Электромагнитное профилирование компактной аппаратурой: новый подход и результаты применения

Abstract

Современные портативные приборы для электромагнитного профилирования и малоглубинного зондирования позволяют изучать распределение удельного электрического сопротивления грунта. К типичным сферам применения подобных комплексов можно отнести: исследование археологических объектов – курганы, древние поселения; решение экологических задач – изучение отвалов и хвостохранилищ горнодобывающих предприятий, зон распространения вредных веществ; локализация инженерных объектов – труб и коммуникаций, исследование состояния дамб и плотин. Перспективной сферой являются объекты агропромышленного комплекса – оценка плодородности почв (распределение минерализации), контроль эффективности мелиорации. Целью проводимых исследований является разработка и создание переносного программно-аппаратурного комплекса электромагнитного профилирования, позволяющего с высокой достоверностью и точностью обнаруживать и дифференцировать по удельному электрическому сопротивлению объекты различного рода. На основании оригинального принципа компенсации первичного поля генераторной катушки была разработана компактная многочастотная аппаратура для электромагнитного профилирования. В результате прототипирования создана оптимальная конструкция корпуса, позволяющая реализовать данный принцип компенсации. Для эффективного использования аппаратурного комплекса было создано программное обеспечение QZond, позволяющее управлять процессом сбора информации и в режиме реального времени визуализировать полученные данные. Проведенные полевые испытания на известных объектах электрометрического полигона ИНГГ СО РАН, при поиске локальных и протяженных проводников, а также археолого-геофизические исследования показывают эффективность реализации компактной аппаратуры электромагнитного профилирования.

Modern portable devices for electromagnetic profiling and shallow sounding make it possible to study the distribution resistivity of the soil. Typical areas of application of such complexes: research of archaeological objects – burial mounds, ancient settlements; the solution of environmental problems – the study of dumps and tailings of mining enterprises, zones of distribution of harmful substances; localization of engineering facilities – pipes and communications, research of the state of dams and dams. The perspective area is the objects of the agro-industrial complex – assessment of soil fertility (mineralization distribution), control of melioration efficiency. The purpose of the conducted research is the development and creation of a portable software and hardware complex of electromagnetic profiling, which allows to detect and differentiate objects of various kinds with high reliability and accuracy with respect to specific electrical resistance. Based on the original principle of compensation of the primary field of the generator coil, a compact multi-frequency equipment for electromagnetic profiling was developed. As a result of the iterative prototyping cycle, the optimal body design is realized, which allows to realize this compensation principle. To effectively use the hardware complex, QZond software was created, which allows to control the process of collecting information and to visualize the data in real time. The conducted field tests on known objects of the electrometric polygon of IPGG SB RAS, when searching for local and extended conductors, as well as archaeological and geophysical studies show the efficiency of the implementation of compact electromagnetic profiling equipment.