johnlewis نوشته است:
چطوری میشه فرکانس زمین رو اندازه گیری کرد؟آیا دستگاهی برای اینکار در بازار وجود داره؟
با سلام دوست من اگر واقعا علاقه دارید بفرمایید
تجهیزات الکتریکی یا الکترومغناطیسی به اندازه گیری میدان های الکتریکی و مغناطیسی طبیعی یا بشر ساز می پردازد . این اندازه گیری ها می تواند در سطح زمین ، در دریا و یا در چاله های اکتشافی انجام شود . از روی این اندازه گیری ها بر برخی پارامترها مثل رسانا یا نارسانا بودن پی می برند .
تمام سنگ های زمین مقداری از الکتریسیته را عبور می دهند . مقاومت در برابر جریان الکتریکی اصطلاحاً به نارسانا بودن تلقی می شود . تجهیزاتی که میزان نارسانایی را می سنجند از الکترود استفاده می کنند و در داخل زمین قرار داده می شود که بیشتر در مطالعات دریایی و مهندسی از آنها استفاده می شود .
نقطه مقابل تجهیزات نارسانا سنجی تجهیزاتی هستند که رسانایی الکتریکی را می سنجند و این تجهیزات دیگر در زمین کار گذاشته نمی شوند بلکه بدون تماس و به حالت القایی عمل می کنند . این تجهیزات اصطلاحاً الکترومغناطیس نامیده می شوند که قادر به اندازه گیری فرکانس های با رنج 10 هرتز تا چندین صد کیلو هرتز هستند . کلا روش الکتریکی شامل دستگاههای مختلفی از قبیل دستگاه های زیر می باشد:
دستگاهای مختلفی وجود داره از قبیل ترامتر ( ABEM )-
در روش اندازه گيري با دستگاه ترا متر ( ABEM) اختلاف پتانسيل بين دو سر الكترودهاي پتانسيل با اختلاف پتانسيل بين دو سر يك پتانسيومتر مقايسه مي شود . خروجي نوسان كننده E از راه ترانسفورماتور T به الكترودهاي جريان وصل مي شود . مقاومت R بطور سري با الكترودهاي جريان در ثانويه مدار T قرار دارد كه از آن مي توان سيگنال Vr را توسط اتصال لغزنده بيرون كشيد . در هنگام اندازه گيري ابتدا تقويت كننده A به الكترودهاي پتانسيل وصل مي شود و پيچ بهره آن براي يك قرائت مناسب در سنجه M تنظيم مي گردد . سپس ورودي تقويت كننده به سيگنال Vr كه از پتانسيومتر R بدست مي آيد وصل مي شود و اتصال لغزنده ( با همان بهره تقويت كننده ) دوباره تنظيم مي گردد تا همان قرائت حاصل شود بطوريكه داريم Vx = Vr . از آنجا كه جريان در R و در زمين يكسان است نتيجه مي گيريم كه مقاومت زمين ( I /Vx ) برابر مقاومت آن قسمت از R مي باشد كه Vr از آن گرفته شده است .
نوع رقمي ترامتر ABEM گستره اندازه گيري 0/001 تا M 1 دارد و تناوبي بودن قابل انتخاب آن ، 1 ، 4 ، 16 و S 64 است .
مزايا :
در نوع رقمي ترامتر ABEM از بين بردن پتانسيل هاي خودزاي زمين بطور خودكار منظور شده است . واحد تغذيه افزايش دهنده خروجي را از w 3 به w 50 مي رساند و لذا عمق نفوذ را بسيار زياد مي كند .
كاربرد : ژئوفيزيك ( روش الكتريكي ، اندازه گيري مقاومت ويژه )
دستگاه : دستگاه مگر ( Megger )
اين دستگاه در اصل براي امتحان روكش عايق كابل ها بوجود آمد و سپس براي اندازه گيري مقاومت زمين تغييراتي در آن اعمال شد . انرژي از يك مولد برق مستقيم هندلي يا موتوري تامين مي شود . خروجي در حدود 100 ولت است و يك پيچه جريان مستقيم بطور سري در يك طرف آن متصل است . اين خروجي سپس توسط ميله مولد برق منتقل و به الكترودهاي جريان داده مي شود . آهنگ معكوس شدن كه 10 تا 50 بار در ثانيه است توسط يك تنظيم كننده سرعت تامين مي شود . الكترودهاي پتانسيل به انتقال دهنده هاي ديگري متصل مي شوند كه با اولي همزمان است و پتانسيل جريان متناو ب را يك طرفه كرده و به پيچه پتانسيل مي دهد . اين پيچه و پيچه جريان به گونه اي نصب شده اند كه انحراف عقربه متناسب با V/I مي باشد .
كاربرد : ژئوفيزيك ( روش الكتريكي ، اندازه گيري مقاومت ويژه )
دستگاه : سلينگرام ( Slingram )
سيستم دو پيچه اي متحرك است . يك نوسانگر كه با باطري كار مي كند و معمولا" دو فركانس ( مثلا" 800 و 3200 هرتز ) توليد مي نمايد ، به پيچه فرستنده جريان مي دهد . اين پيچه با قطر حدود يك متر دور بدن و آويزان بر شانه ها حمل مي شود و ممكن است سيم لوله اي باشد با مغزه مغناطيسي خيلي قوي . گيرنده با طراحي همانند فرستنده و حدود 25 تا 100 متر از آن فاصله دارد . فاصله هاي بزرگتر عمق نفوذ بيشتري خواهند داشت . نوسانگر يك سيگنال مرجع توليد مي كند تا اجزاء هم فاز و تربيعي سيگنال دريافت شده و تقويت يافته نسبت به آن اندازه گيري شوند . بزرگي اين مؤلفه ها بر روي دو سنجه بضورت درصدسيگنال هم فاز گيرنده نمايش داده مي شود . براي اين منظور يك روش جبران كننده بكار مي رود كه در آن سيگنال مرجع بطور معكوس با سيگنال دريافت شده طوري مخلوط مي شود كه در گوشي تلفن موجود در مدار صدايي شنيده نشود .
مزايا :
چون سيستم با چشمه متحرك است لذا سبك و قابل حمل است و كار كردن با آن آسان است .
معايب :
قدرت و عمق محدود دارد .
كاربرد : ژئوفيزيك ( روش الكتريكي ، اندازه گيري الكترومغناطيسي )
دستگاه : سيستم تورام ( Turam )
اين سيستم از نوع چشمه ثابت است . داراي امتياز عمق نفوذ بيشتر مي باشد ولي كار با دستگاه آن به آن سادگي نيست . يك كابل روپوشدار بصورت يك پيچه مربع شكل تك دور با ضلع هايي تا 3 كيلومتر گسترش يافته و براي فرستنده بكار مي رود . يك مولد ac جرياني با فركانس هاي KHz 2- 1 بسته به رسانندگي زمين تغذيه مي كند . آنجا كه سنگ ميزبان يا خصوصا" روبار خيلي رساناست مي بايد فركانس هاي پايين تر بكار گرفته شود تا نفوذ لازم حاصل گردد . پيمايش ها موازي با هم در خارج از لوپ مذكور و عمود بر كابل اندازه گيري مي شوند .
مزايا :
عمق نفوذ بيشتر
معايب :
دشوار بودن كار با دستگاه
كاربرد : ژئو فيزيك ( روش الكتريكي ، اندازه گيري مغناطيسي )
دستگاه : سيستم INPUT (Induced Pulse Transient ) يا تپ گذاري القا شده
مساله اصلي در الكترو مغناطيس هوابرد جداكردن پاسخ هاي خيلي كوچك ثانوي از ميدان خيلي بزرگ اوليه است . يك راه فائق آمدن به اين مساله اين است كه به جاي ميدان پيوسته اوليه ميدان تپي ( پالسي) بكار برده و كوشش تا علائم ثانوي در طول زماني از تپ كه فرستنده قطع است اندازه گيري شود . اين اصل پايه سيستم INPUT است . اين سيستم عملا" يك واحد حوزه _ زمان است . براي فرستنده از يك پيچه سه دور افقي بزرگ استفاده شده و براي گيرنده از پيچه قائم خيلي كوچكتر كه 150 متر در عقب هواپيما يدك كش مي شود . سيگنال انرژي دهنده به شكل موج نيمه سينوسي است ، پالس ها به تناوب مثبت و منفي است و مدت زمان هر كدام يك يا دو ميلي ثانيه است . سيگنال زميني در دوره قطع بين اين سيگنال ها شش بار نمونه برداري مي شود و اين نمونه ها به كانال هاي جداگانه خورانده شده و يكي يكي ثبت مي گردند . علاوه بر اطلاعاتي كه از تحليل تغييرات قله دامنه سيگنال هاي كانال هاي منفرد در راستاي پيمايش بدست مي آيد مدت زمان سيگنال و افت آنكه از مقايسه دامنه هاي نسبي كانال ها براي هر پالس ارسالي حاصل مي شود نيز قابل مطالعه خواهد بود . اين روش علاوه بر اينكه سيستم رضايت بخشي براي آشكار سازي كانسارهاي خيلي رسانا بشمار مي آيد ظاهرا" در آشكار سازي رساناهاي تخت خوابيده مثل آبخانه ها مفيد است خصوصا" كه تمايز مناطق آب شيرين از مناطقي كه زير تاثير هجوم آب شورند مورد نياز مي باشد .
مزايا :
اين روش سيستم رضايت بخشي براي آشكار سازي كانسارهاي خيلي رسانا به شمار مي رود و نيز در آشكارسازي رساناهاي تخت خوابيده مثل آبخانه ها مفيد است خصوصا" كه تمايز مناطق با آب شيرين از مناطق آب شور مورد نياز مي باشد . عمق نفوذ اين سيستم بيشتر از ساير روش هاي EM هوايي است .
معايب :
گران بودن
كاربرد :ژئوفيزيك (روش الكتريكي- اندازه گيري مغناطيسي هوابرد)
دستگاه : سيستم ميدان مغناطيسي فركانس صوتي (AFMAG )
چشمه انرژي حاصل از رعد و برق هاي دور است كه ميدان الكترومغناطيسي توليد مي كنند . مؤلفه الكتريكي اين ميدان موازي با جرقه آذرخش مولد است. فضاي بين سطح زمين و يونكره به صورت يك موجبر عمل كرده و لذا در فاصله هاي زياد و در غياب يك رسانا جزء مغناطيسي ميدان افقي خواهد بود . دامنه ها بطور پيشا تغيير مي كنند و انرژي از همه جهت ها مي رسد هر چند وقتي اندازه گيري براي مدتي ادامه يابد گاه جهت ها تا حدودي ترتيب نشان مي دهند . وقتي يك رسانا وجود دارد ميدان ثانوي توليد مي شود برآيند ميدان ها كج مي گردد و گرايش به تمركز در يك سمت پيدا مي كند . در سيستم هوا بردي زاويه كجي از تركيب سيگنال هايي محاسبه مي شود كه توسط دو پيچه يكسان عمود بر هم كه در داخل محفظه اي در انتهاي يك كابل 70 متري يدك كشي مي شود دريافت مي گردند . محور هر دو پيچه نسبت به افق 45 درجه است بطوري كه وقتي ميدان افقي باشد هيچگونه سيگنال دريافت نخواهد شد . نگاشت برداري پيوسته است و سيگنال در دوره اي حدود چند ثانيه به منظور هموار سازي جمع مي شود . اين اطلاعات براي نشان دادن شيب ميدان در راستاي پيمايش رسم مي شوند.
مزايا :
فركانس هاي حدود چند صد هرتز كه بكار گرفته مي شوند عمق نفوذ خوبي دارند .
معايب :
اين روش براي آشكار سازي ساختارهاي زمين شناختي با تغييرات رسانندگي نسبتا" كوچك مفيدتر است تا براي پيدا كردن كانسارهاي محلي بسيار رسانا .
كاربرد : ژئو فيزيك ( روش الكتريكي ، اندازه گيري الكترومغناطيسي غير فعال هوايي و زميني )
دستگاه : سيستم فركانس خيلي كوتاه (VLF )
سيستم هاي VLF ( فركانس خيلي كوتاه ) از بسياري جهت ها شبيه AFMAG هستند ولي به جاي تابشهاي طبيعي از انرژي فرستنده هاي راديويي دور دست قوي در گستره كيلو هرتز استفاده مي كنند . در اينجا نيز مؤلفه الكتريكي ميدان قائم و مؤلفه مغناطيسي آن افقي است .
مزايا :
ايستگاه هاي فرستنده VLF عملا" پوششي جهاني با اعتباري بيشتر از چشمه هاي رعد و برق AFMAG براي اين سيستم فراهم كرده اند . فركانس هاي بالاتر بدان معني است كه عمق نفوذ كمتر مي باشد .
معايب :
اين سيستم براي به نقشه در آوردن مرزهاي بين سازندهايي مفيد است كه داراي تباين مقاومت ويژه باشند و نه براي آشكار سازي رساناهاي محلي .
كاربرد : ژئو فيزيك ( روش الكتريكي ، اندازه گيري الكترومغناطيسي غير فعال
دستگاه : دستگاه اندازه گيري IP (Induced Polarization)
دستگاه IP اساسا" ساده مي باشد ولي خودكار سازي و ديگر پيشرفتهايي كه در ده سال اخير به وقوع پيوسته اين دستگاه را كاملا" پيچيده ساخته است . در دستگاه هاي سبك تغذيه توسط باطري انجام مي شود . دستگاه هايي كه براي نفوذ عميق تر طرح ريزي شده و لذا نياز به قدرت بيشتري دارنداز مولد هاي ac تا چند كيلو وات ويكسو كننده هايي كه جريان ثابت dcتهيه مي كنند استفاده مي نمايند . در دستگاه حوزه زمان جريان ثابت dc بطور خودكار و با آهنگي ثابت بريده شده و معكوس مي شود مثلا" 2 ثانيه وصل و 2 ثانيه قطع و سپس معكوس كه روي هم يك چرخه 8 ثانيه بوجود مي آورد . معكوس سازي و انتگرال گيري بر روي شماري از چرخه ها نسبت سيگنال به نوفه را بهتر مي سازد و اثر جريان هاي ديگر زميني را ميانگين گيري مي كند . در دستگاه هاي جديد از اين نوع گيرنده لزوما" به فرستنده وصل نيست . اين نوع دستگاه داراي يك چرخه اندازه گيري برنامه ريزي شده است كه توسط يك وسيله حساس آغاز بكار مي كند و خود وسيله حساس با جريان در زمين به راه مي افتد . نمونه برداري از منحني كاهش تدريجي در دستگاه هاي مختلف از راه هاي متفاوتي انجام مي شود . در دستگاه هانتك اين عمل در چهار فاصله معين انجام مي گيرد و ولتاژ متغير در هر نقطه نمونه برداري در فاصله زماني كوتاهي نمونه برداري مي شود . دستگاه به چرخه خود ادامه مي دهد بار پذيري را ميانگين گيري مي كند تا پايداري برقرار شود . چهار مقدار مربوط به نقاط مختلف بر روي منحني كاهش تدريجي توسط ولت متر رقمي به نمايش در مي آيد .
كاربرد : ژئو فيزيك ( روش الكتريكي ، اندازه گيري پتانسيل القايي )
دستگاه : سيستم مك فار
امروزه معمول بر اين است كه اندازه گيري هاي مقاومت ويژه ظاهري در دو فركانس هم زمان انجام مي گيرد . سيستم مك فار اين كار را با ارسال يك موج دو فركانسي انجام مي دهد . دو فركانس در گيرنده از هم جدا شده و دامنه هاي آنها اندازه گيري مي شود . سپس اثر فركانس بطور خودكار محاسبه مي گردد . شركت سينتركس دستگاهي ساخته است كه در آن موج مربعي فركانس كوتاه ارسال مي شود . از آنجا كه موج مربعي تركيبي از كليه هارمونيك هاي فرد است اين امكان وجود دارد كه با استفاده از صافي هاي مخصوص فركانس اصلي (f) و سومين هارمونيك آن (3f) را از هم جدا ساخته و اثر فركانس بين آن دو را اندازه گيري كرد.
كاربرد : ژئو فيزيك ( روش الكتريكي ، اندازه گيري پتانسيل القايي )
دستگاه : سيستم اندازه گيري SP (Self Potential)دستگاه لازم بسيار ساده و صرفا" شامل يك جفت الكترود است كه با سيمي به يك ولتمتر وصل مي شود . ولي دو محدوديت مهم براي اين الكترودها و آشكار ساز وجود دارد.
اگر براي الكترودهاي SP ميله هاي فلزي كه در زمين فرو مي كنند بكار رود عمل الكترو شيميايي در اتصال هاي زمين ، پتانسيل هاي جعلي به بزرگي آنهايي كه بايد اندازه گيري شود بوجود خواهد آورد . به علاوه اينگونه پتانسيل هاي اتصالي در زمين ها و زمان هاي متفاوت كاملا" نابسامانند ، بطوري كه اعمال تصحيحات ثابت در مورد آنها امكان پذير نيست . در نتيجه الكترودهاي قطبش ناپذير ضروري است . اين الكترودها از يك فلز تشكيل يافته اند كه در محلولي ، اشباع شده از نمك خودش ،فرو رفته اند ، مثل : Cu در CuSo4 و Zn در ZnSo4 و غيره و در داخل يك ظرف متخلخل كه محلول به كندي از آن نشت كرده و با زمين اتصال پيدا مي كند ، قرار دارند .
ويژگي عمده ميلي ولتمتر آن است كه پاگيري ( مقاومت ظاهري) ورودي آن بايد به اندازه كافي بزرگ باشد تا جرياني كه در طول اندازه گيري از زمين گرفته مي شود قابل صرفنظر كردن باشد . اين منظور با استفاده از يك پتانسيومتر ( پتانسيل سنج ) يا ترجيحا" يك سنجه جريان مستقيم با پاگيري ورودي بزرگتر از 108 اهم ، بر آورده مي شود. اين دستگاه ها با گستره هاي تمام مقياس بين 10 ميلي ولت تا 20 ولت در دسترس همگان قرار دارند .
كاربرد : ژئو فيزيك ( روش الكتريكي ، اندازه گيري خودپتانسيل )
منبع:http://www.ngdir.ir/geolab/PGeoLabExp.asp?PID=166
موفق باشید