Радиолокационный метод исследований отложений торфа и сапропеля
4.3. Экспетименты с дипольной электрической антенной , работающей в импульсном режиме.

Экспериментальная проверка зависимости периода возбуждаемых колебаний при "ударном" возбуждении антенн от относительной диэлектрической проницаемости среды проводилась с помощью генератора импульсов с параметрами = 22 нс. , t=100нс, в Качестве антенны использовался проволочный диполь диаметром 1 мм и длиной 1 м. При погружении антенны в воду (отн=81) период колебаний составлял 80 нс., в воздухе происходило излучение с =4нс. Антенна , расположенная на поверхности земли, имела период колебаний около 10нс. Эти данные с точностью до погрешностей измерений времени совпадают с теоретически рассчитанными.

Для оценки применимости полученных выражений для напряженности электрического поля автором были проведены измерения диаграммы направленности реальных антенн в поглощающей среде. Так как для практических целей разведки необходимо, прежде всего узнать характер излучения антенн, расположенных над залежами торфа и сапропеля, измерения проводились в воде, т.е. в среде наиболее близкой к ним по своим свойствами При этом использовались установки двух типов.

Схема установки первого типа представлена на рис.4.6.Установка состояла из плавающей дипольной антенны длиной 2 метра., применявшейся для зондирования сапропеля, неподвижно закрепленной на поверхности озера глубиной 3 метра. Плавающая антенна являлась передающей. Кабели питания передатчика располагались над поверхностью воды, что необходимо для уменьшения их влияния на диаграмму направленности антенн. Приемная антенна, с помощью которой проводились измерения, располагалась в воде на расстоянии 2 метров от передающей. Фиксация расстояния и перемещения приемной антенны обеспечивалась с помощью диэлектрической штанги из дерева. Приемная антенна (диполь длиной 1 м) подключалась через симметрирующее устройство с помощью коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 ом к приемно-регистрирующему блоку георадара с-023. Процесс полевых измерений сводился к плавному перемещению приемной антенны в экваториальной и меридиональной плоскостях передающей антенны, регистрации временных интервалов между прохождением приемной антенны характерных точек, записи полученных сигналов на магнитофон. Далее в камеральных условиях записанные сигналы воспроизводились на экране осциллографа и через определенные промежутки времени производилось измерение их амплитуды. Для устранения случайных ошибок измерения амплитуды, вызванных неточностью момента времени снятия отсчетов, проводилась многократная запись в полевых условиях и многократное воспроизведение в камеральных. Ввиду того, что регистрирующая аппаратура не может обеспечить требуемую абсолютную точность измерений амплитуды, все измерения приводились к единичному уровню. Результаты измерений с помощью этой установки показаны на рис.4.8. Как видно, расположение антенн у поверхности раздела двух сред существенно влияет на диаграмму направленности. Вместо ненаправленного излучения, характерного для экваториальной плоскости электрических диполей, излучение реальной антенны носит явно выраженный направленный характер. Искажений формы импульсов при этом не наблюдалось. Излучение антенны вверх примерно в 10 раз меньше, имеет нестабильный характер.

Излучающие свойства реальной антенны, расположенной на поверхности раздела двух сред в меридиальной плоскости Н, изучались с помощью установки, изображенной на рис . 47.

Установка состояла из двух идентичных дипольных антенн длиной 2 м., используемых при работе с переносной модификаций георадара С-023. Антенны располагались вблизи поверхности воды на вращающихся диэлектрических стойках. Подводящие кабели были подвешены в воздухе на высоте 1.5 м. Над поверхностью воды, Расстояние между центрами антенн составляло 4 м.

Процесс измерений сводился к регистрации амплитуды первого максимума принятого сигнала. При этом обе антенны устанавливались параллельно друг другу и поверхности воды. Как и в первом случае, из - за невозможности проведения с помощью георадара С-023 абсолютных измерений амплитуды, результаты исследования приводились к единичному уровню.

Диаграмма направленности в плоскости Н показана на рис.4.8. Форма ДН реальной антенны удовлетворительно совпадает с теоретической (рис.4.1). Исключения составляют точки, расположенные вблизи оси антенн. Отличие полученных результатов от теоретических можно объяснить рассеивающим действием отдельных элементов конструкции антенн. Следует также отметить наличие искажений формы сигнала, связанных с разновременностью прихода волн, излучаемых противоположными плечами диполей. Эти искажения, как и обосновано теорией, наиболее сильно сказывается при соосном положении антенн.

Проведенные автором исследования, описанные в этом разделе позволяют сделать следующие выводы:

1. Излучение ампульных электромагнитных волн возможно не только с помощью сверхширокополосных антенн, но и резонансными проволочными антеннами.

2. Форма излученных сигналов в основной определяется импульсной характеристикой антенны, зависящей от ее геометрических размеров и свойств среды.

3. Период колебаний, формируемых антенной, равен 2l/V. для расширения полосы излучаемого сигнала необходдимо устранить переколебания сигнала в антенне. Это достигается подборов ее импульсной характеристики.

4. Дипольные антенны излучают в разных направлениях волны, имеющие различный профиль. Наименьшие искажения формы волн совпадают с максимумом диаграммы направленности.

5. Диаграмма направленности реальной электрической антенны, расположенной на поверхности залежи, в плоскости Н совпадает с теоретической, в плоскости Е наблюдается однонаправленное излучение, в отличии от ненаправленного характера для излучения в однородной среде.



на первую страницу