Интерферометрическое устройство для выявления контактов горных пород в массиве Советский патент 1979 года по МПК G01V3/12 

(54) ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧНСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ КОНТАКТОВ ГОРНЫХ ПОРОД В МАССИВЕ ком ajicoKoqacTOTHbix колебаний, гракт синхронизации частоты настройки приемника с частотой колебашй передатчика, тракт опорного вью око частотного сипнала к ннйнкатор, на котором отображаетса интерференция между электромаг нитной волной, отраженной от контакта пород, имекнцих различные электрпчеокне характеристикя (проводимость, ди«. электря| ескую пронинаемость, магнитную проницаемость), и опорными колебаниями, поступающими по тракту опорного сигнала с извбс ным запаздыванием во времени Г21. Основным недостатком такого устрой СТВ9 является искажение ннтерференпион ной картины на выходе приемного устройства приема паразитной.элект рр лаг1штной волны, распространякзшейся от переданяцей антенны к приемной вдол поверхности массива горных пород. Цель предлагаемого изобретения уменьшение искажения интерференционной хартины, обусловленной поверхностной электромагнитной волной на выходе приемного устройства.. -Она достигается применённом плоского немагнитного металлического листа JnteHtamerd в плоскости Передающей и при емной антенн и имеюшего окна Дйя их размещения. .-,, .-..- На фнг. 1 изображена функпио нирования ннтерферометри 1ескогО устрой ст5за для выявлення крйтактов горных по род в массиве; на фиг, 2 дано расположение диполей и металлического плоско :го листа, .,:.....;../....::. . Предлагаемое устройство состоит вз передакшей дипольной антеннь 1, прием ной , дийольной антенны 2, передающего устройства 3, приемного устройства 4, тракта 5 опорного сигаала, тракта 6 синхрон11задин частоты, металлического лнста 7, индикаторного устройства 8, ко такта 9 горных пород.. , Напряженность электрнческого поля, создаваемая дипольным излучателем в направлении максимального излучения вдоль границы с проводящей средой, определяется выражением ъ где 0 амплитуда тока в амперах; Яо длина волны в метрах; V - расстояние от вибратора ,до Места приема в метрах; Lg - действующая длина излучателя в мв грах; Р - множитель ослабления, характеризующий ослабление поля радиоволны при распространении вдоль поверхности земли по сравнению со свободным пространством, равный; 240,3х 2T775JГ где X - численное расстояние. Для. вертикально поляризованной вопны, распространяющейся на границе с земной поверхностью, 4у(€-у-1)Ч(бОЯо6)1 () Для горизонтально поляризованной волнь а т 1/2 {(Ц,Ч)4(60Ло) i гдеСр- относительная диэлектрическая проницаемость; С - удельная электрическая проводимость подстилающей среды. Из приведенных соотношений следует, что для снижения интенсивности волны, распространяющейся вдоль поверхности массива, целесообразно применять антенны, излучающие и принИмакшие волну, вектор напряженности электромагнитного поля которой горизонтален, т.е.. тангенциален поверхности массива. При этом . необходимо принять во внимание, что расположенный на поверхности массива, горизонтальный вибратор является источником также и вертикально поляризо-. ванного поля, напряженность которого равна нулю в направлеияи,, перпендикулярном оси вибратора. Поэтому при параллельном распойожении горизонтально поляризованных антенн на полупроводяшем .массиве между ними будет существовать, .связь только за счет наличия го-. рцзонт.альной составляющей электрического поля. На основании изложенного можно та.клсе сделать вьгвод о том, что наибольшая развязка между передающей и приемной антеннами будет иметь место именно при использовании дипольных антенн, расположенных параллельно друг яругу, так как все другие типы антенн возбуждают н принимают поверхностные волны вертикальной поляризации, распространяющиеся вдоль прямой соединяющей антенны. Так, например, две параллельные шалевые имеют малый уровень развязки того, .что передающая антенна возбуждает в направлении приемной вертикально поляризованную поверхностную волну. Плоская спиральная антенна также содержит элементы, излучающие в направлении прямой, соединяющей приемную и цередающую антенны, вертикально поляризованную по верхностную волну. Аналогичные элементы имеются у всех антенн за исключением параллельных диполей. Дальнейшее уменьшение связи между антеннами поверхностной волной достигается путем введения между антеннами плоского металлического немагнитного листа, устанавливаемого в плоскости ра положения диполей. Благодаря высокой проводимости листа поле волны, распро страняющейся вдоль поверхности массива от передающего диполя к приемному, имеющей только горизонтальную составляющую вектора напряженности электрического поля (тангенциальную поверхность листа), в силу выполнения на нем граничного условияЕ ц р 0 будет, если не полностью подавлено, то во вся ком случае существенно ослаблено. Предлагаемое устройство функционирует следующим образом. Частотномрдулированные колебания передат.чика 3 излучаются прилегающей к поверхности массива дипольной антенной 1 . в пЬроду и, отражаясь ОТ контакта 9, улавливаются приемной дипольной антенной 2, соединенной с приемником 4, на входе которого интерферируют с опорными колебаниями, подаваемьхми по тракту опорного сигнала 5. Для подавления паразитной волны, распростра- някмейся вдоль поверхности массиьа, между антеннами устанавливается (в плоскости антенн) прилегающий к массиву немагнитный металлический лист 7 (медный,алюминиевый и цр.). Приемник синхронизируется колебаниями передатчика через тракт 6 сйнхронизапии, что. целесообразно с точки зрения повыщений чувствительности аппаратурьи Индикатор 8 отображает интерференшюнные колебания на исходе приемного .устройства по изменению частоты. По частотной зависимости экстремальных значений суммарного сигнала, отраженной на интер ференционт ой картине, определяют нэвестным способом глубину контакта 9 в массиве горных пород. Использование плоского немагнитного металлического листа, лежащего в плоскости дипольпых антеш между ними, обеспечивает подавление поверхностной волны и, следовательно, улучшает развязку приемной антенны от передающей, что приводит к упорядочению интерференционной зависимости на выходе устройства, ведущего к повышению надежности выявления опасного для машины контакта с. твердой породой. Формула изо б р е т е н я я Интерферометрическое устройство для выявления контактов горных пород в массиве, содержащее. передающую антен ну, соединенную с передатчиком высоко- частотньтх колебаний, модулированных по частоте, приемную антенну, ориентированную параллельно передающей, сое- дттенную с приемником высокочастотных колебаний, тракт синхронизации частоты настройки приемника с частотой колеба-НИИ передатчика, тракт опорного высокочастотного сигнала и индикатор, о т- л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью уменьшения искажений интерференционной картины, обусловленной поверхностной электромагнитной волной, оно снабжено плоским немагнитным металлическим листок, лежащим в плоскости передак щей- и приемной антенны и имеющим окна для их размещения. . Источники информации, прхгаятые во внимание при. экспертизе 1.Кашнн Н. В, и др. Радиотехнический интерференциометрический метод разведки недр. Hayч1 ые труды МГИ, М.,. сб. 31, 1960. 2.Ржевский В. В., Коренберг Е.- Б. Радиоинтроскопия массива горных пород. М., МГИ, 1972, с. 62-76.