«Немфис» глубинный электромагнитный сканер

Метод частотного электромагнитного зондирования (ЧЭМЗ), реализованный в аппаратуре сканера Немфис, предназначен для исследования пространственного распределения удельного сопротивления от объектов, расположенных на глубине до 10м. Сканер Немфис позволяет производить поиск металлов, пластмасс, пустот, керамических изделий и др.

Комплекс Немфис является оригинальной аппаратно-программной реализацией ЧЭМЗ, применение которого для инженерно-изыскательских работ регламентировано РСН 64-87, пп,1,2 СП 11-105-97 4.VI, 5.1.18.,6.1.2., приложение Г.

Задачи решаемые с помощью сканера Немфис

• инженерные геофизические изыскания;
• разведка строительных площадок;
• анализ состояний систем трубопроводов коммунального хозяйства;
• почвоведение;
• археология и кладоискательство;
• экологическая оценка загрязнения;
• качественная оценка водонасыщенности грунта;
• поиск источников соленой и пресной воды;
• локализация и мониторинг подземных сооружений и коммуникаций;
• обнаружение и локализация захоронений промышленных отбросов любого химического состава;
• поиск источника утечки и оценка объема утечки из магистральных трубопроводов газонефтепродуктов.

Полный комплект поставки

• Генераторная часть,
• Измерительный зонд,
• Джойстик управления с индикатором и кабелем,
• Соединительный кабель NEMFIS – PC,
• Блок первичной обработки и визуализации в реальном времени на базе КПК,
• Беспроводной GPS приемник,
• Ноутбук с предустановленным программным обеспечением для детальной работы с данными с последующей двухмерной, квази-трехмерной и трехмерной визуализации,
• Компакт-диск с программным обеспечением,
• Зарядное устройство,
• Техническое описание, инструкция по эксплуатации и паспорт,
• Ремень для переноски прибора,
• Чехол для хранения и транспортировки прибора,
• Упаковочный ящик (в случае отправки на склад клиента).

Гарантия на оборудование 12 месяцев.

Основные характеристики сканера

• Трехкатушечный зонд;
• Частотный диапазон: 2,5-250 кГц (14 частот)
• Время измерения: 0,2-2 с (в зависимости от количества выбранных частот)
• Мощность генератора: 600 Вт
• Чувствительность приемника: 1 мВ
• Габариты в собранном состоянии: 275х30х10 см
• Время работы батареи: 12 часов
• Вес: 7 кг

Поисковый комплекс Немфис использует следующий принцип действия: измеряемый сигнал имеет синусоидальную форму и представляется двумя компонентами как комплексное число. Выделение сигнала производится с помощью метода синхронного детектирования. Этот метод дает возможность проводить фазовую селекцию, и является оптимальным для достижения наивысшей чувствительности в измерении двух компонент сигнала – мнимой, которая синфазна с максимумом тока в генераторной петле, и реальной, которая опережает мнимую на 90 градусов.

Излучение электромагнитного поля производится магнитным диполем. Синусоидальная форма тока в генераторной петле формируется в резонансном последовательном LC колебательном контуре. Фаза тока в контуре управляется микроконтроллером через цепь накачки. Измерение тока выполняется таким же фазовым детектором, которым выполняется преобразование сигнала с приемных катушек. Измеряемые компоненты синусоидального сигнала с индукционного датчика тока записываются в память прибора в виде семиразрядного десятичного числа. Впоследствии данные программно обрабатываются для построения карт и разрезов в зависимости от выбранного режима сканирования (профиль, площадка, GPS привязка).

Разработка защищена патентами, аналоги данного прибора в мире отсутствуют.

Многоцелевой глубинный сканер «Немфис» разработан в лаборатории электромагнитных полей Института геофизики Сибирского Отделения Российской Академии Наук (СО РАН).

Поисковый комплекс может использоваться для проведения мониторинга состояния подземных коммуникаций – поиска и локализации источников утечки воды в подземных трубопроводах; картирования грунтовых вод и их загрязнений; определения местоположения подземных трубопроводов, кабелей, тоннелей; исследования состояния грунта, определения зон трещиноватости, обводнения; обнаружение врезок в трубопроводы; детальных исследований археологических объектов; оценки земель сельскохозяйственного назначения; мониторинга и детальной диагностики загрязнения почвы горюче-смазочными материалами; инженерных изысканий для строительства.

Аппаратура «NEMFIS» реализует метод электромагнитного индукционного частотного зондирования и представляет собой трехкатушечный зонд. Генераторная петля излучает электромагнитное поле на 14 частотах в диапазоне 2,5-250 кГц. Моменты приемных катушек подобраны так, что в воздухе достигается компенсация первичного поля и, таким образом при измерении регистрируется разностная ЭДС, индуцированная вихревыми токами, текущими в среде. Впервые в мире аппаратура такого класса управляется с помощью беспроводного модуля на базе карманного ПК по технологии BlueTooth. С использованием беспроводного GPS навигатора для привязки данных и визуализации системы наблюдений проводятся измерения и их интерпретация (изображения, площадные карты и разрезы кажущейся удельной электропроводности среды) в реальном масштабе времени. С помощью сканера было найдено множество уникальных археологических объектов, потерянных подземных коммуникаций и утечек из них, подземных сооружений, зон обводнения грунта, засорения грунтовых вод и т.д.

Поисковый комплекс состоит из зонда, заключенного в прочный стеклопластиковый корпус, переносного компьютера со специальным программным обеспечением ISystem. Общая длина зонда в рабочем состоянии 2,75 м, в транспортном положении 1,4 м. Масса 8 кг. Зонд перемещается на вытянутой руке либо в специальной пластиковой тележке, таким образом благодаря своим габаритам – сканер может быть использован практически везде, где невозможно перемещение с габаритными датчиками глубинных металлоискателей и георадаров. Управление прибором осуществляется с помощью клавиатуры и жидкокристаллического монитора. Внутренняя память сканера рассчитана на хранение данных, измеренных на 4000 пикетах (10 часов непрерывной работы). Работа с данными включает их передачу из памяти прибора в компьютер, обработку и визуализацию в виде карт и/или разрезов, таким образом для оператора представляется возможность получить двухмерное, квазитрехмерное и трехмерное распространение подземных неоднородностях электропроводности. Глубинный сканер «Немфис» работает без гальванического контакта со средой и устойчив к воздействию электромагнитных помех. Среднее время одного измерения составляет до 2 с (при работе на одной-двух частотах – измерения со скоростью 0,3 с).

Проблема поиска и идентификации археологических объектов, особенно не выраженных в рельефе дневной поверхности, стоит достаточно остро. Как показывает инвентаризация археологических памятников, большое количество объектов полностью или частично подвергаются разрушению из-за распашки мощной техникой и другой хозяйственной деятельности человека. Как правило, в таких условиях границы поселенческих комплексов можно установить лишь весьма условно по шлейфу подъемного материала из разрушенного слоя, распаханные курганы и грунтовые могильники практически недоступны для визуальной фиксации. Кроме того, поиск археологических объектов там, где культурный слой перекрыт мощными аллювиальными, эоловыми и другими отложениями, всегда затруднен.

Описанные трудности в ряде случаев можно преодолеть с помощью метода электромагнитного индукционного частотного зондирования, который реализован в сканере «NEMFIS». Этот метод при соответствующей реализации и обработке полевого материала, позволяет судить о распределении удельной электропроводности. Для археологических памятников характерен контраст электропроводности различных фракций грунта, остатков человеческой деятельности, изменений верхнего слоя почвы из-за техногенного вмешательства и т.п. Поэтому, применение глубинного 3D сканера «NEMFIS» для решения задач археологии, так же как и для задач малоглубинного инженерного изыскания – крайне эффективно.

Сравнение с наиболее популярными западными приборами показало, что метод электромагнитного сканирования с «NEMFIS» на порядок быстрее, чем метод сопротивлений (электроразведка), гораздо информативнее чем электромагнитное картирование на одной частоте и несравненно более помехоустойчив чем существующие многочастотные электромагнитные приборы. Разрез, построенный по данным «NEMFIS», гораздо проще интерпретируется, чем данные георадара.

На сегодняшний день частотное зондирование сканером «Немфис» является одним из самых информативных и недорогих методов комплексного исследования приповерхностной части земной коры.