Исследование электрического сопротивления
Исследования электрического сопротивления (также называемые исследованием сопротивления грунта или удельного сопротивления) — один из ряда методов, используемых в археологической геофизике , а также в инженерно-геологических исследованиях. В этом типе исследования измерители электрического сопротивления используются для обнаружения и картирования подповерхностных археологических особенностей и узоров.
Измерители электрического сопротивления можно рассматривать как аналогичные омметрам, используемым для проверки электрических цепей. Археологические объекты могут быть нанесены на карту, когда они имеют более высокое или более низкое удельное сопротивление, чем их окружение. Каменный фундамент может препятствовать потоку электричества, в то время как органические отложения в куче мусора могут проводить электричество легче, чем окружающая почва. Хотя методы сопротивления обычно используются в археологии для картографирования в плане, они также имеют ограниченную способность различать глубину и создавать вертикальные профили (см. Электротомография удельного сопротивления ). Другие области применения включают измерение удельного электрического сопротивления бетона.для определения потенциала коррозии в бетонных конструкциях. Электрическая съемка является одним из самых популярных геофизических методов благодаря тому, что это неразрушающий и экономически выгодный метод исследования. [1]
В большинстве систем металлические зонды (электроды) вставляются в землю для получения показаний местного электрического сопротивления. Используются датчики различных конфигураций , большинство из которых имеют четыре датчика, часто установленных на жесткой раме. В этих системах два щупа, называемые токоизмерительными щупами, используются для подачи тока (постоянного или низкочастотного коммутационного тока) в землю. Два других датчика, называемые датчиками напряжения или потенциала, используются для измерения напряжения, которое показывает местное удельное сопротивление. Как правило, большее расстояние между датчиками обеспечивает большую глубину исследования, но за счет чувствительности и пространственного разрешения. [2]
Ранние исследования (начиная с середины 20 века) часто использовали массив Веннера ., который представлял собой линейный массив из четырех зондов. Они были расположены по схеме ток-напряжение-напряжение-ток на равных расстояниях поперек массива. Зонды монтировались на жесткой раме или размещались индивидуально. Хотя этот массив довольно чувствителен, он имеет очень широкий диапазон для глубины исследования, что приводит к проблемам с горизонтальным разрешением. В ряде экспериментальных решеток пытались преодолеть недостатки матрицы Веннера, наиболее успешной из них была решетка с двумя зондами, которая стала стандартом для археологического использования. Массив с двумя датчиками, несмотря на свое название, состоит из четырех датчиков: один датчик тока и один датчик напряжения, установленные на мобильной раме для сбора данных обследования, а другой датчик тока размещен удаленно вместе с эталонным датчиком напряжения. Эти стационарные удаленные датчики подключаются к мобильным датчикам с помощью висячего кабеля.[3] Логистическое преимущество более компактного массива несколько компенсируется тянущимся кабелем.
Недостатком описанных выше систем является относительно низкая скорость съемки. Одним из решений этой проблемы были колесные массивы. В них используются колеса с шипами или металлические диски в качестве электродов, а также может использоваться квадратная матрица (разновидность матрицы Веннера), чтобы избежать обременения волочащегося кабеля. Колесные массивы могут буксироваться транспортными средствами или силами человека. [4]
Системы, имеющие длинные линейные решетки из множества электродов, часто используются в геологических приложениях и реже в археологии. Они выполняют повторяющиеся измерения (часто управляемые компьютером) с использованием разных расстояний между электродами в нескольких точках вдоль протяженной линии электродов. [5] Данные, собранные таким образом, могут использоваться для томографии или создания вертикальных профилей. [6]
