Лаборатория электромагнитных полей Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН занимается созданием аппаратуры радиально-частотного зондирования. Ученые разрабатывают как сам прибор: конструкцию, механику, так и софт для сбора и интерпретации информации. Полученный продукт можно использовать для поиска неразграбленных захоронений или для нахождения подземных аварий в городе.

Аппарат для исследования почвы существует уже десять лет, за это время он претерпел несколько значительных изменений.

Первый — ЭМС — выглядит так: генераторная катушка в основании и две приемные, расположенные по горизонтали и направленные в разные стороны. Первая излучает электромагнитное поле, а последние принимают, что позволяет его измерить. Разрез земной коры рассматривается по электрическому сопротивлению, в зависимости от того, что находится под землей, определяемое поле будет разниться. Изменение сигнала говорит о строении среды, о том, что находится под поверхностью: металлические конструкции, полости или провалы, грунтовые воды.

Идея усовершенствования устройства принадлежит научному сотруднику ИНГГ СО РАН, кандидату технических наук Евгению Вячеславовичу Балкову и изобретателю первого варианта, ведущему научному сотруднику института, доктору технических наук Александру Константиновичу Манштейну. Задумка заключалась в следующем: расположить приемные катушки не по горизонтальной прямой, как в старом образце, а под углом 36°, где поле проходит через экстремум — минимальное значение (как показано на графике). Здесь механизм будут измерять только нужный, «незашумленный» сигнал, тем самым повышается качество работы.

Второй образец аппарата, над которым идет ...

Второй образец аппарата, над которым идет работа. Фото предоставлено Денисом Фадеевым.

«Еще одна особенность, которую нужно учитывать: поле в зависимости от разной частоты проникает на разную глубину, чем больше частота — тем ближе к поверхности, таким образом, использование разной частоты позволяет собрать информацию обо всем строении земли», — рассказывает сотрудник лаборатории электромагнитных полей ИНГГ СО РАН, аспирант Денис Фадеев. В последней модификации прибора увеличивается расстояние между приемными катушками: чем дальше их развести, тем глубже можно изучить среду. Механизм будет иметь одну генераторную катушку и пять приемных, что в сумме составит 2,5 метров в длину, но при этом глубинность исследования, благодаря большому разносу, достигнет 10. Таким образом, изменяя два зондирующих параметра, можно получить еще более качественную информацию. «Сейчас мы разрабатываем аппарат именно с такой конструкцией, и готовим программное обеспечение для него», — говорит Денис Фадеев.

Данные передаются через встроенный модуль Bluetooth на карманный персональный компьютер в режиме реального времени. Со своего телефона на базе Android можно отследить первичные данные о среде, но для полного анализа полученные результаты стоит обрабатывать на обычном компьютере с помощью программ, созданием которых также занимаются ученые ИНГГ СО РАН.

«Есть ПО для старого прибора, где математические вычисления были проще. В новом аппарате процессы сложнее, мы работаем уже в воздухе, получается, нужно считать полное поле. Тот софт, который был создан — не подходит», — делится Денис Фадеев. По словам разработчика, новое программное обеспечение должно решать три задачи, первая — это прямое моделирование: задать параметры предполагаемой находки и посмотреть, какое поле прибор измерит. Следующий инструмент создается для трансформации данных, их предварительной обработки, которая отображается в разрезах, картах. Последний вид ПО для постобработки. В планах ученых сформировать платформу, которая позволит человеку нажать одну кнопку и получить готовый результат, который не нужно обдумывать.

Практическое применение прибора широкое. Его можно использовать в археологии, инженерной геофизике, экологии, почвоведении. Например, он эксплуатируется для поиска неразграбленных захоронений. «В Новосибирской области несколько тысяч курганов, но половина из них разворована черными копателями. Хотя там ничего внутри нет, холм продолжает стоять. У исследователей на одну насыпь может уходить сезон, а если там внутри пусто, то получается, это время было потрачено зря. Поэтому приходим мы, изучаем структуру, ищем показательные аномалии и определяем, где стоит вести работы, а где — нет», — рассказывает Денис Фадеев.

Кроме этого, устройство используется в рамках городской агломерации, чтобы искать протечки, прорывы водопроводов, газопроводов, нефтепроводов. По сопротивлению можно найти, где вода течет, в каком объеме, и устранить аварию. «На днях с помощью этого прибора будем уточнять контуры пустоты на подземной парковке: заказчики пробурили отверстие в полу и поняли — под ним ничего нет. Это значит, что через некоторое время земля обвалится», — говорит ученый. Аппарат также применяется в аграрном комплексе. По изученному сопротивлению определяется концентрация удобрений в почве: чем их больше, тем меньше проводимость. Несколько раз изобретатели участвовали в уголовных делах, проводили работы по поиску тел.

Приборов старого образца продано более 70 штук, как в России, так и за рубежом. Стоит каждый около 150-200 тысяч рублей. Стоимость нового, как говорит изобретатель, будет меньше — 100-150 тысяч, в зависимости от материалов, которые подберут разработчики. «Обычно приспособление покупают либо институты, либо строительные компании, частному лицу сложнее его приобрести, поэтому для решения мелких задач легче вызвать нас. Кроме того, аппаратура для пользования непростая, нужно день-два с ней повозиться, чтобы разобраться. Не все это хотят делать. Да и обработанные данные надо суметь интерпретировать, обывателю они не будут ясны, а мы можем дать оценку», — рассказывает Денис Фадеев.

Дарина Муханова