الدرس 22: الطرق الكهرومغناطيسية

الطرق الكهرومغناطيسية (EM) تستند الى قياس المجالات الكهرومغناطيسية المصاحبة للتيارات المترددة المستحثة تحت السطح بواسطة تيار ابتدائي. في معظم الطرق فإن المجال الابتدائي أو المستحث ينتج بتمرير تيار متغير في ملف أو في سلك طويل موضوع فوق الأرض. المجال الابتدائي ينتشر في الحيز فوق وأسفل الأرض ويستحث تيارات في موصلات تحت سطحية طبقاً لقوانين الحث الكهرومغناطيسي. تلك التيارات ترفع من المجالات الكهرومغناطيسية الثانوية التي تشوش المجال الابتدائي. بشكل عام فإن المجال المحصلة الذي يمكن أن يلتقط بواسطة ملف مستقبل مناسب سوف يختلف عن المجال الابتدائي في الشدة والطور والاتجاه وتكشف عن وجود الموصلات.

الوظيفة الأساسية لطرق المجال الكهرومغناطيسي هي تحديد الأجسام ذات الموصلية الكهربية العالية. أكثر الأهداف المفضلة هي الخامات المعدنية وبالذات الكتل الكبريتيدية ، بالرغم من انها استخدمت لرسم الصدوع ، القص، والعروق الموصلة الرقيقة ، وهي شائعة في تتبع الأنابيب والأسلاك التحت أرضية. مدى ترددات المصدر يتراوح عادة بين 100 -500 هيرتز. الميزة الرئيسية لهذه الطرق على طرق المقاومة الكهربية انها لا تحتاج وصلات أرضية موصلة وأنظمة كثيرة يمكن أن تستعمل من الطائرة.

من بين طرق المجال المغناطيسي الطبيعية طريقة  " AFMAG" (اختصار للمجال المغناطيسي للتردد المسموع) والطرق الأرضية التي تجعل استخدام المجالات الأرضية الطبيعية في مستويات تردد مختارة. عمق الاختراق المحتمل لهذه الطرق أكبر من تلك التي للطرق الصناعية. طريقة المغناطيسية الأرضية (MT) قادرة على تحديد الفجوات التوصيلية الرئيسية في القشرة والوشاح مثل مناطق تماس القاعدة والرسوبيات والمناطق العالية التوصيل في الوشاح.

كما رأينا من الوصف السابق فان المشكلة الرئيسية الطرق الكهرومغناطيسية الجوية هي فصل الاستجابات الثانوية الصغيرة جداً في وجود مجال ابتدائي كبير جداً. تلك الصعوبة بالطبع تنطبق على الأنظمة الأرضية أيضاً ، ولكن بدرجة أقل بكثير. احدى الطرق للالتفاف على المشكلة هي باستخدام مجال ابتدائي يكون نبضياً أكثر منه مستمرأ ومحاولة قياس الاستجابة الثانوية خلال وقت إيقاف الإرسال. هذا المبدأ هو أساس لنظام INPUT ( نبض مستحث عابر) الذي طوره Barringer (1962). هذا في الواقع  مجال زمن أكثر منه وحدة تردد كهرومغناطيسي وطريقة الارسال والاستقبال لها بعض الشبه مع طريقة الاستقطاب المستحث لمجال الزمن.

حلقة الارسال ، مربوطة أفقياً حول طائرة كبيرة نسبياً يتم تنشيطها بواسطة نبضات موجية نصف جيبية ذات قطبية عكسية بالتناوب. اوقات التشغيل والايقاف هي 1.5 و 2 ميللي ثانية على الترتيب ،في أحد النماذج ، مسببة تردد تواتر حوالي 285 هيرتز. حلقة الاستقبال عمودية  ومحورها في  اتجاه خط الطيران ومقطورة في جسم طائر في نهاية سلك طوله حوالي 500 قدم. الجهد في ملف المستقبل سوف يتناسب مع   d H_s/dt  ; المكبر، مع ذلك مغلق (بلغة الالكترونيات ، هذا يعرف بالإمرار الانتقائي) خلال فترة نبض الارسال وبالتالي لا يوجد مخرج اشارة. خلال فترة ايقاف الارسال فان مكبر المستقبل يشغل. وكنتيجة لذلك فان المجال المغناطيسي الثانوي ،الناشئ من التيارات المستحثة في الأرض، الذي في هذه الحالة يضمحل أسياً بسبب المجال الابتدائي النابض ، يمكن أن يلتقط في المستقبل خلال فترة الميللي ثانيتين تلك.

المصدر الرئيسي للضوضاء هو المجال الثانوي الزائف من الطائرة. أثر ذلك المجال يحذف الى درجة كبيرة باستخدام اشارة مرجع من جهد المجال الابتدائي في ملف المستقبل، لحذف تلك الاشارة من كل قنوات المستقبل ; الحركة النسبية للجسم الطائر تعوض في نفس الوقت. مصادر الضوضاء الأخرى مثل الجوية وخطوط الكهرباء طمسها أكثر صعوبة.

طريقة ال  INPUT ذات مظاهر جذابة معينة. عمق الاختراق (محتمل أكثر من 400 قدم) أكبر من معظم الطرق الكهرومغناطيسية الجوية ، بينما سجل القنوات الأربع يعكس صفة الموصلات. هذا النوع من المؤشر على أي حال هو ضرورة وكذلك ميزة جوهرية ، نظراً لأنه في النظام النابض فان كاشف الملف ، الذي يسجل d H_s/dt يعزز مجالات الاضمحلال السريع ، بينما الموصلات الجيدة تنتج عادة مجال ثانوي يضمحل ببطء. بعض أنواع مقاييس مغناطيسية التيار المباشر قادرة على معالجة ترددات في المدى المسموع مما يؤدي الى التقاط أفضل من الملف , وذلك لأن الأخير يقيس ∆ h_s.

نظرا لأن ال INPUT حديثة نسبياً فان إمكانياتها وتقييداتها لم تحدد بعد . ومثل طريق الطائرتين فإنها أغلى من الطرق الكهرومغناطيسية الجوية البسيطة.