Метод, способ и устройство Частотного Зондирования (ЧЗ) для поиска золота и алмазов с использованием флуктуаций магнитного поля земли.
далее: Способ Относительного Частотного Зондирования.
При исследовании недр земли методом Частотного Зондирования, большим недостатком является необходимость создания искусственного первичного равномерного электромагнитного поля — для повышения глубинности измерений приходится увеличивать разносы заземленных линий и мощность генераторных установок, увеличивать ток и напряжения линий заземлений, делая их опасными для окружающих. Изучая небольшие участки земной поверхности,приходится занимать большие площади для создания равномерного и глубинного искусственного первичного поля. Предлагается вместо искусственного первичного электромагнитного поля, создаваемого мощными генераторами и протяженными заземленными линиями использовать\флуктуации звукового диапазона постоянного магнитного поля земли.Особенностью данного способа измерения является исключение искусственного первичного поля — самой дорогостоящей и трудоемкой части Частотного Зондирования
Экономичный экологичный полевой мобильный точечный способ геоэлектроразведки на переменном токе звуковой частоты «Относительное Частотное Зондирование Темеса» для поиска кимберлитовых трубок и электрических неоднородностей путем измерения отношения электрических параметров исследуемого профиля и опорной точки с использованием накопления энергии флуктуацийпостоянного магнитного поля земли. Земля имеет магнитосферу. Под воздействием различных процессов в земле, атмосфере земли и внеземных полей, очень сильное постоянное магнитное поле земли (ПМПЗ) меняется, флуктуирует в небольших пределах. Для измерения используются энергии случайных флуктуаций постоянного магнитного поля земли, предварительно откалиброванные и преобразованные, опорным приемником, в интервалы равных энергий, обозначенные импульсами сброса накопителя фиксированного уровня энергии. Для повышения точности измерений, упрощения и удешевления устройства, при дистанционном измерении отношения сигналов, вместо передачи уровня сигнала с опорного приемника на измеритель на профиле, по радиоканалу, передается только одиночный импульс для фиксации уровня накопленного сигнала, вычисления отношения накопленной энергии в двух точках, обнуления накопителей, переключения на следующую измеряемую частоту и начала следующего накопления, что позволяет упростить измеритель, и использовать серийные рации для измерения отношения и возможность связи оператора с базой.
Совокупность схемы измерения, включающей два накопителя энергии флуктуаций случайных сигналов, расположенных на разных участках геологического профиля и схемы отношений, позволяет накапливать и измерять отношений энергий сигнала существенно ниже уровня шума датчиков магнитного поля т. к. оба датчика имеют равные шумы и при накоплении отношение шумов датчиков не меняется, а уровень и точность измерения отношения принимаемых сигналов, при увеличении времени накопления, будет накапливаться.
Измеритель относительной энергии флуктуаций магнитного поля земли состоит из двух одинаковых измерителей. Каждый измеритель включает в себя датчик магнитного поля,многочастотный узкополосный приемник звукового диапазона, «УСО»- универсальное вспомогательное программированное устройство управляющее параметрами приемника, последовательностью измерений и фиксацией результатов с последующей передачей на ПК.
В состав комплекта входит программа "Терминал УСО«,устанавливаемая с диска на ПК и позволяющая строить графики профилей. Измеритель накапливает, измеряет, сравнивает и регистрирует энергию флуктуации ПМПЗ в звуковом диапазоне относительного частотного зондирования, измеряются одновременно двумя узкополосными многочастотными приборами — измерителем и опорным приемником расположенными на профиле или на опорной точке.
Опорный приемник работает в режиме накопление-сброс-накопление-сброс, при этом, непрерывный случайный сигнал накапливается до уровня фиксированного опорного напряжения и сбрасывается,затем опять накапливается и сбрасывается и т.д. разбивая непрерывный случайный сигнал на временные интервалы равных энергий, а импульсы сброса обозначают и фиксируют границы интервалов равных энергий на опорной точке и передает их по радиоканалу на измеритель, расположенный на профиле.
Измеритель на профиле накапливает случайный сигнал от «импульса до импульса» опорного приемника и фиксирует результаты накопления каналом «Е» УСО. На канал «Н» «УСО» подается фиксированное опорное напряжение равное фиксированному опорному напряжению опорного приемника. УСО делит «Е» на «Н» и фиксирует напряжение канала «Е», канала «Н» и отношение «Е» к «Н», что соответствует отношению ро на профиле и на опорной точке, затем накопители обнуляются и оба «УСО» переключаются для измерения на следующем активном канале. Все настройки и результаты измерений автоматически сохраняются в памяти УСО и не пропадают после выключения.
Программа ТЕРМИНАЛ УСО устанавливается на ПК с диска.
Отправка данных на ПК производится в режиме просмотра УСО. Инициатором отправки является ПК. Это означает, что компьютер отправляет команду (символ единицы «1»); УСО принимает эту команду и начинает отправлять данные в сторону ПК. В этот момент кнопки и энкодер заблокированы. На экране следующая надпись Процесс отправки занимает 34 сек. Скорость соединения 19200 бод (бит/с). Формат передачи 8-N-1. Для приема и конвертации данных написана программа «Терминал УСО». Данная программа позволяет: — выбрать порт подключения УСО к ПК; — принять и сохранить файл данных (в машинных кодах); — открыть и просмотреть файл данных в реальных величинах; — экспортировать просматриваемые данные в формат электронных таблиц Excel.
УСО программируется несколькими кнопками, выведенными на лицевую панель.
Датчик магнитного поля.
Из за очень слабых сигналов магнитосферы, соизмеримых с шумами входного каскада приемника был использован датчик магнитного поля очень высокой эффективности. Пришлось отказаться от использования нестабильных и устаревших ферритовых и пермаллоевых магнитопроводов. Наилучшим вариантом оказался композитный магнитопровод из ленты на основе сплава железа, нанокристаллической или аморфной структуры толщиной 25 мкм и высокой начальной магнитной проницаемостью и низкими удельными магнитными потерями с размерами магнитопровода 10 на 10 на 400 мм. Для усиления очень слабых сигналов магнитосферы был применен входной усилитель с очень малыми шумами. Датчик магнитного поля, входной усилитель, фильтр, два аккумулятора по 3 вольта, цифровой индикатор напряжения питания помещены в отдельный экранированный бокс.
Приемник.
Сигнал с датчика магнитного поля, усиленный и частично отфильтрованный, по кабелю, поступает на вход «Н» узкополосного многочастотного приемника, соединенного с «УСО» шлейфом. Все узлы приемника управляются по отдельным линиям сигналами 0 и 1. «УСО» может включить или выключить режектор приемника, одну из 16 частот, раздельные аттенюаторы Е и Н — 7 позиций, калибровки «Е» и «Н» 256 положений, 4 фильтра промежуточной частоты и интервалы накопления от 15 сек. до 30 минут.
Приемник имеет два выхода: выход интегратора от ноля до плюс 2 вольта и выход переполнения интегратора ноль или плюс один вольт (переполнение). Информация о всех включенных узлах приемника выведена на нижнюю строку цифрового индикатора.Для начальной проверки способа измерений был изготовлен упрощенный вариант узкополосного высокочувствительного приемника на три частоты — 105; 1005 и 4005 Гц с ручным переключением аттенюатора и частоты. Предварительное опробование подтвердило возможность уверенного измерения флуктуаций постоянного магнитного поля земли. Дальнейшии работы над предлагаемым проектом были полностью прекращены по независящим от автора обстоятельствам.
Устройство управления приемником — УСО
УСО это универсальное двухканальное, многофункциональное программируемре устройство с функциями управления приемниками, генераторами и другими устройствами. УСО измеряет сигналы по двум каналам, делит результаты одного канала на результаты другого, вычисляя отношение ро и фиксирует результаты для последующей отправки на ПК.Полное описание параметров УСО приведено в инструкции.
Некоторые параметры УСО
- Количество двойных каналов — 40.
- Количество частот — 16.
- Интервалы измерений — накоплений 15 сек; 30 сек; 1 мин; 2 мин; 4 мин; 8 мин; 16 мин; 32 мин. Точность измерений определяется временем накопления — чем дольше накопление, тем точнее результат.
- Количество позиций аттенюатора Е — 7.
- Количество позиций аттенюатора Н — 7
- Калибровка Е — 256 ступеней.
- Калибровка Н — 256 ступеней.
- Измеритель канала " Е " - есть.
- Измеритель канала " Н " - есть
- Делитель «Е» на «Н» — есть.
- Измеритель частоты — есть.
- Выбор фильтра (один из четырех) — есть.
- Включение \ выключение режектора — есть.
- Время отправки информации с УСО на ПК — 34 сек.
- Описание УСО — подробная инструкция — есть.
Каждый из 40 каналов включают в себя канал «Е» и КАНАЛ «Н». Оба канала имеют одну общую частооту, но могут содержать разные наборы элементов: фильтров аттенюаторов, калибраторов и управляться раздельно. Каждый канал может участвовать в текущих измерениях,для этого они помечаются знаком «а»-активный. Все остальные каналы «п»- пассивные и при измерениях пропускаются.
Некоторые возможности настройки «УСО»:.
- выбор канала
- выбор состояния канала (активный или пассивный)
- выбор типа частоты: фиксированная или плавная
- выбор значения частоты или диапазона
- выбор типа настройки: ручная или автоматическая
- установка аттенюатора Е
- установка аттенюатора Н
- выбор фильтра (один из четырех)
- включение / выключение автоподстройки
- включение / выключение виброгашения
- переключение диаграммы направленности
- включение / выключение режектора
- калибровка Н
- калибровка Е
Информация о выбранных параметрах каналов выведена в нижней строке цифрового индикатора.
УСО программируется несколькими кнопками, выведенными на лицевую панель:
- кнопка -измерение;
- кнопка — настройка;
- кнопка — установка времени;
- кнопка — просмотр результатов и перегон на интерфейс ПК.
Кроме программирующих кнопок УСО содержит 4 кнопки вправо-влево-вверх-вниз и энкодер, позволяющий быстро просмотреть результаты измерений.
ЗАПУСК и ОСТАНОВКА
Периодичность измерений устанавливается кнопкой при запуске:
- «Одно измерение», т.е. одиночное измерение в любом выбранном канале.
- «Цикл измерений», т.е. по одному измерению от выбранного канала до последнего активного канала.
- «Непрерывно», т.е. измерения без перерыва по всем активным каналам. Выбор производится кнопками.
- «Внешний запуск» — запуск осуществляется подачей импульса (по рации) на шину «старт» УСО
УСО управляет приемником сигналами «0» и «1» по нескольким линиям: например аттенюатор по отдельнойи т. д. Конструктивно измеритель состоит из двух частей: верхняя часть УСО, нижняя часть приемник. Каждая часть имеет размер 80 на 230 на 60 мм.
РЕЖИМ ПРОСМОТРА + ОТПРАВКА ДАННЫХ НА ПК
Режим просмотра включается нажатием четвертой кнопки. Просмотр заключается в «просмотре» сохраненных отсчетов. Отсчет представляет из себя блок информации, который включает:— дату и время (число, месяц, часы, минуты) — номер точки — значение частоты — напряжение Е3 — напряжение Н3 — отношение Е3/Н3, вычисленное через значения аттенюаторов. Внешняя память такое количество параметров позволяет записать в 5333 блоков. Блоки записываются последовательно друг за другом. Если будут записанывсе 5333 блока, то запись начнется с нуля, т.е. ранее записанные блоки буду затерты новыми.При выключении УСО параметры настроек каналов и результаты измерений сохраняются.
Программа ТЕРМИНАЛ УСО устанавливается на ПК с диска. Отправка данных на ПК производится в режиме просмотра УСО. Инициатором отправки является ПК. Это означает, что компьютер отправляет команду (символ единицы «1»); УСО принимает эту команду и начинает отправлять данные в сторону ПК. В этот момент кнопки и энкодер заблокированы. На экране следующая надпись Процесс отправки занимает 34 сек. Скорость соединения 19200 бод (бит/с). Формат передачи 8-N-1.
Для приема и конвертации данных написана программа «Терминал УСО». Данная программа позволяет: — выбрать порт подключения УСО к ПК; — принять и сохранить файл данных (в машинных кодах); — открыть и просмотреть файл данных в реальных величинах; — экспортировать просматриваемые данные в формат электронных таблиц Excel
Методика измерений.
Оператор с поисковым комплектом включающим : датчик поля, приемник, УСО и рацию, перемещается по точкам вдоль геологического профиля. Второй оператор, с таким же комплектом, аппаратуры, находится на контрольной точке.
Выбираем режим отсчета и сброса второго УСО: «переполнение Н». В этом случае УСО работает режиме-накопление-сброс-накопление-сброс....
Начало измерений.
Магнитные антенны по компасу ориентируются Север — Юг. Оператор на профиле нажимает кнопку «пуск» первого измерителя, при этом синхронно, по рации импульс запуска передается на опорный измеритель. Оба измерителя, одновременно начинают накапливать энергию флуктуации на данной частоте. Через некоторое время напряжение на накопителе опорной точки сравнивается с уровнем фиксированного опорного напряжения, на выходе опорного измерителя появляется импульс переполнения. Импульс переполнения , по рации, передается на первый измеритель. Оба измерителя фиксируют результаты измерения, накопители обнуляются и оба прибора переходят к измерению на следующем активном канале. Оба измерителя последовательно измеряют все активные каналы, после чего оба измерителя останавливаются. При масштабных полевых работах один опорный приемник может работать с несколькими полевыми измерителями. Измеритель может быть использован для измерения любых сигналов звукового диапазона. УСО может управлять генераторами автоматически переключая до 16 звуковых частот,фиксируя частоту, напряжение и ток.
УСО может быть использован отдельно, как лабораторный прибор. Измеритель прост в настройке и управлении и не требует специальных знаний программирования
1 апреля это не только "день дурака", но и праздник "день геолога". Это любимый праздник геологов и геофизиков. Так совпало, что с первого апреля 1957 года я работал в геоэлектроразведке в институте НИГРИзолото, а 1 апреля 2022 года, через 65 лет, я вынужден был, к сожалению, завершить начатую, но не оконченную работу и подвести итоги.
А.Темес, 01.04.2022. г.Москва
[email protected]
