способ зондирования земных сред импульсами магнитного поля

Формула изобретения

Способ зондирования земных сред, включающий излучение импульсов магнитного поля и прием сигналов, отраженных от границ раздела сред, отличающийся тем, что излучающее устройство содержит горизонтальный магнитный диполь, представляющий расположенную на поверхности среды или с углублением в изучаемую среду многовитковую петлю, и генератор магнитного момента, при этом излучающее устройство создает импульсы магнитного поля заданной длительности полусинусоидальной формы, приемное устройство содержит горизонтальный магнитный диполь с магнитометром с чувствительностью по мощности 10 ^-40 Вт на основе эффекта Джозефсона в качестве датчика с записью отраженных сигналов в цифровой форме с последующей компьютерной обработкой, позволяющей определить положение границ раздела слабоконтрастных сред, а также положение границ раздела, на которых меняется только магнитная проницаемость.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к разведочной геофизике, в частности для изучения земных сред в вертикальном разрезе.

Известен радиолокационный метод, включающий передачу электромагнитного импульса излучающей антенной в толщу ледника и прием отраженного от нижней границы льда сигнала приемной антенной, иногда совмещенной с передающей. По времени пробега импульса до отражающей границы и обратно и другим его характеристикам определяют толщину ледника и некоторые другие его параметры [1].

Недостатком известного метода является то, что он не различает среды, отличающиеся только магнитной проницаемостью.

Известен способ радиолокации слоистых земных покровов с помощью импульсов электрического поля, включающий зондирование земных слоев с использованием радиолокаторов [2]. Прототип.

Недостатком этого способа является то, что он не различает среды, отличающиеся только магнитной проницаемостью и вообще слабоконтрастные по комплексу электрических свойств среды, и обладает небольшой глубиной исследования.

Предлагаемый способ отличается тем, что для радиолокации земных сред используют импульсы магнитного поля с применением в составе излучающего и приемного устройств горизонтальных магнитных диполей.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, как то, что для радиолокации используются импульсы магнитного поля, позволяет определять положение границ раздела, на которых меняется только магнитная проницаемость, и благодаря техническим возможностям создания и регистрации импульсов магнитного поля позволяет кратно увеличить энергетический потенциал соответствующего радиолокатора по сравнению с радиолокаторами, работающими на основе изучения распространения импульсов электрического поля, и, отсюда, дает возможность различать слабоконтрастные среды и почти на порядок увеличивает глубину исследования.

Существенный признак о том, что в излучающем и приемном устройствах используются горизонтальные магнитные диполи, позволяет создать на данной глубине максимальное значение напряженности магнитного поля, что также вносит свой вклад в увеличение глубины исследования.

Способ осуществляют следующим образом:

Излучающее устройство содержит горизонтальный магнитный диполь, представляющий в общем случае расположенную в вертикальной плоскости многовитковую петлю с пульсирующим в заданном режиме электрическим током, которую располагают на дневной поверхности или углубляют в изучаемую толщу. Применение генераторов магнитного момента с использованием сверхпроводников позволяет увеличить мощность излучающих устройств по крайней мере до уровня мощности МГД-генераторов (10^-16 Вт), уменьшив одновременно их вес и габариты. Излучающее устройство создает импульсы магнитного поля требуемой для решения конкретной задачи длительности предпочтительно полусинусоидальной формы для более экономичной и бездуговой работы генератора, которая осуществляется в заданном режиме автоматически или под управлением компьютера. Приемное устройство также содержит горизонтальный магнитный диполь с высокочувствительным (10 ^-40 Вт по мощности) магнитометром на основе эффекта Джозефсона в качестве датчика с записью сигнала в цифровой форме для дальнейшей компьютерной обработки. Отсюда энергетический потенциал такой радиолокационной станции достигает ˜560 дБ против ˜150 дБ у радиолокаторов импульсами электрического поля, что позволяет определение положения границ раздела слабоконтрастных сред и увеличивает глубину исследования при прочих равных условиях на порядок в сравнении с радиолокацией импульсами электрического поля.

Преимущества предлагаемого способа:

- возможность определять положение границ раздела, на которых меняется только магнитная проницаемость;

- возможность определять положение границ раздела слабоконтрастных сред;

- большая на порядок глубина исследования в сравнении с радиолокацией импульсами электрического поля.

Источники информации

1. Богородский В., Бентли Ч., Гудмандсен П. Радиогляциология. Л.: Гидрометеоиздат, 1983, с.18-23.

2. Финкельштейн М.И., Мендельсон В.Л., Кутев В.А. Радиолокация слоистых земных покровов. М.: Советское радио, 1977, с.58, 59.