МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано | Утверждаю | |
Руководитель ООП по специальности 130102 декан ГРФ проф. | Зав. кафедрой ГФХМР проф. |
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«РАЗВЕДОЧНАЯ ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА»
(наименование по рабочему учебному плану)
Специальность: 130102 «Технологии геологической разведки»
Специализации:
«Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых»,
«Сейсморазведка»
«Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых»
Квалификация (степень) выпускника: специалист
Форма обучения: очная
Составитель:
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
Составитель: доцент
Научный редактор: профессор
1. Цель и задачи дисциплины
Современные геофизические исследования, проводимые как для изучения глубинного строения Земли, так и для поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, решение разнообразных инженерно-геологических, гидрогеологических и других технических задач проводятся сложными компьютеризованными системами.
Это космическая и аэрогеофизическая аппаратура, наземная и скважинная аппаратура. Комплекс измерений различных по природе геофизических полей (электромагнитное, тепловое, радиоактивное, упругое, гравитационное) содержит первичные преобразователи, построенные на различной физической основе, усилители и преобразователи, источники питания, запоминающие устройства, устройства отображения и обработки данных измерений. Чаще всего данные измерений от первичных преобразователей передаются по различным каналам связи. Высокая точность измерений, значительные объёмы измерительной информации, эксплуатация аппаратуры в тяжёлых климатических и температурных условиях, подверженность воздействию повышенных вибраций и ударов – всё это требует особых подходов к построению схем и конструкций, надежных и удобных в эксплуатации.
Целью преподавания этой дисциплины является изучение студентами основ электротехники, электроники и основных элементов и узлов, использующихся в геофизической аппаратуре, а также функциональных схем этой аппаратуры и принципов её работы при измерении разнообразных, как стационарных, так и нестационарных физических полей.
Курс «Разведочная геофизическая аппаратура» базируется на курсах физики и математики, изучаемых студентами ранее. Он состоит из 34 часов лекционных занятий, 17 часов лабораторных работ и закрепляется курсовой работой с целью получения навыков работы с электронно-измерительной аппаратурой, отработкой данных измерений на ПЭВМ.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
После освоения курса «Разведочная геофизическая аппаратура» будущий горный инженер-геофизик должен
· знать принципы построения геофизической аппаратуры, понимать работу отдельных узлов и аппаратуры в целом,
· уметь рассчитывать режимы работы и правильно выбрать комплекс первичных преобразователей, определить их технические характеристики, исходя из поставленных геологических задач и условий эксплуатации аппаратуры.
· понимать и уметь правильно выбрать функциональную схему аппаратуры, включая усиление, преобразование электрических сигналов в вид, удобный для обработки или передачи по каналам связи, питание аппаратуры электрическим током.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры |
7 | ||
Общая трудоемкость дисциплины | 144 | 144 |
Аудиторные занятия | 51 | 51 |
Лекции | 34 | 34 |
Лабораторные работы (ЛР) | 17 | 17 |
Самостоятельная работа в т. ч. | 93 | 93 |
Курсовая работа | 51 | 51 |
Вид итогового контроля | экзамен | экзамен |
Общая трудоемкость час | 144 | 144 |
зач. ед. | 5 | 5 |
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№ п/п | Раздел дисциплины | Лекции, час. | ЛР, час. |
1 | Краткий обзор развития электроники и геофизической аппаратуры. Современное состояние и перспективы развития | 2 | - |
2 | Элементы геофизических приборов и основы теории электрических цепей. Условия эксплуатации геофизической аппаратуры | 4 | 2 |
3 | Электрические сигналы и системы для геофизических исследований | 2 | |
4 | Основные функциональные аналоговые элементы и узлы геофизической аппаратуры. Выпрямители. Усиление электрических сигналов. Основные схемы включения транзистора, их назначение, особенности. Усилители, обратная связь, генераторы гармонических и релаксационных сигналов | 6 | 5 |
5 | Основные цифровые функциональные элементы и узлы геофизической аппаратуры. Логические функции и основные логические элементы. Триггеры, счётчики, регистры, мультиплексоры и демультиплексоры, шифраторы и дешифраторы, сумматоры и др. | 6 | 4 |
6 | Способы и устройства преобразования электрических сигналов | 2 | 4 |
7 | Регистрация и визуализация данных измерений на подвижных носителях | 2 | - |
8 | Запоминающие и регистрирующие устройства на неподвижных носителях. Микро ЭВМ, применение ПЭВМ | 2 | - |
9 | Источники питания | 2 | - |
10 | Аэрогеофизическая аппаратура | 2 | - |
11 | Наземная геофизическая аппаратура | 2 | - |
12 | Скважинная геофизическая аппаратура | 2 | - |
4.2. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Краткий обзор развития электроники и геофизической аппаратуры. Современное состояние и перспективы развития.
Раздел 2. Элементы геофизических приборов и основы теории электрических цепей. Условия эксплуатации геофизической аппаратуры. Электронные ионные и полупроводниковые элементы. Дифференцирующие и интегрирующие цепи. Фильтры нижних и верхних частот. Полосовые и режекторные фильтры. Пассивные и активные фильтры. Требования к аппаратуре, эксплуатирующейся в аэро, наземном (возимом или носимом вариантах), для исследований скважин (на нефть и газ, уголь, руды, подземные воды).
Раздел 3. Электрические сигналы и системы для геофизических исследований. Способы передачи сигналов и уплотнения каналов. Амплитудная, частотная, широтно-импульсная и разовая модуляции, цифровая передача данных. Частотное, временное и пространственное уплотнение каналов.
Раздел 4. Основные аналоговые функциональные элементы и узлы геофизической аппаратуры. Выпрямители (однотактные, двухполупериодные), стабилизация токов и напряжений. Основные схемы включения транзисторов. Усилители постоянного и переменного тока, избирательные и дифференциальные усилители. Обратная положительная и отрицательная связь в усилителях. Усилители тока, напряжения по мощности. Операционные усилители. Генераторы гармонических колебаний с RC и LC – цепями. Мультивибратор, блокинг-генератор, ждущий мультивибратор, триггер и др. генераторы нелинейных колебаний.
Раздел 5. Основные цифровые функциональные элементы и узлы геофизической аппаратуры. Логические функции и основные логические элементы (И, ИЛИ, НЕ), триггеры, счётчики, регистры, мультиплексоры и демультиплексоры, шифраторы и дешифраторы, сумматоры, компараторы.
Раздел 6. Способы и устройства преобразования электрических сигналов. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи сигналов, построенные на разных принципах для последовательного и параллельного преобразования.
Раздел 7. Регистрация и визуализация данных измерений на подвижных носителях. Регистрация на магнитных и бумажных носителях (электростатические, магнитная запись на ленту, проволоку, термопластичные, электроискровые и др.).
Раздел 8. Запоминающие и регистрирующие устройства на неподвижных носителях. Микро ЭВМ, применение ПЭВМ. На сердечниках с ППГ, на трансфлюксорах, на ферропластиках, ЗУ энергозависимые и энергонезависимые и др. Микроконтроллер, ОЗУ, ПЗУ.Раздел 9. Источники питания. Химические источники питания, аккумуляторы, источники питания от промышленной сети, генераторы переменного и постоянного тока для космической, аэрогеофизической, наземной и скважинной аппаратуры.
Раздел 10. Аэрогеофизическая аппаратура. Измерение и регистрация магнитного поля Земли, гамма-излучения, электропроводности (СДВР) Отбор и анализ проб воздуха.
Раздел 11. Наземная геофизическая аппаратура. Для наземных измерений магнитного поля, электроразведки постоянном и переменном токе, методом переходных процессов, гравиразведки, сейсморазведки и др.
Раздел 12. Скважинная геофизическая аппаратура. Для измерений электрических, магнитных, упругих, плотностных, радиоактивных и др. свойств окружающих скважину горных пород, выделение продуктивных горизонтов и контроля технического состояния скважин и решения других задач.
5. Лабораторный практикум
№ п\п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ |
1 | 2 | Изучение работы электроизмерительных и радиоизмерительных приборов. Инструктаж по ТБ. |
2 | 4 | Расчет и монтаж резистивного делителя. |
3 | 4 | Монтаж и отладка транзисторного каскада с ОЭ с глубокой ОС. |
4 | 4 | Монтаж и отладка масштабирующего усилителя на ОУ. |
6 | 5 | Монтаж и отладка делителя частоты на JK- триггере. |
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
6.1. Рекомендуемая литература
Основная
1. Сковородников И. Г., Геофизические исследования скважин, УГГУ, Екатеринбург, 2005.
Дополнительная
2. «Радиотехника и электроника», М. Недра, 1990
3. Аппаратура и оборудование для геофизических исследований скважин, Справочник, и др., М. Недра, 1987
4. Основы разведочной геофизической аппаратуры, Лабораторные работы, ЛГИ, Л., 1981
5 , Лабораторный практикум СПГГИ (ТУ), 2007
6. . , , Бескабельные измерительные системы для исследований нефтегазовых скважин (теория и практика), М., , 2004
6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины.
По каждому разделу дисциплины студент может проконтролировать свои знания по контрольным вопросам, приведённых в лекциях. Результаты освоения курса РГА закрепляются курсовой работой студента.
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Лаборатория геофизических исследований скважин и разведочной геофизической аппаратуры (ауд.4503), оборудованная регистратором учебным «Карат» (рабочие место оператора ГИС), инклинометром малогабаритным МИР-36, каверномером скважинным малогабаритным, лабораторным резистивиметром, термометром скважинным лабораторным, сейсморазведочной станцией «ЛакколитХ-М2», протонными магнитометрами «МИНИМАГ», «ММПГ-1», эл. разведочными станциями «ЭРА-МАХ», «Импульс-Д», геофизическим прибором «ЭРА-ТЕСТ», каротажной станцией-подъёмником (во дворе Университета). Лаборатория радиометрии, геохимии и петрофизики (ауд.4507), оснащенная следующим оборудованием: полевой измеритель магнитной восприимчивости ПИМВ, радиометры СРП-97, георадары «ОКО-2», гамма-спектрометр МКС-АТ6101Д, детектор бетта-излучения МКГБ-01Б, гравиметр ГАК-3М. Междисциплинарная лаборатория магниторазведки и гравиразведки, оснащенная мультимедийным оборудованием (ауд.4509).
8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
По всем лабораторным работам студентам выдаются индивидуальные задания. Описание и порядок выполнения большинства из них приведены в сборнике лабораторных работ, подготовленных и изданных в Университете. Имеется электронный макет курса лекций по РГА.
