Аппаратурное и методическое обеспечение наземного электромагнитного индукционного многочастотного зондирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.10, доктор технических наук Манштейн, Александр Константинович

• Манштейн, Александр Константинович
• доктор технических наук
• 2013

Оглавление диссертации доктор технических наук Манштейн, Александр Константинович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

К ПРОЕКТИРОВАНИЮ НАЗЕМНОЙ АППАРАТУРЫ ЧАСТОТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

1.1. Дипольные частотные электромагнитные зондирования

1.2. Технические требования к аппаратуре малоглубинного зондирования

1.3. Нормальное поле вертикального магнитного диполя

1.4. Двухкатушечный зонд

1.5. Трехкатушечный зонд

1.6. Многочастотный трехкатушечный зонд

над проводящим полупространством

1.7. Оценка чувствительности приемной катушки

1.8. Расчет необходимого частотного диапазона аппаратуры

1.9. Оценка глубины зондирования наземной индукционной аппаратурой ЭМС

1.9.1. Методика оценки глубинности.

Относительный и абсолютный критерии

1.9.2. Оценка принципиально возможной глубинности обнаружения проводящего слоя

1.9.3. Уменьшение глубинности исследования в связи с реальным уровнем регистрируемого сигнала

Глава 2. НАЗЕМНАЯ АППАРАТУРА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИНДУКЦИОННОГО ЧАСТОТНОГО

ЗОНДИРОВАНИЯ ЭМС

2.1. Краткая история развития аппаратуры частотного

зондирования

2.2. Конструкция аппаратуры ЭМС

2.2.1. Источник электромагнитного поля

2.2.2. Узкополосная цифровая измерительная система

2.2.3. Полоса частот измерительной системы

2.2.4. Линейность преобразования сигнала

в цифровую форму

2.2.5. Экспериментальное определение зависимости фазы возбуждаемого поля от температурного изменения емкости конденсатора резонансного контура генератора

2.2.6. Оценка погрешности измерений аппаратурой ЭМС по экспериментальным данным

2.2.7. Эталонировка аппаратуры ЭМС. Конструкторская документация. Электростатическое

экранирование

Глава 3. МЕТОДИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНО-

АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И СБОРА ДАННЫХ АППАРАТУРЫ ЭМС

3.1. Управление аппаратурой

3.2. Варианты геоэлектрических построений

3.3. Руководство (методика) по применению ЭМС

в полевых условиях

3.4. Программное обеспечение обработки данных

3.5. Алгоритм программы управления аппаратурой ЭМС

с помощью карманного персонального компьютера

Глава 4. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ АППАРАТУРНО-

МЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ЭМС

4.1. Применение в археологии. Результаты исследования малоконтрастных грунтовых структур

4.2. Поиск мерзлоты в археологических объектах

4.3. Применение аппаратуры ЭМС при изучении гидрогеологических свойств осадочных пород

4.4. Опыт применения аппаратуры ЭМС в геоэкологии. Изучение геоэлектрической структуры хранилища отходов Салаирского горно-обогатительного комбината

4.5. Геоэлектрическое картирование и построение разрезов при изучении территорий с инженерными коммуникациями

4.5.1. Геоэлектрическое картирование территории жилого

дома по ул. Авиастроителей, г. Новосибирск

4.5.2. Геоэлектрическое картирование на территории Назаровской ГРЭС

4.6. Индукционные электромагнитные частотные зондирования

на поверхности вулканов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ

1 .Сборочный чертеж аппаратуры ЭМС

2. Электромонтажный чертеж аппаратуры ЭМС

3. Схема электрическая принципиальная. Плата МК

4. Сертификат соответствия

5. Справка о внедрении

6. Акт о внедрении комплекса "ЭМС"

7. Признание международных экспертов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Аппаратурное и методическое обеспечение наземного электромагнитного индукционного многочастотного зондирования»

ВВЕДЕНИЕ

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 карт; выполнять зондирования в условиях сильных электромагнитных помех; получать 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 поля; цифровой регистратор сигналов; систему электростатического экранирования; высокоскоростную телеметрическую систему управления аппаратурой, помещенные в радиопрозрачный жёсткий корпус.

2. Методическое и алгоритмическое обеспечение наземной аппаратуры частотного зондирования, состоящее из: запатентованного способа автоматизированной калибровки аппаратуры; алгоритма визуализации геофизических данных в виде графиков, карт распределения удельного электрического сопротивления и геоэлектрических разрезов; рекомендаций по выполнению полевых работ; алгоритмов и программ получения предварительных геофизических данных в процессе зондирования; элементов 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 № 2152058);

- 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 № 106761);

- 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 № 2461850);

- 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 изысканий; поиск и локализация археологических памятников, не выраженных на дневной поверхности; инженерно-экологический анализ областей загрязнения; оконтуривание границ захоронения промышленных отходов; исследование 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 Conférence & 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. №01980003021), на 2001-2003 г. (гос. per. № 01200101571), на 2004-2006 г. (№ 28.7.2). Исследования по теме диссертации поддержаны грантами РФФИ 95-05-15602-а, 00-06-80241-а, 02-05-74597-3, 03-06-80415-а, 06-06-80295-а, 09-05-01138-а, 09-06-00204-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.

Последовательность изложения материалов в диссертации обусловлена логикой представления выполненной наукоемкой разработки. Исследования сгруппированы вокруг следующих вопросов:

- развитие методов и средств проектирования наземной аппаратуры электромагнитных индукционных многочастотных зондирований;

- изготовление и настройка аппаратуры ЭМС;

- разработка методического сопровождения аппаратуры;

- экспериментальное применение аппаратуры и методики в полевых работах.

В заключении сформулированы преимущества технических решений по разработке аппаратурно-методического комплекса наземного

электромагнитного индукционного частотного зондирования ЭМС, показано выгодное отличие от известных решений, поставлены новые задачи и показано направление работ на будущее.

Рис. 1. Аппаратура ЭМС в рабочем состоянии. Фото автора, 2009 г.

Заключение диссертации по теме «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых», Манштейн, Александр Константинович

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 двух- и 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 направления -выделение участков загрязнения грунтовых вод; изучение геохимических процессов в грунтах над подземными газовыми хранилищами; изучение рельефа скальных оснований под россыпными золотоносными месторождениями; оценка 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.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Манштейн, Александр Константинович, 2013 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Активная сейсмология с мощными вибрационными источниками / A.C. Алексеев, ...., А.К. Манштейн [и др.]. Отв. ред. Г.М. Цибульчик. Новосибирск: ИВМиМГ СО РАН, Изд-во СО РАН, Филиал "Гео", 2004. 387 с.

2. Альпин Л.М. Теория дипольных зондирований. М.: Гостоптехиздат, 1950.

3. Антонов Ю.Н., Приворотский Б.И. Высокочастотный индукционный каротаж. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1975. 260 с.

4. Археолого-геофизические исследования городища переходного от бронзы к железу времени Чича-1 в Барабинской лесостепи. Первые результаты Российско-Германской экспедиции / В.И. Молодин, ..., А.К. Манштейн [и др.] // Археология, этнография и антропология Евразии. 2001. № 3(7). С. 104-127.

5. Археолого-геофизические исследования российско-германской экспедиции в Барабинской лесостепи / В.И. Молодин, ..., А.К. Манштейн [и др.] // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. Т. V. Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 1999. С. 454-461.

6. Балков Е.В., Манштейн А.К. Трехкатушечный индукционный зонд в частотном зондировании // Геофизический вестник. 2001. № 12. С. 1720.

7. Балков Е.В., Манштейн А.К. Сравнение характеристик двух- и трехкатушечной реализации индукционных зондов для малоглубинного частотного зондирования // Геофизический вестник. 2006. № 1. С. 12-17.

8. Балков Е.В., Эпов М.И., Манштейн А.К. Математическое обеспечение комплекса малоглубинного электромагнитного зондирования // Международная геофизическая конференция и выставка "SEG Moskau-2003": (Москва, 2003): сб. ст. М., 2003. С. 22-24.

9. Балков Е.В., Эпов М.И., Манштейн А.К. Оценка глубинности наземного электромагнитного индукционного частотного зондирования //Геофизика. 2006. № 3. С. 41-45.

10. Боганик В. II., Плюснин М. И. Расчет эталонировочных колец для аппаратуры индукционного каротажа // Изв. вузов. Геология и разведка. 1965. № 9. С. 124-134.

11. Бородовский А.П., Манштейн А.К. Использование средств электромагнитного сканирования при изучении археологических памятников юга Западной Сибири // Проблемы археологии,

этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. Т. 4. Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 1998. С. 483-487.

12. Булгаков АЛО. Манштейн А.К. Геофизический прибор для автоматизации многоэлектродной электроразведки // Приборы и техника эксперимента. 2006. №4. С. 123-125.

13. В поисках мерзлоты (результаты геофизических исследований курганных могильников на плато Укок) / М.И. Эпов, А.К. Манштейн [и др.] // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. Т. IX. Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 2003. С 528-534.

14. Ваньян JI.JI. Основы электромагнитных зондирований. М.: Недра, 1965. 109 с.

15. Вашкевич Н.П., Сергеев Н.П., Чижухин Г.Н. Электромагнитная техника. М.: Высш. школа, 1975. 246 с.

16. ВешевА.В. Электропрофилирование на постоянном и переменном токе. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Недра, 1980.

17. Гасаненко Л. Б., Маркина Е. А. Электромагнитное поле низкочастотного диполя в горизонтально-слоистой среде // Уч. зап. ЛГУ. Сер. Физ. и геол. науки. 1967. Вып. 17. Т. 333. С. 201-226.

18. Геофизическая диагностика "замёрзших" курганов Укока, новые горизонты / М.И. Эпов, А.К. Манштейн [и др.] // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 2007. С. 407-412.

19. Геофизические исследования археологических памятников Барабинской лесостепи в 2002 году / М.А. Чемякина, А.К. Манштейн [и др.] // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий: материалы годовой сессии ИАЭТ СО РАН 2002 г. Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 2002. С. 484-490.

20. Геофизические исследования археологических памятников в СевероЗападной Монголии в 2005 г. / М.И. Эпов, А.К. Манштейн [и др.] // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. Т. XI. Ч. I. Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 2005. С. 503-506.

21. Геофизические исследования городища Чича-1 в 2000 году / М.И. Эпов, А.К. Манштейн [и др.] // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 2000. С. 447-456.

22. Геофизические исследования городища Чича-1 в 2001 году / В.И. Молодин, ..., А.К. Манштейн [и др.] // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий: материалы годовой сессии ИАЭТ СО РАН 2001 года. Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 2001. С. 391-398.

23. Геофизические исследования на памятнике Бугры в предгорьях Алтая / A.A. Тишкин, А.К. Манштейн [и др.] // Алтае-Саянская горная страна и история освоение ее кочевниками. Барнаул: Изд-во Алт. гос. ун-та, 2007. С. 215-220.

24. Геофизический прибор для наземного индукционного частотного зондирования: пат. № 106761 Российская Федерация / А.К. Манштейн; заявитель и патентообладатель Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Описание полезной модели к патенту. ФСИСПТЗ РФ. Бюл.№20. 20.07.2011.

25. Глинских В.Н., Эпов М.И. Численный анализ сигналов малоглубинных электромагнитных зондирований для решения задач геоэкологии и инженерной геофизики // Геология и геофизика. 2005. Т. 46. № 8. С. 779-788.

26. Дипольные частотные зондирования двухслойной среды: методич. рекомендации / А.Н. Кузнецов [и др.]. Новосибирск: ИГиГ СО АН СССР, 1980. 122 с.

27. Жданов М.С. Электроразведка. М.: Недра, 1986. 316 с.

28. Журбин И.В. Геофизика в археологии: технология и результаты применения / Отв. ред. М.Г. Иванова. Ижевск: УрО РАН, 2004. 152 с.

29. Заборовский А.И. Электроразведка. М.: Гостоптехиздат, 1963. 423 с.

30. Заборовский А.И. Переменные электромагнитные поля в электроразведке. М.: Изд-во МГУ, 1960. 185 с.

31. Захаркин А.К., Тарло H.H. Проблемы метрологического обеспечения структурной импульсной электроразведки // Геофизика. 2000. № 3. С. 34-39.

32. Захаров В.К. Электроразведка методом дипольного индуктивного профилирования. JL: Недра, 1975.

33. Иванов А.П. Непрерывные частотные электромагнитные зондирования геологических сред. М.: Наука, 1975.

34. Изменение электропроводности терригенных пород, вызванное вибросейсмическим воздействием / М.И. Эпов, А.К. Манштейн [и др.] // Тез. Междунар. геофиз. конф. SEG-95 (Санкт-Петербург, 1995). Т. 2, доклад 3.04. СПб., 1995.

35. Индуктивный преобразователь пространственно-избирательного металлообнаружителя: А.с. 1387688 (СССР), G 01 V 3/11. / Э.Э. Марк (СССР). № 4126403/24-25; заявл. 12.06.86.

36. Инструкция по электроразведке: Наземная электроразведка, скважинная электроразведка, шахтно-рудничная электроразведка, аэроэлектроразведка, морская электроразведка/ JL: Недра, 1984. 352 с.

37. Каменецкий Ф.М., Тимофеев В.М. Скин-эффект при электромагнитных зондированиях // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1984. № 11. С. 98-101.

38. Кауфман А.А. Теория индукционного каротажа. Новосибирск: Наука, 1965.236 с.

39. Клаассен К.Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике. М.: Постмаркет, 2002. 352 с.

40. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. Т. VIII М.: Физматлит, 2001. 616 с.

41. Левин В. И. Методы математической физики. М.: Учпедгиз Минпросвещения, 1960. 242 с.

42. Манштейн А.К. Малоглубинная геофизика: учеб. пособие. Новосибирск: Новосиб. гос. ун-т., 2002. 136 с.

43. Манштейн А.К. Наземные электромагнитные частотные зондирования / Материалы Пятой всероссийской школы-семинара им. М.Н. Бердичевского и Л.Л. Ваньяна по электромагнитным зондированиям Земли - ЭМЗ-2011. Кн. 2. - СПб.: СПбГУ, 2011. - С. 364-366

44. Манштейн А.К., Грузнов В.М. Аппаратура малоглубинного электромагнитного сканирования "ЭМС-1" и результаты применения // Сб. тез. Международной геофизической конференции и выставки "Москва 97" ЕАГО, EAGE, SEG: М., 1997. Доклад Н2.7.

45. Манштейн А.К., Манштейн Ю.А., Балков Е.В. Электромагнитное многочастотное зондирование аппаратурой ЭМС / Материалы 9-й конференции "Окружающая среда и инженерная геофизика" (Прага, Чешская республика, сентябрь 2003 г.). Р-095. Прага 2003.

46. Манштейн А.К., Панин ГЛ., Тикунов С.Ю. Аппаратура частотного электромагнитного зондирования "ЭМС" // Геология и геофизика. 2008. Т. 49. №6. С. 571-579.

47. Манштейн Ю.А. Подповерхностное электромагнитное индукционное частотное зондирование. Методика исследования подповерхностных неоднородностей на основе малоглубинного индукционного частотного зондирования // LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, Германия, 2011. ISBN: 978-3-8443-5174-3. 113 c.

48. Могилатов B.C. Импульсная электроразведка. Новосибирск: Изд-во Новосиб. гос. ун-та, 2002. 208 с.

49. Модин И.Н. Электроразведка в технической и археологической геофизике: автореф. дис.... д-ра. техн. наук. М: МГУ, 2010. 32 с.

50. Молочнов Г.В., Радионов М.В. Частотные электромагнитные зондирования с вертикальным магнитным диполем. JL: Изд-во Ленингр. гос. ун-та, 1982. 216 с.

51. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука, 1978. 543 с.

52. Новые геотехнологии и комплексные геофизические методы изучения внутренней структуры и динамики геосфер / A.C. Алексеев, ..., А.К. Манштейн [и др.] // М.: Региональная общественная организация ученых по проблемам прикладной геофизики, 2002. 470 с.

53. Новый памятник эпохи бронзы в Барабинской лесостепи (могильник Тартас-1) / В.И. Молодин, ..., А.К. Манштейн [и др.] // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий: материалы годовой сессии ИАЭТ СО РАН 2003 года. Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 2003. С. 441-446.

54. Опыт применения электромагнитного частотного зондирования для решения археолого-геофизических задач / Е.В. Балков, А.К. Манштейн [и др.] // Геофизика. 2006. № 1. С. 43-50.

55. Особенности строения проводящих каналов термальных источников вулкана Мутновский (Южная Камчатка) / Ю.А. Манштейн, ..., А.К. Манштейн [и др.] // Докл. РАН. 2008. Т. 423. № 3. С. 1-6.

56. Панин Г.Л., Манштейн А.К. Аппаратура частотного электромагнитного зондирования // Геофизические исследования Урала и сопредельных регионов: материалы междунар. конф., посвященной 50-летию Института геофизики УрО РАН. Екатеринбург: ИГФ УрО РАН, 2008. 337 с.

57. Параснис Д.С. Принципы прикладной геофизики. М.: МИР, 1965. 199 с.

58. Петровский A.A., Нестеров Л.Я. Электроразведка постоянным током. Л.: ГЕОЛГИЗ, 1932.

59. Полевая электроразведочная аппаратура: справочник / Л.З. Бобровников [и др.]. М.: Недра, 1986. 223 с.

60. Предварительные итоги геофизических исследований курганного могильника Бугры / М.А. Чемякина, А.К. Манштейн [и др.] // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий: материалы годовой сессии ИАЭТ СО РАН

2007 г. Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 2007. С. 392-397.

61. Радиоволновые зондирующие системы: элементы теории, состояние и перспектива / В.Н. Шуман [и др.] // Гео1нформатика. 2008, № 2. С. 2250.

62. Результаты полевых исследований городища Чича-1 / В.И. Молодин,

А.К. Манштейн [и др.] // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий: материалы годовой сессии ИАЭТ СО РАН 2002 г. Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 2002. С. 386-395.

63. Светов Б.С. Основы геоэлектрики. М.: Изд-во ЯКИ, 2008. 625 с.

64. Светов Б.С. Теория, методика и интерпретация материалов низкочастотной индуктивной электроразведки. М.: Недра, 1973. 254 с.

65. Семенов A.C. Электроразведка методом естественного электрического поля. Д.: Недра, 1968.

66. Система управления аппаратурно-программного комплекса малоглубинного частотного электромагнитного зондирования /

A.A. Адайкин, Е.В. Балков, А.К. Манштейн, М.М. Лаврентьев // Междунар. конф. GraphiCon-2006 (Новосибирск, 2006). Новосибирск, 2006. 4 с.

67. Слепак З.М. Геофизика для города. Тверь. Изд-во ГЕРС, 2007 г. 240 с.

68. Способ индукционного частотного зондирования: пат. № 2152058 Рос. Федерация, Cl, /G 01 V 3/10 / А.К. Манштейн, М.И. Эпов,

B.В. Воевода, К.В. Сухорукова; заявитель и патентообладатель Институт геофизики СО РАН; заявл. 24.06.98; опубл. 2000, Бюл. № 18. 4 с.

69. Способ калибровки устройства для наземного электромагнитного частотного зондирования: пат. № 2461850 Рос. Федерация / А.К. Манштейн, М.И. Эпов, Е.В. Балков, К.В. Сухорукова; заявитель и патентообладатель Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН; приоритет от 28.06.2010. РАПиТЗ, 20.09.2012. Бюл. № 26. 4 с.

70. Табаровский JI.A. Применение метода интегральных уравнений в задачах геоэлектрики. Новосибирск: Наука, 1975. 202 с.

71. Табаровский JI.A, Эпов М.И. Оценка разрешающей способности электромагнитных методов // Геология и геофизика. 2006. Т. 47. № 5.

C. 568-578.

72. Табаровский JI.A, Эпов М.И., Сосунов О.Г. Оценка разрешающей способности электромагнитных методов и подавление помех в системах многократного наблюдения // Новосибирск: ИГиГ СО АН СССР, 1985.48 с.

73

74

75

76

77

78

79

80

81.

82,

83.

84.

85.

86.

Технология исследования нефтегазовых скважин на основе ВИКИЗ: метод, рук-во / Под ред. М.И. Эпова, Ю.Н. Антонова. Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 2000. 121 с.

Тихонов А.Н., Шахсуваров Д.Н. Метод расчета электромагнитных полей, возбуждаемых переменным током в слоистых средах // Изв. АН СССР. Сер. геофиз. 1956. № 3. С. 245-251.

Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений: ГОСТ Р ИСО 5725-2002.

Уайт Дж. Р. Геоэлектромагнетизм: пер. с англ. / Ред. пер. М.Н. Бердичевский. М.: Недра, 1980.

Управляемые динамические процессы в водонасыщенных терригенных породах / А.К. Манштейн [и др.]. Геодинамика и эволюция Земли: материалы к науч. конф. РФФИ / Глав. ред. А. В. Каныгин. Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 1996. 252 с.

Франтов Г. С., Пинкевич А. А. Геофизика в археологии. Л.: Недра, 1966.212 с.

Человечков А. И, Чистосердов Б. М., Байдиков С. В. Использование индукционной двухпетлевой установки при зондировании аномальных объектов //Геология и геофизика. 2008, № 8. Т. 49. С. 830-836.

Чича - городище переходного от бронзы к железу времени в Барабинской лесостепи (первые результаты исследований) / В.И. Молодин, ..., А.К. Манштейн [и др.]. Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 2001. 240 с.

Чича - городище переходного от бронзы к железу времени в Барабинской лесостепи (первые результаты) / В.И. Молодин, ..., А.К. Манштейн [и др.]. Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 2004. Т. 2. (Материалы по археологии Сибири). 336 с.

Шауб Ю.Б. Методы электроразведки, основанные на использовании искусственных гармонических электромагнитных полей. Л.: Недра, 1971.

Швец В. В, Нищирет Ю. А. Архитектура сигма-дельта АЦП и ЦАП // СЫрЫеи^, 1998. №2. С. 2-11.

Шейнманн С. М. Современные физические основы теории электроразведки. Л.: Недра, 1969.

Шипулин С. Н., Храпов В. Ю. Основные тенденции развития ПЛИС // Электронные компоненты. 1996. № 3-4. С. 26-27.

Шуман В.Н. Глубинность электромагнитных зондирующих систем в реальных средах//Геофизический журнал. 1999. Т. 21, № 6. С. 16-27.

87. Шуман В.Н. Методы и модели электромагнитных зондирующих систем: состояние, ограничение и новые возможности // Геофизический журнал. 2006. Т. 28, № 1. С. 17-30.

88. Электроразведка: справочник геофизика. В двух кн, / Под ред.

B.К. Хмелевского и В.М. Бондаренко. Кн. 1-я. 2-е изд. М.; Недра, 1989. 438 с.

89. Электроразведочное картирование "замёрзших" пазырыкских курганов Алтая / М.И. Эпов, А.К. Манштейн [и др.] // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. Т. XII. Ч. I. Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 2006.

C. 510-515.

90. Эненштейн Б.С. Об эквивалентности геоэлектрических разрезов в методе частотного зондирования // Докл. АН СССР, 1973. Т. 209, № 9. С. 597-601.

91. Эпов М.И., Молодин В.И., Чемякина М.А. Итоги и перспективы геофизических исследований археологических памятников Алтая и Западной Сибири // Современные проблемы археологии России: сб. науч. тр. Новосибирск: ИАЭТ СО РАН, 2006. Т. 1, С. 76-91.

92. Эпов М.И., Манштейн А.К., Сухорукова К.В. Использование управляемого интегратора при автоматизированной интерпретации нестационарного электромагнитного поля. Новосибирск, 1991. Препр. ОИГГМ СО РАН; № 11. 32 с.

93. Якубовский Ю.В. Индуктивный метод электроразведки. М.: Госгеолтехиздат, 1963.

94. Якубовский Ю.В., Ренард И.В. Электроразведка. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Недра. 1991.359 с.

95. AD7799 Preliminary Technical Data. Site of Analog Device Company, www.analog.com.

96. Atkinson R.J.C. Field Archeology. Methued & Co. Ltd., 1953, 2-nd ed.

97. Becker H., Fassbinder J.W.E. Magnetometry of a Scythian Settlement in Siberia near Cicah in the Baraba Steppe // Archaeological Prospection. 1999. Vol.5.

98. Borodovsky A., Manstein A. Using the electromagnetic scanning instrument EMS-1 in archaeological of Western Siberia. EEGS-European section 41'1.-Barselona, 1998.

99. Electromagnetic induction frequency sounding: estimation of penetration depth / E. Balkov, M Epov, A Manstein, Yu Manstein // Extended abstracts book of Near Surface 2006 conference. EAGE, 2006.

100. Electromagnetic multifrequency sounding device EMS, prototype 2. Comparison with commercial tools / Manstein Yu., Manstein A., Morelli G., Abu Zeid N., Santarato G.// Geophysical Research Abstracts journal, © European Geophysical Society 2003. Vol. 5, ISSN 1029-7006. P. 00208.

101. Elements of calibration and data interpretation of EM sounding device EMS / E. Balkov, M. Epov, A. Manstein, Yu. Manstein // Extended abstracts book of Near Surface 2004 conference. EAGE, 2004.

102. Frozen mounds in Gorny Altai: geophysical and geochemical studies / M.I. Epov, E.V. Balkov, M.A. Chemyakina, A.K. Manshtein, Yu.A. Manshtein, D.V. Napreev, K.V. Kovbasov // Russian Geology and Geophysics Volume 53, Issue 6, June 2012, Pages 583-593.

103. GEM-2: A new multifrequency electromagnetic sensor I I.J. Won, D.A. Keiswetter, G.R.A. Fields, and L.C. Sutton // Journal of Environmental and Engineering Geophysics, 1996. V. 1. No. 2, P. 129-138.

104. Huang H. Depth of investigation for small broadband electromagnetic sensors // Geophysics, 2005. Vol. 70, no. 6. P. G135-G142.

105. Kaufman A. A., Keller G. V. Methods in geochemistry and geophysics. Frequency and transient soundings / Amsterdam - Oxford - New York -Tokyo: Elsevier, 1983. 685 p.

106. Kozhevnikov N.O., Kharinsky A.V., Kozhevnikov O.K. An accidental geophysical discovery of an Iron Age archaeological site on the western shore of Lake Baikal // Journal of Applied Geophysics, 2001. Vol.47. № 2. P. 107-122.

107. Manstein A.K., Epov M.I. Subsurface permeability for groundwater study using electrokinetic phenomenon / A. Scozzari and B.E1. Mansouri (eds.), Water Security in the Mediterranean Region, NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security, DOI 10. 1007/978-94-007-1623-0_7, © Springer Science+Business Media B. V. 2011. P. 87-95.

108. Manstein Yu., Manstein A. Electromagnetic induction frequency sounding as a part of geophysical complex work on Cicah-1 settlement, Western Siberia. Extended abstracts of EAGE 64-th Conference & Exhibition -Florence, Italy, 27-30 May 2002, © EAGE 2002. ISBN 90-73781-21-3 P. 273-276.

109. Manstein Yu. A., Manstein A. K., Scozzari A. Near surface geophysics: application of FD-EMI sounding to the study of historical resources // Geophysical Research Abstracts journal. Vol. 11. EGU2009-0. 2009.

110. McNeill J.D. Why doesn't Geonics Limited Build a Multi-Frequency EM31 or EM38? // Geonics Limited Technical Note TN 30, November 1996.

111. Multi-frequency electromagnetic sounding tool EMS. Archaeological discoveries. Case stories / Manstein Yu., Manstein A., Abu Zeid N., Balkov E., Chemyakina M., Morelli G., Santarato G. // Geophysical Research Abstracts journal, © European Geophysical Society 2003 Vol. 5, ISSN 1029-7006. P. 03500.

112. Nelder J.A., Mead R. A simplex method for function minimization // Computer Journal, 1965. No. 7. P. 308-313.

113. Palacky G. J., Holladay J. S., Walker P. Inversion of helicopter electromagnetic data along the kapuskasing transect, Ontario // Current Research, PartE, Geol. Surv. Canada, 1992. Paper 92-100.

114. Park, Sangil. Principles of Sigma-Delta Modulation for Analog-to-Digital Converters // The Communications Applications Manual. Motorola Inc., Phoenix, Arizona. 1993. V. DL411D/REV1.P. 293-350.

115. Paterson N. R., Reford S. Sources of calibration errors in helicopter EM data // Airborne resistivity mapping: Geol. Surv. Canada, 1986. Paper 8622. P. 39-48.

116. Paterson N. R., Reford S. W. Inversion of airborne electromagnetic data for overburden mapping and groundwater exploration // Airborne resistivity mapping, Geol. Surv. Canada, 1986. Paper 86-22.

117. Paul P. A., Roy A. Approximate depth of penetration in EM dipole prospecting//PAGEOPI-I, 1970. Vol. 81. P. 26-36.

118. Peltoniemi M. Depth of penetration of frequency-domain airborne electromagnetics // Exploration Geophysics, 1998. Vol. 29. P. 12-15.

119. Reynolds J. M. Developments and future trends in near surface geophysics. // First Break, 2011. 29(8). P. 69-75.

120. Sigma-Delta (S-D) AID Converters // New Product Applications 1999, winter edition. Analog Devices, 1998. Vol. 3. P. 113-143.

121. Won I. J., KeiswetterD. A., Fields G. R. A., Sutton L. C. A new multifrequency electromagnetic sensor // Journal of Environmental and Engineering Geophysics, 1996. Vol. 1. No. 2. P. 129-138.

122. Won I. J., Oren A., FunakF. A programmable broadband helicopter-towed electromagnetic sensor Gem-2a // Geophysics, 2003. Vol. 68. No. 6. P. 1888-1895.

ПРИЛОЖЕНИЕ к диссертации Манштейна А.К. АППАРАТУРНОЕ И МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАЗЕМНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИНДУКЦИОННОГО МНОГОЧАСТОТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

25.00Л0 - геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

з

■4я"т!..............у

лшт гшшг имнн г^гсггг^ ишш

5»ШН |8ШП |»НЧ:е '4^8355

сгчиооээ^зтв вовр»1Л хтеп Ч»"» в|Прон ||| шшоэжнмвпи ■ 18

г

ï <r

Ь f.

?

і"

і к

if I і

Г"Л"Л;7\"Л -/v^/y -А-ГХ-УХ.'/Ч JЛ" /\-„~/\ »/чу V\v/\—/Ч-'ТЛ' yv -A ""4 -----—____ _—__— , __ __ ^

российская федерация

сертификат соответствия

(обязательная сертификация)

(поіїф сертификата соответствия)

TP 1264001

(учетный номер бланка)

ЗАЯВИТЕЛЬ федеральное государственное бюджетное учреждение науки Инсппут нефтегазовоП геологии и (плпмгаокише я мчо.ь геофизики |м А. А. Трофнмука Сибирского отделения Российской академии наук Юшшж ютигсл.) Алрес. б30090> г Новосибирск, проспект Академика Коптюга, 3. ОГРН: 1065473056670

ИЗГОТОВИТЕЛЬ Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Инсппут нефтегазовой геологии и (»ЛНМС110В4ИПС и место- геофизики им. А. А. Трофиыука Сибирского отделения Российской академии наук ....... ........ Адрес: 630090, г. Новосибирск, проспект Академика Коптюга, 3

ИЗХОАЛСИИС Н1ПЭТС£HIсля npOAJT-JI»)

І (наименование и MccroKixûaueime оріапа по сертификации,

ОРГАН ПО СЕРТИФИКАЦИИ

ОС ООО ТОРТПСТ". Российская Федерация, 129010, г Москва, пер

.1шм1т.сфп,ф..етсояВте.«и.) Грохольский, д. 32, оф. 302, тел [phone], E-mail [e-mail]

ОГРН 1087746489060. Аттестат per. Л РОСС RU.OOOÛ1AB75 выдан 09.11.2009г. Федеральным агентством по TexiiiwecKosiy регулированию и метрологии - - ~

ПОДТВЕГЖДАе Г, ЧТО Аппаратурно-методическин комплекс ПРОДУКЦИЯ — •

м __ электромагнитного индукционного частотного

^^^^»^'Г'^зовдированш грунта модели "3MC"-"NEMFIS" ТУ 4832-001-95472061-2012. Серийный выпуск.

СООТВЕТСТВУЕТ ТРЕБОВАНИЯМ Технический регламент о безопасности ТЕХНИЧЕСКОГО РЕГЛАМЕНТА машин и оборудования (Постановление (ТЕХНИЧЕСКИХ РЕГЛАМЕНТОВ) ПравиТОЬ Ja РФ от Д9.2009 N 753)

(наименование 7сипг> екпго ¡чпа\?енга (гсхпнческн* регимсигрв) кд гоогвстствпе ipcfinamw« шторою (юторит) проводилась сертификаши)

код ОК 005 (ОКП) 48 3224

код ЕКПС

(см. приложение, бланк № 0239484)

ПРОВЕДЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Протокол испытаний № 58-7-20/Р от 30.05.2012 г., ООО (ИСПЫТАНИЯ) И ИЗМЕРЕНИЯ "РЕМСЕРВИС", per. № РОСС RU.0001.21AB80 от 21.10.2011, адрес: 109542, г. Москва, Рязанский пр-кт, д. 86/1, стр. 3, комн. ба

ПРЕДСТАВЛЕННЫЕ ДОКУМЕНТЫ Место нанесения знака обращения на рынке: на таре (документы, пры.,-.»и»™« мюита™ » ^гаи ж. (упаковке) и (или) в сопроводительной технической

сгптнфикаилпвгагесгеслоьашсльстясоатветсти N

|фат}таит трсЛииюиш тгишчспсити penaueim ДОКуМеНТШДИЦ. (технических рспамсгооя))

Схема сертификации: Зс.

СРОК ДЕЙСТВИЯ СЕРТИФИКАТА СООТВЕТСТВИЯ с_

31.05.2012

30.05.2017

Руководитель

(заместитель руководителя) органа по сертификации

гхиллсь, hmtraiiuj, tj^iymu

Эксперт (эксперты

iicumici.. иашшц фаі

В.И. Погодин

Верещака

код Til ВЭД России

'i'V-A/.-v -4y.-,V--A/. л/ V

wiwJvSi

УТВЕРЖДАЮ:

,Ли.И. Эпов

'АН

|шев

АКТ

О ВНЕДРЕНИИ АППАРАТУРНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА "ЭМС", ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ МАЛОГЛУБИННЫХ ЗОНДИРОВАНИЙ ГРУНТА

Мы, нижеподписавшиеся, представитель Института проблем освоения севера (ИПОС) заведующий лабораторией палеоэкологии человека, к.и.н. Зах В. А. и разработчики, представители Института геофизики СО РАН с.н.с., к.т.н. Манштейн А. К., аспирант Балков Е. В. составили настоящий акт в том, что в Институте проблем освоения севера (г. Тюмень) внедрен и успешно эксплу тируется аппаратурно-программный комплекс "ЭМС", предназначенный для исследования фунтов на малых глубинах.

Аппаратурно-программный комплекс впервые позволяет выполнять изучение объемного распределения кажущейся электропроводности 1рунта с построением карт и разрезов. Это достигается высокой наукоемкостью как в электронной части изделия так и в обрабатывающих программных алгоритмах.

В 2003 году комплекс "ЭМС" применялся при исследовании и предварительной разведки на археологических поселениях Тоболо-Ишимья. Всего было выполнено около 20 площадных съемок. В ходе полевых работ подтверждена высокая производительность аппаратуры. Отличительной особенностью комплекса является возможность визуализации исследуемых разрезов и погребенных объектов в полевых условиях, что свидетельствует о высокой эффективности аппаратурно-программного комплекса "ЭМС".

От ИОПС СО РАН

Е.В. Балков

ЛЬВІВСЬКА МІСЬКА РАЛА Управління охорони історичною ссре.іовніци

ЛЬВІВСЬКІ' КОМУНАЛЬНІ ПІДПРИСМС НК)

археологічно-архітектурна служба м. львова

79008, ч. Львів, в\.і. Вшив». 20 и.і. 2975-1Л2

СПРАВКА О ВНЕДРЕНИИ

Настоящим подтверждаю, что методика исследования подповерхностных неоднородностей на основе малоглубинною индукционного частотного зондирования аппаратурой электромагнитного сканирования ЭМС (НЕМФИС) внедрена в производственную и исследовательскую деятельность «Археологически-архитектурной службы г. Львова».

Методика успешно используется для поиска и разведки археологических памятников в городе и его окрестностях, поиска заброшенных могил и массовых захоронений времен второй мировой войны.

Резулыаш работ данной методикой представлены сотрудниками службы на международной конференции и практическом семинаре.

С уважением.

Директор «Лрхеологически-архитектурної службы г. Львова»

О.С. Крыськив

\SSOC I AVION DIS INVENTEUR^Lr ET FABRICANTS FRANÇAIS

EPINE

EN DE U INVENTION DE STRASBOURG

STRASBOURG ÉVÉNEMENTS

5 1 10 ANS DUäfeONcÄjRS ÂNE 20 I

Diplôme

décerné à . ^АО TCC ' ^ ШГ I

pour ^A^nXAit Qc Jcn+Qaxjt éCtctxtrU*axjJÊ&^u. Qt ßwiAU-uCt, " cNtM.ßiS

> J

Признание международных экспертов

На прошедшем в 2011 г. 110-м Европейском салоне изобретений "Конкурс Лепин" в Страсбурге (Франция), проект "Электромагнитный сканер Немфис" получил серебрянную медаль. Признание международных экспертов подкрепляет доверие к нашей разработке, в том числе со стороны зарубежных партнеров. На сегодняшний день аппаратурой частотного электромагнитного зондирования "Немфис" уже пользуются в Греции, Франции. Австрии, Бельгии, Польше, Мексике, Чили и Турции.

Международный салон изобретений "Конкурс Лепин" проводится Французской Ассоциацией изобретателей и производителей (А-ГЕТ.) под патронажем Правительства Франции и является популярной европейской выставкой в области изобретений, а его награды - одними из наиболее престижных. Международное независимое жюри присуждает участникам золотые, серебряные и бронзовые медали, а также медали АТТ.Е. Главными призами Салона являются Гран-При Президента Франции и Гран-При Французской Ассоциации изобретателей и производителей (А.¡Т.Б.).