Низкая цена
Всего 249a за скачивание одной диссертации
Скидки
75 диссертаций за 4900a по акции. Подробнее
О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Аппаратурное и методическое обеспечение наземного электромагнитного индукционного многочастотного зондирования : диссертация ... доктора технических наук : 25.00.10

Год: 2013

Номер работы: 33146

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

Объект исследования - аппаратурное и методическое обеспечение как важная составляющая метода наземного электромагнитного индукционного частотного зондирования. Актуальность новых технических решений Востребованность электроразведки в геоэкологии, инженерной геофизике, в археологии, строительстве, в военной отрасли обусловила развитие наземного аппаратурно-методического обеспечения электромагнитных зондирований с контролируемыми настоящего источниками. При этом является проблема наиболее сущ

Глава 1 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ НАЗЕМНОЙ АППАРАТУРЫ ЧАСТОТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ Идея метода индукционного зондирования проста. Допустим, что какоето радиопередающее устройство находится в безграничном непроводящем пространстве, в частности, в воздухе. При таких условиях в этом пространстве возникает переменное электромагнитное поле, свойства которого определяются только типом излучателя (электрический диполь, магнитный диполь или их комбинация). Для частных случаев по изве

1.1. Днпольныс частотные электромагнитные зондирования Целью наземных частотных электромагнитных зондирований является изучение электромагнитных свойств верхних слоев земной коры. Если с использованием специальных генераторных устройств на земле создается электромагнитное поле, то, по законам электромагнитной индукции, в исследуемой проводящей среде потекут электрические токи. Они, в свою очередь, возбуждают вторичные электромагнитные поля, которые в любой точке на поверхности будут искажать

Для получения вертикального сечения среды (геоэлектрических разрезов), изучения её геолого-геофизических параметров с использованием электромагнитных полей необходима аппаратура с высокой чувствительностью к изменению размеров аномалии (от долей метра до первых метров) и отсутствием гальванического контакта со средой. Для описания работы такой 27 аппаратуры на поверхности электропроводящей геологической среды должны применяться точные математические расчеты всех её параметров [Манштейн, 2002

Простейшим геоэлектрическим разрезом, электромагнитное поле над которым доступно аналитическому исследованию, является однородное проводящее полупространство с удельным электрическим сопротивлением р. 31 Поле дипольного источника на поверхности нормальным полем. В методических такой среды называют его рекомендациях А.Н. Кузнецова, 1980] При Г.М.Морозовой, Л.А. Табаровского и др. [Дипольные частотные ..., приведены выражения нормального поля для установки M—Hz. дополнительном ограничен

Для разработки наземной аппаратуры электромагнитного индукционного частотного зондирования требовался теоретический анализ свойств сигнала в приемном датчике двухкатушечного зонда, имеющего размеры, приемлемые для выполнения условия геофизической локальности исследования и условий транспортировки устройства. Под "локальностью" понимают линейный размер проекции максимального размера сечения изучаемой среды на дневную поверхность по сравнению с масштабом представления геоэлектрических

1.5. Трехкатушсчный зонд Аналогичные оценки были выполнены для трехкатушечного зонда. Диапазоны сопротивлений полупространства и параметры дальнего приемного диполя использовать такие же, как ранее при анализе свойств двухкатушечного зонда. Расстояние от центра генераторной петли до центра ближнего приемного диполя как в существующем образце зонда ЭМС,

1.5 м. Диаметры приемных датчиков составляют

0.05 м. Момент ближнего приемника определяется из условия компенсации первичного по

Создание аппаратуры индукционного частотного электромагнитного зондирования традиционно связано с решением проблемы уменьшения, или компенсации, сигнала прямого магнитного поля генератора. В аппаратуре ЭМС используются две приемные рамки, расположенные по одну сторону от 48 генератора, включенные последовательно встречно, т. е. с вычитанием наводимых в них э.д.с. Рамки размещены на одной прямой с генераторной петлей. Размеры генераторной и приемных рамок малы по сравнению с расстояниями меж

Э.д.с. в приемном диполе рассчитывается по формуле: s(t) = dt , где Ф = М • juQH(t) - поток магнитной индукции, сцепленный с витками приемной рамки, //0 = 4ж • 10"7, М - /.1С п S - момент приемной петли с числом витков п и площадью каждого витка S, juc - относительная магнитная проницаемость сердечника катушки. Действующее гармоническое магнитное поле имеет Н0 cos со t, тогда э.д.с. можно только вертикальную составляющую Нz(t)= представить равенством: s = a>M/.i0H0 sin со t. Чувс

Вследствие конечной проводимости большинства поверхностных формаций и нижележащих горных пород [Манштейн, 2002] электромагнитное поле убывает с глубиной пропорционально е ". Допустим, что электромагнитное поле уменьшилось в е раз, т. е. глубина соответствует толщине скин-слоя и kz=\. Тогда, учитывая, что к = Зададим глубинность зондирования , имеем равенство: z = 10 м. /«У//0 — V Р *-/-/*° р = J_. (12) Р Задавая значения удельных электрических сопротивлений (УЭС) исследуемой с

Глубинность исследования является важной характеристикой любой аппаратуры полевых геофизических методов [Петровский, Нестеров, 1932]. Традиционно глубинность электромагнитных частотных зондирований оценивается по толщине скин-слоя для плоской волны, падающей на полупространство. Такой подход весьма распространен [Тихонов, Шахсуваров, 1956; Заборовский, 1960, 1963; Кауфман, 1965; Никольский, 1978; Каменецкий, Тимофеев, 1984; Huang, 2005]. Известно, что затухание электромагнитного поля от лока

Аппаратура генератором, ЭМС представляет собой трехкатушечный электромагнитное зонд поле с в возбуждающим гармоническое диапазоне частот

2.5-250 кГц, и двумя приемниками. Приемники расположены в плоскости генератора на одной прямой таким образом, чтобы компенсировать первичное магнитное поле в воздухе. Размеры зонда таковы, что при его 55 математическом описании генераторный контур с достаточной точностью может быть представлен как диполь, и регистрация выполняется также диполями. Дл

Исследования глубинности в рамках принятых нами критериев можно выполнять по реальной и мнимой частям э.д.с, а также по её модулю. Результаты определения глубинности по относительному критерию для моделей среды обоих типов приведены на рис. 11. На графиках представлена глубина до объекта при различной удельной электропроводности вмещающей среды на нескольких частотах при относительных разностях расчетных величин больших, чем относительная погрешность измерения. Рассмотрим результаты для моде

На рис. 11 представлены максимально достижимые глубины исследования. В то же время ясно, что глубина обнаружения тестового объекта ограничивается техническими характеристиками аппаратуры (абсолютным критерием). На рис. 12 приведен график зависимости глубинности для модели среды первого типа одновременно по двум критериям для каждой составляющей и модуля сигнала на частоте

20.4 кГц. Графики с большим радиусом кривизны - для относительного, а графики с экстремумами для абсолютного крит

Глава 2 НАЗЕМНАЯ АППАРАТУРА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИНДУКЦИОННОГО ЧАСТОТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЭМС

Глава посвящена важной составляющей полевого геофизического метода частотного зондирования (43) - наземной аппаратуре, а именно разработке аппаратуры электромагнитного частотного обеспечения. зондирования Соискателем алгоритм ЭМС и её программно-алгоритмического разработаны программы принципиальные электрические схемы аппаратуры; управления узлами аппаратуры; алгоритм автоматического преобразова

2.1. Краткая история развития аппаратуры частотного зондирования Первые разработки полевой аппаратуры для частотного зондирования были сделаны в Институте физики Земли АН СССР (ИФЗ АН СССР) под руководством профессора А.И. Заборовского [1960] и Б.С. Эненштейна [1973]. В ОКБ ИФЗ АН СССР был создан первый образец станции "СЧЗ-60" для частотных зондирований с диапазоном частот от

0.1 до 420 Гц. Работы по созданию такой аппаратуры проводились также в Ленинградском университете по

Аппаратура ЭМС состоит из одного трехкатушечного индукционного зонда с магнитными диполями, моменты которых параллельны между собой и перпендикулярны оси прибора. Генераторная катушка диаметром 0,32 м расположена на одном конце зонда длиной 2,5 м. На другом конце несущей конструкции размещены две приемные катушки, включенные встречно для осуществления компенсации прямого магнитного поля и для геометрической фокусировки зонда. Катушки изготовлены таким образом, что их моменты 70 достаточно пос

Генератор представляет собой устройство с фазовым управлением возбуждения резонансного контура. Модуль генератора (см. рис.

15) состоит из узла возбуждения и двух связанных контуров (контур накачки и резонансный контур). Кроме того, для достижения резонанса на каждой частоте имеется блок коммутируемых емкостей [Булгаков, Манштейн, 2006]. Генератор возбуждает переменное управляемое по фазе магнитное поле. Экспериментально установлено, что фаза излучаемого переменного магнитного поля пос

Входной усилитель собран на основе инструментального усилителя INA163 с нормированным коэффициентом шума 1 нВ/Гц0'5. Поскольку частота интенсивных индустриальных помех (50

Гц) лежит намного ниже минимальной частоты сигнала, а частоты эфирных (в основном длинных волн) выше максимальной рабочей частоты, после входного усилителя следует фильтр с полосой пропускания в диапазоне 1-К300 кГц (полосовой фильтр, рис. 13). Поэтапное усовершенствование узлов ЭМС от экземпляра к экземпляру выявило

При разработке аппаратуры был теоретически исследован и экспериментально опробован способ получения узкой полосы частот (20

Гц) измерительной системы с допустимым временем преобразования 60 мс. Контроль полосы пропускания измерителя выполняется инструментально с помощью лабораторных приборов в режиме с отключенным собственным 78 генератором. Подключение внешнего генератора выполняется после включения питания аппаратуры и «чтения нуля». Процедура «чтение нуля» состоит в регистрации шумо

Линейность преобразования принимаемого сигнала в цифровую форму подразумевает отсутствие амплитудно-фазовых искажений в измерительной системе. При изготовлении аппаратуры, при проверке её качества, экспериментально проверяется линейность передачи сигнала через приемные цепи, а именно через предварительный усилитель, коммутирующий детектор и преобразователь в цифровую форму при различных фазах сигнала. 5000 — | 4000 — 3000 — с < 3 х — I 2000 — 1000 — о 27740 27760 27780 Частота Гц 2