Диссертация (1103043)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Федеральное государственное бюджетное учреждение наукиИнститут земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволним. Н.В. Пушкова Российской Академии наукНа правах рукописиГулевич Оксана АлександровнаИМПУЛЬСНОЕ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕЗОНДИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХСРЕД С ДИСПЕРСИЕЙ25.00.10 - геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемыхДиссертация на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукНаучный руководитель Деминов М.Г.Москва - 2015СодержаниеВведение..........................................................................................................................

3Глава 1. Исследование распространения сверхширокополосного импульсногосигнала в диэлектрике с дисперсией .................................................................................. 231.1. Постановка задачи ............................................................................................ 231.2. Модели параметризации диэлектрической проницаемости ........................ 271.3. Преобразование Лапласа исходной системы уравнений ............................. 321.4.

Распространение сигнала в однородном диэлектрике ................................. 331.5. Результаты численного моделирования ......................................................... 371.6. Сопоставление результатов моделирования с экспериментальнымиданными.............................................................................................................................. 43Выводы главы 1 ........................................................................................................ 51Глава 2.

Исследование взаимодействия сверхширокополосного импульсногосигнала с диэлектриком, имеющим проводимость .......................................................... 542.1. Параметризация функции диэлектрической проницаемости с учётомпроводимости .................................................................................................................... 542.2.

Поляризация, учитывающая только проводимость ...................................... 572.3. Поляризация, учитывающая проводимость и инерцию ............................... 662.4. Примеры экспериментальных работ ............................................................... 74Выводы главы 2 ........................................................................................................ 81Глава 3 Сравнение результатов, полученных различными способамизондирования одних и тех же сред, с георадиолокационными данными ......................

853.1. Конструктивные особенности георадаров «ГРОТ» ...................................... 853.2. Технические характеристики георадаров ГРОТ 12 и ГРОТ 12Е................. 863.3. Сравнение результатов георадарного зондирования с результатамизондирования другими способами и области эффективного применениягеорадарного зондирования ............................................................................................. 883.3.1.

Экспериментальное сопоставление методов георадиолокации исейсмоакустического зондирования ........................................................................... 883.3.2. Сопоставление георадиолокации с методами электротомографии истановления поля ........................................................................................................... 943.3.3.

Натурные эксперименты по обнаружению и идентификациитрещинных неоднородностей грунта ........................................................................ 100Выводы главы 3 .......................................................................................................... 117Заключение ................................................................................................................. 119Список литературы .................................................................................................... 1212ВведениеПредметомдиссертационнойработыявляютсясвойствасверхширокополосных 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 средс различной диэлектрическойпроницаемостью,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.

Современныегеорадары позволяют зондировать на глубину 50-150 метров даже высокопроводящие среды.Амплитуда и форма отраженного импульса зависят от многих факторов,среди которых можно выделить амплитуду и форму начального импульса,излучаемогоантенной,изменениеамплитудыиформысигналапри4распространении 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.Многиеисследованияпосвящены влиянию проводимости [4,5] на характеристики зондирующихсигналов.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,средараспространениясигналаописываетсядиэлектрической проницаемостью (далее – ДП) с простой зависимостью отчастоты излучения  [6,7]: ( , r )   0 (r )  i (r ) / (1)где σ(r) – проводимость среды в точке с координатами r={x,y,z}.Такой подход к модели взаимодействия зондирующего сигнала со средойможет быть, с определёнными оговорками оправдан, при условии, что волна,проходящая сквозь среду, имеет квазимонохроматическую структуру. Если этотак, то влияние дисперсии среды на сигнал должно быть невелико.В последнее время, однако, появилось множество экспериментальныхданных, ставящих под сомнение справедливость такого предположения. Вопервых, оказалось, что зачастую спектр отраженного сигнала обогащенвысокими частотами, в то время как в соответствии с (1) высокие частотыдолжны затухать быстрее, чем низкие.

Во-вторых, выяснилось, что вопределенных участках спектра (окнах прозрачности) зондирующий сигнал5затухает гораздо слабее, чем ему предписывает зависимость (1), что позволяетзондирующему импульсу проникать на глубины большие, чем допускаеттеория, предполагающая стационарность коэффициента диэлектрическойпроницаемости и его простую зависимость от частоты волны. Таким образом,результаты экспериментов подталкивают к рассмотрению задачи об измененииамплитуды и формы зондирующего импульса в зависимости от дисперсиисреды, в которой распространяется сигнал.Кроме того, традиционный подход представляется слишком упрощённымдля описания распространения коротких сверхширокополосных импульсов ввиду того,чтовсверхширокополоснойимпульснойгеорадиолокациихарактерные времена поляризации часто оказываются близкими к характернымвременам зондирующих импульсов [8].

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.

Список файлов диссертации