RU41377U1

RU41377U1 - COMPLEX OF HIGH-FREQUENCY DIPOLE ELECTRIC EXPLORATION EQUIPMENT

Info

Publication number: RU41377U1
Application number: RU2004119296/22U
Authority: RU
Inventors: А.А. Жариков; В.Н. Мызников; Н.Н. Лихолат; И.В. Лавров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Геопроект"
Priority date: 2004-07-01
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2004-10-20

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к технической физике, в частности, к геофизическим измерениям и может быть использована для исследования геологической структуры грунтов на участках предстоящего строительства или реконструкции существующих зданий и сооружений. Достигаемый технический результат: - повышение информативности геофизических исследований; - повышение точности определения структурных особенностей геологической среды. Сущность предложенной полезной модели заключается в следующем. Комплекс высокочастотной дипольной электроразведочной аппаратуры включает в себя передатчик (1) и приемник (2) с измерителем (3) электрической составляющей высокочастотного сигнала, разнесенные друг от друга на свободной поверхности геологической среды вдоль линии разноса. Передатчик (1) выполнен сканирующим и содержит высокочастотный генератор с переключателем диапазонов (4), устройство для сканирования частоты высокочастотного генератора в пределах каждого диапазона (5) и усилитель мощности (6), выход которого подключен к передающей дипольной антенне (7). Приемник (2) выполнен сканирующим и содержит приемную дипольную антенну (8), устройство непрерывного сканирования частоты принятого приемной дипольной антенной высокочастотного сигнала (9), усилитель мощности (10), соединенный с измерителем электрической составляющей высокочастотного сигнала (3), в качестве которого используется анализатор спектра электрических сигналов. Передающая (7) и приемная (8) дипольные антенны выполнены перестраиваемыми и снабжены переключателями элементов настройки антенн.The proposed utility model relates to technical physics, in particular, to geophysical measurements and can be used to study the geological structure of soils in areas of upcoming construction or reconstruction of existing buildings and structures. Technical result achieved: - increasing the information content of geophysical surveys; - improving the accuracy of determining the structural features of the geological environment. The essence of the proposed utility model is as follows. The complex of high-frequency dipole electrical exploration equipment includes a transmitter (1) and a receiver (2) with a meter (3) of the electrical component of the high-frequency signal, spaced from each other on the free surface of the geological environment along the separation line. The transmitter (1) is made scanning and contains a high-frequency generator with a range switch (4), a device for scanning the frequency of a high-frequency generator within each range (5) and a power amplifier (6), the output of which is connected to a transmitting dipole antenna (7). The receiver (2) is made scanning and contains a receiving dipole antenna (8), a device for continuous scanning of the frequency of the high-frequency signal received by the receiving dipole antenna (9), a power amplifier (10) connected to the meter of the electrical component of the high-frequency signal (3), which is used spectrum analyzer of electrical signals. Transmitting (7) and receiving (8) dipole antennas are tunable and equipped with switches for antenna tuning elements.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к технической физике, в частности, к геофизическим измерениям и может быть использована для исследования геологической структуры грунтов на участках предстоящего строительства или реконструкции существующих зданий и сооружений.The proposed utility model relates to technical physics, in particular, to geophysical measurements and can be used to study the geological structure of soils in areas of upcoming construction or reconstruction of existing buildings and structures.

Известна система электроразведки, содержащая средства возбуждения электромагнитного поля и средство измерения, выполненное в виде группы приемников электромагнитного поля, размещенных на свободной поверхности геологической среды вдоль осевой линии исследуемого профиля, см. описание полезной модели к свидетельству Российской Федерации №14085, класс GOIV 3/12, опубликованное 27.06.2000 г. в бюллетене №18. Недостатком ее является невысокая информативность определения структурных особенностей геологической среды и сложность аппаратуры, обусловленная большим количеством приемников электромагнитного поля.A known electrical exploration system containing means for exciting an electromagnetic field and a measuring device made in the form of a group of electromagnetic field receivers placed on the free surface of the geological medium along the center line of the profile under investigation, see the utility model description to the certificate of the Russian Federation No. 14085, class GOIV 3/12 published on June 27, 2000 in newsletter No. 18. Its disadvantage is the low information content of determining the structural features of the geological environment and the complexity of the equipment, due to the large number of electromagnetic field receivers.

Известна электроразведочная станция, содержащая генератор сигналов и измерительные каналы, имеющие датчики электрического и магнитного поля, см. свидетельство на полезную модель №0003329, класс GOIV 3/08, опубликованное 16.12.1996 г. Электроразведочная станция имеет блок управления измерительными каналами, включающий в себя селектор адреса, регистр состояния каналов, регистр режима и состояния блока питания. Система имеет сложное устройство и не обеспечивает высокой точности определения структурных особенностей геологической среды.Known electrical prospecting station containing a signal generator and measuring channels having electric and magnetic field sensors, see utility model certificate No. 0003329, class GOIV 3/08, published December 16, 1996. The electrical prospecting station has a control unit for measuring channels, including address selector, channel status register, mode and status register of the power supply. The system has a complex device and does not provide high accuracy in determining the structural features of the geological environment.

Известен комплекс высокочастотной дипольной электроразведочной аппаратуры, включающий в себя передатчик и приемник с измерителем электрической составляющей высокочастотного сигнала, разнесенные друг от друга на свободной поверхности геологической среды вдоль линии разноса, см. описание к патенту на полезную модель №36534, опубликованное 10.03.2004 г. в бюллетене №7, класс GIOV 3/08.A well-known complex of high-frequency dipole electrical exploration equipment, including a transmitter and a receiver with a meter of the electrical component of the high-frequency signal, spaced from each other on the free surface of the geological environment along the separation line, see the description of the patent for utility model No. 36534, published March 10, 2004. in bulletin No. 7, class GIOV 3/08.

Комплекс имеет два идентичных автономных блока электроники, каждый из которых содержит передатчик, приемник с измерителем электрической составляющей электромагнитного сигнала, дипольную приемно-передающую антенну и коммутирующее устройство, переключающее дипольную приемно-передающую антенну то к передатчику, то к приемнику. Передатчики в блоках электроники имеют одну фиксированную частоту излучаемого электромагнитного сигнала.The complex has two identical autonomous electronics units, each of which contains a transmitter, a receiver with a meter of the electrical component of the electromagnetic signal, a dipole transmit-receive antenna and a switching device that switches the dipole receive-transmit antenna to the transmitter or to the receiver. The transmitters in the electronics units have one fixed frequency of the emitted electromagnetic signal.

Недостатком известного комплекса является сложность аппаратуры, недостаточно высокие информативность и точность определения структурных особенностей геологической среды, так как разные аномалии геологической среды имеют различные резонансные частоты и при прохождении электромагнитного сигнала фиксированной частоты между двумя пунктами на ее свободной поверхности, проявляются недостаточно информативно и точно.A disadvantage of the known complex is the complexity of the equipment, the low information content and the accuracy of determining the structural features of the geological environment, since different anomalies of the geological environment have different resonant frequencies and, when an electromagnetic signal of a fixed frequency passes between two points on its free surface, they are not sufficiently informative and accurate.

В предлагаемой полезной модели поставлена техническая задача создать такой комплекс высокочастотной дипольной электроразведочной аппаратуры, который бы обеспечивал:In the proposed utility model, the technical task is posed to create such a complex of high-frequency dipole electrical exploration equipment that would provide:

- повышение информативности геофизических исследований;- increasing the informativeness of geophysical research;

- повышение точности определения структурных особенностей геологической среды.- improving the accuracy of determining the structural features of the geological environment.

Решение поставленной технической задачи в предлагаемой полезной модели обеспечивается тем, что в комплексе высокочастотной дипольной электроразведочной аппаратуры, включающий в себя передатчик и приемник с измерителем электрической составляющей высокочастотного сигнала, разнесенные друг от друга на свободной поверхности геологической среды вдоль линии разноса, передатчик выполнен сканирующим и содержит высокочастотный генератор с переключателем диапазонов, устройство сканирования частоты высокочастотного генератора в пределах каждого диапазона и усилитель мощности, выход которого подключен к передающей дипольной антенне. Приемник выполнен сканирующим и содержит приемную дипольную антенну, устройство непрерывного сканирования частоты принятого приемной дипольной антенной высокочастотного сигнала, усилитель мощности, соединенный с измерителем электрической составляющей высокочастотного сигнала, в качестве которого используется анализатор спектра электрических сигналов. Передающая и приемная дипольные антенны выполнены перестраиваемыми и снабжены переключателями элементов настройки антенн.The solution of the technical problem in the proposed utility model is ensured by the fact that in the complex of high-frequency dipole electrical prospecting equipment, which includes a transmitter and a receiver with a meter of the electrical component of the high-frequency signal, spaced from each other on the free surface of the geological environment along the separation line, the transmitter is made scanning and contains high-frequency generator with a range switch, a device for scanning the frequency of a high-frequency generator within each range and a power amplifier, the output of which is connected to a transmitting dipole antenna. The receiver is made scanning and contains a receiving dipole antenna, a device for continuous scanning of the frequency of the received high frequency signal received by the receiving dipole antenna, a power amplifier connected to the meter of the electrical component of the high frequency signal, which is used as an analyzer of the spectrum of electrical signals. Transmitting and receiving dipole antennas are tunable and equipped with switches for antenna tuning elements.

Заявленный электроразведочный комплекс аппаратуры обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для устройств подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.The claimed electrical exploration complex of the equipment has a combination of essential features not known from the prior art for devices of this purpose, which allows us to conclude that the criterion of "novelty" for the utility model is met.

Устройство предлагаемой полезной модели поясняется с помощью прилагаемого чертежа, на фиг.1 которого приведена функциональная схема комплекса высокочастотной дипольной электроразведочной аппаратуры.The device of the proposed utility model is illustrated using the attached drawing, figure 1 which shows a functional diagram of a complex of high-frequency dipole electrical exploration equipment.

Устройство предлагаемой полезной модели заключается в следующем.The device of the proposed utility model is as follows.

Комплекс высокочастотной дипольной электроразведочной аппаратуры включает в себя передатчик (1) и приемник (2) с измерителем (3) электрической составляющей высокочастотного сигнала, разнесенные друг от друга на свободной поверхности геологической среды вдоль линии разноса.The complex of high-frequency dipole electrical exploration equipment includes a transmitter (1) and a receiver (2) with a meter (3) of the electrical component of the high-frequency signal, spaced from each other on the free surface of the geological environment along the separation line.

Передатчик (1) выполнен сканирующим и содержит высокочастотный генератор с переключателем диапазонов (4), устройство для сканирования частоты высокочастотного генератора в пределах каждого диапазона (5) и усилителя мощности (6), выход которого подключен к передающей дипольной антенне (7).The transmitter (1) is made scanning and contains a high-frequency generator with a range switch (4), a device for scanning the frequency of a high-frequency generator within each range (5) and a power amplifier (6), the output of which is connected to a transmitting dipole antenna (7).

Приемник (2) выполнен сканирующим и содержит приемную дипольную антенну (8), устройство непрерывного сканирования частоты принятого приемной дипольной антенной высокочастотного сигнала (9), усилитель мощности (10), соединенный с измерителем электрической составляющей высокочастотного сигнала (3), в качестве которого используется анализатор спектра электрических сигналов.The receiver (2) is made scanning and contains a receiving dipole antenna (8), a device for continuous scanning of the frequency of the high-frequency signal received by the receiving dipole antenna (9), a power amplifier (10) connected to the meter of the electrical component of the high-frequency signal (3), which is used spectrum analyzer of electrical signals.

Передающая (7) и приемная (8) дипольные антенны выполнены перестраиваемыми и снабжены переключателями элементов настройки антенн.Transmitting (7) and receiving (8) dipole antennas are tunable and equipped with switches for antenna tuning elements.

Предлагаемый комплекс высокочастотной дипольной электроразведочной аппаратуры работает следующим образом. Передатчик (1) и приемник (2) располагают на свободной поверхности геологической среды на расстоянии R друг от друга вдоль осевой линии исследуемого профиля. Включают высокочастотный генератор (4), устанавливают один из его диапазонов, наиболее соответствующий исследуемому профилю, сканируют частоту генерируемого высокочастотного сигнала в пределах выбранного диапазона, усиливают высокочастотный сигнал усилителем мощности (6) и излучают его передающей дипольной антенной (7), предварительно настроенной путем переключения элементов настройки антенн на соответствующий диапазон. Излучаемый передающей дипольной антенной электромагнитный сигнал, распространяясь в геологической среде и отражаясь от зоны Френеля, достигает приемника (2). Электромагнитный сигнал, принятый приемной дипольной антенной (8) сканируется устройством непрерывного сканирования (9), усиливается усилителем мощности (10) и поступает в измеритель электрической составляющей высокочастотного сигнала (3), в качестве которого The proposed complex of high-frequency dipole electrical exploration equipment operates as follows. The transmitter (1) and the receiver (2) are located on the free surface of the geological environment at a distance R from each other along the axial line of the studied profile. The high-frequency generator (4) is turned on, one of its ranges is set that is most suitable for the profile under study, the frequency of the generated high-frequency signal is scanned within the selected range, the high-frequency signal is amplified by a power amplifier (6) and emitted by a transmitting dipole antenna (7), pre-configured by switching antenna tuning elements to the appropriate range. An electromagnetic signal emitted by a transmitting dipole antenna, propagating in a geological environment and reflected from the Fresnel zone, reaches the receiver (2). The electromagnetic signal received by the receiving dipole antenna (8) is scanned by a continuous scanning device (9), amplified by a power amplifier (10) and fed to the meter of the electrical component of the high-frequency signal (3), as

используется анализатор спектра электрических сигналов. Анализируя спектры принятых электрических сигналов, судят об аномалиях и структурных особенностях геологической среды при данном расположении передатчика (1) и приемника (2).An analyzer of the spectrum of electrical signals is used. By analyzing the spectra of the received electrical signals, one judges the anomalies and structural features of the geological environment at a given location of the transmitter (1) and receiver (2).

Перемещая передатчик (1) и приемник (2) на свободной поверхности геологической среды вдоль осевой линии исследуемого профиля с заданным шагом, выбираемым в зависимости от требуемой точности определения структуры грунтов, производят аналогичным образом излучение, прием и регистрацию электромагнитного сигнала. По параметрам спектров электрической составляющей принятого высокочастотного сигнала судят о наличии и расположении аномалий и структурных особенностях исследуемой геологической среды.Moving the transmitter (1) and receiver (2) on the free surface of the geological medium along the center line of the profile under study with a given step, selected depending on the required accuracy of determining the structure of the soil, the electromagnetic signal is received, received and recorded in a similar way. The parameters of the spectra of the electrical component of the received high-frequency signal are used to judge the presence and location of anomalies and structural features of the studied geological environment.

Предлагаемая полезная модель может быть неоднократно изготовлена на базе выпускаемых отечественной промышленностью узлов и электро-радиоэлементов с применением современной освоенной технологии и может быть использована в геофизических исследованиях геологической структуры грунтов на участках предстоящего строительства или реконструкции существующих зданий и сооружений, а также для поиска захоронений опасных веществ, месторождений полезных ископаемых, водо-насыщенных слоев и источников подземных вод, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «промышленная применимость».The proposed utility model can be repeatedly made on the basis of knots and electro-radioelements produced by the domestic industry using modern mastered technology and can be used in geophysical studies of the geological structure of soils in areas of the upcoming construction or reconstruction of existing buildings and structures, as well as for the search for burials of hazardous substances deposits of minerals, water-saturated layers and groundwater sources, which allows us to conclude on the compliance of the utility model with the criterion of "industrial applicability".

Заявителем изготовлен макетный образец предложенного комплекса высокочастотной дипольной электроразведочной аппаратуры, испытания которого подтвердили его преимущества перед известными комплексами аппаратуры аналогичного назначения.The applicant has made a prototype of the proposed complex of high-frequency dipole electrical prospecting equipment, tests of which have confirmed its advantages over the known complexes of equipment of a similar purpose.

Claims

A complex of high-frequency dipole electrical exploration equipment, including a transmitter and a receiver with a meter of the electrical component of the high-frequency signal, spaced from each other on the free surface of the geological medium along the separation line, characterized in that the transmitter is made scanning and contains a high-frequency generator with a range switch, a frequency scanning device a high-frequency generator within each range and a power amplifier, the output of which is connected to the transmitting th dipole antenna, the receiver is scanning and contains a receiving dipole antenna, a device for continuous scanning of the frequency of a high-frequency signal received by a receiving dipole antenna, a power amplifier connected to a meter of the electrical component of the high-frequency signal, which is used as an analyzer of the spectrum of electric signals, transmitting and receiving dipole antennas tunable and equipped with switches for antenna tuning elements.