IEEE 356-2001 Руководство IEEE по измерению электромагнитных свойств земных сред - Стандарты и спецификации PDF

IEEE 356-2001
Руководство IEEE по измерению электромагнитных свойств земных сред

Стандартный №
IEEE 356-2001
Дата публикации
2001
Разместил
IEEE - The Institute of Electrical and Electronics Engineers@ Inc.
состояние
 2016-01
быть заменен
IEEE 356-2002
Последняя версия
IEEE 356-2020
сфера применения
Целью данного руководства является описание принципов измерения электрических свойств твердых материалов природного происхождения, хотя оно также может служить руководством для измерения любых твердых материалов. Этими свойствами являются проводимость ??(в См/м) и диэлектрическая проницаемость (или диэлектрическая проницаемость) ??(в Ф/м). Магнитная проницаемость @??(в Гн/м) не будет учитываться, за исключением тех случаев, когда она влияет на интерпретацию. Это связано с тем, что для большинства природных материалов их содержание не превышает 5%. Даже сухой @ чистый магнетитовый песок увеличивает @?r лишь до 1,09. В свободном пространстве (вакууме)@ диэлектрическая проницаемость равна ??= 8,854 х 10-12 Ф/м, а магнитная проницаемость ??о = 4??х 10-7 Гн/м. Проводимость материала определяется Законом Ома; т.е. @ ток I (в А), проходящий через блок материала (длина I в м и поперечное сечение A в м2), связан с напряжением V, приложенным к пластинчатым электродам, покрывающим две параллельные грани куба @, как определяется формулой Уравнение (1): где R – сопротивление в Омах. Проводимость можно определить с помощью уравнения (2): Аналогично @ диэлектрическая проницаемость материала может быть определена путем того же физического расположения блока (площадь A и длина I) между двумя параллельными электродами путем измерения напряжения V между пластинами. и заряд, запасенный на пластинах Q (в кулонах), посредством емкости C (в Ф/м)@, как показано уравнением (3) и уравнением (4): и где эффекты краевых полей были проигнорированы. Сходство между измерениями R и C@ и, следовательно, ??и ??@ приводит к тому, что для определения этих двух параметров используются очень похожие методы. В частности@, используя уравнение (5)@, можно записать [B1.3]: Когда материал имеет токи проводимости и смещения@, взаимосвязь между приложенным напряжением и током может быть записана, как показано в уравнении (6): Когда материал имеет токи проводимости и смещения. Связь между приложенным напряжением и током можно записать, как показано в уравнении (6): где ??#39;r - действительная часть (также называемая эффективной относительной диэлектрической проницаемостью) и ??quot ;r ?учитывает убытки. Электропроводность может колебаться в пределах от 10-6 См/м для очень сухого песка, скал или пресного водяного льда до 10 См/м для сильно засоленных почв. Эффективная относительная диэлектрическая проницаемость ??#39;r может находиться в диапазоне от 3 до 100 для изотропных материалов@, но эффективная относительная диэлектрическая проницаемость может принимать гораздо большие значения (или даже быть отрицательными) в случае смешанных и/или анизотропных сред [В1.1 @ Б1.21. Например, было обнаружено, что глинисто-суглинистая почва с содержанием воды 10% непрерывно изменяется от ??= l0-2 См/м и ??#39;r = l04 при 100 Гц до ??= 5 См/м и ??= 5 См/м и ??#39;r = l04 при 100 Гц. ?#39;r = 10 при 1010 Гц [B1.11]. Хорошо известно, что физические и электромагнитные свойства Земли весьма неоднородны. Следовательно@ использование параметров ??и ??для описания Земли должно учитывать тот факт, что они будут функцией пространственных размеров или будут представлять собой составную величину@, на которую напрямую влияет неоднородность выборки. В механике горных пород эти различия описываются терминами «горная масса»? для представления неоднородной композиционной структуры@ и ??каменного материала?? представлять однородный материал. Это различие также можно провести, разграничив методы измерений, проводимые на месте, и методы, которые проводятся на образцах горных пород в лаборатории. Это различие также напрямую связано с длиной волны излучения в рассматриваемом материале, а также размером и расстоянием между контактными электродами, используемыми при измерении. В настоящем руководстве не рассматриваются электрические или электромагнитные геофизические методы [Бл. 101, которые основаны на картировании аномалий в структуре Земли@, если только такая информация не связана непосредственно с определением электрических свойств таких материалов. Эти геофизические методы включают методы магнитного наклона@ магнитные исследования@ большинство типов наземных радаров@ и многие методы дистанционного зондирования с воздуха и спутников. Руководство включает в себя методы, используемые для получения «основной истины»? для этих методов отображения. Частота измерений@ содержание воды в образце@ температура образца@ давление на образец@ и степень разрушения образца - все это влияет на измерения [B1.1]. Могут возникнуть серьезные проблемы с контактами зондов@ как при измерениях на месте (импеданс зонда@ проводящие слои@ и т.д.), так и при измерениях образцов (подготовка поверхности@воздушные зазоры@ и т.д.). Кроме того@ эти материалы могут быть крайне неоднородными@ анизотропными@ слоистыми@ и трещиноватыми, так что ориентация электродов должна играть существенную роль в определении получаемых результатов [B 1.1 O]. Измерения на образцах почвы особенно сложны, поскольку удаление образца может сильно повлиять на уплотнение почвы и содержание воды (особенно на профиль концентрации воды в зависимости от глубины) [B1.19]. Измерения на месте обычно проводятся с поверхности земли или над ней@, например@ с помощью зондов@, установленных@ на воздушной платформе@ или из скважин. Измерения на месте@, если они проводятся правильно@, могут избежать проблем, возникающих из-за изменений в уплотнении и влажности почвы. Необходимо попытаться охватить все эти методы. Учитывая неоднородность и анизотропность земной массы, получение достоверных данных полевых и лабораторных измерений затруднено. Можно найти аналитические решения для некоторых идеализированных земных структур. Расчет полевых результатов с использованием аналитических или численных методов на основе постулируемой земной структуры называется прямым моделированием. Таким образом, @ можно вывести характеристические кривые для определения основных констант. Однако чаще всего@ методы автоматизированной инверсии данных не доступны, поскольку количество неизвестных параметров (включая их пространственное распределение) настолько велико, что методы минимизации наименьших квадратов ошибок не сходятся к правильному ответу [Бл.18]. Математические методы численного моделирования для решения прямой задачи (т.е. @ принимая конкретный профиль земли для расчета ожидаемых результатов измерений)@ и стимулированный отжиг и искусственные нейронные сети для обратной задачи (т.е@ определение электрических свойств земли на основе измерений) ) требуют значительного вычислительного времени и усилий. Поэтому лишь вскользь следует упомянуть численные методы прямого моделирования и инверсии данных для двух- и трехмерных структур.

IEEE 356-2001 История

  • 1970 IEEE 356-2020 Руководство IEEE по измерению электромагнитных свойств земных сред
  • 2010 IEEE 356-2010 Руководство по измерениям электромагнитных свойств земных сред
  • 2002 IEEE 356-2002 Руководство по измерениям электромагнитных свойств земных сред
  • 2001 IEEE 356-2001 Руководство IEEE по измерению электромагнитных свойств земных сред
  • 1974 IEEE 356-1974 Руководство по радиометодам измерения проводимости земли



© 2023. Все права защищены.