Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu và xây dựng thiết bị khảo sát địa điện

• Tác giả: Trần Vĩnh Thắng
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Đức Vinh
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Vật lý Vô tuyến và Điện tử
• Đề tài: Nghiên Cứu Xây Dựng Thiết Bị Khảo Sát Địa Điện
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Khái niệm cơ bản
• 1.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG THIẾT BỊ ĐO PHỔ TỔNG TRỞ CHO THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG
• 2.1. Thiết kế, chế tạo thiết bị đo phổ tổng trở
• 2.2. Phần điện tử
• 2.3. Phần mềm thu thập dữ liệu và điều khiển
• 2.4. Phương pháp kiểm chuẩn - hiệu chỉnh EMCE
• 2.5. Đánh giá các đặc trưng của thiết bị. Đánh giá trong phòng thí nghiệm
• 2.6. Đánh giá ngoài hiện trường
• 3. CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG
• 3.1. Giải pháp triển khai nhanh thiết bị khảo sát địa điện ERT đa cực
• 3.2. Thí nghiệm hiện trường
• 3.3. Kết quả xử lý dữ liệu
• 3.4. So sánh kết quả với SuperSting R1, AGI
• 3.5. Giải pháp nguồn năng lượng mặt trời cho thiết bị quan trắc địa điện
• 3.6. Giải pháp nguồn điện dùng năng lượng mặt trời. Kết quả thử nghiệm
• 3.7. Ước lượng mật độ phương tiện cơ giới tham gia giao thông đường bộ
• 3.8. Nhiễu địa điện do các phương tiện giao thông đường bộ
• 3.9. Giải pháp ước lượng mật độ phương tiện qua nhiễu địa điện
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về phương pháp khảo sát địa điện

Phương pháp khảo sát địa điện, bao gồm ERT (Electrical Resistance Tomography) và EIT (Electrical Impedance Tomography), là những kỹ thuật không phá hủy, cho phép xác định cấu trúc bên trong của đối tượng thông qua việc đo lường các tính chất điện. ERT cung cấp thông tin về điện trở suất một chiều, trong khi EIT cho phép thu thập dữ liệu đa chiều về tính phân cực của môi trường. Những phương pháp này đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như khảo sát địa chất, quan trắc môi trường và nông nghiệp công nghệ cao. Để thực hiện phép đo, cần thiết phải sử dụng các điện cực gắn trên bề mặt đối tượng, từ đó thu thập dữ liệu về điện trở và điện trở suất. Tuy nhiên, trong thực tế, các thí nghiệm thường gặp phải nhiều nguồn nhiễu từ môi trường, ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả. Việc nghiên cứu và phát triển các thiết bị khảo sát địa điện là cần thiết để nâng cao độ tin cậy của các phép đo trong điều kiện thực địa.

1.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo

Khi thực hiện khảo sát địa điện, có nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến kết quả đo, bao gồm thiết kế cấu hình điện cực, nguồn nhiễu từ môi trường và hiệu ứng ghép cặp điện từ (EMCE). Nhiễu địa điện, đặc biệt trong khu vực đô thị, có thể đến từ các phương tiện giao thông và các hoạt động nhân tạo khác. Điều này làm cho tín hiệu đo được có thể bị chìm trong nhiễu, dẫn đến độ tin cậy của phép đo bị giảm. Việc hiểu rõ các yếu tố này là rất quan trọng để cải thiện phương pháp khảo sát và nâng cao độ chính xác của các kết quả thu được.

II. Xây dựng thiết bị khảo sát địa điện

Quá trình xây dựng thiết bị khảo sát địa điện bao gồm nhiều bước quan trọng, từ thiết kế phần cứng đến phát triển phần mềm. Thiết bị cần phải được chế tạo với các linh kiện điện tử đáng tin cậy và có khả năng thu thập dữ liệu với độ phân giải cao. Việc sử dụng các chip và modul thu thập dữ liệu hiện đại giúp nâng cao hiệu quả của thiết bị. Ngoài ra, việc kiểm chuẩn thiết bị qua các mẫu chuẩn cũng là một bước quan trọng để đảm bảo độ chính xác của các phép đo. Thiết bị khảo sát địa điện được thiết kế để hoạt động hiệu quả trong điều kiện thực địa, đặc biệt là trong môi trường đô thị có nhiều nguồn nhiễu.

2.1. Thiết kế và chế tạo thiết bị

Thiết kế thiết bị khảo sát địa điện bao gồm việc lựa chọn các linh kiện điện tử phù hợp và xây dựng mạch điện tử. Các bộ phận như bộ phát tín hiệu, bộ chuyển đổi điện áp-dòng điện và bộ thu thập dữ liệu cần được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu suất cao nhất. Phần mềm điều khiển thiết bị cũng cần được phát triển để thu thập và xử lý dữ liệu một cách hiệu quả. Việc kiểm tra và đánh giá thiết bị trong phòng thí nghiệm trước khi triển khai thực địa là rất quan trọng để đảm bảo rằng thiết bị hoạt động đúng như mong đợi.

III. Ứng dụng và giải pháp triển khai

Việc triển khai thiết bị khảo sát địa điện không chỉ dừng lại ở việc chế tạo mà còn bao gồm các ứng dụng thực tiễn trong khảo sát địa chất và môi trường. Các giải pháp ứng dụng như sử dụng năng lượng mặt trời để cung cấp điện cho thiết bị khảo sát giúp giảm chi phí và tăng tính bền vững. Ngoài ra, việc ước lượng mật độ phương tiện giao thông qua nhiễu địa điện cũng là một ứng dụng thú vị, giúp cung cấp thông tin hữu ích cho các nghiên cứu về giao thông và môi trường. Những kết quả thu được từ các thí nghiệm thực địa sẽ được so sánh với các thiết bị thương mại hiện có để đánh giá hiệu quả và độ tin cậy của thiết bị mới.

3.1. Kết quả và đánh giá

Kết quả từ các thí nghiệm thực địa cho thấy thiết bị khảo sát địa điện mới có khả năng hoạt động hiệu quả trong điều kiện đô thị. Việc so sánh với thiết bị thương mại như SuperSting R1 cho thấy độ chính xác và độ tin cậy của thiết bị mới không thua kém. Những thông tin thu được từ khảo sát không chỉ giúp nâng cao hiểu biết về cấu trúc địa chất mà còn cung cấp dữ liệu quan trọng cho các nghiên cứu về ô nhiễm môi trường và phát triển nông nghiệp công nghệ cao.