IRIS — Numis

Компания Iris Instruments предлагает уникальный в своем роде аппаратурно-программный комплекс Numis для поисков подземных вод методом магниторезонансного зондирования (МРЗ или MRS в иностранной литературе).
image1

image2

Метод магниторезонансного зондирования

Метод МРЗ основан на возбуждении, регистрации и математической обработке сигнала ядерного магнитного резонанса (ЯМР) протонов свободной воды в магнитном поле Земли. В качестве антенны для возбуждения и приема сигнала используется силовой кабель, который располагается на поверхности земли в форме петли диаметром до 150 м.

Процесс измерения состоит из следующих этапов.

image3

  1. Стадия равновесия (Equilibrium). Магнитный момент протонов водорода совпадает по направлению с магнитным полем Земли.
  2. Возбуждение протонов воды (Excitation). В петлю подается переменный электрический ток Ларморовой частоты (1-3 Кц). При этом в земле создается вертикальное переменное магнитное поле, несовпадающее по направлению с магнитным полем Земли. Под воздействием это поля протоны водорода, имеющие собственный магнитный момент меняют свою пространственную ориентацию.
  3. Выключение токового импульса (Relaxation). Протоны водорода под воздействием стационарного магнитного поля Землю начинают менять свою ориентацию. При этом возникает так называемая прецессия Лармора. Она приводит к появлению слабого и быстро затухающего переменного магнитного поля, которое обычно регистрируют с помощью петли, через которую проходило возбуждение. Частота этого поля зависит от амплитуды магнитного поля Земли. На этом основаны протонные магнитометры, измеряющие магнитное поле по частоте прецессии. Кроме частоты прецессия определяется амплитудой переменного поля и скоростью ее спада. Амплитуда поля прецессии зависит от количества атомов водорода, а скорость спада определяется состоянием атомов водорода. Так как водород в основном содержится в молекулах воды, эти два параметра определяют содержание воды в горных породах и наличие свободной воды.
image4 image5

 

Таким образом, ЯМР является единственным прямым геофизическим методом поиска водоносных горизонтов.

Глубинность метода зависит от того в каком объеме горных пород создается достаточное для возбуждения атомов водорода магнитное поле. Она зависит от размеров петли, силы тока в петле и длительности импульса. Меняя силу тока и длительность импульса, проводятся зондирования для определения глубин и параметров водоносных горизонтов. В зависимости от модели прибора Numis глубинность исследования достигает 50-150 метров. 

image6image7 

Так как полезный сигнал имеет очень слабую амплитуду, необходимо длительное накопление. Это приводит к тому, что одно зондирование требует от 1 до 6 часов измерений. Значительные электромагнитные помехи ограничивают возможности применение метода МРЗ вблизи ЛЭП и промышленных объектов.

Версии приборов NUMIS

Прибор NUMIS производится в вариантах Lite и Plus. Они отличаются максимальной выходной мощностью генератора. Это приводит к различной максимальной глубине исследования разных версий прибора.

Вариант Lite Plus
Параметры генератора до 1000 В, до 150 A до 4000 В, до 450 A
Импульсный момент для стандартной длительности импульса 40 мс (зависит от петли и частоты) от 100 до 6000 А*мс от 100 до 18000 А*мс
Максимальная глубина зондирований до 50 м до 150 м

Кроме того, существуют 4-канальная версия Numis Plus — Numis Poly. Использование 4 каналов, позволяет проводить более надежную интерпретацию данных зондирований, благодаря улучшению отношения сигнал-шум. Кроме того есть возможность проведения 2D интерпретации.

NUMISLite

image9

NUMISPlus

image10

←