Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu trình bày nguyên tắc cảm ứng điện từ như máy dò IT4, máy dò công trình ngầm U-SCAN/SCANMITTER. Bởi vậy mục đích đặt ra của bài báo là khảo sát độ chính xác máy dò công trình ngầm theo phương pháp cảm ứng điện từ. Mời các bạn tham khảo!
Nghiên cứu - Ứng dụng KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC MÁY DỊ CƠNG TRÌNH NGẦM THEO PHƯƠNG PHÁP CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ NGUYỄN VIỆT HÀ Đại học Mỏ - Địa chất Tóm tắt: Bản đồ cơng trình ngầm tài liệu sở để quản lý, sử dụng, cải tạo sửa chữa cơng trình ngầm có tài liệu quan trọng, thiếu cho việc thiết kế, xây dựng cơng trình mặt đất Trên giới có nhiều loại máy dị theo ngun tắc Rada xuyên đất theo nguyên tắc cảm ứng điện từ Trong nước máy dị cơng trình chủ yếu hoạt động theo nguyên tắc cảm ứng điện từ máy dị IT4, máy dị cơng trình ngầm U-SCAN/SCANMITTER Bởi mục đích đặt báo khảo sát độ xác máy dị cơng trình ngầm theo phương pháp cảm ứng điện từ Cơ sở lý thuyết máy dị cơng trình ngầm hoạt động theo nguyên tắc cảm ứng điện từ Dựa ngun tắc cảm ứng điện từ, máy dị cơng trình ngầm chế tạo gồm ba phận chủ yếu: phận phát sóng, phận thu (ăng ten) phận báo Bộ phận phát nối với cơng trình ngầm có tính dẫn điện, xung quanh cơng trình ngầm xuất từ trường thay đổi với tần số máy phát Từ trường cảm ứng dây dẫn kín đưa vào trường tạo thành dịng điện thay đổi có tần số với máy phát [1,2] (1.1) Trong đó: H - véc tơ cường độ từ trường; I - cường độ dịng điện dây dẫn (cơng trình ngầm); r - bán kính véc tơ Trong trường hợp r khoảng cách từ trục cơng trình ngầm đến điểm dị tìm mặt đất, mặt phẳng vng góc với trục cơng trình ngầm (hình 1) Vì cường độ từ trường thay đổi mặt phẳng vng góc với trục cơng trình ngầm nên di chuyển ăng ten máy thu mặt phẳng dựa vào thay đổi dòng điện cảm ứng (tín hiệu âm thanh) xác định vị trí cơng trình ngầm Theo định luật Bio - Savart - Laplax cường độ từ trường dây dẫn tròn, thẳng đặt môi trường đồng nhất, không dẫn điện biểu diễn công thức [1,2]: Ngày nhận bài: 11/3/2016 46 Hình 1: Các thành phần véc tơ cường độ từ trường H Ngày chấp nhận đăng: 18/3/2016 tạp chí khoa học đo đạc đồ sè 27-3/2016 Nghiên cứu - Ứng dụng Chọn hệ tọa độ phẳng OXZ nằm vng góc với hướng trục cơng trình ngầm có gốc tọa độ O nằm trùng với trục cơng trình ngầm, trục OZ hướng lên theo phương dây dọi, trục OX nằm ngang mặt phẳng vng góc với trục cơng trình ngầm Khi điểm M mặt đất, thành phần Hz Hx véc tơ cường độ từ trường H là: Hz = Hcosφ (1.2) Hx=Hsinφ (1.3) φ - góc nghiêng OM so với mặt phẳng nằm ngang nên 2.1 Máy dị cơng trình ngầm IT-4 Máy dị IT-4 (H-04): Bộ phận máy phát xung tần số nối liền với cơng trình ngầm (vật dẫn điện bị vùi lấp đất) phận máy thu, thu tín hiệu thứ cấp theo nguyên lý cảm ứng qua loa điện động, phân biệt cường độ tín hiệu âm Sử dụng nguyên lý ghi âm phân biệt tín hiệu hữu ích có cường độ lớn nhiều lần phông nhiễu từ vật thể khác mặt đất, phát đối tượng khảo sát vật thể đơn, không nằm gần vật thể nhiễm từ khác Máy IT-4 có đặc tính kỹ thuật sau: (1.4) (1.5) + Điện áp máy phát: 18±2v (pin); + Tần số máy: 900-1100 Hz; + Điện áp máy thu: 4,5±0,5v (pin); + Dòng cung cấp cho máy phát: ≈ 300 mA (12 pin đại dùng giờ); thay r2 = h2 + x2 ta có: (1.6) (1.7) Từ công thức (1.6) cho thấy x = Hz = = 0, tức vị trí mặt cơng trình Hz = Tiếp tục khảo sát cho thấy Hz = max góc φ = 450, vị trí x = ± h giá trị cực đại Dựa vào giá trị Hzmax Hzmin, ta xác định vị trí mặt độ sâu cơng trình ngầm Tiếp tục khảo sát giá trị Hx cho thấy x = Hx đạt giá trị cực đại Như điều chỉnh ăng ten máy thu để nhận dòng cảm ứng sinh Hx hay Hz cường độ từ trường Một số máy dị cơng trình ngầm hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ + Dòng cung cấp cho máy thu: ≈ 10 mA (4 pin tiểu dùng 24 giờ); Ăng ten đặt vị trí 00, 450, 900 Theo lý lịch, máy dị IT-4 chế tạo để xác định vị trí thực địa cơng trình đường ống kim loại đường cáp tải điện ngầm đất độ sâu không 10m khoảng cách không 1km từ vị trí đặt máy phát Có hai chế độ hoạt động: + Chế độ thụ động: Để xác định vị trí cáp tải điện hoạt động; + Chế độ chủ động: Để xác định vị trí đường ống đường dây cáp không tải điện cách sử dụng từ trường tạo máy phát có dây nối với cơng trình cần tìm kiếm Máy IT-4 khơng có khả tìm kiếm loại cơng trình phi kim loại, kể đường ống gang 2.2 Máy dị cơng trình ngầm UScan/Scansmitter t¹p chÝ khoa häc đo đạc đồ số 27-3/2016 47 Nghiờn cu - Ứng dụng Máy dò U-scan & Scansmitter, dựa nguyên lý cấu tạo máy dò IT4, có khả ứng dụng tốt hơn[2] Máy có chế độ đo: + Chế độ P (Power mode): phát xác định vị trí đường dây điện tần số 5060 Hz có dịng điện chạy qua + Chế độ R (Radio mode): phát xác định vị trí đường ống kim loại, dây cáp điện, dây điện thoại vật dẫn kim loại khác (khơng tải điện) khu vực có trạm phát sóng radio mạnh Sóng radio điện cao gây dịng điện mặt đất có xu hướng chạy theo tuyến có điện trở nhỏ đất (chính đường ống cáp kim loại mặt đất cần tìm) Từ trường dịng điện phát U-scan làm việc mode radio Trong trường hợp chế độ làm việc giống power mode tín hiệu yếu + Chế độ S (Scansmitter): Scansmitter phát xung điện rời rạc dạng đóng ngắt khoảng lần giây truyền tín hiệu vào vật dẫn điện qua ăngten vịng Scansmitter nối dây tiếp xúc với cơng trình ngầm không (dùng điện cảm ứng) Các xung điện phát tạo thành trường cảm ứng cơng trình ngầm phát Uscan Chế độ đo S cho phép tìm kiếm đường ống cáp kim loại khơng có điều kiện phát power mode radio mode Thực nghiệm dị cơng trình ngầm Để đánh giá độ xác việc dị cơng trình ngầm máy dị theo ngun lí cảm ứng điện từ, tác giả tiến hành sử dụng máy IT-4 để tiến hành dị cơng trình ngầm khu A trường Đại học Mỏ Địa chất Các đối tượng cơng trình ngầm khu vực chủ yếu đường ống cấp nước kim loại Vị trí chọn để đánh giá độ xác máy dị nơi xác định xác vị trí độ sâu đường ống vị trí đồng hồ nước, gần 48 hố ga vị trí đo trực tiếp đường ống Sau đo đạc thực nghiệm tham khảo số tài liệu [1,2,3], tác giả có số nhận xét sau: + Những nguồn sai số chủ yếu khả phân giải máy dò, sai số đặt ăng ten máy thu khơng vào vị trí mong muốn, sai số ảnh hưởng nhiễu + Khả phân giải máy biểu thị độ nhạy máy Khả phân giải phụ thuộc chủ yếu vào thông số kĩ thuật máy độ sâu cơng trình ngầm Mặt khác độ nhạy âm người quan sát ảnh hưởng tới độ xác cơng trình ngầm Đối với máy dị cơng trình ngầm IT-4, khả phân giải đạt độ xác 5cm vị trí mặt 10cm vị trí độ sâu + Đối với ăng ten máy thu đặt trục ăng ten vào vị trí cho trước thường ước lượng mắt Nếu sai số khoảng 10 độ sâu cơng trình ngầm khoảng mét có sai số xác định vị trí mặt mx = 5cm sai số xác định độ sâu mh = 10cm + Nhiễu dịng điện bên ngồi gây nên làm khó khăn cho việc thu nhận tín hiệu, khó phân biệt cực trị, giảm độ xa truyền tín hiệu khả phân giải máy + Khi gần cơng trình ngầm dị có điện ngầm cơng trình ngầm khác có tính chất dẫn điện tạo thành từ trường tổng hợp Trong trường hợp véc tơ từ trường không tạo thành dạng hình trịn mà có dạng elip, bán trục nghiêng so với mặt đất góc phụ thuộc vào vị trí tương hỗ cơng trình ngầm Vì dùng chế độ cực tiểu cực xác định vị trí độ sâu cơng trình ngầm, khơng nhận vị trí độ sâu Theo lí thuyết thực nghiệm cho thấy t¹p chÝ khoa học đo đạc đồ số 27-3/2016 Nghiờn cứu - Ứng dụng độ xác phương pháp phụ thuộc vào độ sâu cơng trình ngầm Trong vùng nhận tín hiệu rõ ràng, sai số tính theo cơng thức: (1.8) mx (cm) = 7,5h(m) mh (cm) = 13h(m) (1.9) Kết luận Các máy dò cơng trình trình ngầm hoạt động theo ngun tắc cảm ứng điện từ đảm bảo độ xác dị cơng trình ngầm vật liệu dẫn điện Để khắc phục ảnh hưởng nguồn sai số nâng cao độ xác đo cơng trình ngầm, người ta dùng máy dị nhiều tần số Có thể kết hợp máy dị cơng trình ngầm hoạt động theo ngun tắc cảm ứng điện từ máy dị cơng trình ngầm theo nguyên tắc khác để nâng cao độ xác hiệu việc dị tìm cơng trình ngầm.m Tài liệu tham khảo [1] Phan Văn Hiến, Ngô Văn Hợi, Trần Khánh, Nguyễn Quang Phúc, Nguyễn Quang Thắng, Phan Hồng Tiến, Trần Viết Tuấn (1999), Trắc địa cơng trình, Nhà xuất Giao thông Vận tải [2] Nguyễn Việt Hà (1998), Cơng nghệ đo vẽ cơng trình ngầm Thành phố - Chuyên đề: Phương pháp đo đạc thực địa xử lý số liệu đo Đồ án tốt nghiệp ĐH Mỏ Địa chất [3] Phan Văn Hiến, Đoàn Xn Đài nhóm tác giả (1986-1990), Quy trình cơng nghệ trắc địa đo vẽ cơng trình ngầm, thi công, quan trắc chuyển dịch biến dạng cơng trình quan trọng khả bảo đảm trắc địa, đồ khu vực xây dựng, điều tra khai thác tài nguyên khoáng sản Đề tài NCKH cấp Nhà nước, mã số 46A-05-01.m ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM (Tiếp theo trang 45) Summary Applications of remote sensing technology to establish land cover following the classification guidance of Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) for monitoring the natural resources and climate change Dr Tran Tuan Ngoc, Eng Vu Thi Tuyet, MSc Nguyen Thanh Nga, National Remote Sensing Department MSc Nong Thi Oanh, University of Mining and Geology Land cover plays an important role in the monitoring of environmental resources and climate change, the changes of the objects on the Earth’s surface have a close relationship with the changes in the environment and climate Therefore, land-cover change analysis is one of the typical applications of remote sensing technology in monitoring natural resources, nature and climate change Accurate and timely analysis of changes on the earth’s surface plays an important role in understanding the relationship and interaction between man and nature, servicing the management of different levels and departments With its competitive advantages, remote sensing technology facilitates monitoring and rapid assessment of land cover change on a large scale that traditional methods hardly achieve In this article, we want to introduce a method of land cover mapping using remote sensing technology, complying with the classification guidance of Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), aiming to build a database to assist in natural resources and climate change monitoring.m t¹p chÝ khoa học đo đạc đồ số 27-3/2016 49 ... dị cơng trình trình ngầm hoạt động theo nguyên tắc cảm ứng điện từ đảm bảo độ xác dị cơng trình ngầm vật liệu dẫn điện Để khắc phục ảnh hưởng nguồn sai số nâng cao độ xác đo cơng trình ngầm, người... dùng máy dị nhiều tần số Có thể kết hợp máy dị cơng trình ngầm hoạt động theo ngun tắc cảm ứng điện từ máy dị cơng trình ngầm theo ngun tắc khác để nâng cao độ xác hiệu việc dị tìm cơng trình ngầm. m... cơng trình ngầm hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ + Dòng cung cấp cho máy thu: ≈ 10 mA (4 pin tiểu dùng 24 giờ); Ăng ten đặt vị trí 00, 450, 900 Theo lý lịch, máy dò IT-4 chế tạo để xác