WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

Разработка методов обнаружения движущихся металлических объектов в непроводящих и слабопроводящих средах

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Плешакова Екатерина Вячеславовна

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОБНАРУЖЕНИЯ ДВИЖУЩИХСЯ

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ В НЕПРОВОДЯЩИХ

И СЛАБОПРОВОДЯЩИХ СРЕДАХ

Специальность 25.00.20 “Геомеханика, разрушение горных пород,

рудничная аэрогазодинамика, горная теплофизика”

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск – 2006 2

Работа выполнена в Институте горного дела Сибирского отделения Российской академии наук

Научный руководитель: член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук Опарин Виктор Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Кулаков Геннадий Иванович доктор технических наук Поллер Борис Викторович

Ведущая организация – Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН

Защита состоится «21» декабря 2006 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 003.019.01 в Институте горного дела Сибирского отделения Российской академии наук по адресу: 630091, г. Новосибирск, Красный проспект, 54.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ИГД СО РАН.

Автореферат разослан «20» ноября 2006 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета доктор технических наук Попов Н.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Особенности распространения электромагнитных волн в геосредах широко используют при создании устройств для решения фундаментальных задач горного дела. Одним из актуальных направлений является обнаружение различного рода аномалий с помощью электромагнитных методов (индукционного, магнитометрического, радиолокационного, радиопросвечивания и т.п.). С помощью таких методов можно получить информацию о наличии объектов (например, коммуникаций, трубопроводов, строительной арматуры, бурильного оборудования и т.п.), расстоянии до них и по возможности определить материал, из которого изготовлен объект поиска (далее ОП). Поэтому возникает необходимость в создании компактных, помехоустойчивых систем обнаружения.

В связи с тем, что в последние годы широкое распространение получил бестраншейный способ прокладки подземных коммуникаций с помощью специальных машин – пневмопробойников, актуальным стал вопрос определения координат движущихся подземных объектов. Существующие зарубежные и отечественные системы определения координат подземного технического устройства не обеспечивают достаточную дальность, вследствие работы по магнитной компоненте электромагнитного поля, и достоверность определения местоположения, а также помехоустойчивость по отношению к коммуникациям и металлическим объектам, из-за работы в низкочастотной области (единицыдесятки кГц). Использование ультракоротковолнового (УКВ) диапазона повысит помехоустойчивость систем обнаружения, упростит конструкцию, сделает ее компактной, улучшит энергетические показатели, а работа по электрической компоненте электромагнитного поля - повысит дальность метода обнаружения движущегося пневмопробойника в грунте (т.к. электрическая компонента элекЕ тромагнитного поля связана с магнитной компонентой соотношением: Н =, Z где Z – сопротивление среды).

Целью диссертационной работы является разработка методов обнаружения движущихся проводящих ОП в непроводящих и слабопроводящих средах, а так же выбор оптимальных методов обнаружения для решения конкретных задач.

Идея работы состоит в использовании УКВ диапазона (десятки МГц) для повышения помехоустойчивости и чувствительности индукционного метода обнаружения токопроводящих объектов, метода обнаружения и определения пространственной ориентации движущегося пневмопробойника в грунте, а также использование движущихся подземных объектов в качестве антенн простейшего типа для получения приемлемых для обнаружения характеристик.

Объект исследования - геосреда с движущимися в ней токопроводящими ОП.

Предмет исследований – характер и закономерности взаимодействия проводящего ОП с системой обнаружения.

Задачи исследований:

- для метода радиопросвечивания определить плотность потока мощности в точке приема, создаваемую изотропным излучателем, расположенным в массиве горных пород. Обеспечить учет зависимости электромагнитных свойств горных пород от рабочей частоты передатчика;

- рассчитать основные параметры индукционного датчика (индуктивность, дальность обнаружения) при его работе в УКВ диапазоне на небольших дальностях ( /4, где - длинна волны) при размерах объекта, соизмеримых с размерами датчика;

- разработать варианты практической реализации индукционного обнаружителя металлических тел в УКВ диапазоне, провести экспериментальные исследования его чувствительности и дальности обнаружения эталонных металлических объектов;

- разработать и реализовать метод обнаружения и определения пространственной ориентации пневмопробойника, движущегося горизонтально в однородной среде, при минимальных вмешательствах в его конструкцию;



- практически проверить заявленные преимущества предлагаемых методов.

Методы исследований. В работе применен комплексный подход, включающий: научный анализ и обобщение опыта; сопоставление теоретических и экспериментальных исследований индукционного метода обнаружения в УКВ диапазоне; математическое моделирование и экспериментальное исследование диаграммы направленности модели пневмопробойника; опытная проверка разработанного метода определения пространственной ориентации пневмопробойника в горизонтальной плоскости в грунте.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1) повышение рабочей частоты до УКВ диапазона улучшает конструктивные характеристики (вес, габариты) и чувствительность индукционной измерительной системы;

2) для излучающей антенны, расположенной в грунте, появление дополнительных лепестков и сближение основных лепестков диаграммы направленности, уровень которых оценивается по половинной мощности и зависит от электромагнитных свойств горных пород, происходит на более низкой частоте, чем для воздушной среды, что повышает разрешающую способность по углу при реализации систем обнаружения подземных объектов;

3) использование метода пеленгации для создания системы обнаружения и определения пространственной ориентации движущегося пневмопробойника позволит более точно отслеживать его координаты в грунте.

Достоверность научных положений подтверждается сходимостью теоретических, экспериментальных лабораторных и натурных данных, полученных с помощью современных методов исследований в реальных условиях.

Научная новизна диссертации:

- разработаны методики расчета параметров индукционного датчика для обнаружения металлических объектов соизмеримых с размерами датчика, в непроводящей среде для УКВ диапазона электромагнитных волн;

- установлено, что при реализации индукционного метода обнаружения в УКВ диапазоне упрощается конструкция системы обнаружения за счет объединения каналов приема/передачи, повышается чувствительность системы;

- разработан и обоснован метод радиопросвечивания для определения пространственной ориентации пневмопробойника в горизонтальной плоскости в грунте, при котором пневмопробойник используется в качестве передающей антенны простейшего типа.

Личный вклад автора. Диссертационная работа выполнена автором по результатам исследований, в которых она принимала непосредственное участие: при проведении теоретических расчетов и экспериментальных работ, математическом моделировании с использованием современных компьютерных программ.

Практическая ценность работы:

- предложена реализация индукционного метода обнаружения токопроводящих ОП в УКВ диапазоне, а так же варианты практического исполнения индукционного обнаружителя металлических тел;

- разработан и реализован метод, позволяющий отслеживать курс движения пневмопробойника в горизонтальной плоскости в грунте, использование данного метода позволит расширить возможности применения пневмопробойников.

Реализация результатов работы: создан опытный образец индукционного датчика, экспериментально исследовано его взаимодействие с эталонными металлическими объектами; создано оборудование, а именно: приемное устройство, генератор, модель передающей антенны – несимметричного вибратора для измерения диаграммы направленности модели пневмопробойника в грунте.

Проведены его полевые испытания. Для контроля работоспособности генератора, подключенного к передающей антенне, и для измерения диаграммы направленности модели пневмопробойника в воздухе был изготовлен индикатор электрической компоненты электромагнитного поля.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всероссийских научно-технических конференциях: «Информационная безопасность в системе высшей школы» (г. Новосибирск, 2000), «Рдултовские научные чтения» (г. Санкт-Петербург, 2003), «Вооружение, безопасность, конверсия» (г. Пенза, 2004), «Наука. Промышленность. Оборона» (19апреля 2006, г. Новосибирск); Международных конференциях: «Proceeding of a Second IASTED International Multi-Conference on Automation, control and information technology» (ACIT 2005, г. Новосибирск), «Радиолокация, навигация, связь» (г. Воронеж, 2004), «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (г. Новосибирск, 2006); научном симпозиуме «Неделя Горняка 2005» (г.

Москва); часть работы является лауреатом конкурса молодежных проектов им.

М.А. Лаврентьева (2006-2007 г.) и конкурса «Лучшие аспиранты РАН 2006 года».

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 14 печатных работ, в том числе два патента РФ на изобретение.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 153 страницах и состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы из 90 наименований. Диссертация содержит 53 рисунка, 33 таблицы.

Автор благодарен своему научному руководителю член-корреспонденту РАН, д.ф-м.н. В.Н. Опарину за помощь в выборе темы работы и проведении исследований, за требовательность к работе, выражает признательность своим учителям Беланову Б.Е. и д.т.н. Легкому В.Н. за щедрость, с которой они делятся своим опытом и практическими знаниями, помощь и внимание к работе, а также сотрудникам лаборатории механизации горных работ ИГД СО РАН за обсуждение работы, в особенности к.т.н. И.В. Тищенко за отзывчивость и помощь в подготовке и проведении экспериментов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, сформулированы цель и идея работы, научная новизна и практическая ценность, а также научные положения, выносимые на защиту.



Pages:     || 2 | 3 | 4 |
 

Похожие материалы:

«Паньков Вячеслав Владимирович ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТРЕЩИННОЙ ТЕКТОНИКИ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ВОСТОЧНОГО САЯНА. Специальность 25.00.01 – Общая и региональная геология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Москва – 2010 Работа выполнена на Инженерном факультете Российского университета дружбы народов Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, профессор Рассказов Андрей Андреевич Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических ...»

«Хажеева Зинаида Ивановна ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ И ГЕОХИМИЯ РЕЧНЫХ ВОД, ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ РЕК БАССЕЙНА Р. СЕЛЕНГА Специальность 25.00.36 – геоэкология Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук Иркутск – 2014 1 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Геологическом институте Сибирского отделения РАН Научный консультант: доктор геолого-минералогических наук Плюснин Алексей Максимович Официальные оппоненты: ...»

«Киприна Елена Николаевна РЕКРЕАЦИОННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ПРИРОДНОГО ПАРКА КОНДИНСКИЕ ОЗЁРА: КАРТОГРАФИЧЕСКАЯ ИНВЕНТАРИЗЦИЯ, ОЦЕНКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ Специальность 25.00.23 - Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Санкт-Петербург -2011 Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете Научный доктор географических наук, профессор руководитель: Севастьянов Дмитрий ...»

«Соболева Надежда Петровна ГЕОРЕСУРСЫ ТУРИЗМА КАК ФАКТОР УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ РЕСПУБЛИКИ АЛТАЙ Специальность 25.00.36 – геоэкология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Томск – 2007 Работа выполнена в ГОУ ВПО Томский политехнический университет, на кафедре геоэкологии и геохимии Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, профессор Рихванов Леонид Петрович Научный консультант: доктор географических наук, профессор Окишев Петр Андреевич ...»

«БАРИНОВ Сергей Леонидович НОВОЕ ЗАПАДНОЕ ПОГРАНИЧЬЕ РФ: ВЛИЯНИЕ ГРАНИЦ НА КОММУНИКАЦИЮ НАСЕЛЕНИЯ Специальность 25.00.24 – Экономическая, социальная, политическая и рекреационная география АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Москва – 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт географии Российской академии наук Научный руководитель: доктор географических наук Артоболевский Сергей Сергеевич Официальные ...»

«Шишкин Илья Александрович ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ ЗАЩИТЫ ТЕРРИТОРИЙ ОТ ПОДТОПЛЕНИЯ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Специальность 25.00.35 — Геоинформатика Санкт-Петербург – 2014 Работа выполнена на кафедре Информационно-измерительные системы и технологии ГОУ ВПО Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ) Научный руководитель доктор технических ...»

«Абдуллаев Сабур Фузайлович КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЫЛЕВЫХ И ГАЗОВЫХ ПРИМЕСЕЙ В АРИДНЫХ ЗОНАХ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА РЕГИОНАЛЬНЫЙ КЛИМАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ Специальность: 25.00.30 — метеорология, климатология и агрометеорология. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Душанбе - 2014 Работа выполнена в лаборатории физики атмосферы Физико-технического института им. С.У.Умарова Академии наук Республики Таджикистан Официальные ...»

« ЦЕКИНА Мария Викторовна Оценка туристско-рекреационного потенциала Российского Заполярья Специальность: 25.00.24 – Экономическая, социальная, политическая и рекреационная география АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Москва – 2014 Работа выполнена на кафедре рекреационной географии и туризма географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова Научный руководитель – Кружалин Виктор Иванович ...»

«ЛИТАСОВ Константин Дмитриевич ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПЛАВЛЕНИЯ МАНТИИ ЗЕМЛИ В ПРИСУТСТВИИ ЛЕТУЧИХ КОМПОНЕНТОВ (по экспериментальным данным) 25.00.09 – геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых 25.00.05 – минералогия, кристаллография АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук Новосибирск - 2011 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского Отделения РАН ...»

« ФРОЛОВА Наталья Леонидовна ГИДРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ 25.00.27 – гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук Москва, 2012 Работа выполнена на кафедре гидрологии суши географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова Научный консультант: Алексеевский Николай Иванович доктор географических наук, профессор Официальные оппоненты: Дмитриев ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.