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June 04 Hédison K. Sato
GEO046Geofísica
Aula no 12MÉTODOS ELETROMAGNÉTICOSMétodos a fonte próximaMétodos aéreos
2
Configurações típicasT R
54,74O
HCP (Horizontal Coplanar)
PERP (Perpendicular)
VCP (Vertical Coplanar)
VCA (Vertical Coaxial)
NULL
PAR (Parallel)
H WAVETILT
V WAVETILT
Configurações usuais em aplicações no domínio da freqüência.Máximo acoplamento: HCP,VCP, VCA.Mínimo acoplamento: PERP, NULL, PAR a 54,74o
3Domínio da freqüênciaMedições típicas
Fase de um ou mais componentes espaciais em relação a corrente na bobina transmissora.Dois componentes espaciais são, simultaneamente, captados e os resultados expressos como a razão entre as magnitudes dos componentes e a diferença de fase, ou os parâmetros da elipse de polarização.O mergulho e, algumas vezes, a direção horizontal do campo são medidos através da rotação da bobina receptora à procura do sinal mínimo.As diferenças entre os mesmos componentes para duas ou mais freqüências.
4
Campo primário
φ
y
x
z
ρ
),0,0( h
),,( φθρP•
θ
35
2
5
5
44)(3
4)(3
4)(3
rm
rhzmH
rhzymH
rhzxmH
zzz
zy
zx
ππ
π
π
−−
=
−=
−=
vertical,magnético dipolo um é fontea Se
5
Campo primário
φ
y
x
z
ρ
),0,0( h
),,( φθρP•
θ
5
35
2
5
4)(3
4434
3
rhzym
H
rm
rym
H
rxym
H
y
yz
yyy
yx
π
ππ
π
−=
−=
=
+ , direção nahorizontal magnético
dipolo um é fonte a Se
6
Fonte fixa e móvel s/ esfera
Fonte fixa: a medida é associada à posição do receptor.Fonte móvel: a medida é associada ao ponto médio entre as posições do transmissor e do receptor.
7
“Em linha” e broadside
Em linha: T e R caminham ao longo de uma mesma linha.Broadside : T e R em linhas paralelas. Na maioria dos casos produz anomalias mais estreitas.
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Forma da anomalia
T e R podem ser trocados nos arranjos simétricos e a anomalia é simétrica quando o corpo é simétrico em relação ao arranjo.Geralmente, arranjos assimétricos produzem anomalias espelhadas ao se permutar T por R sobre um corpo simétrico.
9
Slingram (HLEM)
As medidas são as partes em fase e quadratura, normalizadas para o campo primário.
( )
%100Im
%100)/Im(
%100Re
%1001)/Re(
0
0
×⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=
×=
×⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=
×−=
P
s
P
s
HH
ZZ
HH
ZZ
Quadratura
Fase
10
Semi-espaço homogêneo
Resposta a diversas configurações EM sobre um semi-espaço homogêneo, em função do número de indução.
2ωσµθ 0= r
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HCP s/ semi-plano condutor12
HCP s/ semi-plano condutor
13
HCP s/ semi-plano condutor14
HCP s/ semi-plano condutor
15
Diagrama de Argand (HCP)
Valores máximos negativos para uma placa vertical parametrizados para z/r e o parâmetro de indução α.
l.transversa acondutânci a é onde
ttr
σµωσα =
16Diagrama de Argand (HCP)Aplicação
No gráfico de 444 HzFase....... = -25 %Quadr..... = -4 %
Do diagrama de Argand,
S. ou
então, Assim, m. m, Como
80. e
300),754442104/(80
217528,0
7
≈×××=
====
−
tt
zrrz
σππσ
α
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Domínio do tempo
Mede-se o campo magnético durante o intervalo de tempo em que a corrente no transmissor está cortada.
A voltagem detectada, proporcional ao campo magnético, corresponde apenas ao campo secundário, mesmo com o uso das configurações de acoplamento máximo.
18
“Loop-loop” s/ condutor plano
Resposta TEM sistema HCP. Observar a simetria
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“Loop-loop” s/ condutor plano
Resposta TEM sistema HCP. Mergulho p/ direitaObservar a assimetria.
20
“Loop-loop” s/ condutor plano
Resposta TEM sistema HCP. Mergulho p/ direitaObservar a assimetria.
21“Coincident loop” sobrecondutor plano
Observar os valores do campo secundário bem destacados sobre o corpo condutor, semi-tabular, estendendo-se para a direita.
22“Coincident loop” sobrecondutor plano
Observar os valores do campo secundário continuam mais destacados sobre o corpo condutor que mergulha para a direita.
23“Coincident loop” sobrecondutor plano
Observar os valores do campo secundário continuam mais destacados sobre o corpo condutor que mergulha para a direita.Entretanto, o pico à esquerda está mais elevado relativamente.
24“Coincident loop” sobrecondutor plano
A curva da anomalia é simétrica visto a simetria da geometria do corpo tabular vertical.
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Levantamento aéreo
Princípios de funcionamento.Campo primário artificial.Bobina transmissora instalada na asa.
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Levantamento aéreo
Método com o transmissor fixo.
A bobina fica montada diretamente sobre o terreno e são feitos sobrevôos com o receptor.
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Levantamento aéreo
Método com o transmissor móvel.Sistema com duas aeronaves.
A maior dificuldade é manter a distância entre as aeronaves.
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Levantamento aéreo
Método com o transmissor móvel.Sistema com receptor a reboque (towed bird)
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Levantamento aéreo
Método com o transmissor móvel.As antenas transmissora e receptora ficam montadas em estruturas rígidas.
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Método INPUT
Método com o transmissor móvel.Método no domínio do tempo: as medidas são feitas durante os intervalos de tempo em que a corrente no transmissor inexiste, ou seja, sem a presença do campo primário.
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Método INPUT
As amplitudes dos picos da anomalia são representadas num papel transparente usando a “Escala” mostrada à direita. Os pontos são transladados até ajustar suas respectivas curvas e a marca 10000 indicará a condutância e profundidade.
Ábaco para obtenção da condutância e profundidade do topo de um semi-plano vertical condutor
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Método INPUT
Dois perfis de INPUT sobre locais provavelmente contendo sulfetos maciços.
33GPR Ground Penetrating Radar
Unidade de controle, armazenamento, processamento e apresentação.Antenas transmissora e receptora (dipoloselétricos).
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GPR
É usado na geofísica, geologia, hidrogeologia, mineração, engenharia civil e arqueologia.A condutividade elétrica dos materiais investigados e a freqüência de operação determinam a profundidade de penetração dos sinais de radar no material.Enquanto nos demais métodos EM a permissividade elétrica é desprezada, é ela quem desempenha o papel importante na partição da energia nas interfaces no GPR, devido as altas freqüências usadas.
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GPR
A resolução do método aumenta com a freqüência do sinal, enquanto a penetração diminui. A profundidade de penetração típica varia de 1 a 40 metros. Além das antenas dipolar, usam-se antenas-corneta (1,0 a 2,5 GHz) para investigações do pavimento em estradas de rodagem.
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GPR
Perfil às margens da Lagoa de Abaeté
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GPR
Dois canos sob uma laje de concreto
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GPR
Contaminação em um posto de gasolina.
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Bibliografia:
Castro, D. L., Castelo Branco, R. M. G., Cunha, L. S., Souza R. C. V. P. e Augusto, V. A., 2001, Mapeamento de pluma contaminante de hidrocarbonetos a partir de seções GPR em um posto de abastecimento em Fortaleza-Ceará, in: Anais do 7o. Congr. Inter. da SBGf, Salvador, 336-339.Frischknecht, F. C., Labson, V. F., Spies, B. R. e Anderson, W. L., 1991, Profiling methods using small sources. In: Nabighian, M. N., Electromagnetic methods in applied geophysics, V.2, Applications, p. 105-270.
40
Bibliografia:
Nabighian, M. N. e Macnae, J. C., 1991, Time domain electromagnetic prospecting methods. In: Nabighian, M. N., Electromagnetic methods in applied geophysics, V.2, Applications, p. 427-520.Palacky, G. J. e West, G. F., 1991, Airboneelectromagnetic methods. In: Nabighian, M. N., Electromagnetic methods in applied geophysics, V.2, Applications, p. 811-879.Telford, W. M., Geldart, L. P., Sheriff, R. E. e Keys, D. A., 1978, Applied geophysics. Cambridge University Press.