Sampomuunnos, kallistuneen lähettimen vaikutuksen ... - Arkisto.gsf.fi

arkisto.gsf.fi
  • No tags were found...

Sampomuunnos, kallistuneen lähettimen vaikutuksen ... - Arkisto.gsf.fi

ESYQ16.2/2006/4 28.11.2006EspooSampomuunnos, kallistuneen lähettimenvaikutuksen poistaminenMatti Oksama


GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUSKUVAILULEHTI28.11.2006TekijätMatti OksamaRaportin lajiTutkimusraporttiToimeksiantajaGTKRaportin nimiSampomuunnos, kallistuneen lähettimen vaikutuksen poistaminenTiivistelmäRaportti käsittelee sampo-lähettimen kallistuskorjausta kaava-tasollaAsiasanat (kohde, menetelmät jne.)Sähkömagnetismi, kompleksiluvut, teoria, Sampo-menetelmäMaantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä)KarttalehdetMuut tiedotArkistosarjan nimiQ-raporttisarjaArkistotunnusQ16.2/2006/4Kokonaissivumäärä9KielisuomiHinta-JulkisuusjulkinenYksikkö ja vastuualueESY/geofysiikan linjaAllekirjoitus/nimen selvennysHanketunnus2804003Allekirjoitus/nimen selvennys


1JohdantoKirjoitan Samposta muutamia yksityiskohtia muistiin. Näiden yksityiskohtien keskusteluunosallistuin Hessun (Heikki Soinisen) kanssa. Hessu keksi kaksi tapaa poistaa pienestälähettimen kallistuksesta aiheutuneet muutokset luotaustuloksista: Nykyisin käytössäoleva vastaanottimen kallistamiseen perustuva menetelmä ja kokeiluasteelle jäänyt Kramers-Kronig-muunnokseenperustuva menetelmä, Geofysiikan osaston vuosikertomus1989.Seuraavassa käyn kaavatasolla läpi seuraavat kohdat: Sampomuunnos, johon kuuluvatkohdat näennäinen ominaisvastus ja syvyysmuunnos, kallistuneella lähettimellä mitattujenvasteiden muuntaminen suoran lähettimen vasteeksi, vastaanottimen kallistuskulma jakorkeuseron huomioiminen.1.a Näennäinen ominaisvastusTarkastellaan tietyn taajuuden sampotulosta abs(Hz/Hrad). Näennäinen ominaisvastus onpuoliavaruuden ominaisvastus, joka aiheuttaa saman sampotuloksen kuin on saatu.Puoliavaruuden sampotulos abs(Hz/Hrad) riippuu taajuuden ja kelavälin neliön tulostajaettuna puoliavaruuden ominaisvastuksella.S=g(L**2 f/v), missä L on kelaväli, f taajuus ja v puoliavaruuden ominaisvastus.Ominaisvastus saadaan numeerisesti taulukoimalla samposuureen riippuvuus vasteparametristäLpot2 f/v, esim. Mining Geophysics, vol II, ohjelmatoteutus Heikki Soininen – APPRESaliohjelma.Siis, taajuuden ja kelavälin neliön tulo ja samposuure S kuvautuvat näennäiseksi ominaisvastukseksi:(2fL , S ) → ρapp1.b SyvyysmuunnosOsoittautuu, että tietyn horisontaalisen kerroksen johtokyky ei juuri vaikuta Samposuureeseenennen kuin tietyn määrätyn taajuuden jälkeen. Tämän voi tulkita siten, että tämäntaajuuden syvyysulottuvuus on juuri tuon kerroksen syvyys, joka ei siis riipu alla olevastajohtokyvystä - juurikaan.


2Lasketaan se syvyys, jolla tietyllä taajuudella mitattuun Samposuureeseen ei vaikuta vieläalla oleva kerros, mutta pienemmällä taajuudella alla oleva kerros jo vaikuttaa. Saammesamposuureelle ja vaikutussyvyydelle riippuvuuden - normeerattuna kelavälillä. Tuonsamposuureen ja sen vaikutussyvyyden, syvyysmuunnoksen kerrosmaassa laskee HeikkiSoinisen tekemä ohjelma APPRES. Saatu riippuvuus yhtyy Outokummun ja Elgi esittämiin.Siis, Samposuure s kuvautuu syvyydeksi (normeerattuna kelavälillä):Kuva 1. Samposuure s kuvautuu syvyydeksi (normeerattuna kelavälillä)


3Ilmaistuna toisin kuvauksen muodossa:( )S →dLEsimerkiksi syvyysvaikutus on noin puolet kelävälistä, kun Samposuure on 3. Syvyysvaikutuson kelaväli, kun Samposuure on 7.1.c Esimerkki ominaisvastus- - syvyysmuunnoksestaAjatellaan esimerkiksi kerrosmaata, jossa alussa 200 ohm-m:n kerros, sitten johtava 1ohm-m kerros 10 metrin paksuudelta. Sen alla taas resistiivisempi alue 1000 ohm-m. Tiettyyntaajuuteen asti Sampo näkee vain yläkerroksen. Suurimmilla taajuuksilla muunnoksessaon hieman epätarkkuutta Samposuureen ollessa 0.5 tuntumassa tai pienempi. Kunnäiden taajuuksien tulokset piirretään syvyys-näennäinen ominaisvastus koordinaatistoon,saadaan näitä taajuuksia vastaavat tulokset suoraan alaspäin eteneväksi pistejonoksi. Kuntullaan taajuuksiin, jotka näkevät johtavan kerroksen, näitä taajuuksia vastaavat muunnoksetkääntyvät johtavampaan suuntaan; näennäisen ominaisvastuksen arvo pienenee. Kunmitataan taajuuksilla, joilla johtavan kerroksen alapuolinen kerros näkyy, kääntyy muunnoskäyräsuoraan alaspäin meneväksi, tai näennäinen ominaisvastus joskus jopa kasvaahiljalleen. Tarmo Jokisen tekemä ohjelma.Kuva 2. Näennäinen ominaisvastus- – syvyysmuunnos


42. Kallistuneen lähettimen muunnoksen muuttaminen kallistamattoman lähettimenmuunnokseksiLähettimen ollessa kallistunut syntyy EM-kenttä vaaka – ja pystylähettimestä. Kun lähetinon kallistunut, taajuutta laskettaessa vaakakenttä ei pienenekään loputtomasti kuten suoranlähettimen tapauksessa, vaan vaakakenttä lähenee tiettyä kallistumisesta johtunuttaarvoa.Heikki Soinisen idea oli, että kallistetaan vastaanotinta joko laskennollisesti tai fyysisestisiten, että tällaista pysyvää kenttää ei vaakakentän paikalle ilmene, vaan uusi vaakakenttämenee nollaan taajuuden pienetessä kuten suoran lähettimen tapauksessa.kuva 3. Ilmaistaan vastaanotettu kenttä toisessa koordinaatistossa, sellaisessa, jossa Z'-akseli olkoon pienitaajuisen tulevan kentän suuntainen, ja X' on sitä vastaan kohtisuorassa,kuva.


5Olkoon Sampomittauksessa kuvan kaltainen tilanne. Ilmaistaan vastaanotettu kenttä toisessakoordinaatistossa, sellaisessa, jossa Z'-akseli olkoon pienitaajuisen tulevan kentänsuuntainen, ja X' on sitä vastaan kohtisuorassa, kuva.Uuden koordinaatiston X'-komponenti on alkuperäisen XZ-koordinaatiston avulla muotoaHx'=-Hzsinb+Hxcosb, missä b on vastaanottimen kallistuskulma, tiltti-kulma.Vastaanottimen kallistuskulma b on positiivinen kulman kallistuessa z-akselista oikealle.a olkoon lähettimen kallistuskulma.Kallistunut lähetin koostuu z-suuntaisesta dipolista ja x-suuntaisesta dipolista. Lähetinnoudattaan staattisen kentän kaavoja, Hx' on nyt 0, a olkoon lähetin-dipolin kallistuskulma.Sijoittamalla tiedot staattisen magneettisen dipolin yhtälöön, Hx':n nollaantumisesta tuleevaatimuscosa sinb + 2 sina cosb =0, josta-2tan a=tan b.eli kun lähetin on kallistunut kulman a verran vastaanottimeen päin, kallistetaan vastaanotintakaavan mukaisesti lähettimeen päin. Vastaavasti menetellään, jos lähetin on kallistunutvastaanottimesta poispäin, eli kallistetaan vastaanotinta poispäin lähettimestä.Uudessa koordinaatistossa Hz' on muotoaHz'=Hzcosb+Hxsinb.Samposuure Hz'/Hx' saadaan muotoonSuusi=(S+tanb)/(1-Stanb).Tiltti-kulman merkki määräytyy edellä olevassa johdossa siten, että kallistettaessa vastaanotintalähettimeen päin kallistuskulma on negatiivinen, ja kallistettaessa vastaanotintapoispäin lähettimestä kallistuskulma on positiivinen.Kallistuskulma bKallistuskulma b on kulma, jolla vastaanotettu kenttä muodostaa vertikaalisuunnan kanssakohdatessaan vastaanottimen lähetin-vastaanotin tasossa.Jos taajuus ei ole nolla, ja alla olevassa puoliavaruudessa on johtavuutta, piirtää Hz-Hrtasossa magneettikenttä ellipsiä, joka taajuuden pienetessä kapenee ja pystyakseli lähenee


6vertikaalisuuntaa suoran dipolin tapauksessa. Jos lähetin on kallistunut vastaanotinlähetintasossapystyakseli ei rajatta lähenekään vertikaalisuuntaa, vaan lähenee vertikaalisuunnastapoikkeavaa suuntaa. Tilt-kulmalla arvioidaan tätä suuntaa, poikkeamaa z-akselista.Jos taajuus ei ole nolla, kenttä piirtää ellipsiä ajan kuluessa, kuva. Ellipsin pitkän akselinja vertikaalisuunnan välinen kulma lähenee nolla-taajuuden tilt-kulmaa. Tilt-kulma approksimoidaantästä alimmilla taajuuksilla mitatuista ellipsien kulmasta Hessun käyttämälläkaavalla, Geophysics, vol. 39, No 6, p. 867-869. (Huomautus, viitteen mukaan kaavaantaa ellipsin pitkän akselin ja x-akselin välisen kulman. Kokeiltaessa kaava antaakinz-akselin ja ellipsin pitkän akselin välisen kulman, tiltti-kulman.)tilt-kulma=0.5arctan(2Scos(vaihe-ero)/(1-S**2)), ohjelma TKORJ.Lähettimen kallistus kohtisuoraan vastaanotin-lähetin linjaa vasten ei juuri vaikuta tutkittuunsuureeseen.Kuvassa on esitetty vastaanottimessa magneettikentän piirtämän ellipsin periaatteellinenkäyttäytyminen taajuuden pienetessä vasemmalta oikealle. Jos kykenemme mittaamaanriittävän alhaisia taajuuksia, ellipsimme on kutistunut lähes janaksi, ja ellipsin kulma (kuva)yhtyy todelliseen tiltti-kulmaan.Kuva 4. vastaanottimessa magneettikentän piirtämän ellipsin periaatteellinen käyttäytyminentaajuuden pienetessä vasemmalta oikealle.


7Korkeuseron huomiointiVastaanotin olkoon eri korkeudella kuin lähetin. Edellä kuvattua kallistuneen lähettimenkäsittelyä voidaan käyttää myös tähän tapaukseen.Ajatellaan, että maanpinta kulkee lähettimen ja vastaanottimen kautta. Tällöihän lähettimenmomentti ei ole 90 asteen kulmassa maan pintaan nähden.Näin ollen korjaus palautuu kallistuneen lähettimen tapaukseen.Huomautus: Monet työssä esitetyistä kaavoista riippuvat valitusta koordinaatistosta.Kaikki tehdyt valinnat on esitetty kaavojen yhteydessä.

More magazines by this user
Similar magazines