ЗМІСТ ВСТУП………………………………………………………………………….….8 РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ СУЧАСНИХ ЕЛЕКТРОНИХ ЗАСОБІВ ДЛЯ ГЕОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ…………………………………………………9 1.1 Принцип діїгеорадарів………….......………………………………….9 1.2 Конструкція приладу для геологічних досліджень………..……..…15 1.2.1 Частота антенного блоку……………………….........................18 1.3 Аналіз характеристик існуючих георадарів………………….……..20 1.4 Імпульсний метод побудови георадара…………………….……….34 1.5 Метод електромагнітної індукції як метод побудови георадар……39 1.6 Радіолокаційне зондування льодовиків…………….……………….40 РОЗДІЛ 2. МОДЕЛЮВАННЯ ТА РОЗРОБЛЕННЯ ПРИЛАДУ ДЛЯ ГЕОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ………………………………………………..46 2.1 Розроблення та моделювання генератора наносекундних імпульсів………………………………………………………………….46 2.2 Реалізація та тестування передавального блоку георадара…….…53 2.3 Допоможні компоненти при досліджуванні георадара…………...61 РОЗДІЛ 3. ОХОРОНА ПРАЦІ………………………………………………….66 3.1 Економічна характеристика проектного виробу….……….....……..66 3.2 Внутрішня техногенна безпека об’єкта досліджень…………....…..66 3.3 Пожежна профілактика………………………………....……….……68 Висновок…………………………………………………………………………69 РОЗДІЛ 4. ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА………………………………………...70 4.1. Розрахунок витрат на виконання НДР 70 4.1.1. Розрахунок витрат на оплату праці 71 4.1.2. Відрахування на соціальні заходи 72 4.1.3. Розрахунок витрат на матеріали 72 4.1.4. Витрати на використання комп’ютерної техніки 72 4.1.5. Розрахунок витрат за статтею “Спецобладнання” для наукових (експериментальних) робіт 73 4.1.6. Накладні витрати 73 4.1.7. Інші витрати 74 4.2. Розрахунок договірної ціни та прибутку НДР 74 4.3. Оцінка наукової та науково-технічної результативності НДР 75 Висновок………………………………………………………………………….77 СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ………………………………......79 ВСТУП Сучасний георадар - це складний геофізичний прилад для неруйнівного контролю неоднорідностей середовища. Існує велика кількість типів георадарів, які відрізняються за своїм призначенням. Вони будуються за різними функціональними схемами і поділяються за принципом дії [1-3] Кожен із георадарів має свою структуру, свої переваги та недоліки. Функціональна схема георадару визначається його призначенням: для пошуку чорних чи кольорових металів (металодетектори), розмінування, використання в археологічних та геологічних розвідках (георадари) та ін. В залежності від призначення вибираються функціональні вузли, які бувають не завжди оптимальними і їх можна замінити на кращі. . Георадар призначений для інженерно-геотехнічного обстеження ґрунтів, визначення місця розташування підземних об'єктів, визначення планового напрямки і глибини залягання досліджуваних об'єктів і підземних комунікацій. Він застосовуваний для вирішення великого спектру завдань, завдяки якому можна здійснити пошук різних предметів, неоднорідностей, розташованих під поверхнею землі. РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ЕЛЕКТРОНИХ ЗАСОБІВ ДЛЯ ГЕОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ Принцип дії георадарів Робота георадіолокаціонного приладу підповерхневого зондування (в загальноприйнятій термінології — георадара) заснована на використанні класичних принципів радіолокації. Передавальною антеною георадара випромінюються надкороткі електромагнітні імпульси (частки наносекунди), що мають 1,0-1,5 періоду квазігармонічного сигналу і досить широкий спектр випромінювання. Центральна частота сигналу визначається типом антени. Проникність або провідність, приймається приймальною антеною, посилюється в широкосмуговому підсилювачі, перетворюється в цифровий вигляд за допомогою аналого-цифрового перетворювача і запам'ятовується для подальшої обробки. Після обробки отримана інформація відображається на екраніСучасний георадар являє собою складний геофізичний прилад, який створюється при дотриманні певних технологій [4]. Основний блок складається з електронних компонентів, які виконують такі функції: формування імпульсів, випромінюваних передавальною антеною, обробка сигналів, що надходять з прийомної антени, синхронізація роботи всієї системи. Таким чином, георадар складається з трьох основних частин: антенної частини, блоку реєстрації і блоку управління. Антенна частина включає передавальну і приймальні антени. Під блоком реєстрації розуміється ноутбук або інший записуючий пристрій, а роль блоку управління виконує система кабелів і оптико-електричних перетворювачів. Застосування георадара має широкий спектр: У геології — георадари застосовуються для побудови геологічних розрізів, визначення положення рівня ґрунтових вод, меж поширення корисних копалин в кар'єрах, положення карстових воронок і порожнин, товщини льоду, глибини і профілю дна річок і озер. У транспортному будівництві — (автомобільні дороги і залізниці, аеродроми) георадари використовуються для визначення товщини конструктивних шарів дорожнього одягу та якості ущільнення дорожньо-будівельних матеріалів, вишукування кар'єрів дорожньо-будівельних матеріалів, оцінки підстав під транспортні споруди, визначення глибини промерзання в ґрунтових масивах і дорожніх конструкціях, вмісту вологи в ґрунті земляного полотна і підстилаючих ґрунтових підставах, ерозії ґрунтів на ділянках мостових переходів. Пошук будь-яких аномалій під дорожнім покриттям. У комунальних службах — пошук та визначення комунікацій та мереж (металевих та пластикових). Тільки цим приладом можливо знаходження і визначення глибини залягання пластикових водопроводів, газопроводів, систем каналізації. Георадар визначає місця витоків, а так само врізок на трубопроводах. У вирішенні питань охорони навколишнього середовища та раціонального використання земель, георадари використовуються для оцінки забруднення ґрунтів, виявлення витоків з нафтопроводів, місць поховання екологічно небезпечних відходів. МНС — виявлення вибухонебезпечних предметів (вибухівки, боєприпасів). У археології — за допомогою георадара встановлюють місця знаходження археологічних об'єктів та межі їх розповсюдження. Георадіолокація є методом геофізики[5], тобто одним із способів вивчення середовища (ґрунтів або будівельних конструкцій в залежності від завдання) за допомогою електромагнітної хвилі (рис.1.1.). Різних методи геофізики вивчають середовище за допомогою різних фізичних полів. Наприклад, метод магнітометри дозволяє виявляти рудні породи по їх магнітними властивостями, метод сейсмометрії розділяє ґрунти з різними пружними властивостями. Метод георадіолокаціі відноситься до групи електромагнітних методів, тобто вивчає відгук середовища на випромінюване електромагнітне поле. Рис. 1.1. Електромагнітна хвиля Параметри геолокаційного методу: Діапазон частот від 50 до 2000 МГц. Глибинність до 30м (льоди прісні); Роздільна здатність 1 см - 1 м. Результати, отримані за допомогою геофізичних методів, відображають справжню картину лише в деякому наближенні. Глибини залягання і потужності шарів обчислюються з певною точністю, яка залежить від кількості геологічної інформації про об'єкт дослідження, точності вимірювальних приладів і безлічі інших чинників. Загально прийнято проводити інженерно-геологічні дослідження, спільно з бурінням свердловин. У більш широкому сенсі під свердловиною можна розуміти будь-яку точку середовища з відомими властивостями (наприклад, в деякій точці досліджуваної області відома глибина залягання шуканого шару). При правильному підході до геофізики, інтерпретуючи її як метод уточнення геологічної будови між двома свердловинами, можна отримувати результати, близькі до дійсних. Вагоме значення має комплексування методів: спільне використання двох або декількох методів геофізики. Комплексування дає більш повне і достовірне уявлення про будову досліджуваного середовища. Сучасні георадарів (рис.1.2.) групуються в залежності від потужності сигналу і можливості використання одного або ж кількох каналів. Наявність даних функцій значно впливає на цінову політику георадара. Рис.1.2. Сучасні георадари За потужністю георадара можна виділити наступні: стробоскопичні георадари, досить слабкі, здатні отримувати чітку картину на глибині близько одного метра; слабоімпульсні георадари, які отримують дані з глибини в десятки метрів; надпотужні георадари, оснащені антенами, що дозволяють отримувати глибинні відображення і здатні працювати на важких або вологих ґрунтах. За кількістю каналів георадари поділяються на одноканальні і багатоканальні радари. На сьогоднішній день можна сказати, що георадари грають велику роль в різних сферах діяльності людини. Георадар призначений для інженерно-геотехнічного обстеження ґрунтів, визначення місця розташування підземних об'єктів, визначення планового напрямки і глибини залягання досліджуваних об'єктів і підземних комунікацій. Таким чином, принцип дії георадара заснований на випромінюванні надширокосмугових наносекундних імпульсів, прийомі сигналів, відбитих від кордонів розділу середовищ, стробоскопічній обробці прийнятих сигналів і подальшим вимірюванням тимчасових інтервалів між відбитими імпульсами. Основними типами хвиль є: Пряма хвиля, Відбита хвиля. Пряма хвиля - поширюється від випромінюючої антени безпосередньо до приймальної по повітрю зі швидкістю V = 30 см / нс і по ґрунту зі швидкістю V = V1, характерною для кожного типу ґрунту. Пряма хвиля завжди перша з'являється на радарограмі. Відбита хвиля - поширюється від межі розподілу середовищ з різними електричними властивостями в напрямку, протилежному до випромінювань. Кут напрямки відбитої хвилі визначається відповідно до закону Снеліуса. Закон Снеліуса або закон Снела визначає напрям розповсюдження променя світла (рис.1.3.), який падає на плоску границю розділу двох середовищ. Рис.1.3. Напрям променя світла Закон Снеліуса записується: {\displaystyle {\frac {\sin \theta _{1}}{\sin \theta _{2}}}={\frac {n_{2}}{n_{1}}}}= (1.1) де  {\displaystyle \theta _{1}} — кут падіння, {\displaystyle \theta _{2}} — кут заломлення, n1 та n2 — показники заломлення двох середовищ. Дифракційна хвиля утворюється в результаті явища дифракції. Дифракція (рис.1.4.) виникає в тому випадку, якщо розмір перешкоди порівняно однаковий або менше довжини хвилі, що розповсюджується. Рис.1.4. Схема виникнення дифракійної хвилі Застосування методу георадіолокаціі для поділу різних порід між собою можливо завдяки їх відмінності по електричним властивостям. Основні властивості - це питомий електричний опір і діелектрична проникність. Питомий електричний опір визначає загасання електромагнітного поля в середовищі, а, отже, і глибинність дослідження. Чим менше загасання, тим на більшу глибину проникне поле, тобто ми отримаємо відгук від порід з більшої глибини. Практично всі речовини, крім чистого металу, можуть бути віднесені до діелектриків з кінцевої провідністю. У зв'язку з цим введено поняття відносності діелектричної проникності речовини. Діелектрична провідність - безрозмірна величина, що характеризує ізоляційні властивості середовища. Вона показує, у скільки разів взаємодія між зарядами в однорідному середовищі менша, ніж у вакуумі. Конструкція георадара Сучасний георадар являє собою складний геофізичний прилад, створений при дотриманні певних технологій. Основний блок складається з електронних компонентів, виконують такі функції: формування імпульсів, що випромінюються передавальною антеною, обробка сигналів, що надходять із прийомної антени, синхронізація роботи всієї системи. Таким чином, георадар складається з трьох основних частин: антени, блоку реєстрації і блоку управління. Антенна частина включає передавальну і приймальну антени. Під блоком реєстрації розуміється ноутбук або інший записуючий пристрій, а роль блоку управління виконує система кабелів і оптико-електричних перетворювачів. Найбільш важливими параметрами (табл. 1.1), що характеризують можливості застосування методу георадіолокаціі в різних середовищах, є питоме загасання (Г [дб / м]) і швидкість поширення електромагнітних хвиль в середовищі, які визначаються її електричними властивостями. Перший з них визначає глибину зондування використовуваного георадара, другий параметр необхідний для перерахунку тимчасової затримки відбитого імпульсу в глибину до відбитого бар’єру. Таблиця 1.1 Основні електричні характеристики ґрунтів і порід Таблиця 1.2 Залежність глибини проникнення електромагнітної хвилі від робочої частоти Впливати на глибину проникнення, можна зменшуючи робочу частоту, це означає, що при виборі антенного блоку з меншою частотою можна розраховувати на збільшення глибини проникнення електромагнітної хвилі. Тобто, глибина проникнення електромагнітних хвиль в різних середовищах з різним ступенем зволоженості – різна. Це означає, що вибір частот антен георадара, в першу чергу, повинен здійснюватися виходячи з реальних умов. 1.2.1 Частота антенного блоку Одним з найскладніших завдань у розробленні[6] георадара є вибір частоти антенних блоків. Складність полягає в тому, що передбачити точно на яку глибину буде поширюватися електромагнітна хвиля, що випускається даним антенних блоком в реальних умовах практично неможливо, отже, передбачити який антенний блок візьме необхідну глибину - важко. Ми можемо це визначити тільки якісно але все ж вихід в підборі потрібної антени є. Для початку давайте поговоримо про основні властивості електромагнітної хвилі, необхідних для вирішення покладених завдань: глибина проникнення, вертикальна роздільна здатність. Про глибину проникнення вже говорилося раніше. Розглянемо тепер роздільну здатність. Роздільною здатністю(табл. 1.3) антенного блоку з певною частотою називається здатність розрізняти два близько розташованих об'єкта. Іншими словами, це ступінь деталізації нашої радарограми. Таблиця 1.3 Залежність роздільної здатності електромагнітної хвилі від її частоти Таким чином, при виборі частоти антенного блоку доводиться маневрувати між двома величинами: з одного боку, для збільшення глибини проникнення необхідно вибирати антену з меншою частотою, з іншого боку, для збільшення деталізації необхідно вибирати антену з більш високими частотами. Для здійснення вибору частоти: 1) З'ясовуємо необхідні глибини. Для глибин понад 5м необхідні низькі частоти - від 40 до 150 МГц, Для глибин від 5 до 1,5м. необхідні середньочастотні антени - від 200 до 700 МГц, Для глибин менших 1,5м. можна вибирати високочастотні антени - від 1000 до 2000 МГц. 2) З'ясовуємо, якого розміру об'єкти необхідно шукати. Якщо необхідний комплекс антен, то підбираємо необхідну кількість антен з різними частотами, щоб досягти потрібних глибин і отримати потрібну ступінь деталізації. Серед широкого спектру існує два найбільш поширені методи побудови георадарів. 1.3. Аналіз характеристик існуючих георадарів Для ознайомлення та вивчення характеристик георадарів було проведено детальний аналіз існуючих моделей. В ході проведеного дослідження було проведено ознайомлення з основними параметрами таких георадарів: SIR 20, Лоза В, ОКО 3, EasyRad GPR, ОКМ Gepard. Багатоканальний георадар "SIR-20" (США) Рис.1.4. Георадар SIR 20 Багатоканальний георадар "SIR-20" SIRveyor SIR-20 - остання розробка в гамі георадарів GSSI. Цей революційний продукт є представником нового покоління GRP систем, що поєднує компактний і надійний накопичувач даних з потужним портативним комп'ютером з програмою RADAN NT, для обробки і візуалізації отриманих результатів. Збір даних з використанням SIR-20 максимально зручний і простий. Гнучкість системи дозволяє використовувати весь спектр антен, забезпечуючи максимальну глибину зондування. SIR-20 може працювати як в режимі лінійного збору даних (профілювання), так і створення тривимірної моделі, роблячи обробку результатів швидкою та зрозумілою. На сьогоднішній день - це найефективніший засіб для пошуку в землі, воді та під льодом: підземних комунікацій, споруд, поховань, підземних тунелей, бронетехніки. Працює в 2D, і 3D інсталяції. У комплект входить: прилад з валізою, програмне забезпечення, протисонячний чохол на екран приладу, дві батареї, два кабелі L=15м , колесо вимірник дистанції, дві антени; 1) мала мод. 5103 - 400 Мгц, на глубину до 4-х метрів, 2-а велика мод. 5106 - 200 Мгц, на глибину до 9-ти метрів; захисні чохли. Сфери застосування Георадарів SIR – 3000: Дослідження бетонних конструкцій; Пошук комунальних комунікацій; Геологічні дослідження (ґрунтів, водойм, підземних структур); Дослідження мостів, мостових і дорожніх покриттів; Гірнича промисловість; Археологія; Криміналістика; Дослідження товщин та структур льоду і снігу; Дослідження структури піску, глини. Лоза "B"(Росія) Модель «ЛОЗА-В» (50-300 МГц) в комплекті з антенами 100, 200 і 300 МГц працює на глибинах 0-10 м. Основні області застосування: археологія, інженерна геологія, комунікації, супровід ГНБ: Бінарна трьох порогова реєстрація. Реєстрація хвильової форми сигналу в логарифмічному масштабі. В прилади моделі «1В - лінійна шкала» додані наступні нові опції: Реєстрація хвильової форми сигналу в лінійній шкалі. Можливість фільтрації (згладжування) в режимі перегляду даних зондування на РКІ екрані георадара. Можливість перегляду результатів зондування в режимі виділення мінімумів і максимумів сигналу на РКІ екрані георадара. Рис.1.5. Георадар «Лоза В» Модель ЛОЗА-1В: частотний діапазон (МГц): 50-300. частота дискретизації (нсек): 1, 2, 4, 8. енергетичний потенціал (дБ): 120, тимчасові розгортки (нсек): 256, 512, 1024, 2048, чутливість приймача (мкВ): 100, темп вимірювань сигналу - один вимір (сек): 0.6. Режими реєстрації: хвильова форма в логарифмічному масштабі + хвильова форма в лінійному масштабі + хвильова форма в логарифмічному масштабі з ослабленням сигналу по входу + Режими представлення інформації на екрані реєстратора: радарограма в бінарному представленні після порогової обробки хвильова форма кожного вимірювання радарограма в бінарному представленні після порогової обробки з можливістю НЧ фільтрації радарограма в режимі подання у вигляді максимумів і мінімумів сигналу (в тонах сірого кольору) Характеристики: Діапазон робочих частот, МГц, не менше 50-300 Роздільна здатність, нс 1 Чутливість приймача, мкВ, не гірше 500 Амплітуда зондуючого імпульсу, в 5500 +/- 825 Тривалість реєстрованих реалізацій, нс 512 Струм споживання, мА, не більше *) 200 Період автоматичного запуску, з 1,2,4 Частота імпульсів передавача, Гц 1000 +/- 200 Інтерфейс зв'язку з комп'ютером USB Діапазон робочих температур, Сo Від -5 до +40 Вага комплекту приймач + передавач в зборі, кг, не більше 3,5 Габаритні розміри блоків приймача і передавача, мм не більше 230 * 120 * 65 Харчування Блоку передавача здійснюється від вбудованої акумуляторної батареї (кислотний акумулятор) напругою 12,6 В і ємністю 1,3 Ач, харчування блоку приймача - від ноутбука по USB кабелю. Сумка для транспортування - 45 х 10 х 30 см. Вага 4 кг. Чохол для антен - 150х15х15 - вага до 4 кг. Георадар ОКО-3 (Росія) Рис.1.6. Георадар «ОКО – 3» Георадар ОКО-3 - це сучасна система, заснована на швидкісному і відтворювальному процесорі, що дозволяє виробляти зондування в три рази швидше при збільшенні якості радарограмми. У роботі з георадаром «ОКО-3» клієнти можуть використовувати планшети, смартфони, нетбуки та ін.Здійснювати високоточну координатну прив'язку, використовувати нові опції програмного забезпечення. Функціями георадару “ОКО-3” є: збільшена кількість точок по глибині - до 2048 і більше; покращена якість радарограмми за рахунок збільшення накопичення; значно збільшена швидкість зондування - до 350-400 скан / cек (при 512 точках); швидкісний двохканальний блок управління (сумарна швидкість зондування 700-800 трас / сек.); вбудований WI-FI в блоці управління для з'єднання з ноутбуком; більш точне позиціонування за рахунок надання можливості підключення GPS до блоку управління; «інтелектуальний» датчик переміщення- параметри датчика (кількість імпульсів на оборот, діаметр колеса і т.д.) записані в його незалежній пам'яті і автоматично виставляються при включенні); «спрощена версія» програмного забезпечення «Geoscan 32» під операційну систему «Android» для використання з захищеними планшетами і смартфонами. До складу універсального базового комплекту "ОКО-3" входить: блок керування; блок живлення 9/12; зарядний пристрій ЗУ-9; комплект необхідних кабелів; підвіска для ноутбука; штанга-ручка (або транспортна / телескопічна ручка - в залежності від антенного блоку); транспортна сумка; відеореєстратор ВР-1; Easy Rad GPR (Україна) Прилад відноситься до класу моноімпульсних[7] стробоскопічних георадіолокаторів підповерхневого зондування (рис.1.7) (ГРЛПЗ, GPR) категорії ультраширокополосних пристроїв (UWB) і є одним з інструментів для зондування структури ґрунту на глибину кількох десятків метрів з метою виявлення і визначення просторових меж залягання різного роду підповерхневих неоднорідностей (предметів, що мають відмінні від навколишнього середовища електричні характеристики: діелектричну проникність і провідність, наприклад, зони покращення ної вологості, разуплотнения ґрунту - порожнечі, вкраплення менш / більш щільного речовини і ін.). Рис.1.7. Георадар Easy Rad GPR Функціональні характеристики: простота і легкість у використанні приладу при зондуванні і профілюванні об'єктів; відображення інформації, доступне для розуміння користувачеві, який пройшов наймінімальнішу самостійну теоретичну підготовку; «Живе відео» - індикація результатів зондування і профілювання в реальному часі на екрані монітора; можливість подальшої обробки збережених результатів зондування і профілювання в різних графічних пакетах і форматах 2D, 3D, video. можливість оперативно рознести антени передавача і приймача на значну відстань для детального обстеження глибинних і «затінених» об'єктів; можливість подповерхностного профілювання об'єктів з борта автомобілів, літальних апаратів (версія -Pro), на льоду і воді; можливість аналізу електричних характеристик, вологості і швидкості ; поширення радіохвиль в шарах ґрунту з похибкою до 10%, що суттєво підвищує точність визначення глибини залягання кордонів неоднорідностей ґрунту; визначення фізичних характеристик неоднорідностей підповерхневої структури ґрунту і розподілу вологості по глибині з похибкою до 15%; можливість виділення сигналів, відбитих від слабоконтрастних шарів (рівень ґрунтових вод, шар з рідкими нафтопродуктами та ін.) на глибинах до 15 (30-50, версія -Pro) метрів; використання комплексної радіофізичної і гідрогеологічної інформації у вигляді моделей фізичних процесів при інтерпретації результатів зондування і профілювання. Інженерно-геологічні завдання, що вирішуються: діагностика неруйнівного стану ґрунту під поверхнею міських територій, проммайданчиків і окремих унікальних споруд (оцінка вологості шарів, виявлення і картографування зон поширення верховодок, оцінка підтоплення, виявлення порожнеч і розущільнення ґрунту). оцінка стану підповерхневої структури ґрунту гребель, дамб, берегоукріплень, набережних (оцінка ступеня зволоження шарів ґрунту, ступеня разуплотнения). контроль стану дорожніх покриттів, ґрунту і насипів під залізничним полотном; оцінка і діагностика підповерхневої структури і стану ґрунту зсувів, картографування їх зони поширення і оцінка стійкості. картографування зон поширення рідких нафтопродуктів (лінз) в результаті несанкціонованих витоків і аварій під поверхнею промислових і техногенних районів. картографування підземних комунікаційних споруд (прокладки кабелів, трубопроводів, тунелів); визначення стану фундаментів і будівельних конструкцій діючих споруд; виявлення неоднорідностей підповерхневої структури ґрунту, пов'язані з археологічними артефактами; обстеження місцевості під час саперних і пошуково-рятувальних робіт. Принцип дії ГРЛПЗ заснований на зондуванні фізичної середовища електромагнітними імпульсами амплітудою 1 (1-3, версія -Pro) кВольт тривалістю близько 2-8 наносекунд і реєстрації амплітуди і тимчасової затримки відбитих сигналів від кордонів розділу середовищ з різною діелектричною проникністю. ГРЛПЗ здатний зондувати ґрунт на глибину до 15 (30-50, версія -Pro) метрів(табл. 1.8). Рис.1.8. Використання георадара Easy Rad GPR Зондувальний сигнал, що випромінюється антеною ГРЛПЗ, поширюється під поверхню землі, затухаючи у міру поширення, і, зустрічаючи неоднорідність, частково відбивається в різних напрямках, в тому числі і в напрямку прийомної антени. Рівень сигналів залежить від коефіцієнта відбиття сигналу від підповерхневої неоднорідності. Коефіцієнт відображення залежить від того, наскільки електричні параметри неоднорідностей відрізняються від параметрів навколишнього середовища. Чим більше ця відмінність, тим більше відбитий сигнал. Частина сигналу проходить далі і відбивається від наступної неоднорідності і т.д., до повного загасання сигналу. У табл. 1.4 представлені електричні характеристики, швидкість поширення радіохвиль і коефіцієнт загасання середовищ, найбільш часто зустрічаються на практиці. Відстань до неоднорідності визначається за часом затримки сигналу щодо випромінюваного. Таблиця 1.4. Фізичні властивості природних середовищ: ГРЛПЗ може комплектуватися різного типу антенами для вирішення різних завдань. Найпростішими в малобюджетному варіанті комплектації є дипольні антени. В основу антени покладена магнітна щілинна антена на основі відкритої резонаторної структури. Діаграма спрямованості антени ГРЛПЗ має ширину, що не перевищує 25 градусів. Використання зазначеного типу зондуючого сигналу дало змогу порівняно легко застосовувати методи, що призводять до виграшу в співвідношенні сигнал/завада і, в кінцевому підсумку, досягти значно більшої глибини зондування. Основні технічні характеристики ГРЛПЗ наведені в Таблиці 1.5. Таблиця 1.5 Основні параметри ГРЛПЗ: OKM Gepard (ОАЕ) OKM Gepard - гнучкий портативний потужний керований однією людиною георадар, що забезпечує пошук підземних конструкцій і аномалій (рис.1.6). Конструкція детектора використовує у багатьох напрямах неекрановану систему передачі, яка дозволяє виявляти приховані елементи на глибині до 40 метрів. Всі виявлені під землею вкраплення і об'єкти негайно відображаються на екрані планшета під управлінням системи Android. Рис.1.6. Георадар OKM Gepard (ОАЕ) Gepard можна використовувати в якості портативного неекранованого георадіолокатора в широкому спектрі варіантів застосування: археологічні дослідження; промислові / будівельні дослідження; пошуки скарбів; георадіолокатор здатний виявляти такі об'єкти і конструкції; підземні фундаменти, стіни, цоколі й залізобетонна арматура; приховані порожнини, могили і гробниці; заглиблення каналізаційні мережі, лінії передачі, трубопроводи, акведуки та траси кабелів; горизонт стояння вод, підводні річки і водоносні пласти; засипані колодязі, галереї, канави, виїмки; відстійники, розподільні шафи і водовідвідні труби; потаємні ходи, бункери та притулку; захоронення скрині зі скарбами, статуї і тайники. Варіанти використання та можливості виявлення Георадіолокатор володіє найрізноманітнішими можливостями і може використовуватися для різних цілей. Портативність і простота у використанні роблять георадар Gepard унікальним вимірювальним приладом для професійного використання в археології та промисловості, а також в напівпрофесійних цілях для пошуку скарбів. Незалежно від типу розшукуваних об'єктів - виняток становлять занадто дрібні об'єкти, а також об'єкти, що збігаються за складом з ґрунтом. Георадар Gepard використовує широкий діапазон частот від 60 до 300 мГц. Ця можливість досягається завдяки налаштованим телескопічним антен. Крім того, прилад має підтримку автоматичної настройки для оптимізації ведення робіт в певних типах ґрунтів. Це функція робить управління приладом дуже простим. Що забезпечує можливість неруйнівного вивчення місцевості. Встановіть глибину дозволу і приступайте до роботи. Георадар відправляє сигнал під землю і вловлює антенами у відповідь луна, яке є ознакою підземних спотворень. Відображаються сигнали вимірюються і передаються на планшет, де відображається відповідне двовимірне або тривимірне зображення. Таблиця 1.6. Порівняння моделей по їхнім характеристикам: Імпульсний метод побудови георадара Георадар, побудований за цим принципом, використовує імпульси малої тривалості для дистанційного зондування. У разі відбиття від досліджуваної неоднорідності відбувається зміна параметрів сигналу залежно від електричних властивостей неоднорідності. Використовуються імпульси тривалістю від 100 нс (з низькою роздільною здатністю на глибинах 10 – 40 м) до 0.5 нс (з високою роздільною здатністю до 0.5 м). Комерційні георадари часто використовують TEM – антени та “bow - tie” (“краватка-метелик”) антени. За винятком окремих випадків (авіаційні радари), антена у більшості георадарів прилягає до землі. Експлуатаційні характеристики системи залежать від того, наскільки точно в блоці обробки враховується зміна форми імпульсів під час проходження через шар повітря – ґрунт. Проникність радара обмежена через електромагнітні ослаблення, в межах від декількох метрів у сильнопровідному шарі до 50 метрів у матеріалах із малою провідністю (пісок, гравій, гірська порода та прісна вода). Основна обробка сигналів – фільтрація та усереднення форми сигналу – доступна у більшості георадарів і достатня для виконання більшості вимог з побудови зображення із великою деталізацією. Для достовірного виявлення пустот, труб та інших заглиблених об’єктів значення діелектричної провідності повинно бути відомим для корелювання часової затримки під час проходження імпульсу від об’єкта до антени на різних глибинах. У експериментах діелектрична проникність оцінюється одночасно з вимірюванням амплітуди та часової затримки з-за відбиття [8]. Радари підповерхневого зондування призначені для вивчення середовищ-діелектриків по зміні діелектричної проникності та / або електропровідності. Найчастіше георадари застосовуються для інженерно-геотехнічного обстеження ґрунтів та неруйнівного контролю (неметалевих) будівельних конструкцій. У даний час більшість серійно вироблених радарів можна згрупувати в декілька підтипів, які відрізняються основними принципами функціонування: стробоскопічні георадари: такі радари випускають переважно імпульси з невеликою енергією, близько 0.1-1 мкДж, але таких імпульсів випускається досить багато 40-200тисяч імпульсів в секунду. Використовуючи стробоскопічний ефект можна отримати дуже точну розгортку - радарограму в часі. Фактично усереднення даних з величезного числа імпульсів дозволяє істотно поліпшити відношення сигнал / шум. У той же час, потужність в 0.1-1 мкДж накладає серйозні обмеження на глибину проникнення таких імпульсів. Зазвичай такі радари використовують для глибин зондування до 10 метрів. Однак, в окремих випадках "пробивна" здатність досягає понад 20 метрів. слабоімпульсні радари: такі радари випускають істотно менше 500-1000 імпульсів в секунду, потужність кожного такого імпульсу вже істотно вище і досягає 100мкДж. Оцифровану в кожному такому імпульсі одну точку з різним зсувом від початку, можна отримати радарограму у часовій області без стробування. У той же час такий апарат дозволяє знімати близько однієї радарограми в секунду і практично не дозволяє використовувати усереднення для поліпшення відношення сигнал / шум. Це дозволяє отримувати радарограмми з глибин у десятки метрів, але трактувати такі радарограмми може тільки спеціально навчений фахівець. надпотужні радари з рознесеними антенами: такі радари випускають тільки кілька імпульсів в секунду, але енергія імпульсу досягає 1-12 Дж. Це дозволяє значно поліпшити відношення сигнал / шум і динамічний діапазон георадара і отримувати відбиття від багатьох глибинних шарів - аж до кілометрової глибини - або працювати на важких і вологих ґрунтах. Для обробки радарограм потрібне спеціальне програмне забезпечення, яке виробники таких георадар звичайно поставляють таке програмне забезпечення в комплекті з георадар. До недоліків потужних радарів можна віднести небезпеку радіооблучення біологічних об'єктів і значну (до 2-3 метрів від поверхні) "мертву" зону. Існує альтернативна думка з питання радіооблучення біооб'єктів надпотужними георадарами. Звичайний георадар знімає один запис за безліч запусків (це пов'язано з проблемами оцифровки сигналів). Надпотужний - робить усього кілька запусків в секунду, (це призвело до того, що для цих георадар довелося розробляти систему оцифровки сигналів не пов'язану зі сторобоскопічним перетворенням). Якщо підрахувати випромінювання геоарадаром енергію за секунду, вийде що звичайний георадар стріляє дуже часто, але невеликими імпульсами. А надпотужний видає великий за амплітудою імпульсу, але робить це рідко. Різниця параметрів така, що в другому випадку на біооб'єктів падає менше випромінювань енергії. Для всіх перерахованих вище типів радарів є можливість використання одного або декількох каналів. У цьому випадку умовно можна розділити всі ці георадари на ще кілька класів: одноканальні георадари: в таких георадар є один передавач і один приймач, більшість компаній виробників георадар мають одноканальні георадари. багатоканальні парні георадари: в таких георадар є кілька пар приймач-передавач, так що зйомка Геопрофиль з кожного каналу відбувається одночасно. Такі системи поширені у багатьох зарубіжних виробників, які спеціалізуються на геопрофілірованіі дорожніх покриттів. Така система фактично містить кілька одноканальних георадар і дозволяє в рази зменшити час профілювання. Недоліком таких систем є громоздскость (вони в рази більше одноканальних) і висока вартість. багатоканальні георадари із синтезованою приймальні апертурою: це найбільш складний тип георадару, в якому на одну випускаючу антену доводиться кілька прийомів, які синхронізовані між собою. Фактично такі георадари являють собою аналог фазованої решітки. Основною перевагою таких систем є набагато більш чітке позиціонування об'єктів під землею - фактично вони працюють за принципом стерео зору, як якщо б у радара було б кілька очей-антен. Основним недоліком таких систем є дуже складні обчислювальні алгоритми, які необхідно вирішувати в реальному часі, що призводить до використання дорогих електронних компонент, зазвичай на основі FPGA і GPGPU. Зазвичай такі системи застосовуються тільки в надпотужних георадар з рознесеними антенами. У той же час, такі системи більш перешкодостійкість і дозволяють отримувати найбільш точну картину розподілу діелектричної проникності під землею. Георадар за імпульсним методом успішно використовується для розв’язання широкого кола задач: У геології для: побудови геологічних розрізів, визначення меж пластів, рівня ґрунтових вод, картографування підземного рельєфу корінних порід; визначення меж поширення корисних копалин у кар’єрі, потужності розкриву, вивчення тріщин скельних порід, виявлення порожнин; виявлення ділянок розвитку небезпечних геологічних процесів (карсту, пустот, суфозій, зсувів тощо). У комунальних службах: пошук і визначення комунікацій та мереж (металевих і пластикових!). Тільки георадаром можна знайти та визначити глибину залягання пластикових водопроводів, газопроводів, систем каналізації. Георадар визначає місця витоків, а також незаконних врізок у трубопроводах. У промисловому і цивільному будівництві: для визначення якості та стану бетонних конструкцій (мостів, будівель тощо), виявлення зсувних зон, місця розташування інженерних мереж; для виявлення та обстеження арматури, внутрішнього каркаса бетонних конструкцій. В екології та охороні навколишнього середовища: для оцінки забруднення ґрунтів, виявлення витоків з нафтопроводів, водопроводів, місць поховання екологічно не В археології: традиційні археологічні методи не гарантують виявлення об’єкта на великих площах через значні трудовитрати і обмеження за часом. Тому для знаходження археологічних об’єктів, визначення меж їх поширення, обстеження об’єктів історичної та культурної спадщини активно використовується георадар. У силових структурах: для виконання різних завдань, пов’язаних з пошуком і виявленням схованок і поховань, а також виявлення підкопів до особливо важливих об’єктів. Георадіолокаційний метод є найпродуктивнішим і серед інших геофізичних методів, застосовуваних для розв’язання інженерно-геологічних, гідрогеологічних, екологічних та геотехнічних задач. Основні переваги: 1) можливість проведення досліджень без порушень цілісності ґрунту; 2) можливість виконання робіт на різних поверхнях – лід, сніг, асфальт, фундаменти, підвали будинків, пересічена місцевість тощо; 3) побудова тривимірних моделей зображень; 4) мінімальна кількість обслуговуючого персоналу 1–2 ос.; 5) визначення та картографування підповерхневих неоднорідностей в режимі реального часу; 6) виявлення пустот. Основний недолік: 1) імпульсні георадари не можуть ідентифікувати матеріал мішені (метал, дерево, пластик), що обмежує їх використання під час археологічних та геофізичних розвідок, а також у силових структурах. 1.5. Метод електромагнітної індукції як метод побудови георадара Метод електромагнітної індукції дозволяє виявляти металеві об’єкти завдяки створенню навколо них змінного електромагнітного поля. Використовуються дві котушки у пошуковому датчику: одна випромінювальна, а друга приймальна. Котушки налаштовуються так, щоб на вході приймальної котушки рівень наведеного сигналу від передавальної котушки був мінімальним. Зменшення рівня сигналу у приймальній котушці від передавальної впливає на чутливість приладу до металевих об’єктів. Наявність металу між котушками змінює індуктивний зв’язок між ними, внаслідок цього з’являється різницевий сигнал у приймальній котушці. Сигнал, який відбивається від металу, змінює свою фазу. Такі георадари здатні до селекції металів за типом – чорний, кольоровий. Через різні магнітні та електричні властивості чорних та кольорових металів фаза прийнятого синусоїдального сигналу змінює значення. Завдяки вимірюванню фази прийнятого сигналу можна класифікувати метал за типом: чорний, кольоровий. Одним з найпоширеніших у світі георадарів такoгo типу є прилад фірми Schiebel AN19/2. Георадар цього типу виявляє 0,15 г чорного металу на глибині до 10 см, а типову протитанкову міну в металевому корпусі на глибині до 50 см. Георадари, побудовані за таким принципом, масово виробляють різні фірми. Найкращі серійні зразки можуть фіксувати мідну монету діаметром 25 мм на відстані 40 см, а також їх легко можна відстроїти від впливу землі та металевого сміття. Прилади працюють на звукових частотах – одиниці, рідше десятки кілогерц. Основна перевага: 1. Георадари можуть класифікувати мішень за типом металу (чорний або кольоровий метал). Основні недоліки: 1. Високий рівень помилкових спрацювань через наявність різноманітного металевого сміття у ґрунті, а також іржа, високий рівень мінералізації окремих ділянок ґрунтів. 2. Неможливо використовувати такі георадари у тісному просторі, оскільки сканування полягає в розмахуванні антеною над досліджуваною поверхнею. Принцип дії більшості сучасних георадарів той же, що й у звичайних імпульсних радарів. У досліджувану середу випромінюється електромагнітна хвиля, яка відбивається від розділів середовищ і різних включень. Відбитий сигнал приймається і записується георадаром. 1.6. Радіолокаційне зондування льодовиків В даний час при зондуванні різних льодовиків[9] (холодних, субполярних і теплих) застосовують два основних типи радіолокаторів: радіоімпульсний з частотою 30-840 МГц відеоімпульсні з центральною частотою спектра випромінюваних сигналів 1-400 МГц. Шведські вчені також розробили короткоімпульсний локатор з частотною модуляцією сигналів в діапазоні частот від 1 до 1000 МГц, за допомогою якого можна досліджувати також будову сніжно-фірнових товщ в льодовиках. У радіоімпульсних локаторах використовуються модульовані синусоїдальні сигнали тривалістю понад 7-10 мкс, для випромінювання і прийому яких служать головним чином вузькосмугові антени відносно невеликих розмірів з порівняно великим коефіцієнтом посилення (до 90) і вузької (до 5,5 °) діаграмою спрямованості. Такі локатори зазвичай мають загальний енергетичний потенціал (включаючи антени) до 180-220 дБ і дозволяють зондувати холодні льодовикові покриви товщиною до 4500 м і більше як з наземного, так і повітряного транспорту. У моноімпульсних (відеоімпульсних) локаторах застосовуються синусоїдальні сигнали тривалістю в один-півтора періоду середньої частоти, які випромінюються і приймаються за допомогою широкосмугових антен у вигляді резистивно - навантажених диполів. У порівнянні з розглянутими вище локаторами вони мають менший коефіцієнт посилення (до 0,1) і більш широку діаграму спрямованості. Центральна частота таких локаторів визначається довжиною антен. Локатори з центральними частотами 1-20 МГц ефективніші при дослідженнях теплих льодовиків з температурою льоду поблизу точки плавлення і містять деяку кількість води, оскільки на більш низьких частотах істотно зменшується розсіювання радіохвиль на водних включених, що маскують відображення від ложа. Антени таких локаторів мають довжину до декількох десятків метрів, що значно ускладнює їх розміщення на повітряних носіях. Через застосування широкосмугових приймачів і антен і високого рівня перешкод в довгохвильовому діапазоні такі локатори зазвичай мають більш низький енергетичний потенціал (зазвичай близько 120-160 дБ) в порівнянні з радіоімпульсним. Однак при використанні систем цифрової реєстрації апаратне і програмне накопичення (підсумовування) сигналів дозволяє підвищити його на 25-40 дБ і більше. За допомогою низькочастотних відеоімпульсних локаторів зондують головним чином неоднорідні за будовою субполярні і теплі льодовики товщиною до 500-1000 м з наземного транспорту, але їх можна ефективно застосовувати і для зондування холодних льодовиків значно більшої товщини. До середини 1980-х років переважно застосовувалися аналогові системи дискретної і безперервної реєстрації радарних сигналів з екрана електронно-променевого осцилографа на фотоплівку. При безперервній реєстрації вдавалося додатково поліпшити співвідношення сигнал-шум на 6-10 дБ в результаті накопичення сигналів на рухомій з невеликою швидкістю фотоплівці. Отримувані при цьому амплітудні або яскравості (зі змінною щільністю) записи зазвичай цифруються вручну або за допомогою оптичних пристроїв, що істотно ускладнювало кількісну обробку результатів зондування і обмежувало як точність визначення дальності і амплітуди відбитих сигналів, так і інформативність одержуваних даних[10]. В останні роки розвиток електронної техніки дозволив перейти до цифрової реєстрації радарних даних. Це призвело до суттєвого підвищення точності та інформативності досліджень, а також сприяло впровадженню цифрових методів автоматизованої обробки георадарної інформації. При розробці систем цифрової реєстрації було використано два основні підходи. Перший заснований на реєстрації періодичних хвильових форм (трас) з певним часовим інтервалом, в якому форма відбитих сигналів істотно не змінюється. Ця техніка дозволяє шляхом стробування перетворювати радіосигнали мегагерцового діапазону в сигнали звукового діапазону і потім проводити їх оцифровку за допомогою низькочастотних аналого-цифрових перетворювачів. Для створення тимчасової бази даних зазвичай застосовували стробоскопічні осцилографи або спеціальні стробоскопічні модулі. Такий підхід переважав у 1970-80-х роках і був реалізований при розробці ряду льодових радіо- і відеоімпульсних локаторів. Другий підхід заснований на реєстрації радіолокаційних сигналів в реальному масштабі часу, для чого використовують цифрові осцилографи або системи збору даних із застосуванням спеціалізованих мікропроцесорів. Керують такою системою і її контролюють за допомогою персонального комп'ютера і спеціально розроблених мікропроцесорів. Високошвидкісний запис вимагає швидкодіючих аналого-цифрових перетворювачів і запам'ятовуючих пристроїв[11]. Ця техніка стала популярною в 1990-х роках . Для збільшення співвідношення сигнал-шум в, обох системах використано підсумовування (накопичення) сигналів. Зіставлення характеристик деяких зарубіжних радіо- і відеоімпульсних локаторів з різними системами цифрової реєстрації радарної і навігаційної інформації наведені в. Системи, що використовують цифрові засоби, мають ряд обмежень: загальна кількість відліків на одну трасу зазвичай одно 512-1024, що зменшує або дозвіл радара по дальності, або діапазон вимірюваної товщини льоду; кількість хвильових форм зазвичай не перевищує 256, тобто співвідношення сигнал-шум можна поліпшити не більше ніж на 25 дБ; час перезапису однієї хвильової форми з системи попередньої цифрової обробки на комп'ютер зазвичай становить близько 3 с, і це обмежує період реєстрації хвильових форм; така конфігурація ускладнює одночасну реєстрацію радіолокаційної і навігаційної інформації (з інших зовнішніх пристроїв), якщо не користуватися додатковим мікропроцесором або контролером. При дослідженнях полярних районів, де необхідно реєструвати і зберігати великий об'єм навігаційної інформації, ця проблема стає критичною; споживана потужність комерційних цифрових систем досить велика, що вимагає окремих джерел живлення. Інша важлива проблема - точна синхронізація запуску передавального і приймального пристроїв. Існують три способи її вирішення: або приймач запускається прямою повітряною хвилею від передавального пристрою, або по радіоканалу або по оптоволоконному кабелю. Синхронізація між передавальним і прийомним пристроями по радіоканалу можлива на відстані до 2 км і більше. Це дозволяє вимірювати швидкість поширення радіохвиль методом похилого радіозондування в льодовиках товщиною до декількох тисяч метрів. Однак потужність прямої хвилі сильно зменшується з відстанню, що веде до зменшення точності реєстрації часу початку синхроімпульса і запізнювання відбитих сигналів. У другому і третьому випадках відстань між передавачем і прийомним пристроєм залежить від довжини оптоволоконного кабелю або дальності дії радіоканалу. Такий підхід дозволяє використовувати режим очікування роботи передавального і приймального пристроїв і, отже, зменшити споживану ними потужність. Оптоволоконні кабелі мають достатню міцність, і тому їх застосування при профільних зйомках за допомогою наземних транспортних засобів представляється найбільш перспективним. Найбільш цінними якостями волоконно-оптичного каналу синхронізації є: широкополосність, стійкість перед перешкодами, електромагнітна сумісність, мала енергоємність, надійність і стабільність затримки сигналу[12]. У 2000-2003 рр. в НВО "Академпристрій" Національної академії наук Узбекистану за участю Мадридського політехнічного університету (Іспанія), Інституту низьких температур Університету Хоккайдо (Японія) та Інституту географії РАН був розроблений і виготовлений низькочастотний відеоімпульсний радіолокатор (ВІРЛ) з цифровою реєстрацією радіолокаційних і навігаційних даних для зондування субполярних, теплих і холодних льодовиків товщиною до 300 м і більше з наземного транспорту. При його розробці були враховані недоліки цифрових систем реєстрації, що використовують комерційні цифрові осцилографи в поєднанні з мікропроцесорами і комп'ютером. Нова апаратура повинна була забезпечити такі можливості: за вибором оператора змінювати період реєстрації трас; записувати в єдиному потоці даних як радіолокаційну, так і навігаційну інформацію, що отримується від різних датчиків (GPS-приймача, одометра, датчика барометричної висоти і ін.); мати досить малий період дискретизації хвильових форм в досить широкому діапазоні відстаней; накопичувати великий обсяг даних; мати високе співвідношення сигнал-шум за рахунок апаратного і програмного підсумовування; мати стабільну синхронізацію між передавачем і прийомним пристроями; контроль одержуваних записів і управління прийомним і передавальним пристроями повинно бути простим; пристрої повинні бути портативними і працювати при малому споживанні енергії в умовах низьких температур і високої вологості. Було виготовлено три комплекти апаратури (ВІРЛ-1, ВІРЛ-2 і ВІРЛ-2а), які відрізнялися конструкцією і деякими параметрами основних блоків. Польові випробування локатора ВІРЛ-1 були проведені в 2000 р на Шпіцбергені, на льодовику Альдегонда. Локатори ВІРЛ-2 і ВІРЛ-2а з поліпшеними параметрами застосовувалися в 2001-2003 рр. для визначення товщини і вивчення внутрішньої будови теплих і холодних льодовиків на о. Лівінгстон в Антарктиді і на Камчатці. РОЗДІЛ 2. МОДЕЛЮВАННЯ ТА РОЗРОБЛЕННЯ ПРИЛАДУ ДЛЯ ГЕОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ 2.1 Розроблення та моделювання генератора наносекундних імпульсів Проаналізувавши параметри і характеристики георадарів було встановлено що на антену передавача потрібно подавати моноімпульс (його ще називають відеоімпульсом) напругою в кілька сотень вольт і тривалістю, в залежності від обраної частоти антени, від часток наносекунди до декількох наносекунд. Так само, як і в металодетекторі, "пробиває" землю тільки потужний імпульс. Мова йде про струми в сотні ампер за ці кілька наносекунд. Так як частота повторення імпульсів відносно невелика (відносно його тривалості), то така потужність прирівнюється до цілком нормальних величин. Рис2.1. Принципова схема принципу утворення наносекундних імпульсів На схемі (рис.2.1) Q - будь-який ключ, можна використовувати MOSFET, IGBT або лавинні транзистори. Т – трансформатор в режимі насичення. D - ДДШВ. На вхід ключа в момент t0 подається відкриваючий імпульс, ключ Q відкривається і трансформатор Т починає намагнічуватися. На вторинній обмотці виникає ЕРС індукції і починається заряджати конденсатор С через діод D в прямому напрямку. На діаграмі праворуч від схем можна бачити, як ростуть напруга на конденсаторі Uc і струм заряду I +. Струм накопичується і в структурі ДДШВ. До моменту t1 трансформатор не насичений. Параметри обмоток трансформатора Т обрані так, щоб він наситився в момент t1, що відповідає максимальному заряду конденсатора С. Однак струм I + до цього моменту вже не буде максимальним, починає проявлятися ефект насичення. Цьому режиму відповідає схема Рис.2.10. в якій зв'язок між первинною і вторинною обмотками ненасиченого трансформатора показаний товстою вертикальної рискою. Так зазвичай і позначають сердечники трансформаторів. Провівши ряд досліджень було встановлено, що означає "замагнічений трансформатор". В момент t1 відбулося насичення його сердечника. Це означає, що струм в первинній обмотці продовжує збільшуватися, однак магнітний потік вже не збільшується (скінчилися вільні домени) і в якийсь момент припиняється заряд конденсатора С. Магнітний зв'язок між обмотками практично зникає. Крім того, струм I + зростатиме тільки до початку насичення - цьому відповідає максимум на графіку ID. Далі струм буде зменшуватися до моменту насичення сердечника t1 і припиниться зовсім. Але напруга Uc буде рости до самого насичення сердечника. Було прораховано до якої напруги зарядиться конденсатор. Зі співвідношення (рівняння) для трансформатора: Uc = k • UHV • (w2: w1) (2.1) Схема живиться від напруги: UHV = + 48В Якщо використовувати трансформатор Т з коефіцієнтом w1: w2 = 1: 4 (2.2) то заряд відбудеться до напруги Uc = 48 • 4 = 192В - за винятком падіння напруги на навантаженні. Також було обраховано опір навантаження: такі схеми зазвичай працюють на навантаження 50 Ом, це може бути як кабель, так і пристрій антени. Але в такому випадку опір ДДШВ у відкритому стані має бути мінімум на порядок нижчим. Опір ДДШВ у відкритому стані не більше декількох Ом, інакше не було б такого росту напруги. Для того щоб розробити схему генератора наносекундних імпульсів, було використане програмне середовище Multisim. Программа призначена поліпшити процес схемопроектування, завдяки моделюванню світового стандарту SPICE і інтуїтивно зрозумілому аналізу. Multisim дозволяє мінімізувати помилки, зберігати ітерації в процесі проектування і сприяє ефективній розробці друкованих плат (PCB). Рис.2.2.Моделювання генератора наносекундних імпульсів в программі Multisim Ознайомлюючись з принципом роботи дійшов до висновку що для трансформатора Т, слід використовувати сердечники малого розміру. Для створення налагодженого механізму роботи сердечник повинен бути настільки малим, щоб за пару мікросекунд він гарантовано увійшов в насичення. Тому первинна обмотка і повинна мати декілька витків - через те, що таким чином найлегше трансформатор перевести в насичення. Принцип роботи ДДШВ пояснюється наступним чином: у момент протікання прямого струму він відкритий і шунтує навантаження Rн. Він відкритий - тоді, коли на діоді присутній прямий зсув, щоб комутатор закрився: треба подати на нього замикаючу напругу. Якщо подавати її на анод, то вона повинна бути негативною щодо катода. При перевищенні деякої напруги (залежить від схеми включення та методу вимірювання) діод закриється, тобто його опір різко збільшиться. В даній схемі будуть працювати будь-які діоди, проте не всі закриються так швидко, як того вимагає дослідження. В момент t1 через насичення сердечника Т припинився заряд конденсатора С. Значить, починається його розряд - бо це не сферичний трансформатор у вакуумі і присутнє навантаження. Але розрядний струм, природно, потече у зворотному напрямку. Тому напруга на аноді ДДШВ стане негативною щодо катода і в момент t2 він закриється. Цей момент показаний на схемі Рис.2.10. як обрив в ланцюзі катода - тобто він припинить шунтувати на землю опір навантаження. Вся принадність ДДШВ в тому, що опір зросте за частки наносекунд. У цей момент на конденсаторі залишається приблизно 60-70% накопиченої енергії. Ккд такого формувача близько 50%. Припустимо, що залишкова напруга на конденсаторі близько 200В. Ріст напруги (і струму) буде спостерігатись при різкому збільшенні до 50 Ом опіру навантаження. Після цього перерозподіляться падіння напруги на внутрішньому опорі конденсатора і на навантаженні. Після цього, підбором числа витків трансформатора, його розмірів і типу сердечника слід домогтися того, щоб вимикання ДДШВ відбувалося саме при максимумі I-. Тоді майже вся збережена енергія виділиться на навантаженні, а не повернеться назад в первичну обмотку трасформатора Т або на нагрів ДДШВ. Тепер можна дослідити вимикання ключа Q, який можна закривати в будь-який момент, зазвичай відразу після t1. Тоді він вимикається при нульовому струмі, що прискорює процес закривання. Після формування імпульсу і виключення Q сердечник Т розмагнічується, так як струм в обмотках дорівнює нулю. Час повного розмагнічування визначається властивостями сердечника і зазвичай становить кілька мкс. Звідси маємо максимальну частоту повторення імпульсів до 50-100 КГц. Після цього можна подумати про те, як подати цей однополярний імпульс на антену. Зрозуміло, просто так це зробити не можна - у четвертьхвильового вібратора (дипольної антени) є два виходи, а в даному випадку ми отримаємо лише один вихід. Рис.2.3.Сигнал на виходы генератора імпульсів Для правильної роботи передавача спочатку потрібно перетворити однополярний імпульс (моноімпульс) в відеоімпульс - тобто додати другу півхвилю, - а потім через пристрій, що подати відеоімпульс на антену. Рис.2.4 Схема утворення двополярних імпульсів та зондуючий відеоімпульс Робиться це за допомогою відрізків ліній передач (ліній затримки). Суть цього методу полягає в тому, що до вихідного опору генератора підключається лінія затримки (ЛЗ) з половинною імпедансу навантаження для кожної частини. Довжина цієї лінії розраховується виходячи з довжини моноімпульса - скажімо, для моноімпульса довжиною 3 нс потрібно потрібні дві лінії по 1,5 нс з імпедансом 25 Ом. Імпульс з виходу генератора побіжить до заземленого кінця ЛЗ, відіб'ється від нього, змінить полярність, і прибіжить назад через 3 нс. Потім на простому суматорі, що складається з вихідного опору генератора і навантаження, відбудеться складання цих імпульсів, звичайно з втратою напруги. На виході вийде відеоімпульс - викид, що нагадує один період синусоїди. Вході проробленої роботи було розроблено схему передавача (рис.2.5), яка відповідала всім необхідним вимогам. Вона складається з мікросхеми 74HC00N, mosfet драйвера IR4426, польового транзистора IRB3306, джерел живлення, імпульсного трансформатора, діодів, конденсаторів, резисторів та відрізку коаксіального дроту. Рис.2.5. Схема передавального блоку Георадара Мікросхема 74HC00N складається з чотирьох інверторів (логічних вентилів І-НЕ), з них два використовуються для генерації короткочасних імпульсів амплітудою 5 вольт та частотою, яка задається зовнішнім генератором сигналів 100кгц, скважність яких ми можемо регулювати за допомогою потенціометра. Ці імпульси підсилюються за допомогою потужного mosfet драйвера IR4426, і досягають амплітуди 12 вольт, якої достатньо для повного відкривання польового транзистора IRLB3306, а струм, який може досягати до 1.5 Ампер швидко закриває транзистор, розяджаючи його затвір. Трансформатор намотаний на ферритовому тороїдальному сердечнику К10х8х4, складається з двох обмоток, первинна обмотка намотана дротом 0.8мм., містить 3 витки, а вторинна обмотка складається з 12 витків дроту 0.25мм МГТФ. Швидкодіючий діод SF58 – захищає електронні компоненти від індуктивних викидів трансформатора. А діод КД203А формує наноімпульси завдяки лавинно-пробійному режиму роботи. Відрізок коаксіального дроту, дозволяє з однополярного імпульсу формувати двополярний відеоімпульс. Передавальна дипольна антена навантажена 50-омним резистором, для узгодження роботи всієї схеми. 2.2 Реалізація та тестування передавального блоку георадара Блок – схема георадара (рис.2.6), складається з наступних блоків: передавальна антена, приймальна антена, генератор наносекундних імпульсів, джерело живлення, широкосмуговий підсилювач, генератор сигналів, осцилограф та портативний комп’ютер. Передавальна та приймальна антени призначені для передавання і прийому наносекундних зондуючих імпульсів. Джерело живлення(лабораторні блоки живлення) живлять генератор наносекундних імпульсів та широкосмуговий підсилювач. Портативний комп’ютер виконує функції керування генератором сигналів, який синхронізує роботу всієї схеми та осцилографом. Осцилограф оцифровує отриманий зондуючий імпульс, і через USB інтерфейс передає масив отриманих даних на комп’ютер, який зберігає ці дані. Вони в подальшому обробляються спеціалістами в області геології, за допомогою спеціалізованих програм. Рис.2.6. Блок – схема георадара Для того щоб перевірити усю теорію на практиці було зібрано тестовий стенд (рис.2.7.), який містить в собі двополярний лабораторний блок живлення ATTEN, 12-ти вольтовий блок живлення, генератор наносекундних імпульсів, передавальну антену, генератор сигналів Rigol DG1022. Двополярний лабораторий блок живлення ATTEN, виставлений на напругу 48 вольт, завдяки 24-ьох вольтовим виходам включеним послідовно, і виконує функцію живлення формувача коротких імпульсів. А 12-ти вольтовий трансформаторний блок живлення, забезпечує живлення силового mosfet драйвера IR4426 а через лінійний 5-ти вольтовий стабілізатор LM7805 і живлення логічної мікросхеми 74HC00H. Рис.2.7. Стенд передавального блоку Двоканальний цифровий осцилограф Rigol DS100 (рис.2.8.)призначений для контролю та налаштування правильної роботи схеми. Рис.2.8. Осцилограф Rigol DS100 (вихіднй сигнал з генератора наносекундних імпульсів) Генератор сигналів генерує двополярний прямокутний сигнал, амплітудою 5 вольт та скважністю імпульсів 50%, забезпечує генерацію 10 наносекундних імпульсів з частотою 100кгц. Дипольна антена разом з генератором наносекундних імпульсів Рис.2.9. посилає вихідний сигнал. Антена використана телескопічна, що дає нам можливість регулювати її довжину, форму тим самим налаштовувати її на необхідну робочу частоту. Рис.2.9.Плата генератора наносекундних імпульсів з передавальною антеною Для отримання прийнятого сигналу використовується цифровий високочастотний чотирьох канальний осцилограф Tektronix TDS 694C, в поєднанні з широкополосим підсилювачем, та узгодженою 50-ти омним резистором антеною. Його основним завданням являється отримати переданий за допомого передавача зондуючих імпульсів сигналу. Та передавання масива даних на персональний ком’ютер. Одною з основних умов необхідних для для правильної роботи георадара, являється отримання широкополосих зондуючих короткотривалих імпульс з затуханням та чим точніше їхнє оцифрування, для подальшого оброблення та дослідження. На рис.2.10., зображено осцилограму отриманого сигналу. Який доводить що вдалося правильно сформувати та передати зондуючий імпульс та працездатність усієї схеми. Рис.2.10. Прийнятий сигнал(зондуючий імпульс з тривалістю 10 наносекунд та ампітудою 136 Вольтів ) Для перевірки дійсності роботи георадара, було використано цифровий високочастотний аналізатор спектру Agilent 4395A. Він може сканувати та досліджувати характеристики сигналів від 100Кгц до 500Мгц. На рис.2.11. спостерігаємо усі сигнали, що випромінюються в ефірі на частоті до 120Мгц, точка з маркером показує переданий сигнал. Ми також можемо спостерігати сусідні сигнали – це сигнали радіостанцій, що транслюють радіосигнали в ФМ діапазоні. Рис.2.11 Спектральний аналіз частот при включеному передавачі (спостерігаємо переданий сигнал частотою ~100Мгц) Для того щоб перевірити чи дійно ми спостерігаємо переданий нами сигнал, також було повторно проведено спектральний аналіз, проте вже з вимкненим передавачем. В результаті спостерігаємо, що переданий сигнал більше не відображається, що доводить, що дійсно наший передавальний блок працює належним чином. Рис.2.12. Спектральний аналіз частот при виключеному передавачі (спостерігаємо що на попередньому рисунку було одержано дійсно переданий сигнал ) 2.3 Допоміжні компоненти при дослідженні георадара Генератор сигналів Rigol DG1022 Універсальний генератор сигналів Rigol DG1022 використовує технологію прямого цифрового синтезу (DDS technology), що забезпечує стабільний, високоточний та "чистий" синусоїдальний сигнал з мінімальними спотвореннями. Генератор сигналів Rigol DG1022 дозволяє відтворювати сигнал прямокутної форми (меандр) частотою 5МГц з ідеальними наростаючим та спадним фронтом. Рис.2.13 Генератор сигналів Rigol DG1022 Двоканальний генератор сигналів Rigol DG1022 простий у використанні: має інтуїтивний користувацький інтерфейс та зручні органи керування з візуальними підказками. Також використання приладом значно спрощується завдяки візуалізації генерованого сигналу на екрані, наявністю універсальних роз'ємів та вбудованої системи допомоги. За допомогою вбудованих функцій модуляції AM, FM, PM и FSK генеруються модульовані сигнали без використання додаткового модулюючого джерела. Сфери застосування генератора сигналів Rigol DG1022 – симуляція давачів і сигналів, моделювання електронних схем, перевірка послідовної шини та інтегральних схем. Аналізатор спектру Agilent 4395A Аналізатор спектру Agilent 4395A (рис.2.14) зазвичай використовується з генератором сигналів низького шуму для складання тестової системи 4395A. Ця система може оцінювати характеристики VCOs та PLL, які необхідні для проектування локальних генераторів, що використовуються в радіочастотному обладнанні РФ. Ця система може працювати як в аналізаторі сигналів, так і в режимі тестування VCO до 3 ГГц. HP 4395A забезпечує та керує всіма сигналами (напругою постійного струму, потужністю постійного струму та модуляцією 1 кГц), необхідними для перевірки VCO / PLL. Рис.2.14. Аналізатор спектру Agilent 4395A Лабораторний блок живлення ATTEN APS3003 ATTEN APS3003(рис.1.15.) – трьохканальне регульоване джерело постійного струму (до 3 А) і напруги (до 30 В). Це джерело живлення ідеальне для використання в наукових дослідженнях і учбових цілях. Рис.2.15. Лабораторний блок живлення Atten APS3003 Осцилораф Tektronix TDS694C Tektronix TDS694C (рис.2.16) Digital Real-Time Oscilloscope 1 GHz, 4 Ch, 5 GS / s фіксує високочастотні сигнали з найкращою точністю та роздільною здатністю. Його смуга пропускання 2 ГГц зберігає швидко наростаючі фронти сигналу та точно відображає форму сигналу. Завдяки швидкості оцифровки 5 ОС / с на всіх чотирьох каналах і високій стабільності, TDS694C робить вимірювання критичного часу з найбільшою роздільною здатністю та точністю - навіть вимірювання каналу до каналу, здійснені в одному прийомі. Рис.2.16. Цифровий осцилограф Tektronix TDS 694C Дипольна антена Дипольна антена, або диполь(рис.2.17) - найпростіший і популярний клас антен. Складається з двох однакових провідників, проводів або стрижнів, зазвичай з двосторонньою симетрією. Рис.2.17 Дипольна антена У передавальних пристроїв на неї подається струм, а на тих, що приймають - приймається сигнал між двома половинами антени. Обидві сторони фідера у передавача або приймача з'єднані з одним з провідників. Диполі - резонують антени, тобто їх елементи служать резонаторами, в яких стоячі хвилі переходять від одного кінця до іншого. Так що довжина елементів диполя визначається довжиною радіохвилі. Діаграма напрямленості дипольної антени представлена на рис.2.18. Рис.2.18 Діаграма напрямленості дипольної антени Висновок В цьому розділі було спроектовано та реалізовано передавальний блок георадара. РОЗДІЛ 3. ОХОРОНА ПРАЦІ 3.1 Коротка характеристика проектованого об’єкта У даному проекті проведено дослідження пристрою, завдяки якому можна здійснити пошук різних предметів, неоднорідностей, розташованих під поверхнею землі. Робота георадіолокаціонного приладу підповерхневого зондування (в загальноприйнятій термінології — георадара) заснована на використанні класичних принципів радіолокації. Передавальною антеною георадара випромінюються надкороткі електромагнітні імпульси (частки наносекунди), що мають 1,0-1,5 періоду квазігармонічного сигналу і досить широкий спектр випромінювання. Внутрішня техногенна безпека об’єкта досліджень Потенційна небезпека під час експлуатації об’єкта проектування та уражальні чинники техногенного характеру: ураження електричним струмом. небезпека під час роботи з паяльником. Небезпечне випромінювання монітору комп’ютера. Ураження струмом виникають внаслідок дії технічного або атмосферного електричного струму. Невміле користування електричними приладами в техніці і в побуті, а також несправність цих приладів призводить до електротравм. Дія електричного струму на організм людини залежить від типу струму, напруги, тривалості його проходження, шляху проходження, ідивідуальних особливостей і оточуючого середовища. Залежно від наслідків ураження електричні удари можна поділити на п'ять ступенів: I ступінь - судомне, ледве відчутне скорочення м'язів; II ступінь - судомне скорочення м'язів без втрати свідомості; III ступінь - судомне скорочення м'язів, яке супроводжується втратою свідомості; IV ступінь - втрата свідомості і порушення серцево-судинної діяльності та дихання; V ступінь - стан клінічної смерті. Для правильного та безпечного застосування паяльника необхідно дотримуватись наступних правил: перевірити його на відповідність класу захисту від ураження електричним струмом; перевірити зовнішнім оглядом технічний стан кабелю та штепсельної вилки, цілісність захисного кожуха та ізоляції рукоятки; перевірити на працездатність вбудованих в його конструкцію відсмоктувачів; перевірити на працездатність механізовану подачу припою у випадках її встановлення в паяльнику. При виникненні загрози пожежі: припинити роботу; відключити електрообладнання; повідомити безпосередньому або вищестоящому керівнику про пожежу; повідомити про пожежу місцевій службі МНС; провести по можливості заходи з евакуації працівників, гасіння пожежі та збереження матеріальних цінностей. Небезпека при роботі з комп’ютером полягає у рентгенівському випромінюванні. Дослідження показують, що монітор не є небезпечним для користувача ПЕОМ" оскільки інтенсивність такого випромінювання нижча за гранично допустимі норми (ГДН). Відповідно до "Норм радіаційної безпеки України" (НРБУ-97), гранично допустима потужність експозиційної дози рентгенівського випромінювання на відстані 5 см від екрана відео-термінала становить 7,74 X10 -12 Кл/кг, що відповідає еквівалентній дозі 0,1 мбер/год. (100 мкр/год.). Оптичне випромінювання включає: ультрафіолетове (УФ), світлове та інфрачервоне. УФ-випромінювання впливає, як правило, на шкіру та очі людини. Аналіз досліджень робочих місць користувачів ПК показує, що у 86 % проведених вимірювань, тобто в більшості випадків, УФ-випромінювання і не було виявлено. У тих же випадках, коли таке випромінювання вдалося виявити, його рівень становив у середньому 0,001 Вт/м2. Світлове випромінювання впливає, в основному, на очі і провокує їх втому та запалення райдужної оболонки. Однак ці симптоми швидко минають і не викликають патологічних змін. ІЧ-випромінювання — довжина хвиль обмежена від 0,76 мм до 1 мм. Для більшості біологічних матеріалів випромінювання цього діапазону вважаються непрозорими. Пожежна профілактика При проведенні будь-яких технологічних процесів небезпека пожеж і вибухів залежить від фізико-хімічних властивостей і кількості оброблюваних речовин, від конструктивних особливостей і режимів (температури, тиску) роботи апаратів і устаткування, а також від наявності джерел запалювання й умови для швидкого поширення вогню. Загальними заходами для забезпечення пожежної безпеки при проведенні технологічних процесів є: заміна небезпечних технологічних операцій менш небезпечними; ізольоване розташування небезпечних технологічних установок і устаткування (у будинках і на відкритому повітрі); зменшення кількості у виробничих приміщеннях займистих і вибухонебезпечних речовин; запобігання можливості утворення пальних сумішей в апаратах, газопроводах, вентиляційних системах і ін.; флегматизація пальних сумішей, застосування інгібіторів і інертних добавок; збереження легкозаймистих речовин і проведення робіт з ними в середовищі інертного газу; механізація, автоматизація і безперервність (потоковість) виробництва; герметизація устаткування, місць з’єднань комунікацій і апаратури і місць завантаження і вивантаження технологічних апаратів; суворе дотримання стандартів і точне виконання встановленого технологічного режиму; продувка водяною парою або інертними газами технологічної апаратури і комунікацій перед зупинкою їх на ремонт або пуском в експлуатацію; запобігання можливості появи в небезпечних місцях джерела запалювання; запобігання поширенню пожеж і вибухів. Висновок У розділі охорони праці було розглянуто небезпечні фактори, та засоби боротьби з ними під час роботи з електронними приладами. Визначено основні вимоги, що висуваються для забезпечення безпеки при розробленні георадара. РОЗДІЛ 4. ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА 4.1. Розрахунок витрат на виконання НДР Витрати на виконання НДР щодо дослідження сигналу електронного вимірювача тиску розраховуються шляхом складання калькуляції кошторисної вартості НДР за наступними статтями: Витрати на оплату праці; Відрахування на соціальні заходи; Матеріали; Витрати на використання комп’ютерної техніки; Витрати на використання спецобладнання для наукових (експериментальних) робіт; Накладні витрати; Інші витрати. 4.1.1. Розрахунок витрат на оплату праці До цієї статті належать витрати на основну та додаткову заробітну плату науковому керівнику, студенту, консультанту з питань економіки, консультанту з питань охорони праці, обчислені за посадовими окладами та відрядними розцінками для робітників, включаючи преміальні виплати. Вихідні дані наводяться у табл. 1.1. Таблиця 4.1 Вихідні дані для розрахунку витрат на оплату праці Витрати на оплату праці розробників проекту визначаються за формулою: (4.1) З = 2*20*500 = 20000(грн.). де nij – чисельність розробників і-ої спеціальності j-го тарифного розряду, які приймають участь в проектуванні, чол.; tij – час, котрий затрачений на розробку проекту співробітника і-ої спеціальності j-го тарифного розряду, днів; Cij – денна заробітна плата і-ої спеціальності j-го тарифного розряду, грн., яка визначається за формулою: = 10000(1+0)/20 = 500 (4.2) де Cij – основна місячна заробітна плата розробника і-ої спеціальності j-го тарифного розряду, грн.; h – коефіцієнт, що визначає розмір додаткової заробітної плати (при умові наявності доплат); р – середня кількість робочих днів у місяці (приймаємо 20 р.д.). Таблиця 4.2 Розрахунок витрат на оплату праці 4.1.2. Відрахування на соціальні заходи Величну відрахувань у спеціальні державні фонди визначають у відсотковому співвідношенні від суми основної та додаткової заробітної плати. Згідно діючого нормативного законодавства сума відрахувань у спеціальні державні фонди складає 36,2% від суми заробітної плати: В = 0,362 14438,1 = 5226,5 (грн.). 4.1.3. Розрахунок витрат на матеріали У табл. 1.3 наведено перелік купованих виробів і розраховані витрати на них. Таблиця 4.3 Розрахунок витрат на куповані вироби 4.1.4. Витрати на використання комп’ютерної техніки Витрати на використання комп’ютерної техніки включають витрати на амортизацію комп’ютерної техніки, витрати на користування програмним забезпеченням, витрати на електроенергію, що споживається комп’ютером. За даними обчислювального центру НУ «Львівська політехніка» для ЕОМ типу ІВМ РС/АТХ вартість години роботи становить 4,5 грн. Середній щоденний час роботи на комп’ютері – 4 години. Розрахунок витрат на використання комп’ютерної техніки приведений в табл. 1.4. Таблиця 4.4 Розрахунок витрат на використання комп’ютерної техніки 4.1.5. Розрахунок витрат за статтею “Спецобладнання” для наукових (експериментальних) робіт Якщо в процесі досліджень використовувалось спеціальне обладнання, то відповідні витрати розраховуються за структурою, приведеною в табл. 4.5. В даній НДР спецобладнання не використовувалось. Таблиця 4.5 Кошторис витрат на виконання НДР 4.1.6 Накладні витрати Накладні витрати проектних організацій включають три групи видатків: витрати на управління, загальногосподарські витрати, невиробничі витрати. Вони розраховуються за встановленими відсотками до витрат на оплату праці. Середньостатистичний відсоток накладних витрат в організації складає 150%. H = 14438,1*1,5 = 21657,1 (грн). 4.1.7. Інші витрати Інші витрати є витратами, які не враховані в інших статтях. Вони становлять 10% від заробітної плати: І = 14438,1 * 0,1 = 1443,8 (грн.). На основі отриманих даних складається калькуляція планової собівартості загалом по НДР і зводиться в табл. 4.6. Таблиця 4.6 Кошторис витрат на виконання НДР 4.2. Розрахунок договірної ціни та прибутку НДР Величина договірної ціни повинна встановлюватися з врахуванням ефективності, якості і термінів виконання НДР на рівні, який відповідає економічним інтересам замовника (споживача) і виконавця. Договірна ціна НДР встановлюється по домовленості між замовником та виконавцем і попередньо розраховується за формулою: , (4.3) Ц = 43802,45(1+5) = 262814,7 (грн.). де Ц – договірна ціна, С – собівартість проведення НДР, р – рівень рентабельності витрат у виконавця НДР. Тоді очікуваний прибуток від реалізації НДР розраховують за формулою: , (4.4) П = 262814,7 – 43802,45 = 219012,25 (грн.). де П – очікуваний прибуток від виконання НДР. 4.3. Оцінка результативності науково-дослідної роботи. У даному підрозділі здійснюється оцінка рівня наукового та науково-технічного ефектів, отриманих в процесі дослідження. Оцінка наукової та науково-технічної ефективності для НДР проводиться за допомогою коефіцієнта, який обчислюються за наступною формулою: , (4.5) де – коефіцієнт результативності дослідної роботи; – коефіцієнт значимості і-го фактору, використовуваного для оцінки; – коефіцієнт досягнутого рівня і-го фактору; m – кількість факторів результативності дослідної роботи. При оцінці результативності використовуються різні фактори, які впливають на її кількісну оцінку. В якості факторів при оцінюванні можуть бути прийняті наступні: новизна отриманих чи прогнозованих результатів; глибина наукового опрацювання; ступінь вірогідності успіху (при незавершеності роботи), перспективність використання результатів; масштаб можливої реалізації результатів; завершеність отриманих результатів. По кожному із факторів експертним шляхом встановлюється числове значення коефіцієнта вагомості. При цьому сума цих коефіцієнтів повинна бути рівною 1. Коефіцієнт досягнутого рівня фактору також встановлюється експертним шляхом, а його числове значення визначається в межах від 0 до 1. Чим ближчі значення до 1, тим більша результативність НДР, яка проводиться. З таблиці 4.7 слід вибрати фактори , які характеризують результативність даної НДР . Таблиця 4.7 Характеристика факторів результативності НДР Відповідні дані для НДР, яка виконується, приведені в таблиці 4.8. Таблиця 4.8. Характеристики факторів та ознак наукової результативності НДР Згідно із наведенеми даними розраховуємо коефіцієнт результативності НДР: . K = 0,2 * 0,7 + 0,4*1 + 0,2*0,5 + 0,2 * 0,7 = 0,38 Як видно з розрахунків, отримано достатньо високе значення коефіцієнта оцінювання науково-дослідної роботи. Висновок У цьому розділі проведено розрахунки собівартості НДР, планового прибутку від її реалізації та оцінено результативність НДР. Дослідження, які проведені у роботі, спрямовані на дослідження георадару. У разі успіху у проведенні досліджень їх результати дадуть змогу розробити алгоритми дослідження ґрунтів, порід, а також діагностики стану різноманітних підземних труб, тим самим розширивши їх функціональні можливості. СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ Radar Upgrades Handheld Mine Detectors. Jane's Intemational Defense Review. February 1997. 2. Ivashov S., Razevig V., Vasilyev I., Zhuravlev A., Bechtel T., Capineri L. (2008) The Holographic Principle in Subsurface Radar Technology. International Symposium to Commemorate the 60th Anniversary of the Invention of Holography, Springfield, Massachusetts USA, October 27-29, pp. 183-197. 3. Capineri L., Ivashov S., Bechtel T., Zhuravlev A., Falorni P., Windsor C., Borgioli G., Vasiliev I. and Sheyko A. (2008) Comparison of GPR Sensor Types for Landmine Detection and Classification, 12th International Conference on Ground Penetrating Radar, June 16-19, Birmingham,UK.Узлов В.А., Шишков Г.И., Щербаков В.В. Основные физические параметры снежного покрова // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева, 2014, №1, с. 119-129. Лѐдомер Георадар Пикор-Лѐ (измеритель толщины льда) [Электронный ресурс] – URL: http://uwbs.ru (Дата обращения 25.09.17) Георадар-Эксперт [Электронный ресурс] – URL: http://georadar-expert.ru (Дата обращения 25.09.17) Панько С.П. Сверхширокополосная радиолокация // Зарубежная радиоэлектроника. — 1991. — №1. — С.106113. Kennauch E.M., Moffatt D.L. Transient and impulse approximation. Proc. IEEE, 1965, v.53, N 8, p.893 - 901 (Труды ин-та инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, русский перевод, 1965, т.53, № 8, с. 1025- 1034). Хармут, Х.Ф. Несинусоидальные волны в радиолокации и Денисов Р.Р. Обработка георадарных данных в автоматическом режиме / Р.Р. Денисов, В.В. Капустин // Геофизика. – 2010. – №4. – С. 76-80. Владов М.Л. Введение в георадиолокацию : учеб. пособие [для студ. висш. уч. завед.] / Владов М.Л., Старовойтов А.В. – М. : МГУ, 2004. – 153 с. Вопросы подповерхностной радиолокации : коллективная монография / [под ред. А.Ю. Гринева]. – М. : Радиотехника, 2005. – 416 с. Ground penetrating radar, theory and applications / [Jol Harry M. (Editor)]. – Amsterdam : Elsevier B.V., 2009. – 508 р