По ПМ.02 Проведение поисково-разведочных работ.

 

Курс-2

Группа-ГФ-15

Специальность- Геофизические методы поиска МПИ

Выполнили:

Оценка-

Руководитель-Кокшаров В.З.

 

2017г.

 

 

Оглавление

1. История создания георадара…………………………………………………………..3

2. Конструкция геородара……………………………………………………………...3-4

3. Принцип действия…………………………………………………………………...4-5

4. Геородары………………………………………………………………………………6

4.1. Георадар «ОКО-2»………………………………………………………………..6

4.2. Базовый комплект георадара……………………………………………………..7

5. Эксплуатация георадара ……………………………………………………………...7

5.1. Разборные антенные блоки…............................................................................7-8

5.2. Не разборные антенные блоки…………………………………………………..8

5.3. Антенные блоки без оптической развязки……………………………………...8

5.4. АБДЛ «Тритон»………………………………………………………………...8-9

5.4.1. Зарядка блоков питания АБДЛ «Тритон»………………………………..9

5.4.2. Замена вибраторов в АБДЛ «Тритон»………………………………..9-10

5.5. Датчик перемещения ДП-32…………………………………………………...10

5.6. Измеритель пути ИП……………………………………………………………10

5.7. Зарядка блоков питания …………………………………………………….10-11Электроразведочная станция СКАЛА-48……………………………………...11

Электропрофилирование……………………………………………………….......12

5.8. Вертикальное электрическое зондирование………………………………..12-13

 

 

История создания георадаров

Разработка георадаров велась в разных странах Европы, Америки, России, СССР. На основе экспериментов в натуральных условиях исследовались методы построения специализированных радиолокаторов для зондирования сравнительно тонких высоко поглощающих сред. Использование ударного возбуждения антенны позволило оценить электрические характеристики морского льда на разных частотах. Впервые радиолокационное измерение толщины морского льда проведено в 1971 году с помощью предложенного М.И. Финкельштейном в 1969 году метода синтезируемого видео импульсного сигнала. Этот метод применен в первом промышленном радиолокационном измерителе толщины морского льда «Аквамарин».

В 1973 году с борта самолета была доказана возможность обнаружения и измерения глубины водоносных слоев в пустынных районах Средней Азии. Использовался разработанный в РИИГА радиолокатор с ударным возбуждением антенны импульсами длительностью 50 нс с центральной частотой спектра около 60 МГц. Глубина зондирования оказалась выше 20 м при высоте полета самолета 200…400 м. Аналогичные работы были проведены для известняков в 1974 году, для мёрзлых пород- в 1975 году.

Следует указать на использование метода синтезирования апертуры в радиолокационной системе, установленной на борту космического корабля «Аполлон-17», для исследования поверхности Луны. Система была испытана в 1972 году с борта самолета над ледниками Гренландии на частоте 50 МГц при длительности импульса с линейной частотой модуляции 80 мкс (коэффициент сжатия 128).

Серийные образцы георадаров начали появляться в начале 70-х годов. В середине 80-х интерес к георадиолокации (геофизический метод, основанный на изучении импульсов электромагнитных волн и регистрации сигналов, отраженных от различных объектов зондируемой среды.) возрос в связи с очередным скачком в развитии электроники и вычислительной техники. Но, так показал опыт, это развитие оказалось недостаточным. Трудозатраты на обработку материалов не смогли окупиться в полной мере, и интерес к георадиолокации снова упал. В 90-е годы, когда произошла очередная научно-техническая революция, и персональные компьютеры стали более доступны, интерес к георадиолокации вновь возрос и не ослабел до сих пор.

С конца 90-х годов регулярно проводится научно-исследовательские конференции, посвящены этому методу. Издаются специальные выпуски журналов.

Конструкция георадара.

Современный георадар представляет собой сложный геофизический прибор. Основной блок состоит из электронных компонентов, выполняющих следующие функции: формирование импульсов, излучаемых передающей антенной, обработка сигналов, поступающих с приемной антенной синхронизацией работы все системы.

Таким образом, георадар состоит из трех основных частей:Антенной части, блока регистрации и блока управления.

Антенная часть включает передающую и приемную антенну. Под блоком регистрации понимается ноутбук или другое записывающее устройство, а роль блока управления выполняет система кабелей и оптика электрических образователей.

Принцип действия

Радары подповерхностного зондирования предназначены для изучения среддиэлектриков по изменению диэлектрической проницаемостью и/или электропроводности. Чаще всего георадары применяются для инженерной геотехнического обследования грунтов и неразрушающего контроля строительных конструкций.

Принцип действия большинства современных георадаров тот же, что и у обычных импульсных радаров. В изучаемую среду излучается электромагнитная волна которая отражается от разделов среды и различных включений. Отраженный сигнал применяется и записывается георадаром.

В настоящее время большинство серийно производимых радаров можно сгруппировать в несколько подтипов которые отличаются основными принципами функционирования:

· Стробоскопические георадары: такие радары испускают преимущественно импульсы с небольшой энергией, около 0,1-1 мкДж, но таких импульсов испускается довольно много 40-200 тысяч импульсов в секунду. Используя стробоскопический эффект можно получить очень точную разведку-радарограмму во времени. Фактически усреднение данных с огромного числа импульсов позволяет существенно улучшить отношения сигнала/шум. В то же время, мощность в 0,1 мкДж накладывается серьезные ограничения на глубину проникновения таких импульсов. Обычно такие радары используются для глубин зондирования до 10 м. Однако, в отдельных случаях «пробивная» способность достигает более 20 м.

· Слабо импульсные радары: такие радары испускают существенно меньше 500-1000 импульсов в секунду, мощность каждого такого импульса уже существенно выше и достигает 100 мкДж. Отцифровывая в каждом таком импульсе одну точку с разным сдвигом от начала, можно получить радарограмму во временной области без стробирования. В то же время такой аппарат позволяет снимать около одной радарограммы в секунду и практически не позволяет использовать усреднение для улучшения отношения сигнал/шум. Это позволяет получать радарограммы с глубин в десятки метров, но трактовать такие радарограммы может только специально обученный специалист.

· Сверхмощные радары с разнесенными антеннами: такие радары испускают только несколько импульсов в секунду, но энергия импульсов достигает 1-12 Дж. Это позволяет значительно улучшить отношения сигнал/шум и динамический диапазон георадара и получать отражение от многих глубинных слоев или работпать на тяжелых и влажных грунтах. Для обработки радарограмм требуется специальное программное обеспечение, которое производители такихгеорадаров поставляют комплекте с георадаром. К недостаткам мощных георадаров можно отнести опасность радио облучения биологических объектов и значительную (до 2-3-х метров от поверхности) «мертвую» зону. Существует альтернативное мнение по вопросу радио облучения биообъектов сверхмощными георадарами. А обычныйгеорадар снимает одну запись за множество запусков. Сверхмощный-делает всего несколько запусков в секунду,(это привело к тому, что для этих георадаров пришлось разрабатывать систему оцифровки сигналов не связанную со стробоскопическим преобразованием). Если подсчитать излученную георадаром энергию за секунду, получится что обычныйгеорадар стреляет очень часто, но не большими импульсами. А сверхмощные выдает большой по амплитуде импульс, но делает это редко. Разница параметров такова, что во втором случае на биообъект падает меньше излученной энергии.

Для всех выше перечисленных типов радаров имеется возможность использования одного или нескольких каналов. В этом случае условно можно разделить все эти георадары еще на несколько классов:

· Одноканальныегеорадары: таких георадаров имеется один передатчик и один приемник, большинство компаний производителей георадаров имеют одноканальные георадары.

· Многоканальные парные георадары: таких георадаров имеется несколько пар приемник-передач, так что съемка геопрофиля с каждого канала происходит одновременно. Такие системы распространены у многих зарубежных производителей, которые специализируются на геопрофилировании дорожных покрытий. Такая система фактически содержит несколько канальных георадаров и позволяет в разы уменьшить время профилирования. Недостатком таких систем является громоздкость и высокая стоимость.

· Многоканальные георадары с синтезированной приемной апертурой: это наиболее сложный тип георадара, в котором на одну передающую антенну приходится несколько приемных, которые синхронизированы между собой. Фактически такие георадары представляют собой аналог фазтрованной антенной решетки. Основным преимуществом таких систем является гораздо более четкое позиционирование объектов под землей-фактически они работают по принципу стерео зрения, как если бы у радара было бы несколько глаз-антенн. Основным недостатком таких систем является очень сложные вычислительные алгоритмы, которые необходимо решать в реальном времени, что приводит к использованию дорогих электронных компонентов. Обычно такие системы применяются только в сверхмощныхгеорадарах с разнесенными антеннами. В то же время, такие системы более помехоустойчивы и позволяют получать наиболее точную картину распределения диэлектрической проницаемости под землей.

Георадары

Георадар-это современный геофизический прибор, предназначенный для обнаружения различных объектов, в том числе неметаллических в различных средах. Георадары используются для решения инженерно геологических, гидрологических и поисковых задач.

Георадар «око-2»

Работа георадара основана на свойстве радиоволн отражаться от границ раздела сред с различной диэлектрической проницаемостью или проводимостью. В отличии от классической радиолокации, в георадаре радиоимпульсы излучаются не в свободное пространство, а в среды с большим затуханием радиоволн. Широко используемые в обычной радиолокации радиоимпульсы и методы их обработки непригодны для подповерхностного зондирования, так как не обеспечивают заданную глубину зондирования и требований к разрешающей способности по глубине. Поэтому в георадарах применяются свехрширокополосные сигналы, состоящие лишь из 1-2периодов высокочастотных колебаний. Для формирования импульсов малой длительности используется возбуждение широкополосной передающей антенной перепада напряжения с очень короткими фронтами. Выбор длительности импульса является компромисом между необходимой глубиной зондирования и разрешающей способности прибора— чем короче импульс, тем выше разрешающая способность, но меньше глубина зондирования. Существующие георадары построены по этому принципу, работают обычно в диапазоне 10 2000МГц, при этом длительность зондирующего импульса составляет 0,5-10 нс, такие сигналы имеют широкий спектр, и для их обработки требуются широкополосные приемные системы с полосой 5-3000 МГц. Прямая обработка импульсов такой малой длительности достаточна сложна. Поэтому для упрощения технических решений, обеспечивающих прием и обработку щирокополосных сигналов, используются стробоскопическое преобразование, в процессе которого временный интервал принимаемой реализации разбивается на необходимое количество точек, в каждом из которых значение сигнала фиксируется в одном периоде зондирования. При этом короткий широкополосный сигнал, поступающий на вход приемника, преобразуется в длительный сигнал низкочастотного диапазона, обработка и отображение которого не представляет технических трудностей. Излученный передающей антенной исследуемую среду электромагнитный импульс отражается от находящихся в ней предметов, или любых неоднородностей, имеющих отличную от среды, диэлектрическую проницаемость или проводимость. Такими неоднородностями могут быть пустоты, границы разделов слоев различных пород, участки с различной влажностью и т.д. Отраженный сигнал принимается приемной антенно, преобразуется в цифровой вид и запоминается для дальнейшей обработки. При перемещении георадара по поверхности исследуемой среды на экран монитора выводится совокупность сигналов, по которому можно определить место нахождение, глубину залегания и протяженность объекта.

Базовый комплект георадара

Базовый комплект георадара «Око-2» - это набор оборудования, комплектующих и программного обеспечения для осуществления работы георадара с антенным блоком. В георадаре «око-2» используются базовые комплекты двух типов: универсальный базовый комплект и базовый комплект с блоком управления и обработки.

Универсальный базовый комплект предназначен для работы с ноутбуком или блоком обработки (ноутбук и блок обработки не входят в состав этого базового комплекта). Состав универсального базового комплекта:

· Блок управления;

· Подвеска для ноутбуку;

· Штанга-ручка (транспортная ручка);

· Оптически преобразователь;

· Блок питания ПБ2/12 и ПБ9/12;

· Зарядное устройство ЗУ-2 и ЗУ-9;

· Комплект кабелей;

· Документация, программное обеспечение;

· Транспортная сумка.

Эксплуатация георадара

Сборка антенных блоков

Георадар «Око-2» может комплектоваться из 14 типов антенных блоков, которые разделяются на группы, различающихся по устройству и по принципу сборки.

· Разборные антенные блоки с оптической развязкой у которых передающий и приемный блоки разнесены и раскрепляются между собой «коромыслами»;

· Неразборные антенные блоки с оптической развязкой у которых приемный и передающий блоки закреплены на монолыже;

· Неразборные антенные блоки без оптической развязки у которых приемная и передающие устройства размещено в одном корпусе, при этом питание на них передается по электрическому кабелю.

 

Разборные антенные блоки

Последовательность сборки:

1. Расположите приемное и передающее устройство на ровной поверхности;

2. Прикрутите винтами-барашками коромысла к блокам.

3. Прикрутите блок питания плавными движениями на посадочные цоколи, расположенные на приемном и передающем блоках.

4. Прикрепите к антенному блоку ручку для перемещения

Транспортная ручка-неразборная и крепиться при помощи карбинов к металлическим кольцам на передней части приёмного блока.

Штанга-ручка- разборная. Для начала работы вынуть две части ручки из чехла и соединить между собой.

5. При необходимости присоедините датчик перемещений с колесом или измеритель пути к кронштейну, который располагается в задней торцевой части и приемного, и передающего блоков.

6. Соедините «кабелем ИЗП» приемный и передающий блоки.

7. Если датчик перемещения установлен, то соедините его «кабелем ДП» с приемным блоком.

8. Подключите оптически интерфейсный кабель.

При подключении кабеля обратите внимание на полярность. В связи с малым углом трапеции возможно неправильно подключение, что приводит к сбоям работы георадара.

9. Закрепите оптический преобразователь на магнитном креплении штанги-ручки или транспортной ручки.

10. При необходимости установите колеса на антенные блоки.

Неразборные антенные блоки

Антенные блоки АБ-700 и АБ-400 являются неразборными. Для перемещения этих АБ используется только штанга-ручка, а оптический кабель связи приемного и передающего блоков устанавливается при изготовлении.