Объект исследования — аппаратурное и методическое обеспечение как важная составляющая метода наземного электромагнитного индукционного частотного зондирования.
Актуальность новых технических решений.
Востребованность электроразведки в геоэкологии, инженерной геофизике, в археологии, строительстве, в военной отрасли обусловила развитие наземного аппаратурно-методического обеспечения электромагнитных зондирований с контролируемыми источниками. При этом наиболее существенной для настоящего времени является проблема определения геоэлектрического строения среды на малых глубинах (до 10 м) при индуктивном возбуждении первичного переменного электромагнитного поля. Опыт многих исследователей привел к осознанию, что для этого необходим принципиально новый аппаратурно-методический комплекс, новые технические решения в его разработке. Как известно, наиболее локальным из электромагнитных методов является зондирование становлением поля, однако получение информации о строении среды вблизи дневной поверхности с использованием имеющейся аппаратуры метода ЗС весьма затруднительно, а во многих случаях невозможно.
Наземные исследования электромагнитными частотными зондированиями осуществляются в режимах профилирования и картирования приборами с малым набором рабочих частот. В большинстве из них не применяются частоты более 50 кГц, следовательно, по их данным невозможно построить вертикальные геоэлектрические разрезы начиная с поверхности.
Приборы, предназначенные для профилирования и картирования, основанные па схеме двухкатушечного индукционного зонда, одночастотные. Глубина зондирования зависит от расстояния между источником возбуждения поля и приёмником. Известные из публикаций трёхкатушечные приборы работают в узком частотном диапазоне в режиме профилирования. Такие технические решения имеют ряд недостатков. Во-первых, увеличивается объём среды, где наводятся вихревые токи, и возникает сложность в определении точки замера. Во-вторых, узкий частотный диапазон не обеспечивает требуемой разрешающей способности зондирования. В-третьих, аппаратура слабо защищена от электромагнитных помех. И наконец, графики профилирования, карты распределения кажущегося удельного электрического сопротивления и другая информация не выводятся в процессе съемки, что экономически значимо.
Таким образом, актуальность новых технических решений определяется необходимостью создания аппаратурно-методического комплекса, который позволяет: восстанавливать пространственное распределение удельного электрического сопротивления на глубинах до 10 м в виде геоэлектрических разрезов и картвыполнять зондирования в условиях сильных электромагнитных помехполучать информацию о строении среды в реальном масштабе времени.
Цель работы — повысить достоверность данных электромагнитных частотных зондирований путем разработки многочастотной трёхкатушечной помехозащищённой быстро работающей аппаратуры и её методического сопровождения: обеспечить построение геоэлектрических разрезов и карт, получение информации о геоэлектрическом строении среды на глубину до 10 м в процессе зондирования.
Поставленные научно-технические задачи.
1. Выполнить научно-техническое обоснование к проектированию наземной аппаратуры электромагнитного многочастотного зондирования на базе трёхкатушечного зонда с оценкой его глубинности.
2. Разработать помехозащищённый быстродействующий аппаратурный комплекс малоглубинного многочастотного индукционного зондирования.
3. Разработать методическое и программно-алгоритмическое обеспечение для наблюдения и сбора данных в процессе зондирования.
4. Проверить в полевых условиях разработанный аппаратурно-методический комплекс при решении задач в археологии, геоэкологии, инженерной геофизике, вулканологии.
Теоретическая база, методы исследования и аппаратура.
Технические решения базируются на теории электромагнитных зондирований с контролируемыми источниками, на научных результатах и опыте российских и зарубежных учёных в области теоретических, методических и аппаратурных разработок для исследования с поверхности земли и в скважинах, в первую очередь Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука Сибирского отделения РАН [Кауфман, 1965].
Основные методы исследования:
— стендовые и полевые эксперименты, инженерные расчёты, теоретический анализ, компьютерное и физическое моделирование;
— сравнительный анализ результатов математического моделирования с данными экспериментов на калибровочной установке;
— верификация результатов геоэлектрических построений путём их сопоставления с результатами вскрытий изучаемых объектов.
Выполнены сравнительные полевые работы аппаратурно-методическим комплексом ЭМС и аппаратурой: георадарометрии (GSSI, США), многоэлектродных вертикальных электрических зондирований на постоянном токе (IRIS SYSCAL, Франция), частотного профилирования (ЕМ-31 Geonics, США), магниторазведки (квантовый магнитометр-градиентометр G-858 Geometries, США) и многочастотного электромагнитного профилирования (GEM-300 GSSI, США) на тестовых участках (Италия). Целевыми объектами при этом служили археологические памятники древнеримской и средневековой эпохи, погребённые фрагменты зданий, подземные городские сооружения, металлические трубопроводы. Установлено преимущество комплекса ЭМС в помехоустойчивости и чувствительности к объектам.
Предложенные технические решения доведены до конструкторской документации, получен сертификат соответствия аппаратуры ЭМС требованиям технического регламента о безопасности машин и оборудования, налажено малосерийное производство. Внешний вид аппаратуры представлен на рис. 1, с. 16 .
Защищаемые научные результаты.
1. Теоретически и экспериментально обоснованные, апробированные и запатентованные технические решения по разработке помехозащищенного аппаратурного обеспечения наземных электромагнитных индукционных частотных зондирований с поверхности до глубины 10 м на базе трехкатушечного многочастотного зонда (14 дискретных частот в диапазоне 2,5−250 кГц), которое включает оригинальные устройства: источник электромагнитного поляцифровой регистратор сигналовсистему электростатического экранированиявысокоскоростную телеметрическую систему управления аппаратурой, помещенные в радиопрозрачный жёсткий корпус.
2. Методическое и алгоритмическое обеспечение наземной аппаратуры частотного зондирования, состоящее из: запатентованного способа автоматизированной калибровки аппаратурыалгоритма визуализации геофизических данных в виде графиков, карт распределения удельного электрического сопротивления и геоэлектрических разрезоврекомендаций по выполнению полевых работалгоритмов и программ получения предварительных геофизических данных в процессе зондированияэлементов спутниковой системы навигации GPS.
Научная новизна и личный вклад.
1. Оригинальные технические решения для разработки наземной аппаратуры индукционного многочастотного зондирования ЭМС:
— используется фиксированное расположение двух встречно включенных приёмных катушек с ферритовыми сердечниками, моменты которых не зависят от частоты электромагнитного поля (пат. РФ № 2 152 058);
— помехозащищённость аппаратуры (работоспособность в переменном магнитном поле напряжённостью до 30 А/м) обеспечивается мощным (до 1000 Вт) управляемым источником электромагнитного поля высокостабильных дискретных частот в диапазоне 2,5−250 кГц и соответствующими селективными узкополосными регистраторами сигналов;
— быстродействие аппаратуры достигается за счет параллельной работы четырёх фазочувствительных цифровых регистраторов. Одновременно работающие четыре дельта-сигма аналого-цифровые преобразователи обеспечивают полосу пропускания 20 Гц, подавление сигнала 50 Гц на 100 дБ за приемлемое время (60 мс);
— система электрического экранирования аппаратуры разработана с учётом свойств электростатического поля над заряженной пластиной (пат. РФ № 106 761);
— разработанные алгоритмы телеметрического управления с применением карманного персонального компьютера и аппаратуры GPS дают возможность получать геофизическую информацию в процессе зондирования.
2. Методическое обеспечение аппаратуры ЭМС:
— способ калибровки устройства для электромагнитного индукционного частотного зондирования, включающий расположение замкнутого калибровочного кольца между устройством и поверхностью земли, измерение сигнала от индуцированных токов в калибровочном кольце при нескольких фиксированных положениях устройства над кольцом, подбор с помощью математического расчета эффективных расстояний от центра генераторного диполя до центров приемных диполей, моментов приемных контуров, зависящих от частоты, и уточненного положения калибровочного кольца, обеспечивающих совпадения расчетных сигналов с экспериментальными для всех рабочих частот и множества расстояний до кольца (пат. РФ № 2 461 850);
— алгоритмы визуализации геофизических данных и построения геоэлектрических карт и разрезов;
— рекомендации (методика) по выполнению полевых работ.
Практическая значимость.
Для наземной электроразведки разработан индукционный многочастотный аппаратурно-методический комплекс, не имеющий аналогов, с помощью которого получают геофизическую информацию в процессе зондирования на глубину до 10 м. Применение комплекса для сбора информации о характере геологического разреза экономически выгодно, что подтверждается его востребованностью на рынке в России и за рубежом.
По сравнению с зарубежными разработками, основанными также на применении электромагнитного индукционного частотного метода, уникальными свойствами многочастотного комплекса ЭМС являются:
— получение информации для построения геоэлектрических разрезов с поверхности до глубины 10 м;
— получение геофизической информации в процессе зондирования;
— получение кондиционных данных при высоком уровне электромагнитных помех;
— эффективность работы в широком диапазоне удельных электрических сопротивлений горных пород (1−300 Ом-м).
Наземный аппаратурно-методический комплекс ЭМС позволил внедрить в практику индукционное многочастотное электромагнитное зондирование как новое направление в малоглубинной геоэлектрике. Применение разработанного комплекса ЭМС в инженерной геофизике показало высокую степень достоверности данных и его экономическую эффективность.
Локальность зондирования, присущая аппаратуре ЭМС, позволила применить её для исследования подземной структуры доступных площадок вулканов на глубину до 6 м. Впервые в мире с использованием разработанного аппаратурно-методического комплекса детально изучено подповерхностное строение вулканогенных образований: фумарол, грязевых котлов, подземных потоков гидротермальных вод вулканов Южной Камчатки.
Высокая чувствительность аппаратуры ЭМС к изменению удельного электрического сопротивления (УЭС) грунтов по вертикали позволяет успешно применять её для решения различных задач археологии. Результаты подтверждены на большом числе раскопок, выполненных Институтом археологии и этнографии СО РАН под руководством академика РАН В. И. Молодина.
С помощью аппаратурно-методического комплекса ЭМС в период с 2000 по 2011 гг. были выполнены поисковые работы: на территории Новосибирской области, Алтайского края, Самарской области, Кемеровской области (2000) — Красноярского края и Камчатской области (2007;2010) — Италии (2002) — Монголии (2005;2007) — Франции (2009) — Горного Алтая (2011) и т. д. При этом выполнялись исследования грунтов для инженерно-геологических изысканийпоиск и локализация археологических памятников, не выраженных на дневной поверхностиинженерно-экологический анализ областей загрязненияоконтуривание границ захоронения промышленных отходовисследование взаимосвязи уровня плодородия сельскохозяйственных земель с УЭС почв.
Применение аппаратуры ЭМС в комплексе с мощным сейсмическим вибрационным источником позволило получить новые данные о динамических процессах в водонасыщенных терригенных породах, что важно при решении классических задач сейсмологии. Обнаруженная возможность исследования воздействия на обводнённые грунты мощными вибраторами открывает новое направление в электроразведке для получения гидрогеологических характеристик осадочных пород.
Диссертант с 2002 года читает специальный курс лекций «Экологическая геофизика» на геолого-геофизическом факультете Новосибирского госуниверситета, ряд разделов которого основан на результатах, полученных в ходе выполнения диссертационного исследования. По материалам лекций подготовлено и издано учебное пособие «Малоглубинная геофизика». Аппаратурно-методический комплекс ЭМС успешно применяется в учебной полевой геофизической практике ГГФ ИГУ.
Разработки соискателя нашли отражение и развитие в трёх защищённых кандидатских диссертациях, одна из которых (Г.Л. Панин, 2010) защищена под его научным руководством.
Признание международных экспертов.
На прошедшем в 2011 г. 110-м Европейском салоне изобретений «Конкурс Лепин» в Страсбурге (Франция) аппаратурно-методический комплекс ЭМС-Немфис получил серебряную медаль, которая выражает признание международными экспертами высокого технического уровня аппаратуры. На сегодняшний день аппаратурой многочастотного электромагнитного зондирования ЭМС (NEMFIS) уже пользуются в Греции, Франции, Австрии, Бельгии, Польше, Мексике, Чили и Турции (см. приложение 7, http://www.nemfis.ru).
Апробация работы и публикации.
Результаты диссертационной работы представлялись и получили одобрение специалистов на.
• международных научных форумах (около 15):
Международной геофизической конференции SEG-95 (Санкт-Петербург, 1995 г.) — Международной геофизической конференции и выставке ЕАГО, EAGE, SEG «Москва 97» — EAGE 64-th Conference & Exhibition (Florence, Italy, 27−30 May 2002) — EAGE-EGU-AUG Joint Assembly (Nice, France, April 2003) — Международной геофизической конференции и выставке SEG «Москва-2003» — 9-th meeting of Environmental and Engineering Geophysics (Prague, Czech Republic, September 2003) — Международной геофизической конференции и выставке (Москва, 1−4 сентября 2003 г.) — 10-th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics (Utrecht, The Netherlands, 6−9 September 2004) — EGU General Assembly (Vienna, Austria, 19−24 April 2009) — Международной геофизической конференции «Актуальные проблемы электромагнитных зондирующих систем» (Украина, Киев, 25 сеет-2 окт. 2009 г.) — EGU General Assembly (Vienna, Austria, 02−07 May 2010) — NATO Advanced Research Workshop: Environmental Security: Panel on Water Security, management and Control (Marrakesh, 31 May-2 June 2010) — 16-th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics (Zurich, 5−8 September 2010) и др.;
• всероссийских семинарах и конференциях (более 5): На IV Международной научно-практической геолого-геофизической конкурс-конференции молодых ученых и специалистов «Геофизика-2003» (Санкт-Петербург, 1−4 октября 2003 г.) — Первой Всероссийской школе-семинаре по электромагнитным зондированиям Земли (Москва, 10−15 ноября 2003) — VI Международном научном конгрессе ГЕО-СИБИРЬ-2010; на конференциях в г. Чите (2004) и в г. Новосибирске (2002;2004) — на 5-й Всероссийской школе-семинаре им. М. Н. Бердичевского и JT.JI. Ваньяна по электромагнитным зондированиям Земли (ЭМЗ-2011) (Санкт-Петербург, 16−21 мая 2011 г.) и др.
По теме диссертации опубликовано 43 работы, в их числе разделы в 2 монографиях, 9 публикаций в журналах, рекомендованных перечнем ВАК, 3 патента, 11 в российских ведущих рецензируемых научных изданиях и 3 в зарубежных научных рецензируемых изданиях. 15 публикаций в других научных изданиях.
Наиболее крупные результаты по теме работы вошли в сборники «Основные результаты научно-исследовательских работ ОИГГМ СО РАН» за 2001;2005 годы. Результаты работ по разработке геофизических методов распознавания «замерзших» пазырыкских курганов Алтая (2005;2007 г.) вошли в список достижений Сибирского отделения РАН.
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждение науки Институте нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук. Исследования проводились в соответствии с планами НИР Института по программам фундаментальных исследований СО РАН: 1996;2000г. (№ 3.1.15.5), на 1998;2000 г. (гос. per. № 1 980 003 021), на 2001;2003 г. (гос. per. № 1 200 101 571), на 2004;2006 г. (№ 28.7.2). Исследования по теме диссертации поддержаны грантами РФФИ 95−05−15 602-а, 00−06−80 241-а, 02−05−74 597−3, 03−06−80 415-а, 06−06−80 295-а, 09−05−1 138-а, 09−06−204-а, интеграционными проектами СО РАН № 87 (2003;2005 г.), № 109 (2006;2008 г.), № 16 (2009;2011 г.). Конструкторская документация на изделие «Аппаратурно-методический комплекс ЭМС» хранится в архивных фондах Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука Сибирского отделения РАН. Общий вид аппаратуры ЭМС представлен на рис. 1, с. 16.
Благодарности.
Успешному проведению исследований на всех этапах способствовала поддержка д.т.н., профессора, академика РАН М. И. Эпова. На протяжении многих лет совместные работы по археологии находили неизменную и доброжелательную поддержку академиков РАН В. И. Молодина и А. П. Деревянко. Автор благодарен им, а также всем коллегам по полевым работам за всестороннюю помощь и внимание к применению и усовершенствованию аппаратурно-методического комплекса ЭМС.
Автор искренне признателен своему учителю д.т.н., профессору A.A. Кауфману, оказавшему большое влияние на формирование научной позиции соискателя.
Автор благодарен своим коллегам Ю. Н. Антонову, Е. Ю. Антонову, Ю. А. Дашевскому, В. Н. Глинских, К. В. Сухоруковой, Е. В. Балкову,.
Г. Л. Панину, Б. М. Глинскому, м.А. Чемякиной? С. Б. Бортниковой за содержательные и плодотворные обсуждения на разных этапах работы, В.И. Самойловой-за консультации и рекомендации по оформлению диссертации.
Успешному проведению исследований способствовала доброжелательная поддержка сотрудников Лаборатории электромагнитных полей Института нефтегазовой геологии и геофизики им. A.A. Трофимука СО РАН.
Автор признателен директору компании Geostudi Astier s.r.l. доктору философии Gianfranco Morelli в г. Ливорно, профессору Университета г. Пиза Mario Marchisio, профессорам Giovanni Santarato и Abu Zeid с кафедры геофизики Университета г. Феррара за обеспечение полевых работ в Италии.
Неоценимую помощь при решении методических вопросов оказал к.т.н. Ю. А. Манштейн.
Автор глубоко благодарен всем товарищам и коллегам за содействие в разработке новой электроразведочной аппаратуры.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Объем — 190 страниц машинописного текста, 56 рисунков и 9 таблиц.
Список использованных источников
содержит 122 наименования.
Результаты исследования малоконтрастных грунтовых структур
Применение геофизической аппаратуры при поисках археологических памятников имеет почти вековую историю. Первые работы в этой области проведены Р. Аткинсоном методом сопротивлений в Оксфордшире в 1946 году [Atkinson, 1953]. Электроразведка методом сопротивлений в археологии с 50-х годов прошлого столетия получила широкое применение в Италии, а затем и по всему миру [Франтов, Пинкевич, 1966]. Наиболее распространенными для решения археологических задач с 90-х годов стали модифицированные методы вертикального электрического зондирования (ВЭЗ), вызванной поляризации (ВП) и электрического профилирования (ЭП) [Журбин, 2004].
Первые опыты использования электромагнитных зондирований в археологии относятся к 80-м годам. В последующее десятилетие электромагнитные методы зарекомендовали себя как наиболее подходящие для археологических исследований. Удобная в работе, с высокой скоростью измерений аппаратура частотного геоэлектрического картирования (ЕМ-31, ЕМ-38) стала широко применяться для изучения структуры археологических памятников [McNeill, 1996]. Всё большую роль в поисках археологических памятников играет комплексное применение геофизических методов. В Европе и США это направление развивается в рамках соответствующих правительственных программ [Becker, Fassbinder, 1999]. В России такими исследованиями занимаются в Сибирском отделении РАН с 1998 года [Бородовский, Манштейн, 1998].
На археологических объектах диссертантом с коллегами аппаратурой ЭМС выполнены исследования объемного распределения электропроводности в малоконтрастном грунте методом малоглубинного электромагнитного частотного зондирования (43). Впервые получены результаты в виде набора геоэлектрических карт распределения электропроводности на разных глубинах (от 0,2 до 2 м) и геоэлектрические разрезы. Результаты геофизических исследований подтверждены последующими ручными раскопами.
Результаты электроразведочных работ, выполненных диссертантом с использованием аппаратуры ЭМС по заказу нескольких археологических организаций, представлены в ряде публикаций [Геофизические исследования городища 2000; Геофизические исследования городища ., 2001; Археолого-геофизические исследования ., 2001; Чича — городище ., 2001; Геофизические исследования. Барабинской ., 2002; Результаты полевых 2002; В поисках мерзлоты ., 2003; Новый памятник эпохи ., 2003; Чича — городище переходного ., 2004; Геофизические исследования археологических ., 2005; Опыт применения ., 2006; Геофизическая диагностика ., 2007; Геофизические исследования на памятнике ., 2007; Предварительные итоги 2007; Borodovsky, Manstein, 1998; Manstein Yu., Manstein A., 2002; Electromagnetic multifrequency ., 2003; Multi-frequency electromagnetic ., 2003; Manstein Yu. A., Manstein A. K., Scozzari, 2009].
В настоящее время использование геофизических методов для решения задач археологии фактически выделилось в отдельное направление. Поиск и идентификация археологических объектов, особенно не выраженных в рельефе дневной поверхности, весьма актуальны. Большое число археологических объектов полностью или частично разрушено из-за распашки земель и другой хозяйственной деятельности человека. Как правило, в таких условиях границы поселенческих комплексов можно установить весьма условно по шлейфу поднятого из разрушенного слоя материала. Распаханные курганы и грунтовые могильники визуально практически не выделяются. Кроме того, всегда трудно искать археологические объекты там, где культурный слой перекрыт мощными аллювиальными, эоловыми и другими отложениями. Для большинства археологических памятников характерен контраст в электропроводности различных фракций грунта с остатками человеческой деятельности [Франтов, Пинкевич, 1966; Шауб, 1971; КогЬеушкоу Ь]., КЬаппБку, КогИеушкоу О., 2001], а также изменения верхнего слоя почвы из-за техногенного вмешательства. В комплексе с электрическими параметрами грунтов часто используют параметры их намагниченности по магнитометрическим методам. Непосредственная задача геоэлектрики заключается в построении с допустимой вероятностью пространственного распределения электропроводности в объеме изучаемого объекта [Манштейн Ю.А., 2011] в виде геоэлектрических разрезов и карт. Для сильно пересеченной местности в построениях необходимо учитывать рельеф дневной поверхности. В программном обеспечении аппаратуры ЭМС имеется специальная программа, которая по введенным геодезическим данным на геоэлектрических разрезах наносит профиль дневной поверхности.
Аппаратурно-методический комплекс ЭМС применялся для исследования различных по характеру и структуре археологических памятников. Значительная часть этих работ выполнена при изучении слабовыраженных аномалий электропроводности (табл. 9). В таких случаях индукционный сигнал от аномалий в большей степени связан с вертикальными границами раздела структурных элементов в исследуемой среде.
Применение аппаратуры ЭМС для исследований в археологии началось при совместных полевых работах Института нефтегазовой геологии и геофизики и Института археологии и этнографии СО РАН. Они были направлены на поиск и детализацию археологических памятников геофизическими методами.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
Научно обоснованные технические решения по разработке наземной аппаратуры ЭМС электромагнитного индукционного многочастотного малоглубинного (до 10 м) зондирования и её методическое сопровождение имеют ряд преимуществ по сравнению с известными, являются оригинальными и направлены на увеличение достоверности получаемых данных, на повышение помехозащищенности аппаратуры и экономической эффективности исследований:
1. Применение двух встречновключённых приёмных катушек с постоянными по частоте моментами позволяет выполнять зондирования в широком частотном диапазоне электромагнитного поля (2,5−250 кГц). Наибольшая чувствительность магнитных антенн достигается заполнением сердечника катушек ферритом в виде пустотелых цилиндров, причем величина скин-слоя в материале сердечника на верхней рабочей частоте должна быть больше толщины его стенки.
2. Использование решений прямых задач наземного частотного зондирования для двухи трёхкатушечных зондов с анализом погрешностей определения фазы показало, что для трёхкатушечного зонда точность установки фазы момента измерения допустима с неопределённостью 1°, тогда как для двухкатушечного зонда фазу необходимо позиционировать с точностью 0,01°. Получена более ясная, точная и достоверная информация о вкладе прямого переменного магнитного поля в полезный сигнал сравниваемых зондов. Показано, что технически выполнимая компенсация прямого магнитного поля в трёхкатушечном зонде в 600 раз достаточна для регистрации полезного сигнала с погрешностью не более 5%.
3. На примере исследования двух тестовых объектов, с удельным электрическим сопротивлением верхнего слоя от 1 до 300 Ом-м, количественная оценка глубинности выполнена с учётом величины минимального регистрируемого сигнала (1 мкВ), и это значительно ограничило расчётную глубину зондирования. Наименее глубинной является реальная составляющая, более глубинной является модуль и наибольшими значениями глубинности (1012 м) характеризуется мнимая составляющая сигнала.
4. Высокая помехозащищённость аппаратуры достигнута за счет мощного (до 1000 Вт) управляемого электроразведочного генератора гармонического поля высокостабильных дискретных частот (14 значений в диапазоне от 2,5 до 250 кГц), число которых больше, чем размерность исследуемой среды, и применением четырёх параллельно работающих селективных узкополосных регистраторов, обеспечивающих дополнительно быстродействие аппаратуры.
5. Разработанная система электростатического экранирования узлов аппаратуры с учётом подавления синфазных электромагнитных помех, основанная на взаимной ориентировке плоскостей печатных плат электрических схем и вектора первичного магнитного поля, а также на учёте распределения электростатического поля над заряженной пластиной, обеспечивает простую и эффективную конструкцию электростатических экранов чувствительных приёмных элементов аппаратуры.
6. Разработанная высокоскоростная телеметрическая система управления аппаратурой и системы обработки данных на базе карманных персональных компьютеров, включая аппаратуру глобального позиционирования, позволяет получать геоэлектрические данные в процессе зондирования в виде геоэлектрических карт, разрезов, графиков, что значительно повышает экономическую эффективность полевых работ.
7. Созданный автоматизированный способ калибровки аппаратуры ЭМС, включающий физическую установку эталонирования и математическую обработку данных большого числа экспериментов, позволяет определять действительные значения дипольных моментов электроразведочного генератора, приёмных датчиков с ферритовыми сердечниками и эффективные расстояния между этими тремя рамками.
8. Известные недостатки наземной модификации метода электромагнитного частотного индукционного зондирования, а именно наличие эквивалентных решений, большая погрешность в определении глубин, нивелируются простым применением вертикального электрического зондирования в комплексе с индукционным многочастотным зондированием, а также применением метода прямого наблюдения и учёта априорной информации. Небольшая стоимость аппаратурно-методического комплекса ЭМС и быстрое зондирование (0,1 с на любой частоте) делают применение его в полевых условиях экономически выгодным практически в любых условиях.
9. Разработанные аппаратура и методика частотных зондирований легко адаптируются для решения практических задач в различных областях деятельности человека. Область применения аппаратурно-программного комплекса ЭМС может быть расширена. Перспективные направлениявыделение участков загрязнения грунтовых водизучение геохимических процессов в грунтах над подземными газовыми хранилищамиизучение рельефа скальных оснований под россыпными золотоносными месторождениямиоценка бонитета почв сельскохозяйственного назначения. По всем этим направлениям уже ведется работа, выполнены первые эксперименты.
Несомненно, работы по совершенствованию аппаратурно-методического обеспечения наземного электромагнитного индукционного частотного зондирования верхней части земной коры необходимо продолжить. Во-первых, необходимо дальнейшее развитие аппаратурной части в связи с разработанным и запатентованным соискателем новым принципом совмещения в одном зонде частотного и геометрического зондирования. Следующим аспектом является развитие программно-алгоритмических средств автоматизированной численной интерпретации с геоэлектрическими построениями.
