen hybriden Antennenstruktur durch Umschalten gemessen und aufgezeichnet werden können;Electromagnetic transmission and reception method for deep stimulation and exploration of material bodies under Use of submerged electrically conductive subfloor or wired depth contacts to a grounded hybrid Dipole antenna structure, characterized in that at least one execution a grounding either wired to the depth of the solid, liquid or gaseous Material or underground leads and there is electrically contacted on site or over in the Depth of the substrate or substrate, with this electrically conductive and especially electrically conductive machines and / or corresponding technical installations and piping and / or corresponding deposits or occurrence conductive Material in the form of flat, linear manner-scale or spatial, inductively-electric Antenna elements is coupled to the ground and an extended Antenna structure hybrid type with partial wireless power supply through the underground for a transmission operation arises, and the sub-electrical-and-electrical superimpositions cable-side-inductive secondary voltage curves measured by switching with the same hybrid antenna structure and can be recorded; Elektromagnetisches Sende- und Empfangsverfahren zur Tiefenanregung und -erkundung von stofflichen Körpern nach den Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Zerlegung der geschlossenen mehradrigen Kabelstrecke in unabhängige Teilstrecken, die Setzung zusätzlicher Erdungspunkte an den Teilstreckenenden und entsprechende Schaltungsvorrichtungen eine multiple Hybridantennenstruktur unabhängiger Kabel- und Erdungsstrecken für unterschiedliche, einfache und kombinierte Anregungen und Messungen entsteht, und dadurch differenzierte Anregungen und Erkundungsauflösungen von einem einzigen modularen hybriden Antennenstrukturaufbau her ermöglicht werden;Electromagnetic transmission and reception method for deep stimulation and exploration of material bodies The patent claim 1, characterized in that by the decomposition the closed multi-core cable route into independent sections, the setting of additional Earthing points at the branch ends and corresponding circuit devices a multiple hybrid antenna structure of independent cable and ground links for different, simple and combined suggestions and measurements arise, and This differentiated suggestions and exploration resolutions of a single modular hybrid antenna structure structure; Elektromagnetisches Sende- und Empfangsverfahren zur Tiefenanregung und -erkundung von stofflichen Körpern nach den Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ausführung einer Erdung entweder kabelgebunden in die Tiefe des festen, flüssigen oder gasförmigen Materials oder Untergrundes führt und dort vor Ort elektrisch kontaktiert oder über in der Tiefe des Substrats oder Untergrundes befindliche, mit diesem elektrisch leitend verbundene und besonders elektrisch leitfähige Maschinen und/oder entsprechende technische Einbauten und Rohrleitungen und/oder entsprechende Lagerstätten oder Vorkommen leitfähigen Materials in der Form flächiger, linienhaft-flächiger oder räumlicher, induktiv-elektrischer Antennenelemente an den Untergrund gekoppelt wird und eine erweiterte Antennenstruktur hybrider Art mit partieller kabelloser Stromführung durch den Untergrund für einen Sendebetrieb entsteht, und die Überlagerungen untergrund-elektrischer und kabelseitig-induktiver sekundärer Spannungsverläufe mit der gleichen hybriden Antennenstruktur durch Umschalten gemessen und aufgezeichnet werden können;Electromagnetic transmission and reception method for deep stimulation and exploration of material bodies The patent claim 4, characterized in that at least one execution a grounding either wired to the depth of the solid, liquid or gaseous Material or underground leads and there electrically contacted or over in the depth of the substrate or Underground, with this electrically conductive connected and especially electrically conductive Machines and / or corresponding technical installations and pipelines and / or corresponding deposits or occurrence conductive Material in the form of flat, linear manner-scale or spatial, inductively-electric Antenna elements is coupled to the ground and an extended Antenna structure hybrid type with partial wireless power supply through the underground for a transmission operation arises, and the sub-electrical-and-electrical superimpositions cable-side-inductive secondary voltage curves measured by switching with the same hybrid antenna structure and can be recorded; Elektromagnetisches Sende- und Empfangsverfahren zur Tiefenanregung und -erkundung von stofflichen Körpern nach den Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Zerlegung der geschlossenen Kabelstrecke in unabhängige Teilstrecken einfachen oder mehradrigen Kabels und die mögliche Setzung von zusätzlichen Erdungspunkten an den Teilstreckenenden und entsprechende Schaltungsvorrichtungen eine multiple Hybridantennenstruktur unabhängiger Kabel- und Erdungsstrecken für unterschiedliche, einfache und kombinierte Anregungen und Messungen entsteht, und dadurch differenzierte Anregungen und Erkundungsauflösungen von einem einzigen modularen hybriden Antennenstrukturaufbau her ermöglicht werden;Electromagnetic transmission and reception method for depth excitation and detection of material bodies according to claim 2, characterized in that by the decomposition of the closed cable route into independent sections of single or multi-core cable and the possible setting of additional grounding points at the section ends and corresponding circuit devices a multiple Hybrid antenna structure of independent cable and ground paths for different, simple and combined stimulations resulting in differentiated excitation and reconnaissance resolution from a single modular hybrid antenna structure design; Elektromagnetisches Sende- und Empfangsverfahren zur Tiefenanregung und -erkundung von stofflichen Körpern nach den Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ausführung einer Erdung entweder kabelgebunden in die Tiefe des festen, flüssigen oder gasförmigen Materials oder Untergrundes führt und dort vor Ort elektrisch kontaktiert oder über in der Tiefe des Substrats oder Untergrundes befindliche, mit diesem elektrisch leitend verbundene und besonders elektrisch leitfähige Maschinen und/oder entsprechende technische Einbauten und Rohrleitungen und/oder entsprechende Lagerstätten oder Vorkommen leitfähigen Materials in der Form flächiger, linienhaft-flächiger oder räumlicher, induktiv-elektrischer Antennenelemente an den Untergrund gekoppelt wird und eine erweiterte Antennenstruktur hybrider Art mit partieller kabelloser Stromführung durch den Untergrund für einen Sendebetrieb entsteht, und die Überlagerungen untergrund-elektrischer und kabelseitig-induktiver sekundärer Spannungsverläufe mit der gleichen hybriden Antennenstruktur durch Umschalten gemessen und aufgezeichnet werden können;Electromagnetic transmission and reception method for deep stimulation and exploration of material bodies claim 2, characterized in that at least one execution a grounding either wired to the depth of the solid, liquid or gaseous Material or underground leads and there electrically contacted or over in the depth of the substrate or Underground, with this electrically conductive connected and especially electrically conductive Machines and / or corresponding technical installations and pipelines and / or corresponding deposits or occurrence conductive Material in the form of flat, linear manner-scale or spatial, inductively-electric Antenna elements is coupled to the ground and an extended Antenna structure hybrid type with partial wireless power supply through the underground for a transmission operation arises, and the sub-electrical-and-electrical superimpositions cable-side-inductive secondary voltage curves measured by switching with the same hybrid antenna structure and can be recorded; Elektromagnetisches Sende- und Empfangsverfahren zur Tiefenanregung und -erkundung von stofflichen Körpern nach den Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ausführung einer Erdung entweder kabelgebunden in die Tiefe des festen, flüssigen oder gasförmigen Materials oder Untergrundes führt und dort vor Ort elektrisch kontaktiert oder über in der Tiefe des Substrats oder Untergrundes befindliche, mit diesem elektrisch leitend verbundene und besonders elektrisch leitfähige Maschinen und/oder entsprechende technische Einbauten und Rohrleitungen und/oder entsprechende Lagerstätten oder Vorkommen leitfähigen Materials in der Form flächiger, linienhaft-flächiger oder räumlicher, induktiv-elektrischer Antennenelemente an den Untergrund gekoppelt wird und eine erweiterte Antennenstruktur hybrider Art mit partieller kabelloser Stromführung durch den Untergrund für einen Sendebetrieb entsteht, und die Überlagerungen untergrund-elektrischer und kabelseitig-induktiver sekundärer Spannungsverläufe mit der gleichen hybriden Antennenstruktur durch Umschalten gemessen und aufgezeichnet werden können;Electromagnetic transmission and reception method for deep stimulation and exploration of material bodies claim 6, characterized in that at least one execution a grounding either wired to the depth of the solid, liquid or gaseous Material or underground leads and there electrically contacted or over in the depth of the substrate or Underground, with this electrically conductive connected and especially electrically conductive Machines and / or corresponding technical installations and pipelines and / or corresponding deposits or occurrence conductive Material in the form of flat, linear manner-scale or spatial, inductively-electric Antenna elements is coupled to the ground and an extended Antenna structure hybrid type with partial wireless power supply through the underground for a transmission operation arises, and the sub-electrical-and-electrical superimpositions cable-side-inductive secondary voltage curves measured by switching with the same hybrid antenna structure and can be recorded; Elektromagnetisches Sende- und Empfangsverfahren zur Tiefenanregung und -erkundung von stofflichen Körpern nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für das NMR der schleifenförmige Antennenkörper am Erdmagnetfeld ausgerichtet wird;Electromagnetic transmission and reception method for deep stimulation and exploration of material bodies Claim 1, characterized in that for the NMR of the loop-shaped antenna body on Earth magnetic field is aligned; Elektromagnetisches Sende- und Empfangsverfahren zur Tiefenanregung und -erkundung von stofflichen Körpern nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für das NMR die achterförmige Hybridantennenstruktur am Erdmagnetfeld ausgerichtet wird;Electromagnetic transmission and reception method for deep stimulation and exploration of material bodies Claim 2, characterized in that the octahedral hybrid antenna structure for the NMR aligned with the earth's magnetic field; Elektromagnetisches Sende- und Empfangsverfahren zur Tiefenanregung und -erkundung von stofflichen Körpern nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das NMR die Dipolachse der Hybridantennenstruktur am Erdmagnetfeld ausgerichtet wird;Electromagnetic transmission and reception method for deep stimulation and exploration of material bodies Claim 3, characterized in that the dipole axis of the Hybrid antenna structure is aligned with the earth's magnetic field; Elektromagnetisches Sende- und Empfangsverfahren zur Tiefenanregung und -erkundung von stofflichen Körpern nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für das NMR die Haupthybridantennenstruktur oder Teilstrukturen am Erdmagnetfeld ausgerichtet werden;Electromagnetic transmission and reception method for deep stimulation and exploration of material bodies Claim 4, characterized in that for the NMR, the Haupthybridantennenstruktur or substructures are aligned on the earth's magnetic field; Elektromagnetisches Sende- und Empfangsverfahren zur Tiefenanregung und -erkundung von stofflichen Körpern nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für das NMR die Haupthybridantennenstruktur oder Teilstrukturen am Erdmagnetfeld ausgerichtet werden;Electromagnetic transmission and reception method for deep stimulation and exploration of material bodies Claim 5, characterized in that for NMR the main hybrid antenna structure or substructures are aligned on the earth's magnetic field; Elektromagnetisches Sende- und Empfangsverfahren zur Tiefenanregung und -erkundung von stofflichen Körpern nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für das NMR die Haupthybridantennenstruktur oder Teilstrukturen am Erdmagnetfeld ausgerichtet werden;Electromagnetic transmission and reception method for deep stimulation and exploration of material bodies Claim 6, characterized in that for NMR the main hybrid antenna structure or substructures are aligned on the earth's magnetic field; Elektromagnetisches Sende- und Empfangsverfahren zur Tiefenanregung und -erkundung von stofflichen Körpern nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für das NMR die Haupthybridantennenstruktur oder Teilstrukturen am Erdmagnetfeld ausgerichtet werden;Electromagnetic transmission and reception method for deep stimulation and exploration of material bodies Claim 7, characterized in that for the NMR, the Haupthybridantennenstruktur or substructures are aligned on the earth's magnetic field; Elektromagnetisches Sende- und Empfangsverfahren zur Tiefenanregung und -erkundung von stofflichen Körpern nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für das NMR die Haupthybridantennenstruktur oder Teilstrukturen am Erdmagnetfeld ausgerichtet werden.Electromagnetic transmission and reception method for deep stimulation and exploration of material bodies Claim 8, characterized in that for NMR the main hybrid antenna structure or substructures are aligned on the earth's magnetic field.
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