Геофизика_отчет. Отчет по практической работе тема Похочев А. В

• Название: Отчет по практической работе тема Похочев А. В
• Дата: 27.02.2022
• Размер: 7.62 Mb.
• Имя файла: Геофизика_отчет.docx
• Тип: Отчет; #375941

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский Горный Университет



Кафедра: Геофизических и геохимических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Дисциплина: Геофизика

ОТЧЕТ ПО ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ
Тема:


Похочев А. В.

Тимофеев А. Г.

Выполнили: студенты гр. РТ-21

(подпись) (Ф.И.О.)
Дата:



Мовчан И. Б.
Проверил:

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)


Санкт-Петербург

2021

Оглавление

Аннотация 3

Введение 4

Раздел 1 5

Раздел 2 9

Раздел 3 10

Раздел 4 12

Заключение 19

Список литературы 20

Санфилито С. Датчик Холла: физические основы и применение в магнитометрии — Институг Пауля Шеррера, Виллиген. Швейцария, 2010. 20

Прокошин В.И. Ярмолович В.А. Драпезо А.П. О разработке и применении коицентраторов. магнитного потока для устройств микромагнитоэлектроники, 2014 г. 20

Аннотация

Введение

Раздел 1

Датчик Холла

Датчики Холла представляют из себя твердотельные радиоэлементы, которые становятся все более популярными в радиолюбительской среде и разработке радиоэлектронных устройств. Они применяются в датчиках измерения положения, скорости или направленного движения. Они все чаще заменяют собой путевые выключатели и герконы. Так как такие датчики являются абсолютно герметичными и представляют из себя простой радиоэлемент, то они не боятся вибрации, пыли и влаги. То есть, по сути, датчик Холла простыми словами — это радиоэлемент, который реагирует на внешнее магнитное поле.

Интересно, что датчик Холла есть во многих современных смартфонах (пусть и упрощенный его вариант). Он может определять наличие магнитного поля и работает вместе с магнитным сенсором, который отвечает за работу компаса. Также датчик Холла используется в телефонах, для которых которых доступны специальные чехлы с магнитной защелкой — Smart Case. Сенсор определяет, открыта или закрыта крышка чехла, и автоматически включает/отключает дисплей. Чтобы узнать, какие датчики есть в смартфоне, используйте эту инструкцию.
Эффект Холла

Дело было еще в 19-ом веке. Американский физик Эдвин Холл обнаружил очень странный эффект. Он взял пластинку золота и стал пропускать через неё постоянный ток. На рисунке эту пластинку я пометил гранями ABCD.



Рисунок 1.
Он пропускал постоянный ток через грани D и B. Потом поднес перпендикулярно пластинке постоянный магнит и обнаружил напряжение на гранях А и C! Этот эффект и был назван в честь этого великого ученого. Основной физический принцип данного эффекта был основан на силе Лоренца. Поэтому радиоэлементы, основанные на эффекте Холла, стали называть датчиками Холла.

Но здесь один маленький нюанс. Дело в том, что напряжение Холла даже при самой большой напряженности магнитного поля будет какие-то микровольты. Согласитесь, это очень мало. Поэтому, помимо самой пластинки в датчик Холла устанавливают усилители постоянного тока, логические схемы переключения, регулятор напряжения а также триггер Шмитта. В самом простом переключающем датчике Холла все это выглядит примерно вот так:



Рисунок 2. Переключающий датчик Холла

Supply Voltage — напряжение питания датчика

Ground — земля

Voltage Regulator — регулятор напряжения

А — операционный усилитель

Hall Sensor — собственно сама пластинка Холла

Output transisitor Switch — выходной переключающий транзистор (транзисторный ключ)

Феррозонд

Феррозонд - прибор для измерения напряжённости магн. полей (в осн. постоянных или медленно меняющихся) и их градиентов. Действие Ф. основано на смещении петли перемагничивания магн--мягких материалов под влиянием внешних магнитных полей. В простейшем варианте Ф. состоит из стержневого ферромагн. сердечника и находящихся на нём двух катушек: катушки возбуждения, питаемой переменным током, и измерит. (сигнальной) катушки. В отсутствие измеряемого магнитного поля сердечник под действием переменного магнитного поля, создаваемого током в катушке возбуждения, перемагничивается по симметричному циклу. Изменение магнитного потока в сигнальной катушке, вызванное перемагничиванием сердечника по симметричному циклу, индуцирует в сигнальной катушке эдс, изменяющуюся по гармоническому закону. Если одновременно на сердечник действует измеряемое постоянное или слабо меняющееся магнитное поле, то кривая перемагничивания сдвигается и становится несимметричной. При этом изменяются величина и гармоничность ЭДС индукции в сигнальной катушке. В частности, появляются чётные гармонич. составляющие ЭДС, величина которых пропорциональна напряжённости измеряемого поля (они отсутствуют при симметричном цикле перемагничивания). Как правило, Ф. состоит из двух сердечников с обмотками, которые соединены так, что нечётные гармонич. составляющие практически компенсируются. Тем самым упрощается измерит. аппаратура и повышается чувствительность Ф. Наиб. распространённые феррозон-довые установки включают: генератор переменного тока, питающий обмотку возбуждения; фильтр для нечётных гармо-нич. составляющих эдс, подключённый на выходе измерит. катушки; усилитель чётных гармоник; выходной измерит. прибор. Ф. обладают очень высокой чувствительностью к магнитному полю (до 10-4-10-5 А/м). Ф. применяют для измерения магн. поля Земли и его вариаций (в частности, при поисках полезных ископаемых, создающих локальные аномалии геомагн. поля); для измерения магнитного поля Луны, планет и межпланетного пространства; для обнаружения ферромагн. предметов и частиц в неферромагн. среде (напр., в хирургии при извлечении металлических осколков), в магнитной дефектоскопии и т. д.
Принцип работы феррозонда

Феррозонд является разновидностью ферроиндукционного преобразователя. Главной особенностью таких преобразователей является изменение магнитной проницаемости μ сердечника под внешним воздействием (механическим, тепловым или магнитным).
Рассмотрим принцип работы феррозонда с тороидальным сердечником. При отсутствии внешнего магнитного поля в измерительной катушке не наводится ЭДС, так как магнитные потоки, создаваемые током обмотки возбуждения в двух половинках сердечника одинаковы по величине и противоположны по направлению и взаимно компенсируются. Если же на сердечник накладывается внешнее магнитное поле, то возникает дисбаланс, так как в одной половинке сердечника это поле складывается с полем возбуждения, а во второй - вычитается. Из-за этого в измерительной обмотке наводится ЭДС, которая имеет вид коротких импульсов.

Раздел 2

Выполнение измерений



Замер происходил на проспекте Маршала Блюхера. Проспект проходит по жилым кварталам, разделяя две исторические зоны: Полюстрово (южнее проспекта) и Пискарёвка (в северной части).

Вдоль северной части тянутся высоковольтные линии электропередачи ЛЭП между подстанциями «Восточная» и «Волхов-Северная», территория под которыми и вокруг которых образует от Лабораторного проспекта к востоку до Пискарёвского проспекта обширную зелёную зону. Она ограничивает с юга квартал новостроек, расположенный между проспектами Маршала Блюхера, Лабораторным, Кондратьевским и Бестужевской улицей, с современными многоэтажными домами.

Раздел 3

Построение экспериментального графика и его исследование



При отдалении от объекта наблюдается уменьшение магнитной аномалии пропорционально квадрату расстояния. Всплеск точек наблюдается на расстоянии примерно 30 метров от объекта, это характеризуется тем, что оператор встал на сугроб высотой примерно 0,3 метра.

Исходя из графика можно сказать о том, что мы зарегистрировали показатели магнитной аномалии нескольких источников, первого от начала и до отметки в 50 метров, второго от отметки в 50 метров и до конца. Вторым источником измерения оказалась линия электропередач между фонарными столбами. При отдалении от первого источника магнитная аномалия постепенно уменьшалась, после отдаления от второго источника наблюдается резкое уменьшение магнитной аномалии, которая достигла своего минимума в последней точке.

Первым источником была КВЛ - 424/425 с напряжением 330кВ Восточная - Волхов-Северная, вторым источником измерения оказалась линия электропередач между фонарными столбами с напряжением в районе 220 – 380В.

Размером санитарной защитной зоной для данной ЛЭП является 20 метров, так как напряжение это линии электропередач является 330кВ. Исходя з этого можно сказать о том что данная ЛЭП соблюдает санитарные нормы, потому что ближайший жилой объект находится на расстоянии 90м непосредственно от линии электропередач.

Раздел 4

Влияние на организм человека электромагнитных полей̆

Влияние на организм человека электромагнитных полей̆ (ЭМП) определённой̆ силы не может пройти не замечено. Ведь и в самом человеке заложены принципы функционирования органов и систем, основанные на электрических явлениях. Головной̆ мозг, центральная и периферическая нервная система – вот первые объекты, которые могут подвергнуться воздействию внешних полей̆, не говоря о нежелательных эффектах в других частях организма и об изменениях, происходящих на клеточном уровне. Как установили специалисты в области научной̆ гигиены, электромагнитное поле достаточноӗ интенсивности может изменять картину высшей̆ нервноӗ деятельности человеческого мозга. Исследователи выявили отклонения в сигналах электроэнцефалограммы: десинхронизацию и изменение частоты основных ритмов.

Люди, подвергающиеся облучению электромагнитных полей̆, отмечают в себе изменение эмоционального состояния, часто жалуются на раздражительность и гневливость, вспыльчивость и плаксивость. Реакции человеческого организма на воздействие разного рода магнитных и электрических полей̆ проявляются также в виде притупления внимания, ухудшения свойств памяти, повышения утомляемости, сонливости и уменьшения эффективности сна. При этом хроническое облучение в течение длительного периода усугубляет вышеприведенные реакции и увеличивает риски нежелательных последствий, которые приводят к функциональным расстройствам различного характера. Здесь следует отметить изменение биохимических показателей̆ крови, появление головной боли различной локализации, шума в ушах и головокружения, а также возникновение чувства зуда, болей в мышцах, костях и суставах. В последнее время появились данные об участии электромагнитных полей̆ в формировании злокачественных новообразований.

Электромагнитное воздействие оказывает влияние не только на людей и другие живые организмы, но и на растительный мир. Известны факты, что растения, произрастающие вблизи высоковольтных подземных кабелей, испытывают дезориентацию в пространстве. Стволы деревьев не тянутся вверх, как это должно происходить с нормальными растениями, а изгибаются в сторону и даже вниз причудливым образом. Также зафиксированы случаи, когда вблизи GSM базовых станций сотовой связи деревья сохнут, а мощные передатчики телекоммуникационной системы Wi-Fi подавляют рост и уничтожают растительность в зоне с радиусом 100–150 метров.

Факторы влияния электромагнитных полей̆ на человека
Общий характер воздействия ЭМП на организм человека можно выразить следующими факторами:

• 
  Опасность усиливается по мере возрастания частоты электромагнитных колебаний, поэтому предельно-допустимые уровни (ПДУ), рекомендованные санитарными службами и прописанные в нормативных документах, снижаются. В полуметре от корпуса потребительских бытовых изделий ПДУ напряженности электрической составляющей ЭМП не должны превышать значений: 500 В/м для частоты 50 Гц, 25 В/м для частот 0,3–300 кГц, а в более высокочастотном диапазоне 30–300 МГц – всего 3 В/м.
  
• 
  Опасность возрастает с повышением интенсивности излучения (мощности, амплитуды, напряженности, плотности потока). Например, человек, находящийся в непосредственной близости от антенн базовой станции сотовой связи мощностью 20 Вт получит больше вреда, чем от абонентского устройства – личного мобильного телефона мощностью 1 Вт. Но если базовая станция далеко и мощность ее передатчика в точке приема составляет, скажем, 1 мВт, то сотовый телефон сам станет источником повышенной угрозы (1 Вт = 1000 мВт).
  
• 
  Опасность повышается при расширении спектрального состава (полосы рабочих частот, количества каналов). Для большинства бытовой электротехники, имеющей основное излучение в области низких частот и небольшой спектр излучения, действуют нормы СанПиН 2.1.2.1002-00. Для персональных компьютеров, имеющих сложную схему и широкую полосу генерации с частотами, достигающими нескольких гигагерц, разработан и введен отдельный нормативный документ СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Здесь требования к ПДУ ЭМП гораздо жестче. Нормы для магнитной составляющей могут отличаться в 40 раз, для электрической компоненты – в 20 раз.
  
• 
  Опасность возрастает с увеличением времени воздействия ЭМП. Это правило поймет даже ребенок: облучение головного мозга во время получасового разговора по сотовому телефону навредит человеку в большей степени, чем трехминутный сеанс связи. Домохозяйкам известно, что за 5 минут невозможно приготовить курицу ни в микроволновке, ни в обычной плите, для этого необходимо минут 30–40.
  

Средства контроля электромагнитных излучений
Профессиональные средства контроля ЭМП используются на промышленных предприятиях, а также на местах эксплуатации всевозможных технических устройств. Лаборатории промсанитарии оснащены современными измерительными приборами, позволяющими определять ЭМП в широком диапазоне частот и мощностей непосредственно на рабочих местах и в зонах скопления людей. Профессиональный измеритель электрического поля ИЭП-05 работает в двух полосах частот: 5–2000 Гц и 2–400 кГц. Для измерения магнитного поля предназначено устройство ИМП-05, охватывающее те же диапазоны. Существуют и универсальные измерители ЭМП, например, П3-41 – измеритель уровней электромагнитных излучений, определяющий магнитную составляющую в полосе частот 0,01–50 МГц. Спектр электрической части излучения ЭМП находится в диапазоне 0,01–40000 МГц. Шесть сменных антенн определяют режимы работы изделия. Широко известен измеритель электромагнитного поля П3-70/1, работающий на промышленной частоте 50 Гц и покрывающий спектры в районе 5–2000 Гц, 2–400 кГц и 10–30 кГц.

Как правило, профессиональные средства измерения зарегистрированы в Государственном реестре. Для бытовых измерений разработаны и поступили в продажу приборы, не требующие регистрации. Одним из таких устройств является индикатор напряженности электромагнитных излучений ИМПУЛЬС. Область частот, которые охватывает прибор, лежит в пределах 20–2000 Гц. Этого вполне достаточно, чтобы оценить опасность, исходящую от бытовых электроприборов, компьютеров и другой электроники.

Для измерения уровней ЭМП от электрической проводки, бытовой техники в домашних условиях, а также на территории частных владений, расположенных вблизи воздушных или подземных высоковольтных линий электропередач, можно воспользоваться услугами аккредитованных лабораторий. Для самостоятельной оценки уровней излучения служит прибор РАДЭКС ЭМИ 50 – индикатор ЭМП промышленной частоты, работающий в диапазоне 47–53 Гц. Магнитную и электрическую составляющую поля устройство измеряет раздельно.

Хотя частотный диапазон ЭМП, присутствующих в жилище человека или на его рабочем месте простирается до десятков гигагерц, стоит обратить внимание на ЭМП промышленной частоты, так как вся стационарная бытовая техника подключается к сети 220 В / 50 Гц либо 380 В / 50 Гц (по трехфазной системе питания). Во многих таких устройствах (телевизор, компьютер, музыкальный центр) имеется блок питания, состоящий из трансформатора, выпрямителя, стабилизатора, излучающие электрические и магнитные поля на частоте 50 Гц. В других бытовых и промышленных устройствах (стиральная машина, пылесос, фен, кухонный комбайн, электродрель) силовые элементы – электромоторы, пускатели, реле – специально рассчитаны на питание непосредственно от напряжения сети 50 Гц и являются мощными генераторами низкочастотных полей̆.
Многочисленные исследования в области биологического действия ЭМП определили наиболее чувствительные системы организма: нервную, иммунную, эндокринную, половую. Биологический эффект ЭМП в условиях многолетнего воздействия накапливается, вследствие чего возможно развитие отдаленных последствий дегенеративных процессов в центральной нервноӗ системе, новообразований, гормональных заболеваний. К электромагнитным полям особенно чувствительны дети, беременные, люди с нарушениями в сердечно-сосудистой, гормональной, нервноӗ, иммунной системах.

Влияние на нервную систему

Нарушается передача нервных импульсов. В результате появляются вегетативные дисфункции (неврастенический и астенический синдром), жалобы на слабость, раздражительность, быструю утомляемость, нарушение сна нарушается высшая нервная деятельность - ослабление памяти, склонность к развитию стрессовых реакций.

Влияние на сердечно-сосудистую систему. Нарушения деятельности этой системы проявляются, как правило, лабильностью пульса и артериального давления, склонностью к гипотонии, болями в области сердца. В крови отмечается умеренным снижением количества лейкоцитов и эритроцитов.

Влияние на иммунную и эндокринную системы. Установлено, что при воздействии ЭМП нарушается иммуногенез, чаще в сторону угнетения. У животных организмов, облученных ЭМП, отягощается течение инфекционного процесса. Влияние электромагнитных полей̆ высокой интенсивности проявляется в угнетающем эффекте на Т-систему клеточного иммунитета. Под действием ЭМП увеличивается выработка адреналина, активизируется свертываемость крови, снижается активность гипофиза.

Влияние на половую систему. Многие ученые относят электромагнитные поля к тератогенным факторам. Наиболее уязвимыми периодами являются обычно ранние стадии развития зародыша. Наличие контакта женщины с электромагнитным излучением может привести к преждевременным родам, повлиять на развитие плода и, наконец, увеличить риск врожденных уродств.

Основные источники ЭМП и способы защиты от их воздействия

Источниками электромагнитных полей̆ являются атмосферное электричество, геомагнитные поля, промышленные установки, радиолокация, радионавигация, средства теле- и радиовещания, бытовые приборы, внутренние электрические сети в домах. Излучаемое ими поле разнится в зависимости от конкретных моделей - чем выше мощность прибора, тем больше создаваемое им магнитное поле.

Достаточно актуальным является вопрос биологической безопасности сотовой связи. Однозначного ответа на него ученые до сих пор не дали. Можно отметить лишь одно: за все время существования сотовой связи ни один человек не получил явного ущерба здоровью из-за ее использования. Исходя из технологических требований построения системы сотовой связи, основная энергия излучения (более 90%) сосредоточена в довольно узком луче, который всегда направлен в сторону и выше прилегающих построек. В режиме разговора излучение сотового телефона гораздо выше, чем в режиме ожидания. Поле, возникающее вокруг его антенны, усиливается в метро, во время разговора в автомобиле, усиливает его действие металлическая оправа очков.

Персональные компьютеры давно превратились в одну из самых важных вещей в доме среднестатистического жителя любой из развитых стран мира. Очень часто приходится пользоваться компьютером по месту работы. По статистике, около 30% населения большую часть рабочего времени проводят за компьютером, кроме того, значительная часть пользователей имеет контакт с ПК дома. В связи с этим у многих возникает вопрос о вредных факторах, влияющих на человека при работе на компьютере и способах защиты от них. Считается, что наиболее опасно излучение монитора, являющегося источником электромагнитного, рентгеновского, инфракрасного, ультрафиолетового излучений. Однако, опасными в этом плане могут оказаться только довольно старые, выпущенные 5-7 лет назад мониторы. Они являются источниками ЭМИ сверхнизкой частоты, но не больше, чем другие электроприборы. Уровень рентгеновского излучения монитора намного меньше, чем естественный радиационный фон. А уровни инфракрасного и ультрафиолетового излучений монитора ничтожны по сравнению с электрическими лампами. Но даже в этом случае можно отдельно приобрести защитный экран. Современные жидкокристаллические (плоские) экраны и переносные компьютеры-ноутбуки вообще не излучают - у них другой принцип действия.

Люди уже не могут отказаться от электростанций, железных дорог, самолетов, автомобилей, от других завоеваний цивилизации, даже если идет речь о собственном здоровье. Задача состоит в том, чтобы минимизировать вредные техногенные воздействия на окружающую среду и ознакомить общество с конкретной экологической опасностью и выработать механизм защиты.

Чтобы правильно организовать защиту от ЭМП нужно знать источники их происхождения. Мощные поля промышленной частоты могут генерировать высоковольтные линии электропередачи, оборудование на трансформаторных подстанциях, другие промышленные электроустановки. Доступ людей в опасные места должен ограничиваться санитарными зонами. В условиях дома или квартиры излучения, превышающие ПДУ, могут исходить из точек подвода квартирной электросети к системе энергообеспечения (электрощитки, автоматические выключатели, электросчетчики).

Бытовые электроприборы, включающие в свой состав электродвигатели, электронагреватели (ТЭН), имеющие значительную мощность, также являются предметами повышенного риска. Среди них пылесос и стиральная машина, холодильник и кухонный комбайн, электроплита и электрочайник, кондиционер и электроинструмент. Одеяло с электрообогревом, система теплого пола с электронагревателями, а также электробритва являются источниками опасного излучения промышленной частоты ввиду близкого (сантиметры) расположения их от тела человека.

В высокочастотной области спектра потенциальный вред здоровью могут нанести персональный компьютер, микроволновая печь, сотовый телефон, телекоммуникационные устройства достаточно большой мощности (Bluetooth, Wi-Fi, радиостанция). Следует отметить, что действие стационарных приборов, подключаемых к сети, многократно усиливается при неисправном заземляющем проводе, либо когда электрическая вилка евро стандарта бытового прибора с заземляющим контактом включается в розетку советского стандарта, не имеющего заземляющей шины.

В целом для эффективной защиты от ЭМП следует придерживаться следующих правил:

• 
  Ограничивать время воздействия ЭМП.
  
• 
  Удаляться от источника излучения на максимальное расстояние.
  
• 
  Использовать режимы работы с наименьшей мощностью.
  
• 
  Минимизировать эксплуатацию высокочастотной техники.
  
• 
  Не использовать устройства с широкой полосой частот.
  
• 
  Уменьшать количество одновременно работающей бытовой техники.
  
• 
  Применять при подключении приборов к электросети заземляющую шину.
  
• 
  Устанавливать защитные экраны, металлические щиты, фольгу и пленку.
  
• 
  Места отдыха и длительного нахождения людей – кровати в спальне, диваны и кресла в зале, школьный письменный стол, а также детская комната – должны подвергаться наименьшему электрическому и магнитному воздействию. Для этого перед устройством таких мест необходимо провести мониторинг уровней излучения ЭМП.
  
• 
  Время от времени измерения следует повторять, так как электромагнитная обстановка в доме имеет тенденцию изменяться.
  Для исключения или уменьшения уровней воздействия ЭМП на организм человека важно выполнять ряд простых рекомендаций:
  Исключение длительного пребывания в местах с повышенным уровнем магнитного поля промышленной частоты
  
• 
  Грамотное расположение мебели для отдыха, обеспечивающие расстояние 2-3 метра до электрораспределительных щитов, силовых кабелей, электроприборов
  При приобретении бытовой техники обращайте внимание на информацию о соответствии прибора требованиям санитарных норм
  
• 
  Использование приборов меньшей мощности
  
• 
  Не пользоваться сотовым телефоном без необходимости, не разговаривать непрерывно более 3-4 минут
  
• 
  Использовать в автомобиле комплект hands-free, размещая его антенну в геометрическом центре крыши.
  

Заключение

Защита населения от вредного воздействия магнитных и электрических полей̆ сегодня актуальна, как никогда. Статистика показывает, что парк бытовых электроприборов и изделий электронной техники из года в год растет, усложняя экологию и условия выживания человека. Соблюдение простых правил совместно с систематическим мониторингом среды обитания позволит не допустить превышения норм ПДУ излучений и не получить неприятных проблем, связанных со здоровьем.

Список литературы

• Санфилито С. Датчик Холла: физические основы и применение в магнитометрии — Институг Пауля Шеррера, Виллиген. Швейцария, 2010.

• Прокошин В.И. Ярмолович В.А. Драпезо А.П. О разработке и применении коицентраторов. магнитного потока для устройств микромагнитоэлектроники, 2014 г.