Аппаратурное и методическое обеспечение наземного электромагнитного индукционного многочастотного зондирования

• Автор: Манштейн, Александр Константинович
• Шифр специальности: 25.00.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 155 с. : 35 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

К ПРОЕКТИРОВАНИЮ НАЗЕМНОЙ АППАРАТУРЫ ЧАСТОТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

1.1. Дипольные частотные электромагнитные зондирования

1.2. Технические требования к аппаратуре малоглубинного зондирования

1.3. Нормальное поле вертикального магнитного диполя

1.4. Двухкатушечный зонд

1.5. Трехкатушечный зонд

1.6. Многочастотпый трехкатушечный зонд

над проводящим полупространством
1.7. Оценка чувствительности приемной катушки
1.8. Расчет необходимого частотного диапазона аппаратуры
1.9. Оценка глубины зондирования наземной индукционной аппаратурой ЭМС
1.9.1. Методика оценки глубинности.
Относительный и абсолютный критерии
1.9.2. Оценка принципиально возможной глубинности обнаружения проводящего слоя
1.9.3. Уменьшение глубинности исследования в связи с реальным уровнем регистрируемого сигнала
Глава 2. НАЗЕМНАЯ АППАРАТУРА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИНДУКЦИОННОГО ЧАСТОТНОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЭМС
2.1. Краткая история развития аппаратуры частотного
зондирования

2.2. Конструкция аппаратуры ЭМС
2.2.1. Источник электромагнитного поля
2.2.2. Узкополосная цифровая измерительная система
2.2.3. Полоса частот измерительной системы
2.2.4. Линейность преобразования сигнала
в цифровую форму
2.2.5. Экспериментальное определение зависимости фазы возбуждаемого поля от температурного изменения емкости конденсатора резонансного контура генератора
2.2.6. Оценка погрешности измерений аппаратурой ЭМС по экспериментальным данным
2.2.7. Эталонировка аппаратуры ЭМС. Конструкторская документация. Электростатическое
экранирование
глава 3. МЕТОДИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОАЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И СБОРА ДАННЫХ АППАРАТУРЫ ЭМС
3.1. Управление аппаратурой
3.2. Варианты геоэлектрических построений
3.3. Руководство (методика) по применению ЭМС
в полевых условиях
3.4. Программное обеспечение обработки данных
3.5. Алгоритм программы управления аппаратурой ЭМС
с помощью карманного персонального компьютера

Глава 4. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ АППАРАТУРНОМЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ЭМС
4.1. Применение в археологии. Результаты исследования малоконтрастных грунтовых структур
4.2. Поиск мерзлоты в археологических объектах
4.3. Применение аппаратуры ЭМС при изучении гидрогеологических свойств осадочных пород
4.4. Опыт применения аппаратуры ЭМС в геоэкологии.
Изучение геоэлектрической структуры хранилища отходов Салаирского горно-обогатительного комбината
4.5. Геоэлектрическое картирование и построение разрезов при изучении территорий с инженерными коммуникациями
4.5.1. Геоэлектрическое картирование территории жилого
дома по ул. Авиастроителей, г. Новосибирск
4.5.2. Геоэлектрическое картирование на территории Назаровской ГРЭС
4.6. Индукционные электромагнитные частотные зондирования
на поверхности вулканов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
1 .Сборочный чертеж аппаратуры ЭМС
2. Электромонтажный чертеж аппаратуры ЭМС
3. Схема электрическая принципиальная. Плата МК
4. Сертификат соответствия
5. Справка о внедрении
6. Акт о внедрении комплекса "ЭМС"
7. Признание международных экспертов

В табл. 2 приведены значения амплитуд токов в генераторной катушке одного из приборов ЭМС. Амплитуды тока настраиваются так, чтобы их величины лежали в динамическом диапазоне 40 6В, что совпадает с динамическим диапазоном рабочих частот. Приемная катушка имеет максимальный момент на своей резонансной частоте, которая выше частотного диапазона аппаратуры [Манштейн, Панин, Тикунов, 2008].
Таблица
Номера и соответствующие величины частот электромагнитного поля, излучающего аппаратурой ЭМС и величины скин-слоя
Номер рабочей частоты аппаратуры ЭМС
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 I 1
Значения частот электромагнитного поля, генерируемого аппаратурой ЭМС, Гц
2500 3088 3907 5103 6945 10000 12346 15620 20409 27779 40000 62500 111111 250000
Величина скин-слоя на соответствующей частоте для полупространства с УЭС ~ 1 Ом м, в м
10 9 8 7 6 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2
Таблица
Амплитуды токов в генераторной катушке
Номер рабочей частоты аппаратуры ЭМС
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Амплитуда тока, А
9,0 7,6 6,1 4,7 3,6 2,6 2,1 1,7 1,3 1,0 0,71 0,47 0,29 0
Калибровка многих экземпляров аппаратуры ЭМС (более 30) показала, что уровень собственных шумов аппаратуры, приведенных к входу измерительной цепи, не превышает 50 нВ. При измерении сигнала более 1 мкВ