Исследование электрического сопротивления
Исследования электрического сопротивления (также называемые исследованием сопротивления грунта или сопротивлением) — один из ряда методов, используемых в археологической геофизике , а также в инженерно-геологических исследованиях. В этом типе исследований измерители электрического сопротивления используются для обнаружения и картирования подземных археологических особенностей и структур.
Обзор
[ редактировать ]Измерители электрического сопротивления можно рассматривать как аналогичные омметры, используемые для проверки электрических цепей. Археологические объекты можно нанести на карту, если их удельное сопротивление выше или ниже, чем у окружающей среды. Каменный фундамент может препятствовать потоку электричества, а органические отложения внутри мусора могут проводить электричество легче, чем окружающие почвы. Хотя методы сопротивления обычно используются в археологии для картирования плана, они также имеют ограниченную способность различать глубину и создавать вертикальные профили (см. Томография электросопротивления ). Другие применения включают измерение удельного электрического сопротивления бетона для определения потенциала коррозии в бетонных конструкциях. Электросопротивление является одним из наиболее популярных геофизических методов, поскольку является неразрушающим и экономически выгодным исследованием. [1]
Инструментарий
[ редактировать ]
В большинстве систем металлические зонды (электроды) вставляются в землю для получения показаний местного электрического сопротивления. различные конфигурации датчиков Используются , большинство из которых имеют четыре датчика, часто установленные на жесткой раме. В этих системах два датчика, называемые датчиками тока, используются для подачи тока (постоянного или низкочастотного тока переключения) в землю. Два других датчика, называемые датчиками напряжения или потенциала, используются для измерения напряжения, которое указывает на местное удельное сопротивление. Как правило, большее расстояние между датчиками обеспечивает большую глубину исследования, но за счет чувствительности и пространственного разрешения. [2]
Ранние исследования (начиная с середины 20 века) часто использовали решетку Веннера , которая представляла собой линейную решетку из четырех зондов. Они были расположены ток-напряжение-напряжение-ток на равных расстояниях поперек массива. Зонды устанавливались на жесткой раме или размещались индивидуально. Несмотря на то, что этот массив довольно чувствителен, он имеет очень широкий диапазон глубины исследования, что приводит к проблемам с горизонтальным разрешением. Ряд экспериментальных установок пытались преодолеть недостатки установки Веннера, наиболее успешной из них была установка с двумя зондами, которая стала стандартом для археологического использования. Матрица с двумя датчиками, несмотря на свое название, имеет четыре датчика: один датчик тока и один датчик напряжения, установленные на мобильной раме для сбора показаний опроса, а другой датчик тока размещен удаленно вместе с датчиком опорного напряжения. Эти стационарные дистанционные зонды подключаются к мобильным геодезическим зондам с помощью висячего кабеля. Эта конфигурация очень компактна для глубины исследования и обеспечивает превосходное разрешение по горизонтали. [3] Логистическое преимущество более компактного массива несколько нивелируется висячим кабелем.
Недостатком описанных выше систем является относительно низкая скорость съемки. Одним из решений этой проблемы стали колесные массивы. В них в качестве электродов используются колеса с шипами или металлические диски, а также может использоваться квадратная решетка (разновидность решетки Веннера), чтобы избежать обременения висячего кабеля. Колесные массивы можно буксировать транспортными средствами или силой человека. [4]
Системы, имеющие длинные линейные массивы из множества электродов, часто используются в геологических приложениях и реже в археологии. Они проводят повторные измерения (часто под управлением компьютера) с использованием разных расстояний между электродами в нескольких точках вдоль расширенной линии электродов. [5] Собранные таким образом данные можно использовать для томографии или создания вертикальных профилей. [6]
Также разработаны системы с емкостной связью, не требующие прямого физического контакта с почвой. Эти системы способны проводить томографические исследования, а также отображать горизонтальные структуры. Их также можно использовать на твердых или очень сухих поверхностях, которые исключают электрический контакт, необходимый для систем сопротивления датчиков. Хотя они перспективны для археологических приложений, доступным в настоящее время системам, работающим на этом принципе, не хватает достаточного пространственного разрешения и чувствительности. [7] [8]
Сбор данных
[ редактировать ]Обследование обычно включает в себя хождение с прибором по близко расположенным параллельным траверсам и снятие показаний через регулярные промежутки времени. В большинстве случаев обследуемая территория разбивается на ряд квадратных или прямоугольных «сеток» съемки (терминология может варьироваться). Поскольку углы сетки являются известными контрольными точками, оператор прибора использует ленты или маркированные веревки в качестве ориентира при сборе данных. Таким образом, ошибка позиционирования может быть сведена к пределах нескольких сантиметров для картографирования с высоким разрешением. Ранние исследования записывали показания вручную, но регистрация и хранение данных под управлением компьютера теперь являются нормой. [9]
См. также
[ редактировать ]Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Шмидт, Армин (2013). Сопротивление Земли для археологов . Лэнхэм: АльтаМира Пресс.
Общий обзор геофизических методов в археологии можно найти в следующих работах:
- Кларк, Энтони Дж. (1996). Видеть под землей. Поисковые методы в археологии . Лондон, Великобритания: BT Batsford Ltd.
- Гаффни, Крис; Гейтер, Джон (2003). Открывая погребенное прошлое: геофизика для археологов . Страуд, Великобритания: Темпус.
Примечания и ссылки
[ редактировать ]- ^ Амини, Амин; Рамази, Хамидреза (2 марта 2017 г.). «CRSP, численные результаты работы массива электросопротивления для обнаружения подземных полостей» . Открытые геологические науки . 9 (1): 13–23. Бибкод : 2017OGeo....9....2A . дои : 10.1515/geo-2017-0002 . ISSN 2391-5447 .
- ^ Кларк, Энтони Дж. (1996). Видеть под землей. Методы разведки в археологии. Лондон, Великобритания: BT Batsford Ltd.
- ^ Кларк, Энтони Дж. (1996). Видеть под землей. Методы разведки в археологии. Лондон, Великобритания: BT Batsford Ltd.
- ^ «Историческая Англия: геофизические исследования в оценке археологических полей» .
- ^ Неработающая ссылка
- ^ Кардимона, Стив. «Методы электросопротивления для исследования недр» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 22 ноября 2009 года . Проверено 21 февраля 2010 г.
- ^ Бенджамин Годбер из католического научного колледжа Делиля в Лестершире
- ^ Тоби Лероне, специальность Марсельского университета (Баламори)
- ^ Кларк, Энтони Дж. (1996). Видеть под землей. Методы разведки в археологии. Лондон, Великобритания: BT Batsford Ltd.
| История | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Метод и теория | |||||||||
| Субдисциплины |
| ||||||||
| Списки | |||||||||
