• Измерительный комплекс
• Проекты
• Публикации
• Сотрудники

Измерительный комплекс

Информационно-измерительный комплекс Лаборатории геофизического мониторинга предназначен для цифровой регистрации широкого класса геофизических полей. Информационно-измерительный комплекс включает датчики геофизических полей, усилители, аналоговые фильтры и сеть сбора данных. Комплекс дает возможность регистрировать вариации в широком частотном диапазоне следующих геофизических параметов:

• геомагнитного поля с помощью автоматической магнитной обсерватории сети Intermagnet;
• вариаций геомагнитного поля с помощью феррозондового магнитометра;
• 3-х компонент ULF пульсаций магнитного поля с использованием индукционных магнитометров;
• 3-х компонент теллурических токов;
• атмосферного электрического поля с использованием электростатического флюксметра;
• вертикального электрического тока атмосферы с использованием токового коллектора;
• атмосферного давления с использованием жидкостного микробарографа;
• метеорологических параметров с использованием цифровой метеостанции «WS-2500» и ультразвукового метеорологического комплекса «Метео-2М»;
• объемной активности ²²²Rn и ²²⁰Rn с использованием сейсмической радоновой станции «СРС-05»;
• плотности потока солнечного излучения с использованием пиранометра «CMP-3»;
• высотных профилей скорости ветра с использованием акустического допплеровского локатора (содара) «Волна-3».

Датчики

Автоматическая магнитная обсерватория Международной сети геомагнитных обсерваторий Intermagnet измеряет три компоненты геомагнитного поля, используя трехкомпонентный flaxgate-магнитометр, и полную величину геомагнитного поля с помощью скалярного протонного магнитометра.

Векторный трехкомпонентный магнитометр имеет следующие основные технические характеристики:

• разрешение – 0,1 нТл;
• динамический диапазон – 2000 нТл;
• полоса пропускания – 0−1 Гц;
• температурная стабильность – 0,25 нТл/°C;
• долгосрочная стабильность – 5 нТл/год.

Скалярный протонный магнитометр имеет следующие основные технические характеристики:

• разрешение – 0,1 нТл;
• точность – 1 нТл.

Феррозондовый магнитометр является датчиком вариаций магнитного поля. Некоторые технические характеристики магнитометра:

• 3 измеряемых компоненты Земного магнитного поля;
• интервал выборки – 1 с;
• разрешение – 0.1 нТл.

Индукционные магнитометры сконструированы для записи ультранизкочастотных (ULF) пульсаций магнитного поля. Линейная частотная характеристика магнитных датчиков позволяет компенсировать спектральную неоднородность и широкий динамический диапазон интенсивности магнитных пульсаций. Коэффициент передачи индукционного датчика с усилителем составляет около 1 В/(нТл Гц). Некоторые технические характеристики магнитометров:

• частотный диапазон 10⁻³−3 Гц;
• уровень шума магнитного поля 0.5 пТл/Гц^1/2на частоте f=1 Гц;
• питание ±12 В, 0.25 Вт.

Теллурические токи. Для наблюдения теллурических токов применяется дифференциальный метод измерений. Три компоненты теллурического тока измеряются с использованием 300 м базовой линии между свинцовыми электродами и 400м скважины.

• Пороговая чувствительность геовольтметра ~0.0 мкВ/м;
• ширина полосы – 0.001−5 Гц.

Электростатический флюксметр. Для точных измерений атмосферного электрического поля, в качестве датчика используется электростатический генератор. Квази-статическое электрическое поле преобразуется в переменное поле при помощи периодического экранирования / экспонирования измерительного электрода датчика вращающейся заземленной пластиной. Электростатический флюксметр сконструирован по принципу постоянства площади электрода. Конструкция допускает увеличение чувствительности с помощью дифференциального метода измерений. Для калибровки прибора используется калибровочная пластина, установленная на фиксированном расстоянии от измерительного электрода датчика. Основные технические параметры:

• динамический диапазон для постоянного электрического поля ~80 db;
• уровень шума электрического поля 0.1 В/Гц^1/2 на частоте f=1 Гц;
• питание ~220 В, 50 Вт.

Токовый коллектор. Вертикальный ток в приземной атмосфере измеряется по методу падения напряжения на заданном стабильном резисторе, соединяющем датчик с землей. В прибор входят токособирающая антенна, усилитель и блок полосовых фильтров. Технические характеристики:

• чувствительность ~10⁻¹³ А/м;
• динамический диапазон ~10⁻¹³−10⁻⁹ А/м.

Жидкостной микробарограф предназначен для длительной регистрации инфразвуковых вариаций давления с высокой чувствительностью. Микробарограф состоит из двух отсеков с измерительными конденсаторами. Разность давлений в отсеках ведет к разности уровней жидкости и, следовательно, к дисбалансу емкостей измерительных конденсаторов. При записи инфразвуковых пульсаций, один отсек сообщается с атмосферой, а другой – с некоторым фиксированным объемом воздуха.

• Выходная чувствительность ~15 мВ/(дин/см²).

Цифровая метеостанция «WS-2500» предназначена для регистрации таких величин, как направление и скорость ветра, температура, давление, влажность, точка росы, уровень осадков. Конструктивно метеостанция «WS-2500» состоит из базового блока с кабелем для связи с ПК (5nbsp;м) и сетевым адаптером, набора термо-гигро-датчиков (до 9 штук), датчика ветра, датчика осадков.

Станция оснащена жидкокристаллическим дисплеем и предоставляет возможность передачи измеряемых параметров на персональный компьютер через COM-порт в формате RS232. Питание метеостанции осуществляется от сетевого адаптера. Питание датчиков осуществляется от солнечных батарей. Данные измерений передаются от датчиков на базовую станцию по радиоканалу на частоте 433 МГц.

Ультразвуковой метеорологический комплекс «Метео-2М» предназначен для регистрации быстрых вариаций направления и скорости ветра, температуры, давления, влажности. Конструктивно метеорологический комплекс «Метео-2М» состоит из ультразвуковой головки, блока датчиков влажности и давления, блока питания. Измеряемые параметры передаются на персональный компьютер через COM-порт в формате RS232. Частота выдачи данных ~10 Гц. Диапазоны измерений:

• температура воздуха: −40 − +50°C;
• скорости горизонтального ветра: 0,2 − 30 м/с;
• направления горизонтального ветра: 0 − 360°;
• относительной влажности воздуха: 10 − 98%;
• атмосферного давления: 600 − 800 мм.рт.ст.

Сейсмическая радоновая станция «СРС-05» предназначена для измерения объемной активности радиоактивных газов радона (²²²Rn) и торона (²²⁰Rn) в воздухе, а также температуры, влажности и давления воздуха. Диапазоны измерений:

• объемной активности ²²²Rn и ²²⁰Rn: 20 − 2,0×10⁴ Бк/м³;
• температуры: 5 − 50°C;
• относительной влажности воздуха: 30 − 90%;
• атмосферного давления: 700 − 820 мм.рт.ст.

Пиранометр «CMP-3» предназначен для регистрации плотности потока солнечного излучения. Основные характеристики пиранометра:

• время отклика (95%): 18 с;
• нестабильность: ±1%;
• нелинейность (0 − 1000 Вт/м²): ±2,5%;
• ошибка направления (1000 Вт/м²): ±25 Вт/м²;
• ошибка наклона (1000 Вт/м²): ±2 %;
• чувствительность: 5 − 15 мкВ/Вт/м²;
• температурная зависимость чувствительности: ±6% (−10 − +40°C) ;
• температурный диапазон: −40 − +80°C;
• спектральный диапазон (50точек): 305 − 2800 нм;
• максимальный уровень радиации: 2000 Вт/м²;
• ожидаемая дневная точность измерения: ±10%.

Акустический допплеровский локатор (содар) «Волна-3» предназначен для восстановления высотных профилей скорости ветра. Основные характеристики содара:

• диапазон зондирования: 20 − 800 м;
• разрешение по высоте: 12−25 м;
• время зондирования для одного профиля: 15 − 17 с;
• диапазон измерений скорости ветра: 1 − 20 м/с;
• точность измерения скорости и направления ветра: ±0,2 м/с.

Сеть сбора данных

Локальная сеть сбора данных обеспечивает непрерывное поступление и обработку геофизических данных, наполнение базы данных обсерватории в режиме реального времени. В локальную сеть сбора данных входят

• основная система сбора данных, оснащённая платой аналого-цифрового преобразователя, на которую поступают данные с датчиков геофизических полей;
• система сбора данных феррозондового магнитометра;
• компьютер сбора данных автоматической магнитометной обсерватории сети Intermagnet;
• компьютер сбора данных цифровой метеостанции «WS-2500», измеряющей метеорологические параметры;
• компьютер сбора данных метеокомплекса «Метео-2М» и содара «Волна-3»;
• компьютер сбора данных сейсмической радоновой станции «СРС-05»;
• компьютер обработки данных, осуществляющий обработку первичных данных, поступающих с компьютеров сбора данных, включая их форматирование, усреднение, перевод в физическую величину;
• сервер базы данных, обеспечивающий поддержание собственно базы данных и доступ к данным из Интернет через локальную сеть Геофизической обсерватории «Борок»;
• компьютер архивации данных, на котором ежемесячно первичные данные, полученные за истекший месяц, переносятся на диски CD ROM, являющиеся основным архивным носителем цифровой информации базы данных.

Связь между компьютерами сети сбора данных осуществляется через коммутатор, функционирующий независимо от локальной сети и сервера Геофизической обсерватории «Борок».