Разработка и исследование комплекса средств активного геоэлектрического мониторинга с использованием локальных измерителей тока

• Автор: Казначеев, Павел Александрович
• Шифр специальности: 25.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 227 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Активный геоэлектрический мониторинг процессов подготовки провалов грунта с использованием локальных измерителей тока

1.1. Провалы грунта и процессы их подготовки

1.1.1. Провалы грунта как природная катастрофа

1.1.2. Исследование процессов подготовки провалов грунта

1.1.3. Особенности процессов подготовки провалов грунта

1.2. Средства активного геоэлектрического мониторинга

1.2.1. Эквипотенциальная установка АГЭМ

1.2.2. Установка АГЭМ с использованием локальных измерителей тока

1.2.3. Комплекс средств для АГЭМ с использованием ЛИТ
1.2.4. Генерирующая аппаратура комплекса АГЭМ с использованием ЛИТ
1.3. Выводы по главе
Глава 2. Исследование установки активного геоэлектрического мониторинга с локальными измерителями тока математическими методами
2.1. Расчёт схем установок активного геоэлектрического мониторинга
2.2. Расчёт изменения измеряемых в установках АГЭМ величин при изменении положения и свойств неоднородности-полости
2.2.1. Задача расчёта поля в однородном проводящем полупространстве при наличии шаровой полости
2.2.2. Программа расчёта зависимости измеряемых величин от параметров среды и полости
2.3. Численное математическое моделирование задачи со всплывающей полостью. Сравнение с расчётом
2.3.1. Модель всплывающей шаровой полости в однородном проводящем полупространстве
2.3.2. Результаты моделирования всплытия шаровой полости. Сравнение с расчётом
2.3.3. Модель всплывающей полушаровой полости в однородном проводящем полупространстве. Результаты моделирования
2.4. Определение возможностей установки АГЭМ с использованием ЛИТ и требований к измерительной аппаратуре
2.4.1. Возможности установки и требования к аппаратуре при измерении дифференциального аналогового сигнала Лм
2.4.2. Возможности установки и требования к аппаратуре при раздельной регистрации сигналов каждого из ЛИТ
2.5. Выводы по главе
Г лава 3. Исследование и разработка локального измерителя тока как измерительного прибора для активного геоэлектрического мониторинга
3.1. Постановка задачи
3.2. Восстановление величины плотности тока в среде по измеряемому ЛИТ току
3.2.1. Искажение электрического поля около ЛИТ
3.2.2. Локальный измеритель тока в однородном проводящем пространстве. Численное моделирование
3.2.3. Локальный измеритель тока в однородном проводящем полупространстве, влияние границы раздела сред. Численное моделирование
3.3. Усовершенствование конструкции ЛИТ
3.3.1. Устройство для выделения требуемой составляющей вектора плотности тока
3.3.2. Устройство для концентрации тока
3.4. Физический эксперимент. Проверка методики численного моделирования
3.5. Электрическая часть ЛИТ. Измерительный канал
3.5.1. Разработка электрической части ЛИТ
3.5.2. Измерительный канал с ЛИТ в составе комплекса АГЭМ
3.6. Выводы по главе
Глава 4. Разработка генерирующей аппаратуры. Исследование электромагнитной совместимости генерирующей и измерительной аппаратуры
4.1. Разработка генерирующей аппаратуры комплекса АГЭМ
4.1.1. Основные требования и состав генерирующей аппаратуры
4.1.2. Разработка силовой части ГИТ
4.1.3. Разработка системы управления ГИТ
4.1.4. Блок питания ГИТ от источника переменного напряжения 220 В, 50 Гц .
4.1.5. Характеристики созданной генерирующей аппаратуры
4.2. Исследование электромагнитной совместимости генерирующей и измерительной аппаратуры АГЭМ
4.2.1. Лабораторные испытания электромагнитной совместимости
4.2.2. Лабораторные испытания воздействия ВЧ излучения на ЛИТ

4.2.3. Проблема выпрямления ВЧ помех в микросхемах аналоговых усилителей измерительных устройств
4.2.4. Способы уменьшения воздействия ВЧ помехи в измерительной части
4.2.5. Воздействие модулированной ВЧ помехи от БС-ОС преобразователя на локальный измеритель тока
4.2.6. Способы борьбы с появлением модулированной ВЧ помехи в генерирующей части
4.3. Выводы по главе
Глава 5. Полевые эксперименты с комплексом средств активного геоэлектрического мониторинга
5.1. Информационные и программные средства комплекса АГЭМ
5.1.1. Цифровая обработка сигналов в комплексе АГЭМ
5.1.2. Особенности программных средств цифровой обработки сигналов
5.1.3. Алгоритм цифровой обработки сигналов в комплексе АГЭМ
5.1.4. Программная реализация алгоритма цифровой обработки сигналов
5.2. Первый полевой эксперимент
5.2.1. Схема первого полевого эксперимента
5.2.2. Численное математическое моделирование. Уточнение расчёта и определение параметров структурной неоднородности
5.2.3. Постановка и результаты первого полевого эксперимента
5.3. Второй полевой эксперимент
5.3.1. Схема второго полевого эксперимента
5.3.2. Постановка и результаты второго полевого эксперимента
5.4. Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение

осуществляет, прежде всего, частотную фильтрацию сигнала, включающую в себя выделение полезной составляющей на рабочей частоте 73 Гц и подавление помех других частот. Также аппаратные средства содержат блок обработки, сохранения и вывода данных - персональный компьютер оператора.
измерительная часть
Рис. 1.7. Блок-схема аппаратных средств комплекса АГЭМ. Пояснения обозначений см. в тексте.
С блока предварительной обработки сигнал поступает на АЦП для преобразования к цифровому виду. С АЦП сигнал передается компьютеру оператора. Там происходит регистрация, дополнительная обработка, сохранение, анализ и вывод для пользователя цифровых сигналов. Все операции над цифровьм сигналом реализуются на соответствующем программном обеспечении. Непрерывная регистрация данных при оперативном мониторинге требует непрерывной обработки данных сразу по их получении, поэтому обработка сигнала в цифровой части должна происходить в режиме реального времени.
К дополнительной обработке относятся следующие операции. В общем случае измеряемый ЛИТ ток 1тм_лит (его основная гармоническая составляющая частотой 73 Гц) может иметь фазовый сдвиг относительно 1дв- Это приводит к появлению реактивной составляющей тока 1и-ш_лит относительно 1дв- Её определение может дать дополнительную