Автореферат (1103042)
Текст из файла
На правах рукописиГулевич Оксана АлександровнаИМПУЛЬСНОЕ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕЗОНДИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХСРЕД С ДИСПЕРСИЕЙСпециальность 25.00.10 - Геофизика, геофизические методы поисков полезныхископаемыхАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква - 2015Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждениинауки Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволним. Н.В. Пушкова Российской Академии наук.Научный руководитель:Профессор, доктор физико-математических наукДеминов Марат ГаруновичФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институтземного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.
Н.В.Пушкова Российской Академии наукОфициальные оппоненты:Профессор, доктор физико-математических наукКаринский Александр ДмитриевичФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего профессионального образования «Российский государственныйгеологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе», кафедраГеофизики Геофизического факультета, профессорПрофессор, доктор технических наукГринев Александр ЮрьевичФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего профессионального образования "Московский авиационныйинститут (национальный исследовательский университет)», Факультет«Радиоэлектроника летательных аппаратов», кафедра «Радиофизика,антенны и микроволновая техника», профессорВедущая организация:Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институтнефтегазовой геологии и геофизики им.
А.А. Трофимука Сибирскогоотделения Российской академии наук (ИНГГ СО РАН)Защита состоится 15 октября 2015 года в 16 час. на заседанииДиссертационного Совета Д 501.001.63 при Московском государственномуниверситете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, Москва,Ленинские горы, дом 1, строение 2, МГУ имени М.В. Ломоносова, физическийфакультет, аудитория СФА.С диссертацией можно ознакомиться в Научной(Ломоносовский просп., д. 27) и на сайте www.phys.u.ruбиблиотекеМГУАвтореферат разослан 30 июля 2015г.Ученый секретарь Диссертационного советакандидат физико-математических наук, доцент2В.Б. СмирновОбщая характеристика работыПредметомдиссертационнойработыявляютсясвойствасверхширокополосных импульсов радиоволн в природных и техногенныхсредах с дисперсией и электрофизические характеристики сред, получаемые поданным георадаров на основе анализа этих свойств.Актуальность проблемыПовышениеглубинызондированияиувеличениеразрешающейспособности методов дистанционного исследования природных и техногенныхсред, их внутренней структуры и включений не теряет своей актуальностимного лет.
Среди известных геофизических методов наиболее универсальными,информативными, экологически чистыми и определяющими перспективуразвития морской, сухопутной и скважинной геологоразведки являютсяволновые методы: сейсмическое и электромагнитное зондирование. От другихгеофизических методов оба эти метода отличаются высокой пространственнойинформативностью и структурой получаемых данных.На практике, в георадиолокации, в исследуемую среду передающейантенной посылается электромагнитный импульс, а приемной антеннойвоспринимается отклик среды – совокупность волн, отличающихся друг отдруга временами пробега, интенсивностью и формой.
В характеристиках этихволн и содержится практически вся существенная информация о среде,которую можно получить с помощью электромагнитного зондирования. Длягеорадиолокации это удвоенные времена пробега электромагнитных волн дограницы раздела сред с различной диэлектрической проницаемостью,информация о потерях, связанных с токами проводимости, информация одисперсии фазовых скоростей в среде.Кинематика и динамика волнового поля и для электромагнитных волн, идля упругих волн описывается волновым уравнением.
При интерпретациирезультатов наблюдений часто применяются одни и те же кинематические3модели среды. В процессе измерений определяется время задержек, котороедля упругих волн, используемых в сейсмическом зондировании измеряется иимеет порядок миллисекунд, а для георадиолокации - наносекунд. Временныемасштабыпроцессовполученияинформациисейсмическогоигеорадиолокационного зондирования отличаются примерно в миллион раз итребуют разной по быстродействию элементной базы для регистрации иобработки сигналов. Вместе с прогрессом в силовой электронике имикроэлектронике в последние десятилетия быстро развивается наиболееинформативныйсредивсехметодовэлектромагнитногозондирования,обеспечивающий получение наиболее полной и качественной информации осреде - метод георадиолокации.Объектами приложения современных технологий электромагнитногозондирования являются практически все природные и искусственные среды снизким, умеренным и значительным поглощением электромагнитных волн:гранит, кварцит, известняк, гипс, песчаные грунты, базальты, граниты,суглинки с низкой влажностью, влажные глины, водные объекты, ледники.Также инженерные сооружения (железные и автомобильные дороги, тоннели,бетонные и железобетонные конструкции, жилые и промышленные здания);месторождения твёрдых и флюидообразных полезных ископаемых (нефти,газогидратов и пр.) находящиеся в различных климатических зонах игидрогеологических условиях, включая вечную мерзлоту.Важнейшее значение для расширения применения георадиолокации впрактикеимеетгарантированнаяглубиназондированиядлявсех,встречающихся в практике, гидрогеологических условий.
Современныегеорадарыпозволяютзондироватьнаглубину50-150метровдажевысокопроводящие среды.Амплитуда и форма отраженного импульса зависят от многих факторов,среди которых можно выделить амплитуду и форму начального импульса,4излучаемогоантенной,изменениеамплитудыиформысигналаприраспространении и изменение амплитуды и формы при отражении импульса.Вопросам изменения амплитуды и формы сигнала при распространении иотражении посвящено большое число работ [1,2,3], в которых учитывается, вчастности, трехмерная геометрия реальной ситуации, однако в них неучитываетсясверхширокополосностьимпульса.Работыпоучётудиэлектрической проницаемости реальных сред, обладающих частотнойдисперсией на процессы отражения и рассеяния сверхширокополосныхимпульсных сигналов проводились в Институте нефтегазовой геологии игеофизики имени А.А.
Трофимука СО РАН [4] применительно к слоистой среденефтегазового коллектора. При этом механизм формирования диэлектрическойпроницаемостисредыподдействиемимпульсногоисточниканерассматривался.Вгеорадиолокациизондирующегоразвиваютсяимпульса.Вдваодномподходакформированиюиспользуютсяразличныеквазимонохроматические сигналы, в другом короткие, сверхширокополосныеимпульсы. Сверхширокополосным считают сигнал, полоса частот которогосопоставима с максимальной частотой его спектра. Описание процессовраспространенияквазимонохроматическихсигналоввприближениигеометрической оптики проще и нагляднее и, в абсолютном большинствеопубликованныхработ,средараспространениясигналаописываетсякомплексной диэлектрической проницаемостью с простой зависимостью отчастоты излучения [5]: (, r) 0 (r) i (r) / (1)где σ(r) – проводимость среды в точке с координатами r={x,y,z}.
Дляописания распространения коротких сверхширокополосных импульсов такойподход представляется слишком упрощённым по многим причинам. Одна изних связана с тем, что в сверхширокополосной импульсной георадиолокации5характерные времена поляризации часто оказываются близкими к характернымвременам зондирующих импульсов [6]. Тем не менее, ранее не было дано дажеприближенных (модельных) оценок возможного влияния формирующейсядисперсии на свойства электромагнитных импульсов. Поэтому актуальнойявляетсяпроблемаучетадисперсииреальныхсредвзадачахсверхширокополосной импульсной георадиолокации с целью повышения ееточностииинформативности.сверхширокополосныхтехническитакойСтоитимпульсовимпульсотметить,достаточнолегчевозбуждать,чтоиспользованиеперспективно,приэтомтаккакамплитудасверхширокополосного импульса может в 10-1000 раз превышать достигаемыена практике амплитуды квазимонохроматических сигналов [7,8].Цели и задачи диссертационной работыОсновными целями диссертационной работы являются исследованиесвойствэволюциизондирующегосверхширокополосногоимпульсавдиспергирующих средах для различных приближенных моделей электрическойполяризации этих сред, получение первых обоснований важности учета этойдисперсии на основе качественного сопоставления результатов моделированияс экспериментом, оценка эффективностиметода сверхширокополоснойимпульсной георадиолокации на конкретных экспериментальных данных.Для достижения этих целей ставились следующие задачи:1.
На основе моделирования оценить изменения амплитуды и формысверхширокополосного импульсного сигнала в идеальном диэлектрике для трехраспространенныхвприродевидовдиэлектрическойполяризации(электронной, дипольной (ориентационной) и дипольной с инерцией) и вдиэлектрике с учетом проводимости.2.Выполнитьэкспериментальнымикачественноеданнымисопоставлениедляполучения6этихпервыхоценокрезультатовсоцелесообразностиучетадисперсиивзадачахсверхширокополоснойимпульсной георадиолокации.3.Оценить возможностииспользованиясовременныхимпульсныхгеорадаров для анализа реальных сред в различных гидрогеологическихусловиях на основе сопоставления данных георадаров с данными, полученнымидругими методами.Научная новизнаОсновные результаты диссертации получены впервые.
К ним относятся:1.Полученыточныерешениязадачираспространениясверхширокополосного импульсного сигнала в однородном диэлектрике водномерном приближении для трех распространенных в природе моделейдиэлектрической проницаемости. Они представлены в виде интегралов отпараметров среды и начальных характеристик сигнала, которые решалисьчисленно.2.Наосновеэтихрешенийикачественногосопоставлениясэкспериментальными данными даны первые оценки важности учета дисперсиив задачах сверхширокополосной импульсной радиолокации для конкретныхприродных сред.3. Экспериментально показана возможность применения импульснойгеорадиолокации до глубин 100 и более метров, в том числе на основесравнениярезультатовдистанционныхметодовэлектроразведки,сейсморазведки и импульсной георадиолокации на одних и тех же объектах,как в условиях полупустынных сухих грунтов, так и вечной мерзлоты.4.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
