Современная магниторазведочная аппаратура
Общая характеристика современной магниторазведочной аппаратуры. Знакомство с видами полевых магнитометров: оптико-механические, феррозондовые, протонные. Способы вычисления модуля геомагнитного поля. Основное назначение оверхаузеровских магнитометров.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.04.2013 |
| Размер файла | 825,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Современная магниторазведочная аппаратура
магниторазведочный аппаратура оверхаузеровский
Полевые магнитометры бывают следующих видов:
1 оптико-механические
2 феррозондовые
3 протонные, в т.ч. оверхаузоровские
4 квантовые. Оптико-механические магнитометры уже давно не производятся, феррозондовые выпускаются для исследования скважин и специальных применений, поэтому в данном обзоре они не участвуют.
Немного теории
Протонные магнитометры основаны на принципе свободной прецессии ядер атомов водорода в магнитном поле. Протоны, имея собственный спин и магнитный момент, прецессируют (вращаются) в магнитном поле Земли вокруг его направления с частотой, определяемой соотношением Лармора {Larmor}:
f = (г/2р)T
где f - частота прецессии протона [Гц], г - гиромагнитное отношение ядра (атомная константа), T - полный вектор напряженности геомагнитного поля.
Рис.
Следовательно, измерив частоту прецессии можно определить модуль магнитного поля. В качестве рабочего вещества для наблюдения прецессии может быть использована любая протонсодержащая жидкость. В датчиках магнитометров обычно используют: водный раствор спирта, керосин, гептан, метанол и др. Для обнаружения прецессии рабочее вещество повергают интенсивной поляризации внешним магнитным полем Н, примерно перпендикулярно к полю Т. При этом происходит преимущественная ориентация магнитных моментов протонов по направлению приложенного поля. Поле Н с напряженностью порядка 100 Э создают постоянным электрическим током, пропускаемым через специальную катушку, окружающую рабочее вещество. После быстрого выключения тока поляризации результирующий вектор ядерного намагничения начинает прецессировать вокруг поля Т, наводя в катушке ЭДС, в виде затухающей синусоиды.
Измерив частоту сигнала нетрудно вычислить модуль геомагнитного поля по формуле:
T = 23.4874f [нТл]
Продолжительность поляризации и измерения определяется временем соответственно продольной (t1) и поперечной (t2) релаксации протонсодержащего вещества. Для керосина t1 ? t2 и составляет около 0.7 сек, для других веществ времена релаксации больше.
Рис.
Оверхаузеровские магнитометры основаны на той же связи прецессии протонов с внешним полем, но в них используется другой способ возбуждения - принцип динамической поляризации или эффект Оверхаузера {Overhauser}. Здесь рабочее протонсодержащее вещество содержит добавку специальных свободных радикалов с неспаренными электронами, делающих состав парамагнитным. При воздействии на него радиочастотного поля порядка 60 МГц (катушка 1) создаются условия электронного парамагнитного резонанса, т.е. максимального поглощения энергии переменного поля. При этом возникают сильные внутренние магнитные поля приводящие к поляризации вещества и согласованной ориентировке протонов по полю Т. Для возбуждения прецессии, с помощью постоянного тока во второй катушке, создают нарастающее поворачивающее поле, перпендикулярное Т. После отключения тока, в той же катушке наводится ЭДС сигнала. Измерение частоты сигнала можно производить одновременно с процессом поляризации, что позволяет сократить цикл измерений.
Квантовые магнитометры основаны на принципе оптической накачки, разработанным для паров щелочных металлов (Cs, Rb, Na, K) и инертных газов. Сущность заключается в облучении их поляризованным монохроматическим светом, длина волны которого соответствует одной из спектральных линией используемого элемента.
Рис.
Возбуждаясь, атомы уходят на верхние уровни и через короткое время (?1 мкс) скапливаются на одном энергетическом подуровне, переходы с которого запрещены. Ориентировка их магнитных осей будет одинаковой, что приведет к прецессии электронов относительно геомагнитного поля на частоте Лармора, как в протонных магнитометрах. В результате прецессии будет колебаться и интенсивность света. Если сигнал с фотоэлемента усилить и подать на катушку, намотанную на колбе с рабочим веществом, то получим автоподстраиваемый резонансный осциллятор. Измерив его частоту можно рассчитать величину поля Т.
Существуют некоторые нюансы в теории и много вариантов схемотехнических реализаций.
Таблица. Достоинства и недостатки рассмотренных типов магнитометров
|
Тип |
Достоинства |
Недостатки |
|
|
Протонные |
1. Не боятся тряски и вибраций. 2. Изм. не зависят от изм. внеш. условий (темп., влаж., дав.). 3. Нет необходимости в точной ориентации датчика. |
1. Цикличность измерений, из-за значительного времени преобразования. 2. Нестаб. и пропадание сигнала при больших градиентах магнитного поля |
|
|
Оверхаузера |
1. Все полож. качества протонных магнитометров. 2. Снижение времени измерения. 3. Низкая пог., за счет повыш. отношения сигнал/шум. 4. Малый размер датчика. |
1. Меньшее время жизни рабочего вещества. 2. Появление систематической ошибки, за счет влияния блока СВЧ. |
|
|
Квантовые |
1. Возможность непрерывных измерений. 2. Высокая разрешающая способность. |
1. Ориентационная и азимутальная погрешность. 2. Температурный дрейф. Смещение нуль-пункта. 3. Чувствительность к механическим воздействиям (удары, вибрация). |
Рис.
Обзор современных полевых магнитометров
За рубежом большинство магнитометров для полевой геофизики выпускают 3 фирмы:
*GEM Systems (Канада)
*Geometrics (США)
*Scintrex Ltd. (Канада) - модели серии GSM-19, GSMP-40
- модели G-856, G-858
- модели ENVI, SMARTMAG, NAVMAG
В России современные оверхаузеровские магнитометры и датчики POS-1 изготовляет лаборатория квантовой магнитометрии УГТУ-УПИ. Полевая модификация магнитометра называется MMPOS-1 (на фото), градиентометра - MMPOS-2.
Основные характеристики приборов представлены в сравнительной таблице:
Рис.
Современные магнитометры имеют кроме основных функций множество дополнительных, облегчающих или дополняющих магнитную съемку. Так у большинства моделей реализована непрерывная запись в движении (Walking), которая может быть дополнена системой спутниковой навигации GPS ( у дорогих моделей она встроеная - int.GPS). Все имеют точные встроенные часы, для синхронизации результатов с вариационной станцией и могут сами выступать в такой роли. У всех имеется значительная внутренняя память, интерфейс связи, для пересылки полевых данных в компьютер и специализированное программное обеспечение для обработки. Встроенный графический дисплей позволяет наблюдать визуально график магнитного поля в процессе съемки и множество другой служебной информации. При дополнительной комплектации системой VLF (радиоприемник сверхдлинноволновых станций) появляется возможность проводить одновременно с магниторазведкой еще и электропрофилирование. Все выпускаемые модели опционально имеют возможность работать в режиме градиентометра (при установке второго датчика), при этом к названию прибора добавляется обычно индекс «G» (например: GSM-19G, G-856GX).
Основные характеристики приборов представлены в сравнительной таблице:
Таблица
|
Модель |
Тип прибора |
Чувств.нТл |
Ошибка, нТл |
Автомат изм./сек> |
Дополнительные возможности |
Дисплей |
Питание |
|
|
GSM-19T |
Протонный |
0.2 |
1 |
1 |
GPS, VLF |
240x60 |
12В / 2А |
|
|
GSM-19(F) |
Оверхаузера |
0.02 |
0.2 |
до 2 (5) |
GPS, VLF |
240x60 |
12В / 2А |
|
|
GSMP-30(-40) |
Квантовый (K) |
0.002-0.014 |
0.2 |
1-10 (20) |
int.GPS, VLF |
8x30знак. |
24В - 8Вт |
|
|
G-856(AX) |
Протонный |
0.1 |
± 0.5 |
цикл-3сек |
- |
цифр. табло |
13.5В |
|
|
G-858 |
Квантовый (Cs) |
0.01-0.05 |
± 1 |
1, 2, 5, 10 |
GPS |
320x200 |
24В/ 0.5А |
|
|
ENVI |
Протонный |
0.1 |
± 1 |
1, 2 |
VLF, аналог.выход |
240x64 |
12В/0.65А |
|
|
SmartMag |
Квантовый (Cs) |
0.01 |
< ± 1 |
до 10 |
GPS, аналог.выход |
240x64 |
2x12В |
|
|
NavMag |
Квантовый (Cs) |
0.01 |
< ± 1 |
1, 2, 5, 10 |
int.GPS, USB-Flash |
VGA-color |
2x12B |
|
|
MMPOS-1 |
Оверхаузера |
0.01 |
1 |
до 2 |
GPS |
240x128 |
2x12B |
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Назначение навигационной аппаратуры (на примере КА ГЛОНАСС), характеристики составляющих ее приборов. Спутниковая аппаратура связи и ее компоненты. Оптические и радиотехнические методы наблюдения геодезических спутников. Антенно-фидерные устройства.
курсовая работа [690,4 K], добавлен 27.10.2011Сущность и параметры надежности как одного из основных параметров радиоэлектронной аппаратуры. Характеристика работоспособности и отказов аппаратуры. Количественные характеристики надежности. Структурная надежность аппаратуры и методы ее повышения.
реферат [1,5 M], добавлен 17.02.2011Назначение бортовой аппаратуры "Курс МП-70". Разновидности азимутальных маяков VOR. Процесс формирования сигнала VOR. Суммарный сигнал VOR на выходе приемника. Основные технические характеристики курсовых приемников VOR, ILS и глиссадного ILS (СП-50).
реферат [211,1 K], добавлен 26.02.2011Расчет интегрального показателя качества аппаратуры. Структурный анализ аппаратуры на уровне микросхем. Распределение блоков и микросхем по типам. Влияние условий окружающей среды на интенсивность отказа аппаратуры. Проведение профилактических осмотров.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 07.02.2013Амортизация как система упругих опор, на которые устанавливается объект для защиты от внешних динамических воздействий. Знакомство с особенностями проектирования систем защиты радиоэлектронной аппаратуры от механических воздействий, анализ способов.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 06.08.2013Типовые средства автоматизации и контроля технологических процессов. Устройство и работа измерительных преобразователей. Принцип работы пневматических и электрических вторичных приборов. Приемы и методы ремонта контрольно-измерительной аппаратуры.
курсовая работа [480,7 K], добавлен 10.04.2014Знакомство с ключевыми особенностями постройки шестнадцатеричного счетчика, работающего в коде Грея с индикацией на 7-сегментном индикаторе. Общая характеристика счетчиков с последовательным переносом: основное назначение устройств, рассмотрение функций.
контрольная работа [1,6 M], добавлен 06.08.2013Принцип действия модуля кадровой развёртки. Выбор методов устранения неисправностей. Анализ технологии проверки и замены радиоэлементов с помощью контрольно–измерительной аппаратуры. Организация рабочего места техника по ремонту и регулировке аппаратуры.
курсовая работа [216,4 K], добавлен 24.02.2013Методы и этапы конструирования радиоэлектронной аппаратуры. Роль языка программирования в автоматизированных системах машинного проектирования. Краткая характеристика вычислительных машин, используемых при решении задач автоматизации проектирования РЭА.
реферат [27,0 K], добавлен 25.09.2010Электромедицинская аппаратура в системе технических средств, используемых при диагностике, терапии и обслуживании пациента. Классификация медицинской техники. Использование микропроцессоров и микроконтроллеров для построения терапевтической аппаратуры.
реферат [1,5 M], добавлен 06.01.2009Методика расчета теплового режима микроэлектронной аппаратуры (МЭА). Характеристика и способы передачи тепловой энергии, рассеиваемой в радиоэлектронном блоке. Анализ путей защиты блоков МЭА от механических воздействий при эксплуатации и транспортировке.
реферат [149,6 K], добавлен 19.09.2010Спутниковая система навигации как комплексная электронно-техническая система, ее структура и содержание, назначение и функциональные особенности. Состав аппаратуры пользователя и правила ее применения. Принцип действия GPS и степень точности сигнала.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 16.11.2010Транзистор как электронный полупроводниковый усилительный прибор, предназначенный для усиления сигналов. Знакомство с особенностями и сферами применения полевых и биполярных транзисторов. Общая характеристика схем включения биполярного транзистора.
реферат [1,5 M], добавлен 21.05.2016Изучение назначения, функциональных возможностей и конструкции взрывобезопасной аппаратуры для автоматизации водоотливных установок - ВАВ-1М. Ее теоретические исследования и экспериментальные исследования. Работа системы автоматического управления.
лабораторная работа [1,6 M], добавлен 01.03.2009Анализ и моделирование процессов формирования конструктивно технологических характеристик монтажных соединений электронной аппаратуры, методов и средств технологического мониторинга свойств МОС. Методы выявления и оценивания информационных признаков.
дипломная работа [4,2 M], добавлен 06.06.2010Сущность цветной фотографии, история ее появления и развития, специфика цветного проявления. Особенности качества БРЭА класса Hi-End (высокого класса аппаратного и программного обеспечения). Описание методов оценивания качества параметров аппаратуры.
контрольная работа [104,4 K], добавлен 14.02.2011История создания охранной сигнализации. Принципы работы оптико-электронного извещателя Астра-515. Описание основных режимов. Расчет источника питания. Назначение изделия, его особенности. Определение коэффициента потребляемой энергии от аккумулятора.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 25.01.2015Условия эксплуатации электронной аппаратуры, их связь с внешними воздействующими факторами, имеющими различную физико-химическую природу и изменяющимися в широких пределах. Особенности воздействия климатических, механических и радиационных факторов.
контрольная работа [23,2 K], добавлен 01.09.2010Качество контроля и диагностики зависит не только от технических характеристик контрольно-диагностирующей аппаратуры, но и от тестопригодности испытываемого изделия. Сигналы, возникающие в процессе функционирования основной и контрольной аппаратуры.
реферат [29,0 K], добавлен 24.12.2008Назначение и принцип действия интегрального модуля. Разработка микрополосковой платы. Выбор технологического процесса и оборудования для изготовления платы. Расчет себестоимости проектируемого модуля и цены для его реализации. Значение охраны труда.
дипломная работа [220,5 K], добавлен 15.05.2009
