[go: up one dir, main page]

RU2363964C1 - Device designed to monitor local irregularities and geodynamic zones of geological section top part (gst) - Google Patents

Device designed to monitor local irregularities and geodynamic zones of geological section top part (gst) Download PDF

Info

Publication number
RU2363964C1
RU2363964C1 RU2008129300/28A RU2008129300A RU2363964C1 RU 2363964 C1 RU2363964 C1 RU 2363964C1 RU 2008129300/28 A RU2008129300/28 A RU 2008129300/28A RU 2008129300 A RU2008129300 A RU 2008129300A RU 2363964 C1 RU2363964 C1 RU 2363964C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antennas
processing device
wzx
wzy
rod
Prior art date
Application number
RU2008129300/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Михайлович Задериголова (RU)
Михаил Михайлович Задериголова
Original Assignee
Михаил Михайлович Задериголова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Михайлович Задериголова filed Critical Михаил Михайлович Задериголова
Priority to RU2008129300/28A priority Critical patent/RU2363964C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2363964C1 publication Critical patent/RU2363964C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: instrument making.
SUBSTANCE: invention relates geophysics, particularly, to electromagnetic LF devices intended for analysing GST. Proposed device comprises two antennas arranged orthogonally and connected to receiver, one of them being installed vertically. Proposed device comprises additionally data processing device and third antenna arranged orthogonally to aforesaid two antennas and connected to aforesaid receiver. The later incorporates transmitter with its output connected to the data processing device input. Transmitter allows transmitting signals comprising data on mutually-orthogonal components Hx, Hy, Hz of natural pulsed electromagnetic Earth field to data processing device the later allows computation of Wzx (x, y)=Hz/Hx and Wzy (x, y)=Hz/Hy, determination of relationship Wzx=F(Δf) and Wzy=F(Δf), where "ДГ" is the range of received frequencies of mutually-orthogonal components Hx, Hy, Hz, from f0 to f and integration of aforesaid relationships Wzx and Wzy.
EFFECT: expanded performances, higher accuracy.
9 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к геофизике, в частности к электромагнитным низкочастотным устройствам для изучения верхней части геологического разреза ВЧР, контроля и прогноза напряженно-деформированного состояния (НДС) массива горных пород. Оно может быть использовано для выявления и оконтуривания при профильной съемке геоэлектрических локальных неоднородностей (обводненные мульды, карстовые полости, оползневые участки, зоны шахтных подработок, повышенной трещиноватости, интервалы ослабленных пород и пр.). Данное изобретение специально может быть использовано при организации сети мониторинга для оперативного контроля НДС в зонах действия газотранспортных систем на участках активизации опасных геологических техногенных процессов. Результаты такого мониторинга находят практическое применение при объективной оценке и прогнозировании степени рисков, обеспечении безопасности эксплуатации ответственных газовых объектов и своевременном принятии управляющих решений.The invention relates to geophysics, in particular to electromagnetic low-frequency devices for studying the upper part of the geological section of the VChR, monitoring and predicting the stress-strain state (VAT) of the rock mass. It can be used for revealing and contouring in profile surveys of local geoelectric heterogeneities (flooded troughs, karst cavities, landslide areas, areas of mine underworking, increased fracturing, intervals of weakened rocks, etc.). This invention can specifically be used in the organization of a monitoring network for operational control of VAT in the areas of gas transmission systems in areas of activation of dangerous geological technological processes. The results of such monitoring find practical application in an objective assessment and forecasting of the degree of risk, ensuring the safety of operation of critical gas facilities and timely management decisions.

Известно устройство для обнаружения локальных неоднородностей и геодинамических зон верхней части геологического разреза ВЧР, входящее в состав устройства для поиска и определения границ тектонических нарушений при разработке угольных месторождений, содержащее приемную антенну, соединенную с визирной трубой и приемником радиоволн, установленные на штативе, при этом штатив снабжен токонепроводящей штангой, которая прикреплена к штативу с возможностью вращения в верхней ее части, приемная антенна закреплена в нижней части токонепроводящей штанги через карданный шарнир, образуя свободно подвешенный шарнирный маятник (Авторское свидетельство СССР №1721242, E21C 41/18, опубл. 23.03.1992).A device for detecting local heterogeneities and geodynamic zones of the upper part of the geological section of the VChR, which is part of the device for searching and determining the boundaries of tectonic disturbances in the development of coal deposits, containing a receiving antenna connected to the sighting tube and the radio wave receiver mounted on a tripod, with a tripod equipped with a non-conductive rod, which is attached to the tripod with the possibility of rotation in its upper part, the receiving antenna is fixed in the lower part the boom through the universal joint, forming a freely suspended articulated pendulum (USSR Author's Certificate No. 1721242, E21C 41/18, publ. 23.03.1992).

Устройство также содержит передающую антенну, установленную на втором штативе, причем передающая и приемная антенны выполнены рамочными. В этом устройстве используется активный радиоволновый метод исследований, при котором для поиска тектонических нарушений и других геологических неоднородностей используют электромагнитную волну.The device also contains a transmitting antenna mounted on a second tripod, and the transmitting and receiving antennas are made frame. This device uses an active radio wave research method in which an electromagnetic wave is used to search for tectonic disturbances and other geological heterogeneities.

Ограничением этого устройства является большая трудоемкость его использования, особенно при больших площадях исследуемой поверхности, и практически это устройство сложно применять при мониторинге для оперативного контроля НДС в зонах действия газотранспортных систем на участках активизации опасных геологических техногенных процессов.A limitation of this device is the great complexity of its use, especially with large areas of the investigated surface, and practically this device is difficult to use when monitoring for operational control of VAT in the areas of gas transmission systems in areas of activation of dangerous geological technological processes.

Наиболее близким является устройство для обнаружения локальных неоднородностей и геодинамических зон верхней части геологического разреза ВЧР, содержащее две антенны, расположенные взаимно ортогонально, одна из которых ориентирована вертикально, и подсоединенные к приемному устройству (Патент РФ на изобретение №2328021, G01V 3/12, опубл. 10.02.2008).The closest is a device for detecting local heterogeneities and geodynamic zones of the upper part of the geological section of the VChR, containing two antennas arranged mutually orthogonally, one of which is oriented vertically, and connected to a receiving device (RF Patent for the invention No. 2328021, G01V 3/12, publ. 10.02.2008).

Это устройство также входит в состав устройства для геофизических исследований радиоволновым методом. Антенны выполнены рамочными. Вертикально ориентированная антенна в этом устройстве выполняет функцию антенны пространственной ориентации (АПО) и не используется непосредственно при проведении геофизических исследований.This device is also part of the device for geophysical research by the radio wave method. Antennas are made frame. The vertically oriented antenna in this device performs the function of a spatial orientation antenna (APO) and is not used directly in geophysical surveys.

Применение этого устройства трудоемко, из-за применения рамочных антенн оно имеет большие габариты, устройство имеет низкие точность и достоверность получаемых результатов, поскольку измерения проводятся не синхронно, а в течение длительного времени одной антенной приемного устройства, ориентированной горизонтально, а приборы при проведении полевых исследований необходимо переносить на разные участки анализируемой ВЧР.The use of this device is time-consuming, due to the use of loop antennas it has large dimensions, the device has low accuracy and reliability of the results obtained, since measurements are not performed synchronously, but for a long time, by one antenna of the receiving device, oriented horizontally, and devices during field research it is necessary to transfer to different parts of the analyzed RF.

Решаемая изобретением задача - повышение технико-эксплуатационных возможностей.The problem solved by the invention is the improvement of technical and operational capabilities.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - повышение точности, достоверности и информативности, расширение функциональных возможностей за счет определения в режиме реального времени локальных неоднородностей и геодинамических зон в области ВЧР и оценки их энергетики.The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to increase the accuracy, reliability and information content, expanding functional capabilities by real-time determination of local heterogeneities and geodynamic zones in the field of VChR and assessment of their energy.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном устройстве для обнаружения локальных неоднородностей и геодинамических зон верхней части геологического разреза ВЧР, содержащем две антенны, расположенные взаимно ортогонально, одна из которых ориентирована вертикально и подсоединенные к приемному устройству, согласно изобретению введены устройство обработки и третья антенна, подсоединенная к приемному устройству и расположенная ортогонально к упомянутым двум антеннам, а приемное устройство снабжено передатчиком, выход которого связан со входом устройства обработки и выполненным с возможностью передачи сигналов с данными о взаимно ортогональных компонентах Hx, Hy, Hz плотности потока естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ) на устройство обработки, а устройство обработки выполнено с возможностью вычисления двух основных комплексных амплитудных магнитовариационных частотных параметров - типперов Wzx(x, y)=Hz/Hx и Wzy(x, y)=Hz/Hy, определения зависимости Wzx=F(Δf) и Wzy=F(Δf), где Δf - диапазон принимаемых частот взаимно ортогональных компонент Hx, Hy, Hz, от f0 до f и с возможностью интегрирования зависимостей Wzx и Wzy для получения их площадиTo solve the problem with achieving the specified technical result in a known device for detecting local heterogeneities and geodynamic zones of the upper part of the geological section of the VChR, containing two antennas arranged mutually orthogonally, one of which is oriented vertically and connected to the receiving device, according to the invention, a processing device and a third antenna connected to the receiver and orthogonally to the two antennas, and the receiver your device is equipped with a transmitter, the output of which is connected to the input of the processing device and configured to transmit signals with data on mutually orthogonal components Hx, Hy, Hz of the density of the flux of the natural pulsed electromagnetic field of the Earth (EEMPZ) to the processing device, and the processing device is configured to calculate two the main complex amplitude magnetovariational frequency parameters - tippers Wzx (x, y) = Hz / Hx and Wzy (x, y) = Hz / Hy, determining the dependences Wzx = F (Δf) and Wzy = F (Δf), where Δf is the range received frequencies o orthogonal components Hx, Hy, Hz, from f 0 to f and with the possibility of integrating the dependencies Wzx and Wzy to obtain their area

Figure 00000001
Figure 00000002
соответственно.
Figure 00000001
Figure 00000002
respectively.

Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобыPossible additional embodiments of the device, in which it is advisable that

- были введены карданный шарнир, штанга, средство вращения штанги, первая, вторая и третья антенны посредством вертикальной антенны подсоединены к карданному шарниру, который посредством штанги подсоединен к средству ее вращения;- a cardan joint, a rod, a means of rotating the rod, the first, second and third antennas are connected via a vertical antenna to a cardan joint, which is connected to the means of rotation by the rod;

- была введена теодолитная труба, установленная на средстве вращения штанги, причем теодолитная труба выполнена съемной;- was introduced theodolite pipe mounted on the means of rotation of the rod, and theodolite pipe made removable;

- было введено средство для ориентирования вертикальной антенны по вертикали, которое выполнено в виде круглого уровня, подвешенного на продольной оси вертикальной антенны;- a means was introduced to orient the vertical antenna vertically, which is made in the form of a circular level suspended on the longitudinal axis of the vertical antenna;

- была введена оболочка, выполненная радиопрозрачной и герметичной в форме сферы, а первая, вторая и третья антенны расположены в оболочке;- a sheath was introduced, made radiotransparent and sealed in the shape of a sphere, and the first, second and third antennas are located in the shell;

- первая, вторая и третья антенны были выполнены из ферритовых стержней с размещенными на них катушками.- the first, second and third antennas were made of ferrite rods with coils placed on them.

Также дополнительно целесообразно, чтобыIt is also further advisable that

- каждая из антенн была выполнена, по меньшей мере, из трех ферритовых стержней с размещенными на каждом из них катушками;- each of the antennas was made of at least three ferrite rods with coils placed on each of them;

- был введен электростатический экран, расположенный вокруг катушек;- an electrostatic screen was introduced, located around the coils;

- в электростатическом экране был выполнен, по меньшей мере, один поперечный зазор.- in the electrostatic screen was made at least one transverse clearance.

Указанные преимущества, а также особенности изобретения поясняются лучшим вариантом его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи.These advantages, as well as features of the invention are illustrated by the best option for its implementation with reference to the accompanying drawings.

Фиг.1 изображает схематично предложенное устройство;Figure 1 depicts schematically the proposed device;

фиг.2 - то же, что фиг.1, функциональная схема, один из возможных вариантов;figure 2 is the same as figure 1, a functional diagram, one of the possible options;

фиг.3 - схематично приемо-передающее устройство, т.е. часть устройства, предназначенная для измерения взаимно ортогональных компонент Hx, Hy, Hz плотности потока ЕИЭМПЗ;3 is a schematic illustration of a transceiver, i.e. a part of the device designed to measure the mutually orthogonal components Hx, Hy, Hz of the flux density of the EEEMP;

фиг.4 - схема расположения приемо-передающих устройств и опорной станции для участка трубопровода;figure 4 - arrangement of transceivers and reference station for the pipeline section;

фиг.5 - то же, что фиг.1, для исследуемой поверхности большой площади.figure 5 is the same as figure 1, for the investigated surface of a large area.

Устройство для обнаружения локальных неоднородностей и геодинамических зон верхней части геологического разреза ВЧР (фиг.1) содержит две антенны 1 и 2, расположенные взаимно ортогонально. Одна из антенн, например 1, ориентирована вертикально. Антенны 1 и 2 подсоединены к приемному устройству 3.A device for detecting local heterogeneities and geodynamic zones of the upper part of the geological section of the VChR (figure 1) contains two antennas 1 and 2 located mutually orthogonal. One of the antennas, for example 1, is oriented vertically. Antennas 1 and 2 are connected to the receiver 3.

Введены устройство 4 обработки и третья антенна 5, подсоединенная к приемному устройству 3 и расположенная ортогонально к упомянутым двум антеннам 1 и 2. Приемное устройство 3 снабжено передатчиком 6, выход которого связан со входом устройства 4 обработки и выполненным с возможностью передачи сигналов с данными о взаимно ортогональных компонентах Hx, Hy, Hz плотности потока ЕИЭМПЗ на устройство обработки 4.A processing device 4 and a third antenna 5 are introduced, connected to a receiving device 3 and located orthogonally to the two antennas 1 and 2. The receiving device 3 is equipped with a transmitter 6, the output of which is connected to the input of the processing device 4 and configured to transmit signals with data about the orthogonal components Hx, Hy, Hz of the flux density of the EEMPZ to the processing device 4.

Передатчик 6 может быть выполнен различным образом и связан с устройством 4 обработки, например, кабельной связью, радиосвязью, спутниковой связью и т.п. На фиг.2 показана одна из возможных функциональных схем обеспечения связи с устройством 4 обработки. Хотя существует множество общеизвестных схем передачи информации по различным каналам связи, различающихся между собой как схемотехническими решениями, так и способами передачи информации.The transmitter 6 can be performed in various ways and connected to the processing device 4, for example, cable communications, radio communications, satellite communications, etc. Figure 2 shows one of the possible functional schemes for communication with the processing device 4. Although there are many well-known schemes for transmitting information over various communication channels, differing both in circuitry solutions and in methods of transmitting information.

Устройство 4 обработки (фиг.1, 2) выполнено с возможностью вычисления двух основных комплексных амплитудных магнитовариационных частотных параметров - типперов Wzx(x, y)=Hz/Hx и Wzy(x, y)=Hz/Hy, определения зависимости Wzx=F(Δf) и Wzy=F(Δf), где Δf - диапазон принимаемых частот взаимно ортогональных компонент Hx, Hy, Hz, от f0 до f и с возможностью интегрирования зависимостей Wzx и Wzy для получения их площадиThe processing device 4 (FIGS. 1, 2) is configured to calculate two main complex amplitude magnetovariational frequency parameters — tippers Wzx (x, y) = Hz / Hx and Wzy (x, y) = Hz / Hy, determining the dependence Wzx = F (Δf) and Wzy = F (Δf), where Δf is the range of received frequencies of mutually orthogonal components Hx, Hy, Hz, from f 0 to f and with the possibility of integrating the dependencies Wzx and Wzy to obtain their area

Figure 00000003
и
Figure 00000004
соответственно.
Figure 00000003
and
Figure 00000004
respectively.

Указанные вычисления устройство 4 осуществляет с помощью соответствующего программного обеспечения.These calculations, the device 4 performs using the appropriate software.

В заявленное устройство (фиг.3) могут быть введены карданный шарнир 7, штанга 8 (нетокопроводящая), средство 9 вращения штанги 8 (например, упорный подшипник). Первая, вторая и третья антенны 1, 2 и 5 соответственно посредством вертикальной антенны 1 подсоединены к карданному шарниру 7, который посредством штанги 8 подсоединен к средству 9 ее вращения. Средство 9 представляет собой подшипниковый узел.A cardanic joint 7, a rod 8 (non-conductive), a means of rotating the rod 8 (for example, a thrust bearing) can be introduced into the inventive device (Fig. 3). The first, second and third antennas 1, 2 and 5, respectively, are connected via a vertical antenna 1 to a cardan joint 7, which is connected via a rod 8 to the means 9 of its rotation. Means 9 is a bearing assembly.

Кроме того, введена теодолитная труба 10, установленная на средстве 9 вращения штанги 8, причем теодолитная труба 10 выполнена съемной.In addition, introduced theodolite pipe 10 mounted on the means 9 of the rotation of the rod 8, and theodolite pipe 10 is made removable.

Кроме того, целесообразно ввести средство 11 для ориентирования вертикальной антенны 1 по вертикали. Средство 11 может быть выполнено в виде круглого уровня, подвешенного на продольной оси вертикальной антенны 1.In addition, it is advisable to introduce means 11 for orienting the vertical antenna 1 vertically. The tool 11 can be made in the form of a circular level suspended on the longitudinal axis of the vertical antenna 1.

Целесообразно ввести в устройство оболочку 12, выполненную радиопрозрачной и герметичной в форме сферы, при этом антенный узел - первая, вторая и третья антенны 1, 2, 5 расположены внутри оболочки 12.It is advisable to enter into the device a shell 12 made of a transparent and sealed in the shape of a sphere, while the antenna node - the first, second and third antennas 1, 2, 5 are located inside the shell 12.

Первая, вторая и третья антенны 1, 2, 5 целесообразно выполнить из ферритовых стержней 13 с размещенными на них катушками 14.The first, second and third antennas 1, 2, 5 are expediently made of ferrite rods 13 with coils 14 placed on them.

Каждая из антенн 1, 2, 5 выполнена, по меньшей мере, из трех ферритовых стержней с размещенными на каждом из них катушками 14 (фиг.3).Each of the antennas 1, 2, 5 is made of at least three ferrite rods with coils 14 placed on each of them (Fig. 3).

Кроме того, целесообразно ввести в устройство электростатический экран 15, расположенный вокруг катушек 14.In addition, it is advisable to introduce into the device an electrostatic screen 15 located around the coils 14.

В электростатическом экране 15 может быть выполнен, по меньшей мере, один поперечный зазор 16.In the electrostatic screen 15, at least one lateral gap 16 can be made.

На фиг.3 также показаны диэлектрический держатель 17 антенн 1, 2 и 5; винтовые оси 18 с грузами противовесами 19; наконечник 20 с винтом 21 для крепления антенного блока к карданному шарниру 7; части штатива 22; алидада 23 горизонтального круга теодолитной трубы 10; разъемный шлицевой узел 24 теодолитной трубы 10; кабель 25 связи; муфта влагозащитная 26, приемник 27 (в вариантах исполнения может отсутствовать), защитный бункер 28 (при использовании штатива 22 может отсутствовать).Figure 3 also shows the dielectric holder 17 of the antennas 1, 2 and 5; screw axles 18 with loads of counterweights 19; a tip 20 with a screw 21 for attaching the antenna unit to the universal joint 7; tripod parts 22; Alidad 23 of the horizontal circle of the theodolite pipe 10; detachable spline unit 24 of theodolite pipe 10; communication cable 25; moisture-proof coupling 26, receiver 27 (may not be available in versions), protective hopper 28 (may be absent when using a tripod 22).

Предложенное устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Осуществляют настройку приемо-передающего устройства А (фиг.3).Carry out the adjustment of the transceiver device A (figure 3).

При профильной съемке штатив 22 располагают в заданной точке профили. При этом настраивают вертикальную антенну 1 строго по оси Z грузами противовесами 19 при помощи круглого уровня средства 11. Далее, вращая теодолитную трубу 10 вокруг вертикальной оси и наблюдая через нее визирную марку репера, установленного в конце профиля, а также используя алидаду 23 и штатные микровинты теодолита, добиваются точного совпадения центральной риски теодолитной трубы 10 с вертикальной риской марки репера, добиваясь точности визирования не хуже ±1' и, тем самым, через разъемный шлицевой узел 24 строго ориентируют в пространстве антенну 2, расположенную по оси X.When profile shooting tripod 22 are placed at a given point profiles. In this case, adjust the vertical antenna 1 strictly along the Z axis with weights of the balances 19 using the round level of the tool 11. Next, rotate the theodolite tube 10 around the vertical axis and observe through it the sight mark of the frame installed at the end of the profile, as well as using alidade 23 and regular microscrews theodolite, achieve the exact coincidence of the central risks of the theodolite pipe 10 with the vertical risk of the mark mark, achieving accuracy of sight no worse than ± 1 'and, thereby, they are strictly oriented in space a through the split slot unit 24 antenna 2 located on the x-axis.

Для увеличения полосы рабочих частот (широкой полосы пропускания) каждая из антенн 1, 2, 5 выполнена, по меньшей мере, из трех ферритовых стержней с размещенными на каждом из них катушками 14. Электростатический экран 15 служит для дополнительного наведения плотности потока ЕИЭМПЗ на катушки 14. Выполнение поперечного зазора 16 в электростатическом экране 15 усиливает эффект наведения.To increase the operating frequency band (wide passband), each of the antennas 1, 2, 5 is made of at least three ferrite rods with coils 14 placed on each of them. The electrostatic screen 15 serves to additionally guide the flux density of the EEMPZ onto the coils 14 The implementation of the transverse clearance 16 in the electrostatic screen 15 enhances the guidance effect.

После настройки всего приемо-передающего устройства А (фиг.3) приступают к измерениям. Усилители (фиг.2) усиливают сигналы, снимаемые с катушек 14 антенн 1, 2 и 5, которые поступают на фильтры, выполненные перестраиваемыми для сканирования всего заданного диапазона частот, например от 1 до 200 кГц, которые поступают на передатчики для переадресации сигналов на устройство 4 обработки. Эти сигналы через приемо-передающее устройство и коммутатор устройства 4 поступают на аналого-цифровой преобразователь, где преобразуются в цифровой вид. Контроллер служит для управления работой периферийного оборудования. Обработка сигналов для нахождения указанных величин математических выражений осуществляется компьютером (ноутбуком).After setting up the entire transceiver A (figure 3) proceed with the measurements. The amplifiers (figure 2) amplify the signals taken from the coils 14 of the antennas 1, 2 and 5, which are fed to filters made tunable to scan the entire specified frequency range, for example from 1 to 200 kHz, which are transmitted to the transmitters for signal forwarding to the device 4 treatments. These signals through the transceiver and switch device 4 are fed to an analog-to-digital Converter, where they are converted to digital form. The controller is used to control the operation of peripheral equipment. Signal processing for finding the indicated values of mathematical expressions is carried out by a computer (laptop).

Кроме того, устройство 4 обработки может вырабатывать управляющие сигналы, которые из компьютера через контроллер поступают на цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), а далее через коммутатор и приемо-передающее устройство устройства 4 передаются на приемник (фиг.2) приемо-передающего устройства А и через него на блок управления, который управляет перестройкой фильтров и функционированием передатчиков для наведенных на катушки 14 антенн 1, 2, 5 сигналов. Возможно использование различных функциональных схем приемо-передающего устройства А и устройства 4, которые определяются используемыми каналами связи и методами обработки.In addition, the processing device 4 can generate control signals that are transmitted from the computer through the controller to the digital-to-analog converter (DAC), and then through the switch and the transceiver of the device 4 are transmitted to the receiver (Fig. 2) of the transceiver A and through him to the control unit, which controls the restructuring of the filters and the operation of the transmitters for the 14 antennas 1, 2, 5 of the signals directed to the coils. It is possible to use various functional schemes of the transceiver device A and device 4, which are determined by the communication channels used and processing methods.

На практике устройство работает следующим образом.In practice, the device operates as follows.

На профиле или участке исследований (фиг.4, 5) стационарно устанавливают приемо-передающие устройства А, измеряющие поля электромагнитной эмиссии геодинамической природы ЕИЭМПЗ. Для простоты чтения чертежа на фиг.5 показана связь приемо-передающих устройств А с устройством 4 обработки только для крайних магнитовариационных станций каждого ряда. Однотипную приемо-передающим устройствам А опорную станцию(ии) Б размещают на участке поверхности, заведомо свободной от геодинамических геоэлектрических неоднородностей для компенсации влияния модельных и инструментальных помех, нормирования результатов измерения устройством 4 обработки. Как уже отмечалось, входы/выходы приемо-передающих устройств А могут быть связаны с входами/выходами устройства 4 обработки. кабелем, радиоканалом или спутниковой связью и т.п.On the profile or site of research (Figs. 4, 5), transceivers A are permanently installed, measuring the fields of electromagnetic emission of the geodynamic nature of the EEEMP. For ease of reading the drawing, FIG. 5 shows the connection of the transceiver devices A with the processing device 4 only for the extreme magnetovariational stations of each row. The same type of transceiver A, the reference station (s) B is placed on a surface area known to be free of geodynamic geoelectric inhomogeneities to compensate for the influence of model and instrumental interference, normalization of the measurement results by the processing device 4. As already noted, the inputs / outputs of the transceiver devices A can be connected to the inputs / outputs of the processing device 4. cable, radio or satellite, etc.

Поскольку магнитными датчиками приемо-передающих устройств А являются три антенны с узконаправленной диаграммой направленности, форма которой резко зависит от анизотропии горных пород, антенну, расположенную по оси X, для всех приемо-передающих устройств А визируют в пространстве теодолитной трубой 10 с точностью не хуже 1 минуты строго в одном направлении, например по осям преимущественной ориентировки тектонических элементов, либо вдоль оси магистрального трубопровода. Любые другие методы визирования антенн при исследовании ВЧР полем электромагнитной эмиссии (глазомерный, с использованием компаса, буссоли и пр.) являются некорректными, поскольку погрешность визирования более 1° влечет за собой ошибку измерений до 50% и более.Since the magnetic sensors of the transceivers A are three antennas with a narrowly directed radiation pattern, the shape of which depends on the anisotropy of the rocks, the antenna located along the X axis for all transceivers A is sighted in space with the theodolite tube 10 with an accuracy of no worse than 1 minutes strictly in one direction, for example, along the axes of the preferential orientation of the tectonic elements, or along the axis of the main pipeline. Any other methods of sighting antennas when studying the HFR with an electromagnetic emission field (eye, using a compass, compass, etc.) are incorrect, since the accuracy of sighting of more than 1 ° entails a measurement error of up to 50% or more.

Затем, в j-й момент времени на сети точек i-го профиля или мониторинга, где установлены приемо-передающие устройства А, проводят синхронные, одновременные измерения трех компонент магнитного поля Hx, Hy, Hz приемо-передающими устройствами А и опорной станцией Б в интервале регистрируемых частот Δf=1÷200 кГц. Компенсируют влияние модельных и инструментальных помех устройством 4 обработки с помощью измеренных Hx, Hy, Hz с опорной станции Б для выделения полезных сигналов.Then, at the jth time moment, on the network of points of the i-th profile or monitoring, where the transceivers A are installed, synchronous, simultaneous measurements of the three components of the magnetic field Hx, Hy, Hz by the transceivers A and the reference station B c are carried out the interval of recorded frequencies Δf = 1 ÷ 200 kHz. Compensate the influence of model and instrumental interference by the processing device 4 using the measured Hx, Hy, Hz from the reference station B to extract useful signals.

Устройство 4 обработки представляет собой сервер, который вычисляет два основных комплексных амплитудных магнитовариационных частотных параметра-типпера Wzx(x, y)=Hz/Hx и Wzy(x, y)=Hz/Hy, векторы Визе-Паркинсона, которые находят из соотношения между вертикальной компонентой Hz магнитного поля и его горизонтальными компонентами Hx и Hy. Далее строят графики частотных параметров-типперов Wzx=F(Δf) и Wzy=F(Δf) поля, связывающие спектры его различных компонент в одной и той же или различных точках и являющиеся в частотной области в качестве первичных данных, подлежащих интерпретации.The processing device 4 is a server that calculates two main complex amplitude magnetovariational frequency parameters-tippers Wzx (x, y) = Hz / Hx and Wzy (x, y) = Hz / Hy, Vize-Parkinson vectors, which are found from the relation between the vertical component Hz of the magnetic field and its horizontal components Hx and Hy. Next, we plot the frequency parameters-tippers Wzx = F (Δf) and Wzy = F (Δf) of the field, connecting the spectra of its various components at the same or different points and being in the frequency domain as the primary data to be interpreted.

Устройство 4 обработки далее определяет путем интегрирования в спектре частот от 1 до 200 кГц комплексные величины - площади S1 и S2, которые являются частотными характеристиками геоэлектрических условий в i-й точке для j-го момента времени и обеспечивают полное описание геологической среды, ее слоистой структуры и аномальных зон. По поведению типперов Wzx и Wzy и комплексных параметров S1 и S2 судят о формах, свойствах, структуре, интенсивности и местонахождении локальных неоднородностей, геодинамических зон ВЧР.The processing device 4 further determines by integrating in the frequency spectrum from 1 to 200 kHz the complex quantities — the areas S 1 and S 2 , which are the frequency characteristics of the geoelectric conditions at the i-th point for the j-th time point and provide a complete description of the geological environment, its layered structure and abnormal zones. The behavior of the tippers Wzx and Wzy and the complex parameters S 1 and S 2 are used to judge the forms, properties, structure, intensity and location of local inhomogeneities and geodynamic zones of high frequency.

При изучении геодинамических зон ВЧР на основании графиков частотных зависимостей типперов Wzx и Wzy строят карты изолиний для j-х моментов времени и по времени запаздывания Δt изменений амплитуд сигналов от разных i-х точек сети мониторинга по отношению к сигналам опорных станции вычисляют скорости изменений типперов - ускорение α~1/с2 (развитие-затухание геодинамического процесса), что существенно повышает надежность прогноза активизации опасных геологических процессов.When studying the geodynamic zones of the VChR, on the basis of the graphs of the frequency dependences of the tippers Wzx and Wzy, isoline maps are constructed for the j-th points of time and the delay time Δt of the changes in the amplitudes of the signals from different i-points of the monitoring network with respect to the signals of the reference stations; acceleration α ~ 1 / s 2 (development-attenuation of the geodynamic process), which significantly increases the reliability of the forecast of activation of dangerous geological processes.

Для повышения достоверности результатов изучения ВЧР полевые измерения и их интерпретацию производят одновременно с помощью установленного в устройстве 4 обработки программного обеспечения, обеспечивающего управление приемо-передающими устройствами А, опорными станциями Б сбор, передачу информации по радиоканалам GSM или спутниковой связи, хранение информации, ее обработку и отображение на дисплее сервера в режиме реального времени.To increase the reliability of the results of studying HFR, field measurements and their interpretation are carried out simultaneously using the software installed in the processing device 4, which controls the receiving and transmitting devices A, reference stations B, collecting, transmitting information via GSM or satellite radio channels, storing information, processing it and displaying the server in real time.

Наиболее успешно заявленное устройство для мониторинга локальных неоднородностей и геодинамических зон верхней части геологического разреза ВЧР промышленно применимо для выявления и оконтуривания при профильной съемке геоэлектрических локальных неоднородностей и для оперативного контроля НДС в зонах действия газотранспортных систем на участках активизации опасных геологических техногенных процессов.The most successfully declared device for monitoring local heterogeneities and geodynamic zones of the upper part of the geological section of the VChR is industrially applicable for detecting and contouring during profile surveying of geoelectric local inhomogeneities and for operational monitoring of VAT in the areas of gas transmission systems in areas of activation of dangerous geological technological processes.

Claims (9)

1. Устройство для обнаружения локальных неоднородностей и геодинамических зон верхней части геологического разреза ВЧР, содержащее две антенны, расположенные взаимно ортогонально, одна из которых ориентирована вертикально, и подсоединенные к приемному устройству, отличающееся тем, что введены устройство обработки и третья антенна, подсоединенная к приемному устройству и расположенная ортогонально к упомянутым двум антеннам, а приемное устройство снабжено передатчиком, выход которого связан со входом устройства обработки, выполненным с возможностью передачи сигналов с данными о взаимно ортогональных компонентах Hx, Hy, Hz плотности потока естественного импульсного электромагнитного поля Земли на устройство обработки, а устройство обработки выполнено с возможностью вычисления двух основных комплексных амплитудных магнитовариационных частотных параметров - типперов Wzx(x, y)=Hz/Hx и Wzy(x, y)=Hz/Hy, определения зависимости Wzx=F(Δf) и Wzy=F(Δf), где Δf - диапазон принимаемых частот взаимно ортогональных компонент Hx, Hy, Hz, от f0 до f и с возможностью интегрирования зависимостей Wzx и Wzy для получения их площади
Figure 00000005
и
Figure 00000006
соответственно.
1. A device for detecting local heterogeneities and geodynamic zones of the upper part of the geological section of the VChR, containing two antennas arranged mutually orthogonally, one of which is oriented vertically, and connected to a receiving device, characterized in that a processing device and a third antenna are connected to the receiving the device and located orthogonally to the two antennas, and the receiving device is equipped with a transmitter, the output of which is connected to the input of the processing device, m with the possibility of transmitting signals with data on mutually orthogonal components Hx, Hy, Hz of the density of the flux of the natural pulsed electromagnetic field of the Earth to the processing device, and the processing device is configured to calculate two main complex amplitude magnetovariational frequency parameters - tippers Wzx (x, y) = Hz / Hx and Wzy (x, y) = Hz / Hy, determining the dependencies Wzx = F (Δf) and Wzy = F (Δf), where Δf is the range of received frequencies of the mutually orthogonal components Hx, Hy, Hz, from f 0 to f and with the ability to integrate the Wzx and Wzy dependencies for the floor of their area
Figure 00000005
and
Figure 00000006
respectively.
2. Устройство п.1, отличающееся тем, что введены карданный шарнир, штанга, средство вращения штанги, первая, вторая и третья антенны посредством вертикальной антенны подсоединены к карданному шарниру, который посредством штанги подсоединен к средству ее вращения.2. The device of claim 1, characterized in that the universal joint, the rod, the means for rotating the rod, the first, second and third antennas are connected via a vertical antenna to the universal joint, which is connected to the means of rotation by means of the rod. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что введена теодолитная труба, установленная на средстве вращения штанги, причем теодолитная труба выполнена съемной.3. The device according to claim 2, characterized in that the theodolite pipe installed on the means of rotation of the rod, and the theodolite pipe is removable. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что введено средство для ориентирования вертикальной антенны по вертикали, которое выполнено в виде круглого уровня, подвешенного на продольной оси вертикальной антенны.4. The device according to claim 2, characterized in that the means for orienting the vertical antenna vertically is introduced, which is made in the form of a circular level suspended on the longitudinal axis of the vertical antenna. 5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что введена оболочка, выполненная радиопрозрачной и герметичной в форме сферы, а первая, вторая и третья антенны расположены в оболочке.5. The device according to claim 2, characterized in that the shell is introduced, made radiotransparent and sealed in the shape of a sphere, and the first, second and third antennas are located in the shell. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первая, вторая и третья антенны выполнены из ферритовых стержней с размещенными на них катушками.6. The device according to claim 1, characterized in that the first, second and third antennas are made of ferrite rods with coils placed on them. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что каждая из антенн выполнена, по меньшей мере, из трех ферритовых стержней, с размещенными на каждом из них катушками.7. The device according to claim 6, characterized in that each of the antennas is made of at least three ferrite rods, with coils placed on each of them. 8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что введен электростатический экран, расположенный вокруг катушек.8. The device according to claim 6, characterized in that the introduced electrostatic screen located around the coils. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что в электростатическом экране выполнен, по меньшей мере, один поперечный зазор. 9. The device according to claim 8, characterized in that at least one transverse clearance is made in the electrostatic screen.
RU2008129300/28A 2008-07-17 2008-07-17 Device designed to monitor local irregularities and geodynamic zones of geological section top part (gst) RU2363964C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008129300/28A RU2363964C1 (en) 2008-07-17 2008-07-17 Device designed to monitor local irregularities and geodynamic zones of geological section top part (gst)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008129300/28A RU2363964C1 (en) 2008-07-17 2008-07-17 Device designed to monitor local irregularities and geodynamic zones of geological section top part (gst)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2363964C1 true RU2363964C1 (en) 2009-08-10

Family

ID=41049682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008129300/28A RU2363964C1 (en) 2008-07-17 2008-07-17 Device designed to monitor local irregularities and geodynamic zones of geological section top part (gst)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2363964C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2461848C1 (en) * 2011-06-08 2012-09-20 Михаил Михайлович Задериголова Method of monitoring and predicting faults in top part of geological section
RU171398U1 (en) * 2016-12-29 2017-05-30 Михаил Михайлович Задериголова Device for monitoring landslide activation on mountain roads
RU209452U1 (en) * 2020-10-26 2022-03-16 Михаил Михайлович Задериголова Device for forecasting and early warning of catastrophic activations of hazardous natural and man-made processes in the upper part of the geological section

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1151900A1 (en) * 1983-10-05 1985-04-23 Киевский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Строительный Институт Device for locating inhomogeneity in mountain rock mass
SU1378615A1 (en) * 1986-03-10 1988-12-15 Институт физики Земли им.О.Ю.Шмидта Method of determining location of tectonically-active zones on earth surface
US4837514A (en) * 1988-07-14 1989-06-06 Atlantic Richfield Company Method of reducing noise in electromagnetic geophysical exploration data
RU96108049A (en) * 1995-07-07 1998-07-27 Крымский институт природоохранного и курортного строительства METHOD FOR ASSESSING AND FORECASTING STABILITY OF LARGE GEODYNAMIC STRUCTURES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1151900A1 (en) * 1983-10-05 1985-04-23 Киевский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Строительный Институт Device for locating inhomogeneity in mountain rock mass
SU1378615A1 (en) * 1986-03-10 1988-12-15 Институт физики Земли им.О.Ю.Шмидта Method of determining location of tectonically-active zones on earth surface
US4837514A (en) * 1988-07-14 1989-06-06 Atlantic Richfield Company Method of reducing noise in electromagnetic geophysical exploration data
RU96108049A (en) * 1995-07-07 1998-07-27 Крымский институт природоохранного и курортного строительства METHOD FOR ASSESSING AND FORECASTING STABILITY OF LARGE GEODYNAMIC STRUCTURES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2461848C1 (en) * 2011-06-08 2012-09-20 Михаил Михайлович Задериголова Method of monitoring and predicting faults in top part of geological section
WO2012169937A3 (en) * 2011-06-08 2013-03-28 Zaderigolova Mikhail Mikhailovich Method for monitoring and predicting faults in the upper part of a geological section
RU171398U1 (en) * 2016-12-29 2017-05-30 Михаил Михайлович Задериголова Device for monitoring landslide activation on mountain roads
RU209452U1 (en) * 2020-10-26 2022-03-16 Михаил Михайлович Задериголова Device for forecasting and early warning of catastrophic activations of hazardous natural and man-made processes in the upper part of the geological section

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101555311B1 (en) Positioning, detection and communication system and method
US8018382B2 (en) Positioning system and method
CN108254792B (en) Detection system, method, and medium for evaluating information of facility line
US20190196046A1 (en) WEM-Based Method for Deep Resource Detection Using Sky Waves
US20030094952A1 (en) System, method and computer product geological surveying utilizing natural electromagnetic fields
KR100847772B1 (en) Artificial underground transmitters
CN105807325A (en) Frequency domain aviation extremely low frequency electromagnetic method
RU2363964C1 (en) Device designed to monitor local irregularities and geodynamic zones of geological section top part (gst)
AU2015268581B2 (en) Apparatus for airborne geophysical prospecting using both natural and controlled source fields and method
CN108362372A (en) Low frequency noise measurement system
CN201804125U (en) Wireless electromagnetic wave mine locator
RU2363965C1 (en) Method designed to monitor local irregularities and geodynamic zones of geological section top part (gst)
CN113534278A (en) Infrared beam emitter
RU171364U1 (en) A device for mobile radio wave diagnostics of soils of the upper part of a geological section
CA2884636C (en) Method and system for broadband measurements using multiple electromagnetic receivers
CN219795151U (en) Guiding device for horizontal directional drill
US6819113B2 (en) Precision grid survey apparatus and method for the mapping of hidden ferromagnetic structures
RU171413U1 (en) Air-based device for geomonitoring the activation of dangerous geodynamic processes in the upper part of a geological section
CN216285767U (en) Infrared beam emitter
RU2461848C1 (en) Method of monitoring and predicting faults in top part of geological section
RU169215U1 (en) Air-based device for geomonitoring the activation of dangerous geodynamic processes in the upper part of a geological section
RU2843565C1 (en) Method and system for navigation and measurement of motion parameters of mobile object
RU2374666C1 (en) Method for detection of regional zones of high cracking and deep breaks of lithosphere
AU2021104178A4 (en) Non invasive Long range Substance Detection Device Based On Earth's Field Nuclear Magnetic Resonance
NL2028945B1 (en) Non-invasive Long-range Substance Detection Device Based On Earth's Field Nuclear Magnetic Resonance

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160718