Procedimiento de medida de la resistividad y resistivímetro y aparato correspondiente.

Procedimiento de medida de la resistividad y resistivímetro y aparato correspondiente.

Procedimiento de medida de la resistividad de un terreno que comprende las etapas de:

-generación y amplificación de una señal eléctrica alterna,

- inyección de la señal en el terreno a través de dos electrodos inyectores,

- medición de la corriente que se está inyectando,

- comparación de la medición de la corriente inyectada con un valor preestablecido y ajuste de la amplificación mediante un bucle cerrado de regulación,

-captación del diferencial de tensión inducido en el terreno por dicha señal inyectada en el terreno a través de dos electrodos medidores,

- amplificación de la señal captada,

-filtrado mediante un filtro pasa banda que permite el paso de la frecuencia inyectada, rectificación de la señal filtrada y un segundo filtrado con un segundo FPB.

Campo de la invención La invención se refiere a un procedimiento de medida de la resistividad, preferentemente la resistividad de un terreno. La invención también se refiere a un resistivímetro así como aparatos para la medición de la resistividad de un terreno que comprenden por lo menos dos electrodos inyectores y por lo menos dos electrodos medidores y una pluralidad de canales de medición de la resistividad.

Estado de la técnica

Es conocida la técnica de medición de la resistividad de terrenos y, en general de grandes superficies. Sirven, por ejemplo, para la caracterización del terreno en cuestión para aplicaciones como la ingeniería civil, agronómica, protección medioambiental, arqueología, etc. Mediante la determinación de la resistividad del terreno en una pluralidad de puntos se puede generar un mapa del terreno lo que permite analizar las propiedades del subsuelo.

Se conocen diversos equipos para la medición de la resistividad (resistivímetros) , como por ejemplo los descritos en los documentos GB, 2.059.602, US 2.141.590 y US 4.942.361. Por su parte, en el documento WO 2006/115380 se describen unas técnicas de detección de estructuras en el terreno usando rampas de voltaje y midiendo la resistividad del terreno.

Sin embargo, no existe ningún equipo que combine velocidad de medición y flexibilidad de uso y de geometría.

Sumario de la invención La invención tiene por objeto un procedimiento de medida de la resistividad, preferentemente de un terreno, caracterizado porque comprende las etapas de:

[a] generación de una señal eléctrica alterna,

[b] amplificación de la señal generada,

[e] inyección de la señal amplificada en el terreno a través de dos electrodos inyectores,

[d] medición de la corriente que se está inyectando en el terreno a través de los inyectores,

[e] un bucle cerrado de regulación, que comprende una comparación de la medición de la corriente inyectada con un valor preestablecido de corriente que se desea inyectar, y ajuste de la amplificación de la etapa [b], y

[f] captación del diferencial de tensión inducido en el terreno por la señal inyectada en el terreno a través de dos electrodos medidores.

Ventajosamente la señal alterna es una señal sinusoidal y preferentemente es de frecuencia variable seleccionable. Efectivamente la señal sinusoidal tiene la ventaja de ser una señal sin armónicos. Lo cual permite un procesado mucho más rápido. Por otro lado es ventajoso que se pueda seleccionar la frecuencia de la misma, ya que ello permite escoger la frecuencia óptima para cada caso.

Preferentemente la etapa de amplificación [b] comprende [b1] una amplificación de ganancia regulable y [b2] una amplificación de potencia. La amplificación de ganancia regulable es la que recibe la señal procedente del bucle cerrado de regulación y, por lo tanto, es la que realmente ajusta el valor de la amplificación de la señal de manera que la intensidad inyectada en el terreno sea la deseada. Sin embargo esta etapa de amplificación genera una señal de poca potencia, por lo que es conveniente incluirle una etapa de amplificación de potencia. Ventajosamente la etapa de amplificación comprende también una elevación de tensión mediante un transformador, que permite incrementar la tensión de la señal procedente de la amplificación de potencia (normalmente del orden de algunos V) hasta unos centenares de V.

Ventajosamente el filtro pasa bajas del bucle cerrado de regulación tiene una frecuencia de corte inferior a 50 Hz, preferentemente comprendida entre 14-17 Hz, y muy preferentemente de 15, 9 Hz.

Ventajosamente el filtro pasa bajas del bucle cerrado de regulación es de orden 1.

Preferentemente tras la etapa [f] de captación del diferencial de tensión hay [g] una amplificación de la señal captada, [h] un filtrado mediante un filtro pasa banda que permite el paso de la frecuencia inyectada, [i] una rectificación de la señal filtrada en la etapa [h] y un segundo filtrado con un segundo filtro pasa bajas. Efectivamente otra etapa importante en la que el procedimiento convencional es lento es durante la captación y medición de la señal. El nuevo procedimiento permite aislar la señal inyectada, mediante el filtro pasa banda, de una forma rápida y precisa, precisamente gracias a que es una señal sinusoidal. La etapa de rectificado posterior, que preferentemente es nuevamente de onda completa permite introducir en el filtro pasa bajas una señal estrictamente positiva. El filtro pasa bajas tiene una frecuencia de corte inferior a la frecuencia inyectada, de manera que la señal de salida es representativa de la evolución de los máximos de tensión medidos. Todo este procedimiento es muy rápido.

Ventajosamente el segundo filtro pasa bajas es de orden 2, y es particularmente ventajoso que tenga una frecuencia de corte menor o igual a Fc=F¡n/2/1 O + 10%, y preferiblemente comprendida entre F c=F¡n/2/1 O +1-1 0%. Asimismo es ventajoso que tenga una frecuencia de corte comprendida entre 20 Hz y 1 00 Hz para una frecuencia de inyección comprendida entre 200 Hz y 1 000 Hz.

-Procedimiento de medida de la resistividad, preferentemente la resistividad de un terreno, caracterizado porque comprende las etapas de:

[a] generación de una señal eléctrica alterna,

[b] amplificación de la señal generada,

[e] inyección de dicha señal en el terreno a través de dos electrodos inyectores,

[d] medición de la corriente que se está inyectando,

[e] un bucle cerrado de regulación, que comprende una comparación de la medición de la corriente inyectada con un valor preestablecido de corriente que se desea inyectar, y ajuste de la amplificación de la etapa [b], y

[f] captación del diferencial de tensión inducido en el terreno por dicha señal inyectada en el terreno a través de dos electrodos medidores.

-Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha señal alterna es una señal sinusoidal, preferentemente de frecuencia variable seleccionable.

-Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque dicha etapa de amplificación [b] comprende [b1] una amplificación de ganancia regulable y [b2] una amplificación de potencia.

-Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicha etapa de amplificación [b] comprende una elevación de tensión mediante un transformador.

- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicho bucle cerrado de regulación [e] comprende una etapa de rectificación [e1] seguida de una etapa de filtrado [e2] previas a la comparación con el valor preestablecido, donde la etapa de filtrado es mediante un filtro pasa bajas, donde dicho bucle cerrado de regulación es, preferentemente, de tipo proporcional e integral.

-Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque dicha etapa de rectificación es de onda completa.

-Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque dicho filtro pasa bajas tiene una frecuencia de corte inferior a 50 Hz, preferentemente comprendida entre 14-17 Hz, y muy preferentemente de 15, 9 Hz.

-Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque dicho FPB es de orden 1.

-Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque tras dicha etapa [f] de captación del diferencial de tensión hay [g] una amplificación de la señal captada, [h] un filtrado mediante un filtro pasa banda que permite el paso de la frecuencia inyectada, [i] una rectificación de la señal filtrada en la etapa [h] y un segundo filtrado con un segundo FPB.

O -Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque dicho segundo FPB es de orden 2.

-Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 ó 1 O, caracterizado porque dicho segundo FPB tiene una frecuencia de corte menor o igual a Fc=Finy*2/1 O + 10%, preferiblemente comprendida entre Fc=Finy*2/1 O +1-10%.

-Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque dicho segundo FPB es un filtro RC de orden 1.

-Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque dicho segundo FPB tiene una frecuencia de corte inferior a 50 Hz, y preferentemente tiene una frecuencia de corte comprendida en uno de los rangos de frecuencias del grupo de rangos formado por 6-9 Hz, 14-17 Hz .

3. 33 Hz, y muy preferentemente tiene una frecuencia de corte del grupo de frecuencias formado por 7, 95 Hz, 15, 9 Hz y 31 , 8 Hz.

- Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 ó 14, caracterizado porque dicho segundo FPB tiene una frecuencia de corte configurable.

-Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 15, caracterizado porque, previamente a dicha etapa [g] de amplificación se hace pasar la señal del diferencial de tensión captada a través de una impedancia variable, donde dicha impedancia es apta para ser ajustada entre 1 00 kOhms y 100 MOhms.

-Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque se realiza secuencialmente una pluralidad de medidas de la caída de tensión a través de dos electrodos medidores, donde para cada medida se cambia por lo menos uno de dichos electrodos.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque el tiempo entre dos lecturas consecutivas está comprendido entre 20 ms y 50 ms, preferentemente está comprendido entre 22 ms y 30 ms.

- Resistivímetro caracterizado porque comprende por lo menos un circuito generador de una señal eléctrica de inyección, donde dicho circuito generador comprende:

[a] un circuito generador de una señal eléctrica alterna,

[b] un circuito amplificador de la señal generada,

[e] unos bornes de salida de la señal generada,

[d] un circuito medidor de la corriente de salida,

[e] un bucle cerrado de regulación que compara la corriente de salida con un valor preestablecido de corriente que se desea inyectar, y que controla la amplificación del circuito amplificador,

[f] un circuito captador del diferencial de tensión entre dos bornes de entrada.

-Resistivímetro según la reivindicación 20, caracterizado porque dicho circuito generador es un circuito generador de señales sinusoidales, preferentemente de frecuencia variable seleccionable.

-Resistivímetro según una de las reivindicaciones 20 ó 21, caracterizado porque dicho circuito amplificador [b] comprende [b1] un amplificador de ganancia regulable y [b2] un amplificador de potencia.

23. Resistivímetro según cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, caracterizado porque dicho circuito amplificador [b] comprende un transformador.

- Resistivímetro según la reivindicación 24, caracterizado porque dicho rectificador es de onda completa.

-Resistivímetro según una de las reivindicaciones 24 ó 25, caracterizado porque dicho filtro pasa bajas tiene una frecuencia de corte inferior a 50 Hz, preferentemente comprendida entre 14-17 Hz, y muy preferentemente de 15, 9 Hz.

27. Resistivímetro según cualquiera de las reivindicaciones 24 a 26, caracterizado porque dicho FPB es de orden 1.

28. Resistivímetro según cualquiera de las reivindicaciones 20 a 27, caracterizado porque tras dicho circuito captador [f] del diferencial de tensión hay [g] un amplificador de la señal captada, [h] un filtro pasa banda que permite el paso de la frecuencia inyectada, [i] un rectificador de la señal filtrada en el filtro pasa banda [h] y un segundo FPB.

-Resistivímetro según la reivindicación 28, caracterizado porque tiene un tercer FPB, donde dicho segundo FPB y dicho tercer FPB son conmutables entre sí.

- Resistivímetro según una de las reivindicaciones 28 o 29, caracterizado porque dicho segundo FPB o dicho tercer FPB es de orden 2.

-Resistivímetro según cualquiera de las reivindicaciones 28 a 30, caracterizado porque dicho segundo FPB o dicho tercer FPB tiene una frecuencia de corte menor

o igual a Fc=Finy*2/1 O + 1 0%, preferiblemente comprendida entre Fc=Finy*2/1 O +1-10%.

33. Resistivímetro según cualquiera de las reivindicaciones 28 a 32, caracterizado porque dicho segundo FPB o dicho tercer FPB es un filtro RC de orden 1.

34. Resistivímetro según la reivindicación 33, caracterizado porque dicho segundo FPB o dicho tercer FPB tiene una frecuencia de corte inferior a 50 Hz, y preferentemente tiene una frecuencia de corte comprendida en uno de los rangos de frecuencias del grupo de rangos formado por 6-9 Hz, 14-17 Hz .

3. 33 Hz, y muy preferentemente tiene una frecuencia de corte del grupo de frecuencias formado por 7, 95 Hz, 15, 9 Hz y 31, 8 Hz.

- Resistivímetro según una de las reivindicaciones 33 ó 34, caracterizado porque dicho segundo FPB o dicho tercer FPB tiene una frecuencia de corte configurable.

36. Resistivímetro según cualquiera de las reivindicaciones 28 a 35, caracterizado porque, previamente a dicho amplificador [g] de la señal captada hay una impedancia variable, donde dicha impedancia es apta para ser ajustada entre 1 00 kOhms y 1 00 MOhms.

37. Resistivímetro según cualquiera de las reivindicaciones 20 a 36, caracterizado porque comprende, adicionalmente, un multiplexor conectado a dichas entradas y/o dichas salidas, apto para ser conectado a una pluralidad de electrodos medidores y/o inyectores, respectivamente, y apto para establecer la conexión entre dichos electrodos y dichas entradas y/o salidas.

-Resistivímetro según la reivindicación 37, caracterizado porque comprende una unidad de control configurable apta para configurar:

[a] la secuencia de dicho multiplexor,

[e] el tiempo entre dos conexiones de dicho multiplexor,

[d] geometría de los perfiles de adquisición,

[e] el valor preestablecido de corriente que se desea inyectar,

[f] la frecuencia de la señal generada, 5 [g] selección entre el segundo FPB y el tercer FPB,

[h] el valor de la amplificación de dicho amplificador [g] de la señal captada,

[i] los valores de frecuencias de corte de dicho filtro pasa banda [h],

39. Aparato para la medición de la resistividad de un terreno que comprende por lo menos dos electrodos inyectores y por lo menos dos electrodos medidores y una pluralidad de canales de medición de la resistividad, caracterizado porque por lo menos uno de dichos canales es un resistivímetro según cualquiera de las reivindicaciones 20 a 38.