Технические науки/6.Электротехника и электроника

Фанта О.В.

Ужгородський національний університет

РЕЄСТРАЦІЯ ПРИРОДНОГО ІМПУЛЬСНОГО ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛІ

Природне імпульсне електромагнітне поле Землі (ПІЕМПЗ) в низькочастотному діапазоні, може бути використане для прогнозування геодинамічних процесів – зсувів масивів грунту. ПІЕМПЗ можна розглядати, як вид геофізичних досліджень, направлених на прогнозування і попередження наслідків сейсмічних явищ – зсувів, землетрусів.

Техногенна діяльність, зокрема, надмірна вирубка лісів в Карпатському регіоні, призвела до активізації зсувових процесів, тому постає необхідність у створенні подібного типу приладів, які могли б фіксувати і контролювати процеси зсуву, землетрусу а також тріщин гірських порід, що виникають в результаті вулканічної діяльності.

Розробка приладів по дослідженню ПІЕМПЗ є актуальною, оскільки в даному регіоні і на Україні стоїть проблема зсувних процесів. Прогнозування зсувів без геологічних методів може зменшити час, кошти і матеріальні ресурси, що затрачаються при геологічних методах. Однак недоліком досліджень індикатором радіохвильовим є те, що цей прилад не є вимірювальним, а отже говорить тільки про наявність або відсутність зсувних явищ. Тому, якщо прилад вказує на наявність зсуву, необхідно проводити аналіз геологічними методами, що характеризує ці процеси в кількісному відношенні.

Нині найбільше поширення мають переносні прилади індикаторного типу на модульній основі. Однією з останніх модифікацій є "Адонис-32М" з електронною буферною пам'яттю 32 кБт.[1]

У широке коло вирішуваних за допомогою методу реєстрації імпульсів ПІЕМПЗ завдань входить вивчення розривних порушень і контактів гірських порід. Ці питання можуть бути пов'язані з будь-якими регіональними геологічними дослідженнями (геолого-структурне картування, пошуки і розвідка родовищ корисних копалин, інженерно-геологічна зйомка і розвідка) і з безпосереднім вивченням і прогнозуванням на якій-небудь локальній ділянці певного геодинамічного явища (зсуву, обвалу, гірського удару, селя, провалу). Слід зазначити, що до числа основних закономірностей розвитку більшості геодинамічних явищ відноситься приуроченість їх до розривних порушень і контактам гірських порід.У свою чергу розривним порушенням належить провідна роль у формуванні структур земної кори [2].

В цілому розроблюваний індикатор являє собою лічильник імпульсів цього випромінювання. Структурна схема приладу приведена на рис. 1. Імпульси випромінювання мають трикутну або трапецеподібну форму, а частотний діапазон випромінювання 1÷125 кГц.

Тому вхідний каскад індикатора має забезпечити формування прямокутних імпульсів, для забезпечення роботи лічильника.

Первинний вимірювальний перетворювач (ПВП) являє собою феритову антену індуктивністю 0,8 мГн і при мінімальному амплітудному значенні напруженості магнітного поля Н/м вихідний сигнал ПВП
В.

Для забезпечення узгодження ПВП з електронним модулем по вхідному опору і підвищення потужності сигналу використано повторювач напруги виконаний на мікросхемі 140УД17.

Підсилення вхідного сигналу по напрузі забезпечується інвертуючим підсилювачем на основі операційного підсилювача.

Для формування імпульсів прямокутної форми використано тригер Шмітта. На виході мікросхеми формується прямокутний імпульс при досягненні вихідним сигналом величини опорної напруги.

З метою забезпечення роботи індикатора в області дії електромагнітних завад при роботі поблизу промислових об’єктів, прилад має забезпечувати роботу на фіксованих частотах не кратних частоті 50Гц.

Рис.1 Структурна схема розроблюваного каскаду:

1 - вхідний каскад;

2 - первинний вимірювальний перетворювач;

3 - повторювач напруги виконаний на мікросхемі 140 УД 17;

4 - інвертуючий підсилювач на основі операційного підсилювача з блоком фільтрів;

5 - тригер Шмітта.

В цілому, використання активних фільтрів та сучасної елементної бази зменшує масогабаритні параметри індикатора та збільшує співвідношення сигнал/шум з існуючими пристроями.

Література.

1. Cаломатин В.Н. Закономерности геологических процессов и явлений, их 

связь с импульсной электромагнитной эмиссией.  Докторская диссер.,
Симферополь, 1987.  412с.

2. Мох'д А.Тх. Маджали. Оценка напряженно- деформированного состояния пород в подземных выработках. Конференции «Динамика научных исследований›› Тез.Докл. Днипропетровск: Издание наука и образование, 2006. С. 71.