Приборы и методика геофизического эксперимента : сборник научных трудов / Рос. акад. наук, Кол. науч. центр, Поляр. геофиз. ин-т. – Мурманск : [б. и.], 1997. – 166 с.

Приборы и методика геофизического эксперимента ©Кольский научный центр РАН, 1997 г. Полярный геофизический институт НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ РЕГИСТРАЦИИ ЕСТЕСТВЕННОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В ДИАПАЗОНЕ 1-20 Гц JI. А. Першаков Полярный геофизический институт КНЦ Р АН 1. Диапазон электромагнитных явлений 1-20 Гц является важным объектом изучения физики космических, атмосферных и земных явлений. ,Он лежит на границе между космическими и земными источниками излучения. В настоящее время совершенствование методов исследования в этом диапазоне частот ведется по двум направлениям: 1) использование современных процедур обработки сигналов, 2) повышение чувствительности и помехоустойчивости приемной аппаратуры. В последние годы в основном совершенствовались процедуры обработки сигналов: спектральные, корреляционные, статистические и др. Повышению чувствительности и помехоустойчивости приема уделялось меньше внимания. В настоящей работе описывается высокочувствительный регистратор ЭМП сверхнизкочастотного диапазона (СНЧ) и некоторые результаты измерений, полученные с его помощью. 2. Особенности регистратора и его основные характеристики. Регистратор включает в себя два индукционных датчика ЭМП и приемник. Датчики представляют собой соленоиды с сердечниками из феррита (количество витков п=340000) и из пермаллоя (п=200000). Приемник состоит из малошумящего усилителя, сумматора, фильтров нижних частот (ФНЧ), фильтров верхних частот (ФВЧ), режекторных фильтров гармоник сети и системы согласующих усилителей. Одним из основных препятствий к повышению чувствительности и динамического диапазона приемной аппаратуры в диапазоне 0,5-10 Гц являются фликкер-шумы усилительных приборов, спектральная плотность которых обратно пропорциональна частоте и растет по экспоненциальному закону. Для повышения пороговой чувствительности предварительный усилитель выполнен на четырех малошумящих усилителях, включенных параллельно, и суммирующего усилителя. Для защиты от КПК - помех, характерных дня геомагнитных возмущений, применяются несколько ФВЧ по схеме Бесселя второго порядка. Для подавления помех от линий электропередач, электрофи- щфованных железных дорог, мощных силовых установок и других индустриальных помех применяются ФНЧ и режекторные фильтры. Для защиты от электро­ статических и диэлектрических помех датчики, приемник и соединительные кабели тщательно экранированы. Одновременно металлические экраны и корпуса выполня­ ют роль пассивных термостабилизаторов при быстрых вариациях температуры. Длина датчиков поля, обладающих чувствительностью 1 пТл (пикоТесла) достигает 1-2 метров, а вес - десятков килограмм. Смещение таких датчиков в магнитном поле Земли на 1 мкм вызывает помеху величиной более нескольких пТл. Известно, что поверхность Земли испытывает постоянные случайные колебания с амплитудой около 1 мкм в диапазоне единиц Герц. Землетрясения, промышленные взрывы, удары ветра и другие метеоявления вызывают помехи в десятки пТл. Поэтому для защиты от сейсмических и акустических помех датчики электромагнитного поля были установлены в специально оборудованных траншеях. Основные технические характеристики приемника Диапазон рабочих частот 0,5-25 Гц Неравномерность амплитудно-частотной характеристики в диапазоне 1-20 Гц не более 3 дБ Динамический диапазон приемника не менее 80 дБ Уровень собственных шумов предусилителя в диапазоне 1-20 Гц не более 3 нВ/Гц1/2 На рис. 1 сравниваются уровни собственных шумов и калибровочный сигнал для серийного усилителя на микросхеме К140УД8А и разработанного малошумящего усилителя в диапазоне 0,5-5 Гц. 119