izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2020-9-60-66izmertech-1840Research ArticleЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯELECTROMAGNETIC MEASUREMENTSОценка уровня собственных шумов датчиков геомагнитного и геоэлектрического полей методом многоканальных измеренийEstimation of self noise of geomagnetic and geoelectric field sensors using multichannel measurement methodАстафьевП. Ф.Astaf'evP. F.

Екатеринбург

Pavel F. Astaf'ev

Yekaterinburg

pashaek@mail.ruКоноплинА. Д.KonoplinA D.

Екатеринбург

Alexey D. Konoplin

Yekaterinburg

pbs002@mail.ruИнститут геофизики УрО РАНРоссияInstitute of Geophysics, UB RASRussian Federation202018072023096066Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1840

Рассмотрено применение методов электромагнитных зондирований для геофизических исследований. Приведены результаты синхронных измерений электрического и магнитного полей Земли, выполненных с помощью датчиков разных типов в частотном диапазоне 0,002–7000 Гц. Описаны различные способы получения оценки шумов датчиков. Предложена методика количественной оценки уровня собственных шумов исследуемых датчиков и характеристик естественного поля на основе двух- и трёхканальной схем синхронных измерений. Экспериментальные оценки шума сравнены с расчётными данными. Показано, что при измерениях естественного переменного магнитного поля нельзя использовать магнитометр на основе магнитомодуляционного преобразователя, имеющий высокий уровень собственного шума.

Results of synchronous electric and magnetic fields measurements made by different types of sensors in the frequency range of 0.002–7000 Hz are covered. Different approaches to obtaining the evaluation of sensor noise are considered. The technique of quantitative estimation of level of natural noise of each sensor and characteristics of a natural field on the basis of two- and three-channel scheme of synchronous measurement is given. Comparison of experimental noise estimations with computational ones is given. It is shown that the magnetometer based on magnetomodulation transducer has an unacceptably high level of its self noise for using it in applications related to the measurement of natural geomagnetic field.

индукционный датчик магнитного полямагнитомодуляционный датчик магнитного полягеомагнитное полесобственные шумы датчикаспектральный анализ временны́х рядов.coil magnetic sensormagnetomodulation magnetic sensorgeomagnetic fieldself noise of sensorspectral analisys of time series.ReferencesПоляков С. В., Резников Б. И., Щенников А. В., Копытенко Е. А., Самсонов Б. В. Линейка индукционных датчиков магнитного поля для геофизических исследований // Сейсмические приборы. 2016. Т. 52. № 1. С. 5–27. https://doi.org/10.3103/S0747923917010078Poliakov S. V., Reznikov B. I., Shchennikov A. V. et al., Seism. Instr., 2017, vol. 53, pp. 1–18. https://doi.org/10.3103/S0747923917010078Сокол-Кутыловский О. Л. Измерение слабого магнитного поля низких частот на фоне геомагнитных вариаций // Измерительная техника. 2017. № 11. С. 46–49. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2017-11-46-49Sokol-Kutylovskii O. L., Measurement Techniques, 2018, vol. 60, no. 11, pp. 1137–1141. https://doi.org/10.1007/s11018-018-1330-8Stutzke N. A., Russek S. E., Pappas D. P., Tondra M., Journal of Applied Physics, 2005, vol. 97, no. 10, p. 10Q107. https://doi.org/10.1063/1.1861375Stutzke N. A., Russek S. E., Pappas D. P., Tondra M., Journal of Applied Physics, 2005, vol. 97, no. 10, p. 10Q107. https://doi.org/10.1063/1.1861375Prance R. J., Clark T. D., Prance H., Sensors and Actuators A: Physical, 2000, vol. 85, no. 1–3, pp. 361–364.Prance R. J., Clark T. D., Prance H., Sensors and Actuators A: Physical, 2000, vol. 85, no. 1–3, pp. 361–364.Wang C., Bin C., Christman L. E., Glen J. M. G., Klemperer L., McPhee D. K., Kappler K. N., Bleier T. E., Dunson J. C., Earth, Planets and Space, 2018, vol. 70, no. 57. https://doi.org/10.1186/s40623-018-0823-7Wang C., Bin C., Christman L. E., Glen J. M. G., Klemperer L., McPhee D. K., Kappler K. N., Bleier T. E., Dunson J. C., Earth, Planets and Space, 2018, vol. 70, no. 57. https://doi.org/10.1186/s40623-018-0823-7Арзамасцев Е. В., Коноплин А. Д., Астафьев П. Ф. Многочастотный комплекс фазочувствительного частотного индукционного зондирования // Датчики и системы. 2018. № 5. С. 55–60.Arzamascev E. V., Konoplin A. D., Astaf’ev P. F., Datchiki i sistemy, 2018, no. 5, pp. 55–60 (in Russian).С. Л. Марпл-мл. Цифровой спектральный анализ и его приложения; Пер. с англ. О. И. Хабарова, Г. А. Сидоровой; Под ред. И. С. Рыжака. М.: Мир, 1990. 584 с.Marple S. L. Jr., Digital spectral analysis with applications, Englewood Cliffs, N.J., Prentice-Hall, 1987.Вагин С. А. Развитие методики регистрации и интерпретации магнитотеллурических данных и результаты зондирований в Восточной части Балтийского щита: дисс. докт. физ.-мат. наук (С. Петербург, 2001).S. A. Vagin, Doctoral dissertation of physics and mathematics thesis (St. Petersburg, 2001).Номерованный О. М., Пьянков В. А. Определение случайной погрешности магнитометров по методу «трёх свидетелей» // В кн.: Tеория и аппаратура для геомагнитных исследований. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. С. 67–70.Nomerovannyi O. M., P’iankov V. A., Opredelenie sluchainoi pogreshnocti magnitometrov po metodu “trekh svidetelei”, in book Teoria i apparatura dlya geomagnitnykh issledovanii, Sverdlovsk, USC AS USSR Publ., 1983, рр. 67–70 (in Russian).Sleeman R., The Bulletin of the Seismological Society of America, 2006, vol. 96. pp. 258–271. https://doi.org/10.1785/0120050032Sleeman R., The Bulletin of the Seismological Society of America, 2006, vol. 96. pp. 258–271. https://doi.org/10.1785/0120050032Ando Y., Hayakawa M., IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials, 2006, vol. 126, no. 1, pp. 28–30.Ando Y., Hayakawa M., IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials, 2006, vol. 126, no. 1, pp. 28–30.Сокол-Кутыловский О. Л., Тягунов Д. С. Аппаратура для регистрации магнитного поля низких частот // Уральский геофизический вестник. 2007. № 4 (13). С. 69–73.Sokol-Kutylovskiy O. L., Tyagunov D. S., Ural’skiy geofi ziceskiy vestnik, 2007, no. 4 (13), pp. 69–73 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.