Электромагнитный сигнал. Электромагнитное оружие: перспективы развития и применения — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Каковы основные принципы работы электромагнитного оружия. Какие виды электромагнитного оружия разрабатываются в России. Какие преимущества и недостатки имеет электромагнитное оружие по сравнению с традиционными видами вооружений. Как может повлиять появление электромагнитного оружия на характер будущих войн.

Содержание

Принципы работы электромагнитного оружия

Электромагнитное оружие основано на использовании мощного электромагнитного излучения для поражения электронных систем противника. Основные принципы его работы:

Генерация мощного электромагнитного импульса
Направленное излучение в сторону цели
Выведение из строя электроники за счет наведения сильных токов
Возможность поражения на значительном расстоянии

Электромагнитное оружие способно эффективно нейтрализовать современные высокотехнологичные системы вооружения противника, критически зависящие от электроники.

Разработки электромагнитного оружия в России

В России ведутся активные работы по созданию различных видов электромагнитного оружия:

СВЧ-пушки для беспилотных летательных аппаратов
Мобильные наземные комплексы на базе шасси «Бук»
Ракеты с генератором электромагнитного импульса
Системы защиты от электромагнитного оружия

Испытания образцов электромагнитного оружия проводятся в лабораторных условиях и на полигонах. Некоторые системы, например машина дистанционного разминирования «Листва», уже приняты на вооружение.

Преимущества электромагнитного оружия

Электромагнитное оружие имеет ряд важных преимуществ по сравнению с традиционными видами вооружений:

Высокая эффективность против современных электронных систем
Возможность мгновенного вывода из строя техники противника
Отсутствие поражающих факторов для живой силы
Относительно низкая стоимость применения

Многоразовое использование

Эти преимущества делают электромагнитное оружие привлекательным средством для нейтрализации высокотехнологичных систем вооружения противника.

Недостатки и ограничения электромагнитного оружия

Несмотря на значительный потенциал, электромагнитное оружие имеет ряд существенных недостатков:

Сложность защиты собственной электроники от воздействия
Зависимость эффективности от погодных условий
Необходимость мощных источников энергии
Ограниченная дальность действия
Возможность создания эффективных средств защиты

Эти факторы ограничивают возможности широкого применения электромагнитного оружия в реальных боевых условиях.

Влияние на характер будущих войн

Появление электромагнитного оружия может существенно повлиять на характер будущих вооруженных конфликтов:

Смещение акцента на вывод из строя систем управления и связи

Увеличение роли средств радиоэлектронной борьбы
Рост значимости защиты электронных компонентов вооружений
Изменение тактики применения высокотехнологичных систем
Снижение боевой эффективности «умного» оружия

Электромагнитное оружие может стать важным фактором сдерживания в условиях растущей зависимости армий от электронных систем.

Перспективы развития электромагнитного оружия

Основные направления дальнейшего совершенствования электромагнитного оружия:

Увеличение мощности и дальности действия
Миниатюризация и повышение мобильности
Создание средств точного наведения на цель
Разработка новых источников питания
Интеграция с другими видами вооружений

Развитие этих направлений позволит повысить боевую эффективность электромагнитного оружия и расширить сферы его применения.

Правовые аспекты применения электромагнитного оружия

Использование электромагнитного оружия сопряжено с рядом правовых вопросов:

Отсутствие четкого международно-правового статуса
Сложность контроля за разработкой и испытаниями
Потенциальная опасность для гражданской инфраструктуры
Риски непреднамеренной эскалации конфликтов
Необходимость выработки правил применения

Решение этих вопросов потребует разработки новых международных соглашений, регулирующих создание и использование электромагнитного оружия.

Электромагнитные поля и общественное здравоохранение: мобильные телефоны

\nВ связи с большим числом пользователей мобильных телефонов важно исследовать, понимать и контролировать их потенциальное воздействие на здоровье людей.

\nСвязь по мобильным телефонам осуществляется с помощью радиоволн, распространяемых через сеть фиксированных антенн, называемых базовыми станциями. Радиочастотные волны являются электромагнитными полями, которые в отличие от ионизирующего излучения, такого как рентгеновские лучи или гамма-лучи, не могут ни разрывать химические связи, ни вызывать ионизацию в организме человека.

Уровни воздействия

\nМобильные телефоны представляют собой маломощные радиочастотные передатчики, действующие на частотах от 450 до 2700 МГц при пиковых значениях мощности в диапазоне от 0,1 до 2 ватт. Телефон передает мощность, только когда он включен. Мощность (и, следовательно, воздействие радиочастоты на пользователя) быстро снижается при увеличении расстояния от телефона. Поэтому, человек, пользующийся мобильным телефоном на расстоянии 30-40 см от тела, например, при отправке или чтении текстовых сообщений, пользовании Интернетом или устройством громкой связи, подвергается гораздо меньшему воздействию радиочастотных полей, чем человек, прижимающий телефон к голове.

\nПомимо устройств громкой связи или наушников, которые позволяют держать мобильные телефоны на расстоянии от головы и тела во время телефонных звонков, снижению уровня воздействия способствует также и уменьшение количества и длительности телефонных разговоров. Пользование телефонами в районах хорошего приема также способствует снижению уровня воздействия, так как позволяет осуществлять передачу при меньшей мощности. Эффективности от использования коммерческих устройств для уменьшения радиочастотного воздействия не выявлено.

\nВ больницах и в самолетах мобильные телефоны часто запрещены, так как радиочастотные сигналы могут создавать помехи для некоторых электромедицинских устройств и навигационных систем.

Последствия для здоровья

\nЗа последние 20 лет были проведены многочисленные исследования для оценки того, представляют ли мобильные телефоны потенциальный риск для здоровья. На сегодняшний день каких-либо неблагоприятных последствий для здоровья, вызываемых пользованием мобильными телефонами, не установлено.

Кратковременные последствия

\nОсновным механизмом взаимодействия между радиочастотной энергией и организмом человека является нагрев тканей. На частотах, используемых мобильными телефонами, основная часть энергии поглощается кожей и другими поверхностными тканями, что приводит к незначительному повышению температуры мозга или каких-либо других органов.

\nВ ряде исследований изучалось воздействие радиочастотных полей на электрическую активность мозга, когнитивную функцию, сон, сердечный ритм и кровяное давление. На сегодняшний день не выявлено каких-либо последовательных данных о неблагоприятных последствиях для сердца в результате воздействия радиочастотных полей на более низких уровнях, чем уровни, вызывающие нагрев тканей. Кроме того, научные исследования не предоставляют какие-либо данные, подтверждающие причинно-следственную связь между воздействием электромагнитных полей и симптомами, о которых сообщают сами люди, или \»электромагнитной гиперчувствительностью\».

\nОднако исследования четко продемонстрировали повышенный риск дорожно-транспортных травм в случаях, когда водители пользуются мобильными телефонами (как трубками, так и устройствами громкой связи или наушниками) во время управления транспортными средствами. В некоторых странах водителям запрещено пользоваться мобильными телефонами во время управления транспортными средствами или настойчиво рекомендуется воздерживаться от такого пользования.

Отдаленные последствия

\nЭпидемиологические исследования потенциальных отдаленных рисков радиочастотного воздействия, в основном, направлены на установление связи между опухолями мозга и пользованием мобильными телефонами. Однако из-за того, что многие раковые заболевания выявляются лишь через много лет после взаимодействий, ведущих к образованию опухолей, и в связи с тем, что до начала 1990-х годов мобильные телефоны не использовались в широких масштабах, на сегодняшний день эпидемиологические исследования могут оценивать лишь те раковые заболевания, которые проявляются через небольшой период времени. Тем не менее, результаты исследований на животных последовательно свидетельствуют об отсутствии повышенного риска развития рака в результате длительного воздействия радиочастотных полей.

\nЗавершен или продолжается целый ряд масштабных многонациональных эпидемиологических исследований, включая исследования методом \»случай-контроль\» и проспективные когортные исследования, изучающие некоторые ожидаемые результаты в отношении здоровья среди взрослых людей. Самое значительное на сегодняшний день ретроспективное исследование методом \»случай-контроль\» среди взрослых людей, под названием Интерфон, координируемое Международным агентством по изучению рака (МАИР), было предназначено для выявления связей между пользованием мобильными телефонами и раком в области головы и шеи у взрослых людей. Международный общий анализ данных, собранных в 13 участвующих в исследовании странах, не показал какого-либо повышенного риска развития глиомы и менингиомы, связанного с пользованием мобильными телефонами на протяжении более чем 10 лет. Есть некоторые признаки повышенного риска развития глиомы у людей, сообщающих о самом высоком показателе пользования мобильными телефонами, составляющем 10% кумулятивных часов, однако последовательной тенденции повышения риска по мере увеличения продолжительности пользования не выявлено. Исследователи пришли к выводу, что погрешности и ошибки ограничивают надежность этих заключений и не позволяют сделать причинную интерпретацию. Основываясь в значительной мере на этих данных, МАИР классифицировала радиочастотные поля как возможный канцероген для людей (Группа 2В), то есть как категорию, используемую в случаях, когда взаимосвязь считается надежной, но нельзя с разумной уверенностью исключать случай, погрешность или смешивание.

\nНесмотря на то, что данные Интерфона не указывают на повышенный риск развития опухолей мозга, возрастающие масштабы пользования мобильными телефонами и отсутствие данных о пользовании мобильными телефонами на протяжении периодов времени, превышающих 15 лет, являются основаниями для проведения дальнейших исследований связей между пользованием мобильными телефонами и риском развития рака мозга. В частности, учитывая нынешнюю популярность мобильных телефонов среди молодежи и, следовательно, потенциально более длительное воздействие, ВОЗ содействует проведению дальнейших исследований среди этой группы населения. В настоящее время проводится ряд исследований потенциальных последствий для здоровья среди детей и подростков.

Руководящие принципы по ограничению воздействия

\nПределы радиочастотного воздействия для пользователей мобильных телефонов определяются Удельным коэффициентом поглощения (УКП) — коэффициентом поглощения радиочастотной энергии на единицу массы тела. В настоящее время две международные организации.^1,2 разработали руководящие принципы в отношении воздействия для работников и общего населения, исключая пациентов, проходящих медицинское диагностирование или лечение. Эти руководящие принципы основаны на детальной оценке имеющихся научных данных.

Деятельность ВОЗ

\nПринимая во внимание обеспокоенность общественности и правительств, ВОЗ создала в 1996 году Международный проект по электромагнитным полям (ЭМП) для оценки научных данных о возможных неблагоприятных последствиях воздействия электромагнитных полей на здоровье. К 2016 году ВОЗ проведет официальную оценку риска всех изученных последствий воздействия радиочастотных полей для здоровья. Кроме того, как указано выше, в мае 2011 года Международное агентство по изучению рака (МАИР), специализированное агентство ВОЗ, провело обследование канцерогенного потенциала радиочастотных полей, создаваемых мобильными телефонами.

\nВ ходе своих программ научных исследований ВОЗ также периодически определяет приоритетные исследования, необходимые для заполнения пробелов в знаниях о влиянии радиочастотных полей на здоровье, и содействует их проведению.

\nВОЗ разрабатывает материалы для информирования населения и способствует проведению диалога между учеными, правительствами, промышленностью и общественностью для повышения уровня понимания потенциального неблагоприятного воздействия мобильных телефонов на здоровье.

\n¹ International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection – ICNIRP, 2009. ). Statement on the \»Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic and electromagetic fields (up to 300 GHz)\», 2009.: http://www.icnirp.org/documents/StatementEMF.pdf\n

\n² Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). IEEE standard for safety levels with respect to human exposure to radio frequency electromagnetic fields, 3 kHz to 300 GHz, IEEE Std C95.1, 2005.

«,»datePublished»:»2014-10-08T13:47:00.0000000+00:00″,»image»:»https://www.who.int/images/default-source/imported/phones-little-girl.jpg?sfvrsn=f96f6f6e_0″,»publisher»:{«@type»:»Organization»,»name»:»World Health Organization: WHO»,»logo»:{«@type»:»ImageObject»,»url»:»https://www.who.int/Images/SchemaOrg/schemaOrgLogo.jpg»,»width»:250,»height»:60}},»dateModified»:»2014-10-08T13:47:00.0000000+00:00″,»mainEntityOfPage»:»https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/electromagnetic-fields-and-public-health-mobile-phones»,»@context»:»http://schema.org»,»@type»:»Article»};

«Эффект ожога». Электромагнитное оружие России — фантастика или реальность?

В России в лабораторных условиях и на полигонах уже проводятся испытания электромагнитного оружия. Как сообщил ТАСС советник первого заместителя гендиректора концерна «Радиоэлектронные технологии» (КРЭТ, входит в госкорпорацию «Ростех») Владимир Михеев, так называемые СВЧ-пушки (СВЧ — сверхвысокочастотное излучение) «существуют и очень эффективно развиваются». В частности, ими планируется вооружать российские беспилотные самолеты шестого поколения. Также ведутся активные работы над системами защиты от такого вооружения. Однако использование в качестве электронного антиоружия СВЧ-сигналов — идея не новая.

На эту тему

«Это не фантастика, это разработки сегодняшнего дня, это будущее! И наверное, не такое уже далекое, потому что уже есть примеры его использования. Никакого ноу-хау, как говорят американцы, здесь нет. Я думаю, на полигонах оно существует. И думаю, его уже показывали первым лицам. Почему, собственно, об этом и говорят: было дано добро, чтоб это продолжать. У нас много еще есть разработок, которые лежат в загашниках», — заявил ТАСС заслуженный военный летчик РФ, генерал-майор Владимир Попов.

Как не «сварить» пилота

О том, что нелетальные средства поражения противника будут широко применяться в локальных войнах будущего для выведения противника из строя, летом 2018 года заявлял индустриальный директор кластера обычных вооружений, боеприпасов и спецхимии госкорпорации «Ростех» Сергей Абрамов. «В настоящее время существуют весьма эффективные наработки по боевому применению звукового, лазерного оружия и оружия на базе СВЧ», — сказал он.

На эту тему

Также большее распространение будут получать высокоточные системы, обеспечивающие решение боевых задач с минимальными «сопутствующими» потерями и разрушениями. Новые войны, по мнению Абрамова, будут характеризоваться повышением стоимости подготовки современного солдата, и политические последствия его гибели будут стимулировать развитие беспилотных и автономных технологий.

В свою очередь, создаваемые истребители-беспилотники шестого поколения (ожидается, что опытный образец совершит первый полет до 2025 года) получат мощное СВЧ-оружие, которое сможет полностью выводить из строя электронику противника. При этом на пилотируемом варианте такого боевого самолета появление подобного вооружения крайне маловероятно.

В частности, электромагнитный импульс, которым будет вести стрельбу СВЧ-оружие, будет такой мощности, что крайне сложно защитить человека, летчика от собственного вооружения. Как бы хорошо мы ни экранировали кабину, этот электронный импульс будет туда проникать. А так как человек – это тоже в какой-то степени «прибор», работающий на основе приема и передачи электромагнитных сигналов, то такое оружие может нанести сильный ущерб здоровью пилота

Владимир Михеев

советник первого заместителя гендиректора концерна КРЭТ

«СВЧ опасно для живого организма, для клетки. Находиться, конечно, в самолете человек может, но это будет такая крайняя ситуация — как для радиации. Защита должна быть очень мощной», — соглашается со словами Михеева военный летчик Попов, уточняя, что сверхвысокочастотное излучение может «сварить» пилота, какие-то клетки погибнут, — «обмен веществ нарушится полностью, и будут ожоги». Поэтому, по его мнению, нецелесообразно на самолет или вертолет ставить «в чистом виде такое оружие, так как должна быть очень мощная защита, а это приведет к увеличению веса самолета и потеряется его эффективность». Ведь даже самая сложная и результативная защита может быть недостаточно эффективна.

«Поэтому беспилотный вариант будет иметь характеристики, которых нельзя достичь на пилотируемом самолете: большую маневренность, гиперзвуковую скорость, возможность выходить в ближний космос», — говорит Михеев.

Ставить СВЧ-оружие на беспилотник — да, но, опять же, нужно смотреть, какое на нем будет управление в это время. Потому что эти системы будут подвержены тоже излучению, некоторые нужно будет также экранировать, избегать прямого попадания луча и так далее. Есть прямой луч, а есть еще боковые, сопутствующие лучи — и они тоже поражают. Вот почему мы экранируем мощные радиостанции и локаторы — системы, где генерируется эта волна. Делаем кабину управления отдельно от базы излучателя, выносим антенну подальше

Владимир Попов

заслуженный военный летчик РФ, генерал-майор

СВЧ-печи против ракет

Из открытой печати известен случай успешного применения сверхвысокочастотного излучения во время военной операции НАТО против Югославии в 1999 году. Во время бомбардировок сильно мешали американские высокоскоростные противорадиолокационные ракеты HARM. Они применялись для борьбы с югославскими РЛС — ракета летела на сигнал излучения. И для обмана военные применяли простые микроволновки.

Противорадиолокационная ракета HARM на истребителе F/A-18C Hornet, 1998 год

Печи устанавливались на удалении от станции, с них снимались передние экраны, подключались в сеть от электрогенераторов и на земле делалось распределение по направлениям, откуда примерно могли наносить удары воздушные суда. Создаваемое СВЧ-излучение сбивало системы управления и наведение ракеты, и вместо РЛС они поражали микроволновки. Такие искусственно созданные поля нашими военными специалистами, как правило, делались в ночное время и в сложных метеоусловиях.

Поэтому не исключено, что впоследствии на это и обратили внимание российские разработчики СВЧ-пушек. Идея превратилась в грозное оружие, причем не только оборонительное, но и наступательное.

Но, я думаю, для широкой публики это достаточно закрытый материал. То есть практика использования этого средства в качестве радиоэлектронного противодействия уже была, но изготовлена на коленке. Ведь в Югославии это было неспроста. Еще тогда были наши разработки РЭБ, которые сегодня работают в Сирии и мы применяем на полигонах. А тогда они были лишь разработками, научно-исследовательскими материалами, но уже на практике. Но в то время (1990-е годы) мне казалось, что это будущее, на грани фантастики почти

Владимир Попов

заслуженный военный летчик РФ, генерал-майор

Генерал рассказывает, что и сегодня уже есть образцы, которые могут работать по отдельной технике (выводят из строя радиоэлектронику) и воздействию на человека. «А это тоже считается сдерживающим фактором для выполнения наземными силами и средствами наступательных действий. Почему? Будет ожоговый эффект, чувство неприятности и так далее, но это мягко говоря», — поясняет Попов. Пока «открывать полностью карты» по этому оружию как таковому, по его мнению, нецелесообразно. «Могут оказаться, знаете, люди, которые скажут, что это не гуманные средства ведения войны. А с другой стороны, скажут, что вот опять мы сделали шаг к очередной гонке вооружения», — говорит он.

На эту тему

Еще в 2015 году стало известно о разработке сухопутной СВЧ-пушки, которая может выводить из строя летательные аппараты противника в радиусе свыше 10 километров. По словам специалиста Объединенной приборостроительной корпорации (ОПК), мобильный комплекс микроволнового излучения способен выводить из строя аппаратуру самолетов, беспилотников и нейтрализует высокоточное оружие, обеспечивая новый уровень обороны. «По техническим характеристикам у него нет известных аналогов в мире», — уточнил представитель ОПК.

Сообщалось, что комплекс имеет в составе мощный релятивистский генератор и зеркальную антенну, систему управления и контроля, передающую систему, установленные на шасси зенитной ракетной установки «Бук». При установке на специальной платформе СВЧ-пушка может обеспечивать круговую оборону на 360 градусов. Отмечалось, что этот мобильный комплекс также планируется использовать для проверки на стойкость к воздействию мощного СВЧ-излучения отечественных радиоэлектронных систем военной техники.

Самоходная огневая пусковая установка комплекса «Бук»

Также западные СМИ сообщали о создании в России ракеты «Алабуга» с генератором электромагнитного поля высокой мощности. «Секретное оружие русских с помощью высокочастотного излучения отключает систему коммуникаций и обезвреживает технику», — пугающе писал автор британского издания Daily Star в 2017 году. Радиоэлектронная ракета сделает бесполезной натовскую технику в радиусе трех с половиной километров. Однако компания-разработчик потом сообщила, что такой проект реализовывался в 2011–2012 годах и был проведен целый ряд научных исследований. И основным результатом этой программы стало определение номенклатуры радиоэлектронного вооружения и его воздействия на технику условного противника.

СВЧ-оружие есть, испытания в лабораторных условиях идут постоянно. Например, можем сжечь какой-нибудь прибор, чтобы посмотреть, какое количество электромагнитной энергии и как нужно приложить. Учитывая, что наши «вероятные друзья» ведут такие же исследования, мы разрабатываем еще и систему защиты, чтобы приемник, система РЭБ или наша ракета не вышла из строя от применения СВЧ-оружия противника

Владимир Михеев

советник первого заместителя гендиректора КРЭТ

По мнению Попова, когда проходят исследования, любое новое открытие сулит перспективы благ и использования как средства поражения и обороны. «Открыли ядерное оружие — пожалуйста. Открыли лазерный луч — тоже, но сначала мы его использовали как дальномеры, достаточно безопасные средства. Но они нам увеличивали точностные характеристики, поэтому мы их использовали с удовольствием на первом этапе, а потом применили уже как средство поражения. Подошли к технологиям возможности использования на борту», — рассказывает летчик.

«Листва» прикроет «Ярсы»

В армии России уже имеются некоторые образцы наземного электромагнитного оружия, которые даже демонстрировались широкой публике на форуме «Армия-2018». Речь идет о машине дистанционного разминирования (МДР) «Листва». Она относится к технике, работающей на новых физических принципах, — на бронеавтомобиле установлен блок сверхвысокочастотного излучения.

Машина дистанционного разминирования «Листва»

Машина создавалась специально для Ракетных войск стратегического назначения и доказала свою эффективность — до 2020 года соединения и части получат около 20 единиц МДР. Испытания машина проходила с 2013 года. Впервые на учениях она была применена для сопровождения ракетного комплекса «Ярс» на маршрутах боевого патрулирования год назад. «Листва» обезвредила все взрывные устройства не только на обочине и дороге, но и на расстоянии 70 метров от самой трассы. Сообщалось, что ранее эту технологию для ликвидации взрывных устройств на расстоянии не использовали.

На эту тему

Машина предназначена для обнаружения минно-взрывных устройств с металлическими элементами и уничтожения инженерных боеприпасов и самодельных взрывных устройств, имеющих в составе электронные компоненты. Мины и фугасы электроника «Листвы» способна обнаружить на дистанции до 100 метров в секторе 30 градусов. Разминирование минно-взрывных устройств обеспечивается электромагнитным излучением, создаваемым электромагнитным комплексом в составе сверхвысокочастотной и сверхширокополосной установок. При этом выводятся из строя, блокируются электронные компоненты взрывателей или происходит их подрыв.

Говоря об уже созданных образцах СВЧ-оружия, генерал Попов не исключает тот факт, что в разное время и в разных средах их использование будет иметь какие-то определенные ограничения. «Но надо понимать, что оно не всепогодное пока еще и не глобальное оружие будет. Одно дело его использовать в космическом пространстве, другое — в воздушном (с самолетов и вертолетов) и на земле, когда свои войска надо оберегать от этих излучений», — заключает специалист.

Роман Азанов

Выбор и подключение автомобильного клаксона

Сколько раз за одну поездку вы жмёте на клаксон? Конечно, это зависит от темперамента, но в плотном трафике без звукового сигнала никуда — приходится обозначать своё присутствие на дороге. Правда, звук штатных «дудок» порой навевает тоску, особенно у малолитражек. Разбираемся, как правильно выбрать и установить сигналы посерьёзнее.

Но сперва — пара слов об их правильном использовании.

ПДД: правила пользования звуковыми сигналами

Гудки машин стали непременным звуковым сопровождением любого города. Что совсем не здорово, ведь правила дорожного движения прямо запрещают использовать звуковые сигналы в населённых пунктах без крайней необходимости (для предотвращения ДТП).

Пункт ПДД 19.10. Звуковые сигналы могут применяться только:

для предупреждения других водителей о намерении произвести обгон вне населенных пунктов;
в случаях, когда это необходимо для предотвращения дорожно-транспортного происшествия.

Существует и специальный дорожный знак 3.26 «Подача звукового сигнала запрещена». Он предназначен для установки вне населённых пунктов, где нельзя лишний раз шуметь (в лесах, в заповедниках), но встречается и в городах, где просто дублирует действующие правила — сигналить в городе без веской причины нельзя и без этого знака.

К сожалению, водители регулярно нарушают указанный пункт правил: используют клаксон, чтобы поприветствовать друг друга или выразить негодование, привлечь внимание или поторопить зазевавшегося на светофоре. В общем, гудят по любому поводу. Что не только повышает общую нервозность на дороге, но и мешает другим людям — звук клаксона в городе распространяется далеко и раскатисто, экранируя от зданий.

При этом сам по себе звуковой сигнал машине необходим и даже входит в «Перечень неисправностей и условий, при которых запрещается эксплуатация транспортных средств» — с нерабочим клаксоном ехать просто нельзя (из-за невозможности посигналить пешеходу или другому водителю для предотвращения ДТП). Но использовать его нужно с умом и только по весомому поводу.

Согласны лишний раз не шуметь в городе? Тогда переходим к выбору «дудок» на замену штатным.

Конструкция сигналов. Электрика и пневматика

Обычно в автомобиле установлена пара однотональных сигналов (высокой и низкой тональности), звук которых гармонично накладывается друг на друга. Разница между их частотой составляет 70–100 Гц, формируя нужную глубину звука. Конструктивно звуковые сигналы автомобилей делятся на электромагнитные и пневматические. У обоих типов звук генерируют колебания мембраны, но в движение её приводят разные силы.

С завода на большинстве автомобилей установлены электромагнитные сигналы, чаще всего безрупорной (дисковой) конструкции — «блины». Такие сигналы недороги в производстве и занимают мало места, что позволяет легко разместить их под капотом. Большой мощности от «блинов» не добиться, поэтому автомобилисты меняют их на рупорные электромагнитные сигналы — «улитки». Благодаря воронкообразной геометрии они генерируют весьма громкий звук. Расплата — массивность: найти в подкапотном пространстве место для двух «улиток» бывает непросто.

Дисковые сигналы («блины»)

В электромагнитных сигналах колебания мембраны создаёт соленоид. В пневматических сигналах мембрану приводит в движение сжатый воздух, поэтому для их работы нужно отдельное устройство — компрессор, способный нагнетать в клаксон воздух под давлением. Звук таких сигналов заметно мощнее, чем у электромагнитных, но места они занимают больше, чем даже самые массивные «улитки» — не в каждый автомобиль их получится установить.

Рупорные сигналы («улитки»)

У пневматического сигнала может быть несколько раструбов («рожков») различных размеров; чем их больше, тем более мощный компрессор понадобится. От размера раструбов зависит тональность гудка — несколько «рожков» будут похожи на целый духовой оркестр. Но не увлекайтесь: согласно ГОСТ Р 41.28-99 (правилу ЕЭК ООН N 28) звуковой сигнал должен звучать монотонно и непрерывно; установка музыкальных сигналов с переливами и мелодиями запрещена.

Пневматические сигналы («рожки»)

«Волговские» сигналы

Зачем вообще покупать нестандартные звуковые сигналы? Во-первых, штатные нередко выходят из строя, а стоят оригинальные «дудки» дорого. Во-вторых, их громкость иногда просто не соответствует дорожным реалиям. Дополнительная шумоизоляция всё более популярна, летом все предпочитают ездить с закрытыми окнами и работающим кондиционером, а если ещё и музыка в салоне играет громко… Ваш скромный гудок, установленный автопроизводителем с учётом требований к снижению шума в городах, просто не услышат. Поэтому автомобилисты и стараются установить сигнал погромче — зачастую это вопрос заметности и безопасности на дороге.

Но встречаются и штатные клаксоны с достойным звучанием. В России, например, очень ценятся так называемые волговские сигналы — Юрий Деточкин одобрил бы такой выбор. Характерная смесь высокой и низкой частоты (510 и 410 Гц) при 115 децибелах звучит солидно и «сочно», как и положено было самой престижной массовой советской машине. Конечно, это не оригинальные сигналы от «Волги», а их современная копия, но звук очень похож.

Кликните, чтобы прослушать звук

Частоты и мощность сигналов

Вы замечали, что характеристики звукового сигнала обычно соответствует физическому размеру машины? Сделано это осознанно, чтобы помочь водителям с определением источника звука на дороге. Если вы слышите скромное, почти жалобное «би-и-и», то будете искать глазами мопед или микролитражку. А раскатистый басовитый гудок говорит о приближении грузовика. Такую градацию тональности желательно соблюдать и при выборе нештатных сигналов.

Чем ниже частотный диапазон, тем басовитее гудят сигналы. Например, сравните звук клаксона PIAA Superior Bass Horn с частотой 330/400 Гц и PIAA Euro Sports Horn 500/600 Гц. Если первый будет уместно звучать из-под капота внедорожника, то второй ассоциируется со спортивным автомобилем.

Кликните, чтобы прослушать звук

Что касается количества децибел, то тут всё просто: чем больше — тем громче. Штатные дисковые сигналы чаще всего выдают менее 100 Дб. Мощные рупорные сигналы-«улитки» звучат на 100–115 Дб. А пневматические сигналы способны выдать 120–125 децибел.

Кликните, чтобы прослушать звук

Подключение звуковых сигналов

Подключение любых нештатных электрических устройств к бортовой сети машины требует осторожности. Звуковые сигналы — не исключение. Далеко не всегда ими можно просто заменить заводские «блины».

На упаковке или корпусе сигналов указан потребляемый ими ток. Сложите показатели обеих «дудок» и сравните с номиналом штатного предохранителя (Horn), обычно это предохранитель на 10 или 15 ампер. Если совместное потребление тока сигналами больше, чем способен пропустить через себя предохранитель, их придётся подключить через специальное реле к аккумулятору машины. Схематично замена штатных сигналов на более мощные с применением реле показана на рисунке.

Не пытайтесь вместо использования реле сменить штатный предохранитель на более стойкий — это грозит оплавлением проводки и пожаром.

В каталоге звуковых сигналов Гиперавто вы можете прослушать примеры звучания почти всех моделей, чтобы сделать выбор. Только будьте осторожны с громкостью в наушниках.

«Блендер рядом с головой». Люди, которые говорят, что страдают от мобильных и Wi-Fi

8 февраля 2020

Автор фото, Getty Creative

Усталость, болезненные ощущения, головокружения, изжога, судороги, тошнота, сердцебиение. Это всего лишь некоторые симптомы, которые испытывают люди, страдающие от электрочувствительности.

Они утверждают, что электромагнитные поля от мобильных телефонов, беспроводного интернета и других современных технологий отрицательно влияют на их организм, что проявляется в различных симптомах. При этом большинство из них ставят такой диагноз сами себе.

Долгие годы проводились строго контролируемые исследования, в частности, двойным слепым методом, при котором ни испытуемые, ни лаборанты не осведомляются о главном предмете изучения — чтобы исключить субъективный фактор. Ученые, однако, так и не нашли подтверждения тому, что электромагнитные поля действительно вызывают у людей подобные состояния.

Всемирная организация здравоохранения утверждает, что электрочувствительность не является медицинским диагнозом. Служба общественного здравоохранения Англии (Public Health England) соглашается, что нет научной базы, которая бы подтвердила связь вышеперечисленных симптомов с воздействием электромагнитного излучения.

Но людей, которые считают себя электрочувствительными, это не успокаивает — они обеспокоены развитием технологий, особенно, распространением нового поколения мобильной связи 5G.

Автор фото, Reuters

Велма

Велма, женщина предпенсионного возраста, установила в своей спальне клетку Фарадея — это что-то с виду напоминающее шатер, не пропускающий электромагнитное излучение.

«Это мое убежище и моя тюрьма», — в полушутку говорит Велма.

Она убеждена, что страдает от электромагнитных полей. Как это проявляется?

«С чего начать? Резкая головная боль, сердце будто останавливается, а потом вдруг — бум-бум; звон в ушах такой, будто кто-то дрелью сверлит, или как будто я рядом с включенным блендером стою», — признается она.

ВОЗ утверждает, что нет научных подтверждений тому, что электрочувствительность вызвана воздействием электромагнитных полей, но каковы бы ни были причины возникновения у людей подобных симптомов, это состояние может негативно сказываться на качестве жизни.

Велма утверждает, что страдает от электрочувствительности вот уже 15 лет.

Полгода назад она уехала из Лондона за город, пытаясь снизить воздействие электрических полей на свой организм.

«Я ездила в свой колледж с вокзала Ватерлоо и когда проходила там через толпу, то испытывала боль в голове. Я тогда думала, что у меня страх толпы. Но я стала об этом говорить с другими людьми, и кто-то предположил, что у меня может быть повышенная электрочувствительность», — рассказывает Велма.

Она признается, что чувствовала себя так, будто попала в фильм Стивена Спилберга, где на нее воздействуют странные невидимые силы. Но переломный момент наступил, когда на крыше ее местной церкви установили сразу 13 антенн.

«Это пытка»

«Я поняла, что это всё, с меня хватит. Да еще они все столбы электропередачи стали готовить к переходу на 5G», — говорит Велма.

На территории Соединенного Королевства находится примерно 35 тыс. мачт для мобильной связи. Помимо церковных шпилей их часто устанавливают на крышах офисных зданий, жилых высоток или где-то на возвышении.

По данным Службы общественного здравоохранения Англии, все сделанные в течение ряда лет замеры неуклонно показывали, что электромагнитное излучение везде остается в пределах допустимой нормы.

«Это тебя может с ума свести, потому что представляешь себе этот включенный постоянно блендер рядом с головой. Это пытка», — говорит Велма.

Велма стала носить специальную одежду, которая, по ее словам, защищает ее от излучения. К примеру, перед поездкой в городском транспорте, она укутывает голову большим платком таким способом, что многие, по ее словам, принимают ее за мусульманку. Платок она повязывает так, что концы его покрывают область сердца — что особенно важно для Велмы.

«Я как-то ходила в местное почтовое отделение и сказала там: «Только не подходите ко мне близко со своими мобильными телефонами. И реакция была такая, человек прямо в телефон сказал кому-то: «Ой, тут сумасшедшая пришла!»

Спит Велма в клетке Фарадея.

«Я тут, как улитка. Я подтыкаю слой за слоем, чтобы не проникало излучение. Это уже для меня стало нормой, но временами я думаю: ну, что это за жизнь такая!»- признается Велма, расстроенная от того, что ей все время приходится пояснять посторонним свои действия.

Автор фото, Reuters

Эмма

После учебы в университете Эмма успела поработать в Лондонской индустрии моды, пока в 2017-м году у нее не появились симптомы электрочувствительности.

«Бессонница, чувство усталости, звон в ушах, тошнота, изжога, мышечные судороги. До этого я не верила, что такое бывает, но когда это случилось со мной, то я подумала: господи, этого не может быть!», — признается Эмма.

Она говорит, что в современном, технологически оснащенном мире, людям, которые испытывают похожие проблемы, существовать очень трудно.

«Потому что вся моя жизнь зависела от технологий: я работала с соцсетями, вся моя жизнь крутилась вокруг этого, до того как я заболела. А теперь это разобщенное существование, потому что все мои друзья на «Инстаграме», постят, общаются друг с другом. Я тоже публикую что-то, но потом у меня начинается жжение в руках, головная боль. Я не могу спать, у меня в ушах звенит».

Эмма выработала свой модус поведения, составив себе расписание: в 10 утра она публикует пост на «Инстаграме», в 11 утра — один твит на «Твиттере» и т.д. — чтобы в общей сложности не проводить с телефоном в руках больше 5 минут в день.

По данным Службы общественного здравоохранения Англии, некоторые люди сообщают о присутствии схожих симптомов из-за электромагнитного излучения, которое испускают обычные гаджеты, однако научные исследования не подтверждают эту взаимосвязь.

Как лечить?

Эмма обратилась в частную клинику за консультацией и теперь принимает много различных травяных настоек и специально подготовленных препаратов.

Вместе с тем, ВОЗ не рекомендует никакого специального лечения людям, жалующимся на симптомы электрочувствительности.

«Лечение должно учитывать как конкретные симптомы, так и общую клиническую картину, и не базироваться том, что сам человек думает о воздействии на него электромагнитного излучения», — говорится в заявлении ВОЗ.

«У меня есть телевизор, — говорит Эмма. — В прошлом году, когда я больше страдала от электрочувствительности, я совсем не могла смотреть телек. Но это непросто, особенно если ты живешь не одна, а как я, с бойфрендом. Он приходит и говорит: давай какой-нибудь сериал посмотрим, а я ему говорю: нет, я не могу».

Власти Швеции еще в 1990-е годы начали выплачивать пособие тем, кто страдает от электрочувствительности, а в 2015 году суд во Франции решил установить одной женщине пособие по инвалидности на основании ее симптомов, связанных с электрочувствительностью.

Живущая в Британии Велма тоже два года назад получила пособие по инвалидности (PIP) из-за проблем с электрочувствительностью. Однако в ее случае оно не было выдано на постоянной основе, а требует регулярного возобновления, для чего надо являться в местный суд.

Автор фото, Reuters

Дин

Дин — электрик, специалист по электромагнитным полям. Теперь его работа заключается в том, что он ездит в дома клиентов и ограждает их по возможности от электромагнитного облучения.

Дин и сам страдает от электрочувствительности. Впервые он узнал об этом состоянии, когда попал в частную клинику с аллергией.

«Мне там сделали довольно много тестов и анализов на аллергены. И я сидел спокойно, но если вдруг вблизи чей-то мобильный начинал звонить или кто-то начинал пользоваться интернетом, то у меня начиналось сердцебиение», рассказывает Дин.

«Я чувствовал беспокойство, боль в животе, типа спазмов. Я тогда почитал в интернете про это и решил купить измеритель уровня электромагнитного излучения», — говорит молодой человек.

Как только Дин включил у себя дома счетчик, то уровень сразу оказался в верхнем пределе шкалы, причем вне зависимости от того, где Дин находился.

Дин отправился к своей сестре, которая живет за городом, где расположено гораздо меньше мачт мобильной связи, и уже через неделю у него наладился сон, а спустя восемь месяцев его состояние значительно улучшилось.

Дин уехал из города и поселился в сельской местности.

«Мы нашли угольную краску, которой можно стены красить. А уголь отражает излучение. Я по-прежнему пользуюсь своим мобильным, но с выключенными Bluetooth, WI-FI и 4G. И даже одно это уже сокращает количество сигналов, которые испускает мой телефон», — говорит Дин.

Что делать с 5G

В 2019 году в Британии стали устанавливать мобильные антенны нового, гораздо более мощного, стандарта связи 5G, что сразу вызвало протесты в некоторых городах.

«С установкой антенн 5G может незначительно вырасти воздействие радиомагнитных волн, однако это никак не отразится на здоровье населения», — сказано в заявлении Службы общественного здравоохранения Англии.

Некоторые страдающие сверхчувствительностью люди, включая героев этого материала, признаются, что им помогает понимание близких, но они опасаются, что различных электромагнитных полей будет еще больше.

«Я думаю, что мы настолько увязли по уши в гаджетах, что для того, чтобы что-то изменилось, надо, чтобы не только я об этом говорила. Понадобится, чтобы сотни, если не миллионы, таких как я, начали высказываться по этому поводу. Я могу теперь жить нормальной жизнь, но я до конца дней буду проявлять осторожность», — признается Эмма.

Беспроводная точка доступа не отображается в списке [Имя сети (SSID)]

Если беспроводная точка доступа не отображается в списке [Имя сети (SSID)] в настройках Wi-Fi, проверьте следующее:

Включена ли беспроводная точка доступа?

Включите беспроводную точку доступа.

Также проверьте, что нет ошибок или сбоев в беспроводной точке доступа.

Для получения подробной информации об ошибках беспроводной точки доступа смотрите руководство используемой беспроводной точки доступа.

Отдалены ли ScanSnap и беспроводная точка доступа друг от друга? Есть ли что-либо, что может блокировать сигнал (например, стена и металлическая панель), или электромагнитный источник?

Сигнал между беспроводной точкой доступа и ScanSnap слабый или существуют помехи сигнала.

На сенсорной панели ScanSnap проверьте состояние сигнала с помощью значка, отображающегося в верхнем левом углу главного экрана.

Значок	Состояние сигнала
	Сила сигнала: Сильный
	Сила сигнала: Средний
	Сила сигнала: Слабый
	Нет сигнала
	Поиск беспроводной точки доступа/Беспроводная точка доступа не задана

Проверьте состояние сигнала с помощью средства беспроводной настройки ScanSnap.

Для получения подробной информации смотрите справку средства беспроводной настройки ScanSnap.

Для получения подробной информации о запуске средства беспроводной настройки ScanSnap смотрите Конфигурация настроек Wi-Fi.

Если состояние сигнала плохое, поместите ScanSnap и беспроводную точку доступа в другое место.

Поместите ScanSnap ближе к беспроводной точке доступа.
Переместите ScanSnap и беспроводную точку доступа подальше от следующих элементов:
- Препятствия, которые могут блокировать сигнал (например, стена и металлическая панель)
- Устройства, которые могут вызвать помехи сигнала (например, микроволновая печь, беспроводной телефон) и беспроводные устройства
Измените направление ScanSnap.

СОВЕТ

Даже если состояние сигнала нормальное, связь в некоторых частотных диапазонах или в некоторых беспроводных каналах может быть нестабильной из-за помех сигнала, например шума.

Если вы находитесь в регионе, где доступна сеть Wi-Fi 5 ГГц, не выбирайте [Автоматически] для частоты подключения ScanSnap. Выберите [2,4 ГГц] или [5 ГГц] в зависимости от места использования ScanSnap.

Для получения подробной информации смотрите Изменение частоты для подключения ScanSnap.

Измените значение беспроводного канала на беспроводной точке доступа при необходимости.

Для получения подробной информации смотрите руководство используемой беспроводной точки доступа.

Также связь с определенными беспроводными каналами может быть нестабильной из за помех сигнала, таких как шум.

Измените значение беспроводного канала на беспроводной точке доступа.

Были ли конфигурированы любые настройки проверки подлинности соединения на беспроводной точке доступа?

Если настройки на беспроводной точке доступа заданы способами ниже, следуйте решениям соответственно.

Связь между беспроводными устройствами отключается (например, из-за функции разделителя конфиденциальности или функции разделителя порта)

Включите связь между беспроводными устройствами на беспроводной точке доступа.
Если отключено вещание SSID, например ЛЮБОЕ соединение

Включите вещание SSID на беспроводной точке доступа. Либо задайте настройки Wi-Fi вручную.
Если настроена функция фильтра протокола

Задайте протокол на беспроводной точке доступа.
Если настроена функция скрытого режима

Выключите функцию скрытого режима, а затем конфигурируйте настройки Wi-Fi еще раз с помощью WPS. Либо задайте настройки Wi-Fi вручную.
Если настроена фильтрация MAC-адреса

Задайте MAC-адрес для ScanSnap на беспроводной точке доступа, а затем задайте настройки Wi-Fi еще раз.

Кроме того, заданный канал может использоваться с другой беспроводной точкой доступа.

В подобном случае измените значение беспроводного канала на беспроводной точке доступа.

Для получения подробной информации о настройках беспроводной точки доступа смотрите руководство используемой беспроводной точки доступа.

Пульт индикации работы «Сигнал-2Д» для автономной газовой котельной || ИТАЛГАЗ

Пульт индикации «СИГНАЛ-2Д» (дублирующий) совместно с «СИГНАЛ-1Д» предназначен для эксплуатации в котельных, работающих на природном газе. Пульт «СИГНАЛ-2Д» предназначен для приема по двухпроводной линии сигналов о состоянии работы газовой котельной с пульта «СИГНАЛ-1Д», а также звуковой и световой светодиодной индикации этой информации. Пульт имеет автономный встроенный бесперебойный блок питания.

Преимущества и функции пульта «Сигнал-2»

«СИГНАЛ-2» — прибор для передачи сигнала о состоянии работы газовой котельной. Дополнительное устройство используется совместно с основным пультом «СИГНАЛ-1». Передаёт информацию по двухпроводной линии связи.

Функционал прибора:

работа на основе микропроцессора;
опция самотестирования;
контроль линии соединения;
совместное функционирование с пультом «СИГНАЛ-1»;
контролирование и индикация 13 показателей работы котельной;
индикация и контроль трёх показателей работы прибора «СИГНАЛ-1»;
передача и отображение информации на светодиодном табло;
бесперебойный блок питания 12V 0,5 А внутреннего монтажа;
резервное питание от встроенного аккумулятора;
совместная работа устройств в единой диспетчерской сети;

Пульты «СИГНАЛ-1» и «СИГНАЛ-2» автоматически контролируют работоспособность отопительной системы без присутствия обслуживающего персонала в котельных и отопительных установках.

Цена на устройства «Сигнал»

Модель	Описание	Цена, грн
Модель	Описание	Цена, грн
Сигнал — 1 ДН	Местный контроль и индикация работы автономной газовой котельной и передача этой информации по 2-м проводам на удаленный пульт «Сигнал-2»	10092
Сигнал — 2 ДН	Удаленный светозвуковой контроль работы автономной газовой котельной. Работает совместно с пультом «Сигнал-1» и «Сигнал-11»	3744
Сигнал — 5	Предназначен для мониторинга состояния объекта путем измерения и индикации показаний 4-х аналоговых и 8-ми дискретных датчиков и управления выходами реле	5892
Сигнал — 6 Н	Построение автономной системы питания сигнализатора загазованности и управления отсечным газовым клапаном и светозвуковым оповещателем	3294
Сигнал — 7	Местный контроль и индикация работы твердотопливной котельной и передача этой информации по 2-м проводам на удаленный пульт «СИГНАЛ-72»	6522
Сигнал — 72	Удаленный светозвуковой контроль работы твердотопливной котельной. Работает совместно с пультом «СИГНАЛ-7»	3966
Сигнал — 11	Местный контроль и индикация работы отопительной установки и передача этой информации по 2-м проводам на удаленный пульт «Сигнал-2»	11682
Сигнал — 31 Д	Контроль и индикация состояния 4-х сигнализаторов загазованности = 12В и управление внешними устройствами	4416
Сигнал — 31/8	Контроль и индикация состояния 8-ми сигнализаторов загазованности = 12В и управление внешними устройствами	6810
Сигнал — 31/16	Контроль и индикация состояния 16-ти сигнализаторов загазованности = 12В и управление внешними устройствами	9600
Сигнал — 32	Удаленный светозвуковой контроль состояния 4-х сигнализаторов загазованности = 12В. Работает совместно с пультом «Сигнал-31»	3597
Сигнал — 32/8	Удаленный светозвуковой контроль состояния 8-ми сигнализаторов загазованности = 12В. Работает совместно с пультом «Сигнал-31/8»	4698
Сигнал — 32/16	Удаленный светозвуковой контроль состояния 16-ти сигнализаторов загазованности = 12В. Работает совместно с пультом «Сигнал-31/16»	5952

Купить пульт контроля Сигнал 2Д с возможной доставкой по г.Киев, а также транспортными перевозчиками в любой регион Украины: Винница, Днепр (Днепропетровск), Донецк, Житомир, Запорожье, Ивано-Франковск, Кропивницкий (Кировоград), Кривой Рог, Луганск, Львов, Николаев, Одесса, Полтава, Ровно, Сумы, Тернополь, Черкассы, Чернигов, Черновцы, Харьков, Херсон, Хмельницкий и другие регионы.

Электризация и электромагнитный контроль дефектности в диэлектрических структурах

Please use this identifier to cite or link to this item: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/48339

Title:	Электризация и электромагнитный контроль дефектности в диэлектрических структурах
Authors:	Чай, Сикай —
metadata.dc.contributor.advisor:	Беспалько, Анатолий Алексеевич
Keywords:	электризация; поверхностный заряд; акустическое возбуждение; электромагнитный сигнал; спектр; electrification; surface charge; acoustic stimulation; electromagnetic signal; range
Issue Date:	2018
Citation:	Чай С. -. Электризация и электромагнитный контроль дефектности в диэлектрических структурах : бакалаврская работа / С. -. Чай ; Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), Школа базовой инженерной подготовки (ШБИП), Отделение русского языка (ОРЯ) ; науч. рук. А. А. Беспалько. — Томск, 2018.
Abstract:	Экономическая эффективность/значимость работы: Результаты могут использоваться для обнаружения дефектов в сложных диэлектрических структурах, для мониторинга и краткосрочный прогноз геодинамических явлений в шахтном поле рудников. Эти направления использования позволят, с одной стороны, в выявлении дефектности и экономии на выходе из строя устройств, использующих такие детали, а, с другой стороны, использование средств мониторинга и краткосрочного прогноза геодинамических событий позволит экономить на оборудовании, которое может быть завалено горной породой, а также исключить человеческие жертвы. Economic efficiency / work significance: The results can be used to detect defects in complex dielectric structures, for monitoring and short-term forecast of geodynamic phenomena in mine shafts of mines. These directions of use will allow, on the one hand, to identify defects and save on the failure of devices using such parts, and, on the other hand, the use of monitoring tools and short-term forecast of geodynamic events will allow saving on equipment that can be filled with rock, and also to exclude human victims.
URI:	http://earchive.tpu.ru/handle/11683/48339
Appears in Collections:	Выпускные квалификационные работы (ВКР)

Электромагнитный сигнал — обзор

6.3.1 Электромагнитное экранирование

Как насчет эффективности различных материалов в ослаблении несущих информацию электромагнитных сигналов? Можем ли мы использовать материалы для защиты, чтобы снизить уязвимость к обнаружению сигналов и потенциальную потерю информации? Те из нас, кто слушает коммерческие радиопередачи (или пользуется сотовым телефоном или любым другим беспроводным электронным устройством), на собственном опыте знают, что воздух практически не останавливает электромагнитную энергию, но атмосферные условия определенно могут играть роль в распространении радиосигнала.

Существует ряд важных физических параметров, которые влияют на распространение электромагнитной энергии через материалы. В частности, они включают частоту волны и электрическую проводимость материала, с которым она взаимодействует. Электромагнитные волны относительно не подвержены влиянию некоторых из наиболее распространенных строительных материалов, таких как дерево, гипсокартон и стекло, если только энергия не находится в верхних частях микроволнового спектра. Бетон с арматурой определенно может повлиять на передачу радиочастот, а толщина плит может иметь важное значение при определении потерь при передаче от пола к этажу.

В таблице 6.1 представлены результаты измерения затухания электромагнитного сигнала на частоте 5,8 ГГц при распространении через различные строительные материалы. ⁵ Результаты показаны как для параллельной, так и для перпендикулярной поляризации электромагнитной волны, что означает, что затухание может различаться, если ориентация осциллирующего электрического поля параллельна барьеру или перпендикулярна ему.

Таблица 6.1. Затухание электромагнитной энергии из-за обычных строительных материалов (5.8 ГГц)

Строительный материал	Затухание при параллельной поляризации (дБ)	Затухание при перпендикулярной поляризации (дБ)
ПВХ	0,4	0,6
Гипсовая плита	0,8	0,7
Фанера	0,9	0,9
Гипсокартон	1,2	3,0
ДСП	1.3	1,0
Шпонированная плита	2,2	2,0
Стеклянная пластина	3,2	2,5
Звукоизолированная дверь 6,2 см	3,4	3,6
Двойное остекление окно	6,9	11,7
Стена из бетонных блоков	11,7	9,9

Результаты затухания значительно различаются для разных частот и 5.8 ГГц — относительно высокая частота в спектре коммерческих электромагнитных сигналов. В общем, более высокие частоты испытывают более значительное затухание через материалы, чем более низкие частоты. Эта тема была тщательно изучена, и были проведены многочисленные измерения ослабления электромагнитного излучения строительными материалами в других частотных режимах. ⁶

Для приблизительных оценок среднего значения поляризаций должно хватить для расчетов затухания. Наконец, вспомните из нашего обсуждения в главе 2, что расчет затухания от нескольких слоев материала может быть выполнен путем прямого добавления децибел затухания для каждого промежуточного слоя.

Материалы с высокой проводимостью, такие как металлы, обладают исключительно хорошими экранирующими свойствами, хотя качество экранирования может различаться даже для разных металлов. Как на самом деле работает электромагнитное экранирование?

Как следует из названия, все электромагнитные сигналы имеют компоненты электрического и магнитного поля, которые колеблются во взаимно перпендикулярных плоскостях и сдвинуты по фазе на 90 градусов. Полезный рисунок, иллюстрирующий колебания электрического и магнитного полей, можно найти на сайте http: // www.casde.unl.edu/tutorial/rs-intro/images/wavedia.gif. Электромагнитное экранирование включает ослабление обоих компонентов. Волновой или радиационный импеданс электромагнитной волны определяется как отношение ее электрического и магнитного компонентов в среде, в которой она распространяется, и это соотношение изменяется в зависимости от источника сигнала и расстояния от этого источника.

Если собственный электромагнитный импеданс (импеданс в данном случае можно рассматривать как частотно-зависимое сопротивление) волны в воздухе отличается от его значения в металле, то энергия падающей волны отражается.Чем больше разница в импедансе падающей волны и собственном импедансе материала, с которым она сталкивается, тем больше энергии отражается на границе между двумя материалами. Для инженеров волновое сопротивление в воздухе является чисто резистивным, тогда как собственное сопротивление металлов включает в себя значительную реактивную составляющую. ⁷

Поскольку собственное электромагнитное сопротивление металлов значительно отличается от сопротивления воздуха, это несоответствие приводит к тому, что большая часть энергии электромагнитных волн отражается на границе раздела воздух-металл, когда расстояние между границей раздела и источником намного больше, чем энергия длина волны.

Однако, если металл находится ближе к источнику электромагнитного излучения, чем длина волны, ситуация может измениться. Например, если источником является токовая петля, то вблизи источника электрическое поле очень мало, то есть полное сопротивление очень мало, когда магнитное поле преобладает над электрическим полем вблизи источника. Большинство металлов имеют значения собственного импеданса в миллиомах, и это значение ближе к нижнему волновому сопротивлению. Следовательно, энергия магнитного поля вблизи петли отражается меньше, чем энергия электрического поля, а магнитные поля труднее экранировать, особенно на низких частотах.

Для электрических полей на расстояниях, которые малы по сравнению с длиной волны падающей энергии и генерируются источником, который создает в основном электрические, а не магнитные поля вблизи источника (например, короткий прямой провод), импедансы являются высокими относительными. к собственному импедансу металла, и падающая волна подвергается значительному отражению при контакте с металлической поверхностью.

По аналогии с акустической энергией, падающая электромагнитная энергия отражается, поглощается или передается барьером.Согласно уравнениям Максвелла, поле также индуцирует ток в металлах, и этот остаточный ток создает собственное магнитное поле. Плотность тока на любой глубине в экране и скорость затухания тока в зависимости от толщины экрана определяется проводимостью металла и магнитной проницаемостью металла, а также частотой и амплитудой источника поля. На рисунках 6.3 ⁸ и 6.4 ⁹ показан механизм экранирования.

Рисунок 6.3. Затухание электромагнитных помех (EMI) экраном.

Экранирование электромагнитных сигналов.

С сайта www.chomerics.com. С разрешения.

Рисунок 6.4. Электрические поля и токи в электромагнитном экранировании. Изменение плотности тока в зависимости от толщины для электрически тонкой стенки. E = напряженность электрического поля; J = плотность тока; I = начальный; и t = передано.

С сайта www.chomerics.com. С разрешения.

Электромагнитные поля проникают через поверхность металлов, но не на большую глубину.Так называемая «поверхностная глубина» — это физическая характеристика металлов, которая определяет это расстояние проникновения, и обратно пропорциональна квадратному корню из произведения проводимости металла и частоты волны. Следовательно, для данной проводимости металла более высокочастотные электромагнитные сигналы проникают в металлы меньше, чем низкочастотные. Типичная толщина скин-слоя в металлах составляет порядка микрон.

По-настоящему эффективного электромагнитного экранирования добиться непросто, а неправильное выполнение может усугубить ситуацию.Отражения заставляют электромагнитный сигнал отражаться, и эти отражения могут складываться или вычитаться в данной точке пространства, иногда приводя к усилению или усилению сигнала.

Рисунок 6.5 ¹⁰ иллюстрирует эффективность экранирования (т. Е. Затухание в дБ) меди как функцию частоты для электрических полей, магнитных полей и электромагнитных полей (т. Е. Плоских волн или полей, удаленных от источника по сравнению с длина волны излучения). Это несколько сложный график, но обратите внимание, что потери на отражение в меди чрезвычайно высоки для электрических полей и плоских волн ниже 10 МГц и минимальны для магнитных полей в том же частотном режиме.Потери на поглощение начинают преобладать при толщине металла порядка тысячных долей дюйма выше 10 МГц для магнитных полей и меди.

Рисунок 6.5. Эффективность экранирования металлических преград.

С сайта www.chomerics.com. С разрешения.

Анатомия электромагнитной волны

Энергия, мера способности выполнять работу, имеет множество форм и может трансформироваться из одного типа в другой. Примеры накопленной или потенциальной энергии включают батареи и воду за плотиной.Движущиеся объекты являются примерами кинетической энергии. Заряженные частицы, такие как электроны и протоны, при движении создают электромагнитные поля, и эти поля переносят энергию, которую мы называем электромагнитным излучением или светом.

Что такое электромагнитные и механические волны?

Механические волны и электромагнитные волны — два важных способа передачи энергии в окружающем нас мире. Волны в воде и звуковые волны в воздухе — два примера механических волн.Механические волны вызываются возмущением или вибрацией в веществе, будь то твердое тело, газ, жидкость или плазма. Материя, через которую распространяются волны, называется средой. Волны на воде образуются из-за колебаний жидкости, а звуковые волны из-за колебаний в газе (воздухе). Эти механические волны проходят через среду, заставляя молекулы сталкиваться друг с другом, как падающие домино, передавая энергию от одного к другому. Звуковые волны не могут распространяться в космическом вакууме, потому что нет среды для передачи этих механических волн.

Классические волны передают энергию, не перемещая материю через среду. Волны в пруду не переносят молекулы воды с места на место; скорее энергия волны проходит через воду, оставляя молекулы воды на месте, как жук, покачивающийся на волнах в воде.

Когда воздушный шар трется о шевелюру, создается астатический электрический заряд, заставляющий отдельные волоски отталкиваться друг от друга. Предоставлено: имбирный мясник

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

Электричество может быть статическим, как энергия, от которой волосы встают дыбом.Магнетизм также может быть статическим, как в магните холодильника. Изменяющееся магнитное поле вызовет изменяющееся электрическое поле, и наоборот — они связаны. Эти изменяющиеся поля образуют электромагнитные волны. Электромагнитные волны отличаются от механических волн тем, что для их распространения не требуется среда. Это означает, что электромагнитные волны могут распространяться не только через воздух и твердые материалы, но и через космический вакуум.

В 1860-х и 1870-х годах шотландский ученый по имени Джеймс Клерк Максвелл разработал научную теорию, объясняющую электромагнитные волны.Он заметил, что электрические и магнитные поля могут соединяться вместе, образуя электромагнитные волны. Он суммировал эту взаимосвязь между электричеством и магнетизмом в то, что теперь называется «уравнениями Максвелла».

Генрих Герц, немецкий физик, применил теории Максвелла для получения и приема радиоволн. Единица частоты радиоволны — один цикл в секунду — названа герцем в честь Генриха Герца.

Его эксперимент с радиоволнами решил две проблемы.Во-первых, он продемонстрировал на бетоне то, что Максвелл только предположил — что скорость радиоволн равна скорости света! Это доказало, что радиоволны были формой света! Во-вторых, Герц узнал, как заставить электрические и магнитные поля отделяться от проводов и становиться свободными, как волны Максвелла — электромагнитные волны.

ВОЛНЫ ИЛИ ЧАСТИЦЫ? ДА!

Свет состоит из дискретных пакетов энергии, называемых фотонами. Фотоны обладают импульсом, не имеют массы и движутся со скоростью света.Любой свет обладает как частицами, так и волнообразными свойствами. Как устроен инструмент для восприятия света, влияет на то, какие из этих свойств наблюдаются. Инструмент, который преломляет свет в спектр для анализа, является примером наблюдения волнообразного свойства света. Подобная частицам природа света наблюдается с помощью детекторов, используемых в цифровых камерах — отдельные фотоны высвобождают электроны, которые используются для обнаружения и хранения данных изображения.

ПОЛЯРИЗАЦИЯ

Одно из физических свойств света — то, что он может быть поляризованным.Поляризация — это измерение выравнивания электромагнитного поля. На рисунке выше электрическое поле (выделено красным) вертикально поляризовано. Представьте, что вы бросаете фрисби в частокол. В одной ориентации он пройдет, в другой — отвергнут. Это похоже на то, как солнцезащитные очки могут устранять блики, поглощая поляризованную часть света.

ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ

Термины свет, электромагнитные волны и излучение относятся к одному и тому же физическому явлению: электромагнитной энергии.Эту энергию можно описать частотой, длиной волны или энергией. Все три связаны математически, так что если вы знаете одно, вы можете вычислить два других. Радио и микроволны обычно описываются с точки зрения частоты (герцы), инфракрасного и видимого света с точки зрения длины волны (метры), а рентгеновские лучи и гамма-лучи с точки зрения энергии (электрон-вольт). Это научное соглашение, которое позволяет удобно использовать единицы с не слишком большими и не слишком маленькими числами.

ЧАСТОТА

Количество гребней, которые проходят заданную точку в течение одной секунды, описывается как частота волны.Одна волна — или цикл — в секунду называется Герцем (Гц) в честь Генриха Герца, который установил существование радиоволн. Волна с двумя циклами, которая проходит точку за одну секунду, имеет частоту 2 Гц.

ДЛИНА ВОЛНЫ

У электромагнитных волн есть гребни и впадины, похожие на гребни и впадины океанских волн. Расстояние между гребнями — это длина волны. Самые короткие длины волн — это всего лишь доли размера атома, в то время как самые длинные волны, изучаемые в настоящее время учеными, могут быть больше диаметра нашей планеты!

ЭНЕРГИЯ

Электромагнитную волну также можно описать с помощью ее энергии — в единицах измерения, называемых электрон-вольтами (эВ).Электрон-вольт — это количество кинетической энергии, необходимое для перемещения электрона через потенциал в один вольт. Двигаясь по спектру от длинных волн к коротким, энергия увеличивается по мере того, как длина волны укорачивается. Представьте себе скакалку, концы которой тянутся вверх и вниз. Чтобы веревка имела больше волн, требуется больше энергии.

Начало страницы | Далее: Wave Behaviors

Цитирование

APA

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Управление научных миссий.(2010). Анатомия электромагнитной волны. Получено [вставить дату — например, 10 августа 2016 г.] , с веб-сайта NASA Science: http://science.nasa.gov/ems/02_anatomy

MLA

Управление научной миссии. «Анатомия электромагнитной волны» NASA Science . 2010. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. [укажите дату — например, 10 августа 2016 г.] http://science.nasa.gov/ems/02_anatomy

электро

Электромагнитные волны

Электромагнитные волны — это невидимые формы энергии, которые проходят через вселенную.Однако вы можете «увидеть» некоторые результаты этой энергии. Свет, который видят наши глаза, на самом деле является частью электромагнитного спектра.

Эта видимая часть электромагнитного спектра состоит из цветов, которые мы видим в радуге — от красного и оранжевого до синего и пурпурного. Каждый из этих цветов на самом деле соответствует разной длине волны света.

Электромагнитные волны

Звук, который мы слышим, является результатом волн, которых мы не видим. Звуковым волнам нужно через что-то перемещаться, чтобы перемещаться из одного места в другое.Звук может распространяться по воздуху, потому что воздух состоит из молекул.

Эти молекулы переносят звуковые волны, сталкиваясь друг с другом, как домино, сбивая друг друга. Звук может проходить через все, что состоит из молекул, даже через воду! В космосе нет звука, потому что там нет молекул, передающих звуковые волны.

Электромагнитный спектр

Электромагнитные волны не похожи на звуковые волны, потому что им не нужны молекулы для перемещения. Это означает, что электромагнитные волны могут распространяться через воздух, твердые объекты и даже космос.Вот как астронавты, выходящие в открытый космос, используют радио для общения. Радиоволны — это разновидность электромагнитных волн.

Электромагнитный спектр

Электричество может быть статическим, например, то, что прижимает воздушный шар к стене или заставляет волосы встать дыбом. Магнетизм также может быть статическим, как магнит на холодильник. Но когда они меняются или движутся вместе, они создают волны — электромагнитные волны.

Электромагнитные волны образуются, когда электрическое поле (показано красными стрелками) взаимодействует с магнитным полем (показано синими стрелками).Магнитное и электрическое поля электромагнитной волны перпендикулярны друг другу и направлению волны.

Когда вы слушаете радио, смотрите телевизор или готовите ужин в микроволновой печи, вы используете электромагнитные волны. Радиоволны, телевизионные волны и микроволны — это все типы электромагнитных волн. Они отличаются друг от друга только длиной волны. Длина волны — это расстояние от одного гребня волны до другого.

Волны в электромагнитном спектре различаются по размеру от очень длинных радиоволн размером со здание до очень коротких гамма-лучей, меньших, чем размер ядра атома.Однако их размер может быть связан с их энергией.

Чем меньше длина волны, тем выше энергия. Например, кирпичная стена блокирует видимые длины световых волн. Рентгеновские лучи меньшего размера и большей энергии могут проходить через кирпичные стены, но сами блокируются более плотным материалом, например свинцом.

Хотя можно сказать, что волны «блокируются» некоторыми материалами, правильное понимание состоит в том, что длины волн энергии «поглощаются» объектами или нет. То есть энергия длины волны может быть поглощена определенным материалом.

Мы используем эти знания в метеорологических спутниках, поскольку атмосфера также поглощает некоторые длины волн, позволяя проходить другим.

Численное моделирование для объяснения косейсмических электромагнитных сигналов: пример афтершока M5.4 землетрясения в Кумамото в 2016 году | Земля, планеты и космос

Чтобы объяснить результаты наблюдений, показанные на рис. 2, мы используем несколько моделей, основанных на предыдущих электрокинетических исследованиях, и выполняем численное моделирование. К сожалению, ни одна из этих моделей не может хорошо объяснить наблюдаемые косейсмические электромагнитные сигналы, особенно зарегистрированные магнитные сигналы до прихода S.

В нашем численном моделировании для всех используемых моделей приняты следующие конфигурации. В качестве начала координат выбран эпицентр афтершока M 5.4. Мы приблизительно принимаем расстояние в 1 ° за 100 км, а вид с высоты птичьего полета на эпицентр и приемник устанавливается, как показано на рис. 3а. Этот афтершок не является сильным землетрясением, а эпицентральное расстояние превышает 80 км, что достаточно. Поэтому мы рассматриваем КЗ как точечный источник с двойной парой.Момент, выделяемый точечным источником с двойной парой, принимается равным моменту, создаваемому разломом площадью 3 × 2 км ² и усредненным окончательным смещением сдвига 0,96 м. Фокусная глубина установлена 15,16 км. Механизм очага афтершока неизвестен. Однако, поскольку этот афтершок произошел только через 19 минут после главного толчка, а эпицентр афтершока находился очень близко к эпицентру главного толчка (расстояние составляло около 200 м), в целом разумно предположить, что механизм очага этого толчка близок к механизму очага. mainshock.Поэтому, говоря о механизме фокуса главного толчка, мы установили углы простирания, падения и переднего угла этого афтершока как 234 °, 72 ° и -117 °. Применяемая функция времени источника представляет собой линейную функцию Бушона со сдвигом, которую можно записать как

$$ {\ text {Ra}} (t) = 0. 5+ 0.5 \ cdot \ tanh \ left [{{{\ left ({t — t _ {\ text {shift}}} \ right)} \ mathord {\ left / {\ vphantom {{\ left ({t — t _ {\ text {shift}}} \ right)} {t_ { \ text {grow}}}}} \ право. \ kern-0pt} {t _ {\ text {grow}}}}} \ right], $$

(20)

, где t _сдвиг и t _{возникновения} — это временной сдвиг и время возникновения, соответственно.В нашем численном моделировании они установлены как t _shift = 1,3 с и t _{возникают} = 0,45 с. Сейсмические и электромагнитные волновые поля рассчитываются для диапазона частот \ (0 \ le f \ le 16 \) Гц.

Рис. 3

Конфигурация и модели источник – приемник, использованные в числовой части. a Эпицентр и приемник, вид с высоты птичьего полета. b Водонасыщенная пористая модель полупространства. c Семислойная модель полупространства

Водонасыщенная пористая модель полупространства

В последние несколько лет некоторые исследования с помощью численного моделирования косейсмических электромагнитных сигналов (Hu and Gao 2011; Ren et al.2012, 2015; Zhang et al. 2013; Хуанг и др. 2015; Gao et al. 2016) использовали модели многослойного водонасыщенного полупространства. Тенденция к тому, что такая модель является типичной и правильной для моделирования косейсмических электромагнитных сигналов, по-видимому, существует. Поэтому сначала мы рассмотрим базовый представитель такой модели, то есть водонасыщенную пористую модель полупространства (рис. 3b), которая состоит из материала p _w1; Свойства этой модели можно найти в Таблице 1. Освобождаемый момент равен 1.27 × 10 ¹⁷ Н · м при условии, что модуль сдвига материала p _w1 составляет 22,0 ГПа.

Сначала рассмотрим приемник с глубиной 0,1 м, что является обычным случаем для полевых наблюдений. На рис. 4а показаны несколько составляющих смоделированных сейсмических и электромагнитных волновых полей. Три составляющих скорости колебаний грунта ( v _x, v _y и v _z), две горизонтальные составляющие электрического поля ( E _{x и E _y) и три компонента интенсивности магнитной индукции ( B _x, B _y и B _z).Волна SV, которая достигает поверхности земли с критическим углом \ (\ theta _ {\ text {ref}} = \ arcsin \ left ({{{V _ {\ text {s}}} \ mathord {\ left / { \ vphantom {{V _ {\ text {s}}} {V _ {\ text {pf}}}}} \ right. \ kern-0pt} {V _ {\ text {pf}}}}} \ right) \) , где V _s и V _pf указывают скорости S-волн и быстрых P-волн, будут генерировать конвертированные P-волны, которые распространяются вдоль поверхности земли. Эта волна представляет собой так называемую преломленную волну SV – P. Он появится после прибытия P, но до прибытия S, когда эпицентральное расстояние достаточно велико.Вдобавок волна Рэлея, скорость которой немного ниже скорости S-волны, будет хорошо развиваться на достаточно большом эпицентральном расстоянии. Следовательно, на рис. 4а на сейсмограмме очевидны вступления P, преломленных SV – P, S и волн Рэлея ( v _x, v _y и v _z). Эти вступления также можно найти на электрограмме ( E _x и E _y).Однако на магнитограмме можно увидеть только S приход ( B _x, B _y и B _z). Таким образом, время появления косейсмических магнитных сигналов является очевидным различием между результатом моделирования (рис. 4а) и результатом наблюдения (рис. 2а). Более того, некоторые слабые сигналы появляются примерно через 3–7 с в компоненте B _y. Эти сигналы представляют собой электромагнитные волны межфазного излучения, вызванные почти нормальным падением сейсмических волн на границу раздела пористой среды, то есть на свободную поверхность этой водонасыщенной модели полупространства.Такой вид ЭМ-волн межфазного излучения был подтвержден как в численном моделировании (например, Haartsen and Pride, 1997; Garambois and Dietrich, 2002), так и в исследованиях полевых экспериментов (например, Butler et al. 2018).}

Рис. 4

Сейсмические и электромагнитные сигналы, смоделированные для водонасыщенной пористой модели полупространства. Множественные компоненты полей a, сейсмических и электромагнитных волн и b локализованных и исчезающих электромагнитных волн вычисляются для приемника вблизи поверхности земли, который расположен в (-80,890, 8680, 0.1) m

В данном случае, когда приемник расположен почти на юге от эпицентра (рис. 3a), компоненты x — и y — очень близки к r — и θ -компоненты соответственно, за исключением того, что амплитуды имеют разность знака минус. Теоретически компонент v _r записывает волны P и SV, тогда как компонент v _θ записывает волну SH для слоистой модели с горизонтальным интерфейсом (-ами).Очевидно, волна SH не проявляется до прихода S, потому что волна P может генерировать преобразованные волны P – P и P – SV, но не преобразованные волны P – SH. Следовательно, перед приходом S компонент v _y, который близок к компоненту v _θ, явно имеет более слабый уровень сигнала, чем v _x компонент, что близко к v _r компонент. Кроме того, максимальные амплитуды компонентов E _x и B _x, очевидно, больше, чем у компонентов E _y и B _{y Инжир.4а). Сравнивая рис. 4a с рис. 2a, мы обнаруживаем еще одно различие, а именно: максимальные отношения амплитуд от v _x до v _y (для тех, кто до прибытия S), E _{x от} до E _y и B _{x от} до B _y, полученные в результате моделирования (рис. 4a), в несколько раз больше, чем полученные по результату наблюдения (рис.2а).}

Как указано Ren et al. (2016a), затухающие электромагнитные волны могут быть сгенерированы сейсмоэлектрическим преобразованием на границе раздела вакуум-пористый слой, в качестве которого может рассматриваться земная поверхность водонасыщенной пористой модели полупространства. Согласно некоторым исследованиям теоретического и численного моделирования (Pride and Haartsen 1996; Haartsen and Pride 1997; Ren et al. 2016a, b, 2018), смоделированные косейсмические электромагнитные сигналы, показанные на рис. 4a, представлены двумя частями, а именно, локализованными ЭМ поля, которые характеризуются скоростями сейсмических волн, и затухающие ЭМ волны с фазовой скоростью ЭМ скорости.Эти две части рассчитываются отдельно и показаны на рис. 4b. Вертикальная магнитная составляющая теоретически может быть вызвана волной SH только при использовании горизонтально-слоистой модели (Ren et al. 2015). Следовательно, локализованные и исчезающие электромагнитные сигналы появляются только при поступлении S на компоненте B _z (рис. 4b). Однако на E _x, E _y, B _x и B _y компоненты, сигналы, которые, по-видимому, сопровождают P P, S и волны Рэлея существуют либо для локализованных, либо для кратковременных электромагнитных сигналов.Для некоторых частей горизонтальные магнитные сигналы ( B _x и B _y), по-видимому, сопровождают P, преломленные SV – P и волны Рэлея, а локализованные электромагнитные сигналы просто уравновешиваются кратковременными ЭМ сигналы. В целом, магнитные сигналы появляются только в начале S в полях B _x, B _y и B _z компонентов (рис.4а).

По-прежнему применяя пористую модель водонасыщенного полупространства, мы рассчитываем сейсмические и электромагнитные волновые поля для приемников с одинаковыми боковыми смещениями, но с разной глубиной. Боковое смещение по-прежнему установлено как x _r = — 80 890 м и y _r = 8680 м, и 4 приемника с глубинами z _r = 0, 500, Рассмотрены 1000 и 1500 м. Результат моделирования показан на рис. 5. B _x сигналы, показанные в сером прямоугольнике, усилены в 7 раз для улучшения видимости.Сейсмические и электромагнитные поля, рассчитанные для приемника с глубиной z _r = 0 м (красные линии на рис.5), практически такие же, как рассчитанные для приемника с глубиной z. _r = 0,1 м (рис. 4а). Красные линии показывают, что магнитный сигнал не появляется до прибытия S. По мере увеличения глубины приемника формы и амплитуды сейсмических и электромагнитных волновых полей более или менее изменяются. Одно существенное изменение состоит в том, что сигналы B _x и B _y начинают появляться при приходе P, преломленных волн SV – P и волн Рэлея.Сила этих магнитных сигналов обычно становится сильнее для более глубокого приемника.

Рис. 5

Сейсмические и электромагнитные сигналы, рассчитанные для четырех различных приемников в пористой модели водонасыщенного полупространства. Эти четыре приемника имеют разную глубину z _r = 0, 500, 1000 и 1500 м, но одинаковое боковое смещение x _r = — 80,890 м и y _r = 8680 г. B _x сигналы в сером прямоугольнике усиливаются в 7 раз для улучшения видимости

На рисунке 6 показаны локализованные электромагнитные поля и затухающие электромагнитные волны, смоделированные для четырех вышеупомянутых приемников с разной глубиной.Сигналы в серых прямоугольниках усилены для лучшей видимости. Теоретически локализованное электрическое поле сопровождает как P-, так и S-волны, тогда как локализованное магнитное поле сопровождает только S-волны (Pride and Haartsen 1996). На рис. 6а локализованные сигналы B _x и B _y до прихода S фактически генерируются преобразованными волнами P – SV и преломленными волнами SV – P – SV. Сила этих магнитных сигналов не меняется.Для более глубокого приемника преобразованные волны P – SV и преломленные волны SV – P – SV приходят позже. Следовательно, соответствующие локализованные магнитные сигналы (т.е. локализованные сигналы B _x и B _y до прибытия S) показывают очевидную задержку времени прибытия (рис. 6a).

Рис. 6

Сравнение между a локализованными электромагнитными полями и b затухающими электромагнитными волнами. Эти волновые поля рассчитываются для четырех приемников с одинаковым боковым смещением x _r = — 80,890 м и y _r = 8680 м, но на разных глубинах z _r = 0, 500, 1000 и 1500 м в пористой модели водонасыщенного полупространства.Сигналы в серых прямоугольниках усилены для лучшей видимости

Затухающие электромагнитные волны индуцируются сейсмическими волнами, которые достигают поверхности земли с углом падения больше критического.

$$ \ theta _ {\ text {eva}} = \ arcsin \ left ({{{V _ {\ текст {sei}}} \ mathord {\ left / {\ vphantom {{V _ {\ text {sei}}} {V _ {\ text {em}}}}} \ right. \ kern-0pt} {V _ {\ text {em}}}}} \ right), $$

где V _sei и V _em представляют сейсмическую и электромагнитную скорости соответственно.Время прихода затухающих электромагнитных волн такое же, как и у сейсмических волн в точке нормальной проекции приемника на поверхность земли. Нормальные точки проекции на поверхность земли четырех приемников идентичны на расстоянии (80,890, 8680, 0) м, потому что они имеют одинаковые боковые смещения. Следовательно, время прихода затухающих электромагнитных волн не меняется для четырех разных приемников (рис. 6b). Одной из важных характеристик затухающих электромагнитных волн является уменьшение амплитуды при удалении от границы раздела.На рис. 6б отчетливо показана эта характеристика. Амплитуды затухающих электромагнитных волн резко уменьшаются для более глубокого приемника. Для приемников на глубинах z _r = 500, 1000 и 1500 м локализованные магнитные сигналы, которые сопровождают преобразованные P – SV, преломленные SV – P – SV и волны Рэлея, больше не уравновешиваются соответствующие кратковременные электромагнитные волны. Таким образом, общие компоненты B _x и B _y показывают сигналы, которые, по-видимому, сопровождают все типы сейсмических волн для приемников на глубине (см. Синие, голубые и черные линии на рис.5).

Мы также тестируем несколько моделей многослойного водонасыщенного полупространства. Формы сигналов сейсмических и электромагнитных волновых полей более сложны из-за множественных отражений, которые возникают на границах раздела. Однако магнитные сигналы до прибытия S по-прежнему невидимы для приемника, расположенного на поверхности земли или поблизости от нее.

При полевых наблюдениях оборудование для электромагнитных наблюдений обычно размещается вблизи поверхности земли; например, на глубине менее 1 м. Наблюдаемые косейсмические магнитные сигналы всегда проявляются во всей временной области прихода сейсмических волн (Honkura et al.2000; Каракелян и др. 2002а, б; Tang et al. 2010; Matsushima et al. 2013; Цуцуи 2014). Таким образом, поведение численно смоделированных магнитных сигналов явно отличается от полевых наблюдений. Эта проблема была впервые обсуждена Ren et al. (2015). Однако в то время Ren et al. (2015) не осознавали существование затухающих электромагнитных волн, возникающих в результате сейсмоэлектрического преобразования, происходящего на границе раздела пористой среды (Ren et al. 2016a). Следовательно, Ren et al. (2015) не знали, что исчезающие электромагнитные волны играют важную роль вблизи поверхности земли в модели водонасыщенного полупространства.Наконец, они предложили предположение о поверхностном заряде, которое могло бы позволить смоделированным горизонтальным магнитным сигналам проявляться при всех приходах сейсмических волн (Ren et al. 2015). Однако Ren et al. (2015) исследовали эту проблему только в декартовых координатах, и предположение о поверхностном заряде не могло улучшить поведение смоделированной вертикальной магнитной составляющей, которая проявляется только при входе S. Предположение о поверхностном заряде (Рен и др., 2015) будет дополнительно исследовано в следующем контексте.

Многослойная модель, состоящая из пористой среды, насыщенной воздухом или водой

Ren et al.(2016b) провели численное моделирование, приняв восьмислойную модель полупространства, состоящую из пористых и твердых материалов; они обнаружили, что косейсмические электромагнитные сигналы также могут быть записаны приемником, расположенным в верхнем твердом слое, где электрокинетический эффект не действует. В этом случае косейсмические электромагнитные сигналы вносятся затухающими электромагнитными волнами. Это отличается от случая водонасыщенной пористой модели полупространства, где косейсмические электромагнитные сигналы, зарегистрированные вблизи поверхности земли, вносятся как локализованными электромагнитными полями, так и затухающими электромагнитными волнами.

Многослойные водонасыщенные модели полупространства, использованные в некоторых предыдущих численных моделированиях косейсмических электромагнитных сигналов (Hu and Gao 2011; Ren et al. 2012, 2015; Zhang et al. 2013; Huang et al. 2015; Gao et al. . 2016) может не соответствовать реальному делу. Например, уровень грунтовых вод обычно находится под землей, а водоносный горизонт часто имеет конечную толщину. Водоносный горизонт можно рассматривать как водонасыщенную пористую среду. Среду над и под водоносным горизонтом, вероятно, можно рассматривать как воздухонасыщенную пористую среду.Верхняя среда предположительно имеет относительно более высокую пористость, чтобы позволить воде проходить, тогда как нижняя среда, вероятно, имеет относительно более низкую пористость, чтобы избежать инфильтрации. Учитывая вышеупомянутую причину и ссылаясь на модель, используемую Ren et al. (2016b) и структура проводимости (удельного сопротивления), полученная Tsukamoto et al. (2018) мы рассматриваем семислойную модель полупространства, состоящую из пористой среды, насыщенной водой или воздухом. Эта семислойная модель полупространства является концептуальной моделью, и ее конфигурация показана на рис.3c. Чтобы облегчить анализ, проведенный в следующем контексте, мы рассматриваем только один водоносный горизонт, то есть второй слой между глубинами 20 и 200 м. Он состоит из водонасыщенного пористого материала p _w2, свойства которого перечислены в таблице 1. Шесть других слоев состоят из пористых материалов, насыщенных воздухом p _a1, p _a2, p _a3, p _a4, p _a5 и p _a6, свойства которых перечислены в таблице 2.Для этих насыщенных воздухом пористых материалов коэффициент электрокинетической связи предполагается равным L = 0. Учитывая, что материал p _a5, где расположен источник, имеет модуль сдвига 27,0 ГПа, высвобождаемый момент равен 1,56 × 10 ¹⁷ Н м. Мы снова рассматриваем приемник, расположенный на (- 80 890, 8680, 0,1) м.

Таблица 2 Свойства используемых воздухонасыщенных пористых материалов

На рисунке 7 показаны смоделированные сейсмические и электромагнитные волновые поля. Тем не менее, магнитный сигнал не появляется в период времени между прибытием P и S.Поскольку проводимость земных сред имеет большой диапазон изменений, мы также проводим численное моделирование для семислойной модели полупространства, устанавливая различные значения проводимости в диапазоне от 10 ^-4 до 0,1 См / м, что предположительно возможно. для мелкой земной коры. Всегда обнаруживается, что видимый магнитный сигнал отсутствует в период времени между прибытием P и S. Следовательно, если рассматривать только электрокинетический эффект, результат моделирования семислойной модели полупространства, состоящей из водонасыщенных и насыщенных воздухом пористых материалов, показывает очевидное отличие от результата наблюдения магнитных сигналов до прибытия S.Кроме того, уровни сигнала компонентов v _x, E _x и B _x в несколько раз (примерно в 5–10 раз) выше, чем у компонентов v. _y, E _y и B _y компонентов соответственно (рис.7). Этот результат явно отличается от результата наблюдения, показанного на рис. 2а.

Рис. 7

Сейсмические и электромагнитные сигналы, смоделированные для семислойной модели полупространства. Приемник расположен на (- 80 890, 8680, 0,1) м. Ни предположение о поверхностном заряде, ни эффект рассеяния не рассматриваются

Электрокинетический эффект в сочетании с предположением о поверхностном заряде

Прайд и Хаартсен (1996) упомянули возможность наличия на границе раздела фаз, несущей плотность поверхностного заряда Q _sc. Они указали, что такая плотность поверхностного заряда будет возникать из-за электрокинетического эффекта, если фоновый поток жидкости проходит через границу раздела.Однако такая плотность поверхностного заряда обычно игнорируется при численном моделировании электрокинетического эффекта (Haartsen, Pride 1997; Ren et al. 2010a, 2010b, 2012; Zhang et al. 2013; Huang et al. 2015). Ren et al. (2015) указали, что поток жидкости через поверхность земли может быть вызван конденсацией водяного пара у поверхности земли при низкой температуре, испарением воды из почвы у поверхности земли при высокой температуре, дождями, таянием снега на поверхности земли. , или по другим причинам.Таким образом, существует вероятность того, что поверхностный заряд на поверхности земли может быть электрокинетически индуцирован одним видом или комбинацией нескольких видов потоков жидкости (Ren et al. 2015). Когда сейсмические волны достигают такой предварительно заряженной поверхности земли, будет существовать эффективный поверхностный ток iω n × n × u Q _sc (где n — нормаль к поверхности земли). , что приводит к разрыву горизонтальных магнитных составляющих.В результате дополнительные электромагнитные волны будут генерироваться сейсмическими волнами, достигающими поверхности земли, несущей поверхностную плотность заряда. Подробные математические формулы для определения обобщенных коэффициентов отражения от поверхности земли для случая учета плотности поверхностного заряда, который отличается от случая игнорирования плотности поверхностного заряда, были выведены Ren et al. (2015).

По-прежнему принимая модель семи слоев полупространства (рис. 3c), мы теперь рассмотрим предположение о поверхностном заряде.Ссылаясь на предполагаемую плотность поверхностного заряда Q _sc, ожидаемую на поверхности земли (Рен и др., 2015), мы устанавливаем значение Q _sc = — 0,02 Кл / м ². Смоделированные сейсмические и электромагнитные волновые поля отображаются в декартовых координатах (рис. 8a) и цилиндрических координатах (рис. 8b), соответственно. Сравнивая рис. 8a с рис. 7, мы обнаруживаем, что плотность поверхностного заряда не влияет на сейсмические сигналы ( v _x, v _y и v _z компоненты ), но влияют на косейсмические электромагнитные сигналы.В некоторой степени это помогает улучшить результат моделирования, поскольку сигналы до прибытия S начинают проявляться на компонентах B _x и B _y (рис. 8a). Однако эти сигналы по-прежнему отсутствуют на компоненте B _z. Кроме того, в результате моделирования, отображаемом в цилиндрических координатах (рис. 8b), сигналы до прибытия S отсутствуют на нескольких компонентах, включая v _θ, E _θ, B _r и B _z компонентов.Однако в результате наблюдения, отображаемом в цилиндрических координатах (рис. 2b), сигналы на каждой составляющей сейсмического, электрического или магнитного полей всегда начинают проявляться с момента прихода P.

Рис. 8

Сейсмические и электромагнитные сигналы, пересчитанные для семислойной модели полупространства. Приемник по-прежнему расположен на высоте (- 80,890, 8680, 0,1) м, но считается, что плотность поверхностного заряда составляет Q _sc = — 0,02 Кл / м ². Смоделированные сейсмические и электромагнитные волновые поля отображаются в декартовых координатах , и цилиндрических координатах b, , соответственно,

Еще одно отличие от результата наблюдения (рис.2) состоит в том, что отношение уровней сигнала компонента x к компоненту y или компоненту r к компоненту θ является чрезмерно большим или малым. Уровни сигнала v _x, E _x, v _r и E _r компонентов намного сильнее, чем компонентов y , E _y, v _θ и E _θ компонентов соответственно.Разница в уровне сигнала между E _r и E _θ даже достигает двух порядков. По сравнению с рис. 7, магнитные сигналы, показанные на рис. 8, значительно усиливаются. Сила сигнала компонентов B _x и B _r намного слабее, чем у компонентов B _y и B _θ соответственно.Следовательно, результаты моделирования, основанные на сочетании электрокинетического эффекта и предположения о поверхностном заряде, все еще не могут хорошо объяснить полевые наблюдения.

Электромагнитные волны и как они работают | ОРЕЛ

За всем в этом мире стоит энергия, от заряда батарей, поддерживающих работу контроллера Xbox, до силы удара деревянной летучей мыши, которая выбрасывает мяч из парка. Но не все виды энергии равны, и, в частности, есть один тип, который сформировал наш мир электроники больше, чем любой другой — электромагнитная (ЭМ) энергия.

Эта сила, которая приходит в виде электромагнитных волн, преодолевает физические препятствия, несется через космический вакуум и открывает мир открытий в наше время, от радио до радаров, спутников и многого другого! Чтобы когда-либо полностью понять, как беспроводная связь работает в современной электронике, вам нужно будет сыграть в мяч и посмотреть, как электромагнитные волны работают в движении.

Сделайте волну, все остальные!

В любое время дня нас засыпают волнами разного типа, каждая из которых бывает разной формы и вкуса.Например, удар бейсбольной битой о мяч производит звуковую волну, которая проходит через физическую среду и достигает ваших ушей. И когда все в толпе встают, чтобы помахать рукой и приветствовать, это снова звуковые волны в движении. Эти звуковые волны, которые относят к категории механических волн, требуют, чтобы через них прошел физический объект или среда, чтобы их можно было услышать.

Лучшая часть игры в мяч, а также основная часть того, как работает беспроводная электроника волна! (Источник изображения)

В отличие от механических волн, электромагнитные волны не требуют присутствия физической среды, и вы обнаружите, что они несутся через пустоту космоса, не задумываясь.Электромагнитные волны уникальны по своему составу, они объединяют электрические и магнитные поля, которые танцуют вместе в идеальной спирали, путешествуя по космосу как поперечная волна.

Поперечные волны имеют как вертикальное волновое движение , так и горизонтальное движение частиц.

Поскольку электромагнитные волны не нуждаются в физической среде для прохождения, чтобы добраться из точки A в точку B, они также являются самой быстрой волной, известной человеку, и могут проходить через космический вакуум со скоростью 3.00 x 10 8 м / с ! Нельзя сказать, что эти волны не могут проходить через физическую среду, просто это работает немного иначе, когда они это делают. Давайте разберемся:

Поглощение . Сначала электромагнитная волна поражает атомы физического материала, который поглощает волну.
Вибрация . Поглощение этой электромагнитной энергии заставляет электроны внутри этого атома начать колебаться.
Выпуск .Атом, поглотивший электромагнитную энергию, испускает еще одну электромагнитную волну, передавая ее следующему по очереди атому.

То, как электромагнитная волна распространяется через физическую среду, сильно отличается от ее движения в вакууме. (Источник изображения)

В физической среде этот процесс поглощения и выброса электромагнитной волны от одного атома к другому приведет к тому, что волна будет двигаться немного медленнее, чем в вакууме. Чем плотнее физический материал, тем с большей задержкой будет двигаться электромагнитная волна.

Электромагнитный спектр

Прежде чем погрузиться во все формы электромагнитных волн, во-первых, нам нужно понять, как эти волны измеряются, что также дает вам ключ к пониманию того, как они организованы в спектре. Хотя все волны принимают разные формы, каждая электромагнитная волна, с которой вы столкнетесь, имеет ту же S-образную (синусоидальную) кривую, как показано ниже. Они называются поперечными волнами . Эти поперечные волны можно измерить несколькими способами:

По амплитуде.Измерение поперечной волны по ее высоте даст вам ее амплитуду, которая измеряет волну от нулевой точки на оси x до вершины самой высокой точки волны.
По длине волны. Вы также можете измерить электромагнитную волну по расстоянию между двумя наивысшими точками между двумя волнами, которые называются гребнями. Это дает вам длину волны. Длина волны может быть меньше размера атома и больше диаметра всей нашей планеты!
По частоте. Наконец, вы можете измерить, сколько гребней проходит через данную точку каждую секунду. Сколько гребней проходит за заданное время, называется волной или циклом и измеряется в герцах (Гц). Например, волна, которая имеет четыре цикла, проходящих через заданную точку за секунду, будет иметь частоту 4 Гц.

Здесь вы можете увидеть, как мы получаем амплитуду, длину волны и частоту, наблюдая, как распространяется электромагнитная волна.

Make Sense? Теперь мы можем вернуться к нашему электромагнитному спектру.Все электромагнитные волны организованы в очень подробную иерархию, основанную на наших измерениях как частоты, так и длины волны. Электромагнитные волны в этом спектре прогрессируют в порядке увеличения частоты и уменьшения длины волны, например:

Электромагнитный спектр, начиная с низкой частоты и низкой длины волны слева. (Источник изображения)

Радиоволны

На минимальном конце электромагнитного спектра находятся радиоволны с частотами от 30 гигагерц (ГГц) до 3 килогерц (кГц).Как следует из названия, радиоволны наиболее известны тем, что они используются на радиостанциях, и если вы слушаете AM-радио, вы будете набирать определенную радиочастоту между 520 и 16010. AM-радиостанции измеряются тысячами герц в секунду, называемых килогерцами (кГц).

У вас также есть FM-радиочастоты, которые можно набирать в диапазоне от 87,0 до 107,9 миллионов герц в секунду, называемых мегагерцами (МГц). Помимо традиционного радио, вы также найдете радиоволны, питающие почти все наши беспроводные электронные системы, такие как Wi-Fi, Bluetooth, сигналы сотовых телефонов и даже радары.Радиоволны могут даже измерить, насколько быстро питчер бросает бейсбольный мяч с помощью скоростного ружья или камеры контроля скорости!

Вы можете использовать один из этих радаров для измерения скорости бейсбольного мяча, брошенного питчером. Радиоволны в действии! (Источник изображения)

Микроволны

Микроволны создают впечатление посреди радиоволн и инфракрасных волн и имеют частоту от 3 гигагерц (ГГц) до 30 терагерц (ТГц). Однако вы не обнаружите, что микроволновые печи используются только для разогрева остатков на обед.Микроволны также имеют традиционное применение в других устройствах с высокой пропускной способностью, таких как радары, телевидение и спутники.

Инфракрасные волны

Прежде чем электромагнитные волны станут видимыми, они принимают форму инфракрасных волн. Они имеют частоту от 30 терагерц (ТГц) до 400 ТГц с длиной волны всего 0,00003 дюйма! Как и все другие волны до видимого спектра, инфракрасное излучение совершенно невидимо для человеческого глаза, хотя их можно ощущать как тепло.

Инфракрасный порт используется в пультах дистанционного управления телевизором, а также для тепловидения, используемого в очках ночного видения во всех ваших любимых шпионских фильмах. Ваше тело также излучает инфракрасные волны, как солнце!

Даже наши тела испускают тонны инфракрасных волн, как показано на этом сканировании тела. (Источник изображения)

Видимый свет

Наконец, мы подошли к единственной видимой части спектра электромагнитных волн, которую наши человеческие глаза могут видеть видимым светом! Эта форма электромагнитной энергии видна всем нам как спектр цветов радуги.Цвета имеют определенную длину волны в электромагнитном спектре, вот лишь несколько:

Красный имеет самую длинную длину волны — около 700 нанометров.
Желтый идет вторым с длиной волны 600 нанометров.
Фиолетовый идет последним, с самой короткой длиной волны 400 нанометров.

Ультрафиолетовые волны

За пределами видимого спектра света мы попадаем в ультрафиолетовые волны, которые возникают на высоких частотах, отправляя более 1000 триллионов циклов каждую секунду с длиной волны от 400 до 1 нанометра.

УФ-волны используются для стерилизации медицинского оборудования, а также для защиты от бактерий и вирусов. Вы также можете использовать УФ-волны для проверки поддельных денег, которые показывают все скрытые символы, которые Федеральная резервная система США печатает на законной долларовой банкноте.

Посветите специальным ультрафиолетовым светом на долларовую купюру, и вы увидите несколько уникальных отметок, которые идентифицируют ее как законную валюту .

Рентген

Затем у нас есть рентген, и если вы когда-нибудь ломали кость или были у дантиста, то вы точно знаете, как используется эта электромагнитная волна.Длины волн в рентгеновских лучах настолько короткие, что они пролетят мимо заданной точки со скоростью один миллион триллионов длин волн в секунду. На этом этапе электромагнитного спектра вам нужно быть осторожным с тем, насколько сильно вы подвержены этим волнам. Рентгеновские лучи производят такой мощный всплеск энергии, что они могут убить клетки вашего тела, если вы прикоснетесь к ним без защиты.

Гамма-лучи

Гамма-лучи — чудовища электромагнитного спектра, и обладают достаточной мощностью, чтобы разорвать связи между молекулами! Их частоты превышают 108 Гц, а длины волн — крошечные, всего 100 пикометров (то есть 4 x 10-9 дюймов).Как и следовало ожидать, гамма-лучи могут нанести неприятный вред живым тканям, что делает их идеальными для поражения раковых клеток. Однако, если вы подверглись неконтролируемому воздействию гамма-излучения, например, от ядерной бомбы, то с вами, скорее всего, покончено.

Начало электромагнитных волн

Электромагнитные волны имеют множество разновидностей, и вам может быть интересно, как мы вообще пришли к открытию такой загадочной и в значительной степени невидимой силы, которая питает наш мир. Наш путь к открытиям начинается в 1870-х годах с шотландского ученого Джеймса Клерка Максвелла.Максвелл собрал теорию, когда увидел, что электрическое и магнитное поля могут соединяться вместе, образуя то, что мы теперь знаем как электромагнитные волны. Обнаруженная им связь была названа уравнениями Максвелла.

В 1888 году немецкий ученый Генрих Герц продолжил расширять наблюдения Максвелла, заметив, что, когда он совершал электрический искровой скачок между двумя клеммами, вторая вспышка появлялась одновременно между другим набором клемм в нескольких ярдах. Эта способность проявлять электромагнитные волны в их видимой форме привела к появлению волн Герца.

Познакомьтесь с Генрихом Герцем, немецким ученым и отцом волн Герца. (Источник изображения)

В 1896 году началось изучение электромагнитных волн под руководством итальянского ученого Гульельмо Маркони. Маркони расширил первоначальное открытие Герца и создал самый первый радиопередатчик, который позволил ему посылать радиосигналы на расстояние до мили. Эти волны Герца, которые передавал Маркони, позже стали известны как радиоволны, которые используются до сих пор.

Итальянский ученый Гульельмо Маркони с самым первым радиопередатчиком. (Источник изображения)

Мир за пределами невидимого

Беспроводные технологии и электромагнитные волны, делающие их все возможными, полны тайн и чудес. Понимая их основные строительные блоки, вы можете вовремя играть в высшей лиге, обладая собственной способностью отправлять данные, летящие по комнате, без единого провода! В нашей серии статей «Основы беспроводной электроники» электромагнитные волны будут служить основой для всех впечатляющих беспроводных технологий.Не забудьте вернуться в ближайшее время, когда мы более подробно изучим, как работают WiFi, Bluetooth, RFID, NFC и другие беспроводные технологии.

Готовы начать свой собственный проект беспроводной электроники? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня!

Электромагнитный сигнал на основе глубокого обучения для прогнозирования магнитуды землетрясений

. 2021 г., 28 июня; 21 (13): 4434. DOI: 10,3390 / s21134434.

Принадлежности Расширять

Принадлежности

¹ Ключевая лаборатория интегрированных микросистем, Высшая школа Шэньчжэня Пекинского университета, Шэньчжэнь 518055, Китай.
² Школа электроавтоматики и информационной инженерии, Тяньцзиньский университет, Тяньцзинь 300072, Китай.
³ Школа информатики и инженерии Северо-Восточного университета, Шэньян 110819, Китай.
⁴ Инженерный факультет, Шэньчжэньский университет MSU-BIT, Шэньчжэнь 518055, Китай.

Бесплатная статья PMC

Элемент в буфере обмена

Zhenyu Bao et al.Датчики (Базель). 2021 .

Бесплатная статья PMC Показать детали Показать варианты

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

.2021 г., 28 июня; 21 (13): 4434. DOI: 10,3390 / s21134434.

Принадлежности

¹ Ключевая лаборатория интегрированных микросистем, Высшая школа Шэньчжэня Пекинского университета, Шэньчжэнь 518055, Китай.
² Школа электроавтоматики и информационной инженерии, Тяньцзиньский университет, Тяньцзинь 300072, Китай.
³ Школа информатики и инженерии Северо-Восточного университета, Шэньян 110819, Китай.
⁴ Инженерный факультет, Шэньчжэньский университет MSU-BIT, Шэньчжэнь 518055, Китай.

Элемент в буфере обмена

Полнотекстовые ссылки Опции CiteDisplay

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

Влияние землетрясений на социальную жизнь людей положительно связано с величиной и интенсивностью землетрясения, и эффективное предотвращение человеческих жертв и материального ущерба можно объяснить точным прогнозом землетрясений.В этом исследовании исследуется электромагнитный датчик для заблаговременной оценки землетрясений путем сбора сигналов землетрясений. В настоящее время основной прогноз магнитуды землетрясений состоит из двух методов. С одной стороны, большинство геофизиков или экспертов по анализу данных извлекают ряд основных характеристик из сигналов предвестников землетрясений для классификации сейсмических данных. С другой стороны, полученные данные, связанные с деятельностью Земли с помощью сейсмографа или космического спутника, напрямую используются в классификационных сетях.В этой статье предлагается CNN и проектируется трехмерная карта характеристик, которая может использоваться для решения проблемы классификации магнитуды землетрясений путем объединения преимуществ мелких элементов и информации большого размера. Кроме того, для решения проблемы дисбаланса сейсмических данных применяются технология моделирования шума и технология передискретизации SMOTE. Сигналы, собранные электромагнитными датчиками, используются для оценки метода, предложенного в этой статье. Результаты показывают, что метод, предложенный в этой статье, может хорошо классифицировать магнитуды землетрясений.

Ключевые слова: увеличение данных; глубокое обучение; прогноз магнитуды землетрясений; электромагнитный датчик.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Рисунок 1

Форма сердечника: ( a ) прямоугольный сердечник и ( b )…

Рисунок 1

Форма сердечника: ( a ) прямоугольный сердечник и ( b ) прямоугольный сердечник с концентраторами потока.

Рисунок 2

Кривые моделирования…

Рисунок 2

Имитационные кривые распределения кажущейся проницаемости для прямоугольных кернов с…

фигура 2

Имитационные кривые распределения кажущейся проницаемости для прямоугольных сердечников с концентраторами потока разного размера.

Рисунок 3

Принципиальная схема ламинированного магнитного…

Рисунок 3

Принципиальная схема многослойного магнитопровода.

Рисунок 3

Принципиальная схема многослойного магнитопровода.

Рисунок 4

Принципиальная схема отрицательной обратной связи…

Рисунок 4

Принципиальная схема технологии отрицательной обратной связи.

Рисунок 4

Принципиальная схема технологии отрицательной обратной связи.

Рисунок 5

Кривая моделирования…

Рисунок 5

Кривая моделирования амплитудно-частотной характеристики.

Рисунок 5.

Кривая моделирования амплитудно-частотной характеристики.

Рисунок 6

Трехмерная карта мелких объектов.

Рисунок 6

Трехмерная карта мелких объектов.

Рисунок 6

Трехмерная карта мелких объектов.

Рисунок 7

Подробная структура нашего…

Рисунок 7

Детальная структура нашей модели. ( a ) Блок извлечения высокоразмерных элементов, ( b…

Рисунок 7

Детальная структура нашей модели.( a ) Блок High-Dimensional-Feature-Extraction, ( b ) Блок Temporal-Correlation и ( c ) Блок классификации.

Рисунок 8

Определение цели классификации.

Рисунок 8

Определение цели классификации.

Рисунок 8

Определение цели классификации.

Рисунок 9

Потеря и точность обучения…

Рисунок 9

Потеря и точность набора для обучения и проверки: ( a ) потеря и…

Рисунок 9

Потеря и точность набора для обучения и проверки: ( a ) потеря и ( b ) точность.

Все фигурки (9)

Условия MeSH

Электромагнитные явления

Мониторинг электромагнитных сигналов в головном мозге с помощью МРТ | MIT News

Исследователи обычно изучают функции мозга, наблюдая за двумя типами электромагнетизма — электрическими полями и светом.Однако большинство методов измерения этих явлений в головном мозге очень инвазивны.

Инженеры Массачусетского технологического института разработали новую технику обнаружения электрической активности или оптических сигналов в головном мозге с использованием минимально инвазивного датчика для магнитно-резонансной томографии (МРТ).

МРТ часто используется для измерения изменений кровотока, которые косвенно отражают активность мозга, но команда MIT разработала новый тип датчика МРТ, который может обнаруживать крошечные электрические токи, а также свет, производимый люминесцентными белками.(Электрические импульсы возникают из-за внутренних коммуникаций мозга, а оптические сигналы могут генерироваться различными молекулами, разработанными химиками и биоинженерами.)

«МРТ предлагает способ ощущать вещи извне тела минимально инвазивным способом, — говорит Авиад Хай, постдок из Массачусетского технологического института и ведущий автор исследования. «Это не требует проводного подключения к мозгу. Мы можем имплантировать датчик и просто оставить его там ».

Сенсоры такого типа могут дать нейробиологам пространственно точный способ определения электрической активности мозга.По словам исследователей, его также можно использовать для измерения света и адаптировать для измерения таких химических веществ, как глюкоза.

Алан Джасанофф, профессор биологической инженерии, мозга и когнитивных наук, а также ядерных наук и инженерии Массачусетского технологического института, а также член-корреспондент Института исследований мозга Макговерна при Массачусетском технологическом институте, является старшим автором статьи, опубликованной 22 октября. выпуск Nature Biomedical Engineering . Постдоки Вирджиния Спанудаки и Бенджамин Бартель также являются авторами статьи.

Обнаружение электрических полей

Лаборатория Ясанова ранее разрабатывала датчики МРТ, которые могут обнаруживать кальций и нейротрансмиттеры, такие как серотонин и дофамин. В этой статье они хотели расширить свой подход к обнаружению биофизических явлений, таких как электричество и свет. В настоящее время наиболее точным способом отслеживания электрической активности мозга является введение электрода, который очень инвазивен и может вызвать повреждение тканей. Электроэнцефалография (ЭЭГ) — это неинвазивный способ измерения электрической активности в головном мозге, но этот метод не может точно определить источник активности.

Чтобы создать датчик, который мог бы обнаруживать электромагнитные поля с пространственной точностью, исследователи поняли, что они могут использовать электронное устройство, в частности, крошечную радиоантенну.

МРТ работает, обнаруживая радиоволны, излучаемые ядрами атомов водорода в воде. Эти сигналы обычно обнаруживаются большой радиоантенной внутри сканера МРТ. Для этого исследования команда Массачусетского технологического института уменьшила размер радиоантенны до нескольких миллиметров, чтобы ее можно было имплантировать непосредственно в мозг для приема радиоволн, генерируемых водой в тканях мозга.

Датчик изначально настроен на ту же частоту, что и радиоволны, излучаемые атомами водорода. Когда датчик улавливает электромагнитный сигнал от ткани, его настройка изменяется, и датчик больше не соответствует частоте атомов водорода. Когда это происходит, более слабое изображение возникает при сканировании датчика внешним МРТ-аппаратом.

Исследователи продемонстрировали, что датчики могут улавливать электрические сигналы, аналогичные тем, которые производятся потенциалами действия (электрические импульсы, генерируемые отдельными нейронами) или локальными потенциалами поля (сумма электрических токов, производимых группой нейронов).

«Мы показали, что эти устройства чувствительны к потенциалам биологического масштаба порядка милливольт, которые сопоставимы с тем, что генерирует биологическая ткань, особенно в головном мозге», — говорит Ясанофф.

Исследователи провели дополнительные тесты на крысах, чтобы выяснить, могут ли датчики улавливать сигналы в живой ткани мозга. Для этих экспериментов они разработали датчики для обнаружения света, излучаемого клетками, сконструированными для экспрессии протеин-люциферазы.

Обычно точное местоположение люциферазы невозможно определить, когда она находится глубоко в мозгу или других тканях, поэтому новый датчик предлагает способ расширить полезность люциферазы и более точно определить клетки, излучающие свет, говорят исследователи.Люцифераза обычно встраивается в клетки вместе с другим представляющим интерес геном, что позволяет исследователям определить, были ли гены успешно внедрены, путем измерения производимого света.

Датчики меньшего размера

Одним из основных преимуществ этого датчика является то, что он не нуждается в каком-либо источнике питания, поскольку радиосигналов, которые излучает внешний МРТ-сканер, достаточно для питания датчика.

Хай, который будет работать на факультете Университета Висконсина в Мэдисоне в январе, планирует еще больше миниатюризировать датчики, чтобы можно было вводить больше из них, что позволит визуализировать световые или электрические поля в большей области мозга.В этой статье исследователи провели моделирование, которое показало, что 250-микронный датчик (несколько десятых миллиметра) должен уметь обнаруживать электрическую активность порядка 100 милливольт, что аналогично величине тока в потенциале нейронного действия.

Лаборатория Ясанова заинтересована в использовании этого типа сенсора для обнаружения нейронных сигналов в головном мозге, и они предполагают, что его также можно использовать для мониторинга электромагнитных явлений в других частях тела, включая сокращения мышц или сердечную деятельность.

«Если бы сенсоры были порядка сотен микрон, что предполагает моделирование в будущем для этой технологии, то вы могли бы представить себе, как взять шприц, распределить целую кучу из них и просто оставить их там», Ясанов говорит. «Это обеспечило бы множество локальных считываний с помощью датчиков, распределенных по всей ткани».

Исследование финансировалось Национальным институтом здравоохранения.

Принципы работы электромагнитного оружия

Разработки электромагнитного оружия в России

Преимущества электромагнитного оружия

Недостатки и ограничения электромагнитного оружия

Влияние на характер будущих войн

Перспективы развития электромагнитного оружия

Правовые аспекты применения электромагнитного оружия

Электромагнитные поля и общественное здравоохранение: мобильные телефоны

Уровни воздействия

Последствия для здоровья

Кратковременные последствия

Отдаленные последствия

Руководящие принципы по ограничению воздействия

Деятельность ВОЗ

«Эффект ожога». Электромагнитное оружие России — фантастика или реальность?

Выбор и подключение автомобильного клаксона

ПДД: правила пользования звуковыми сигналами

Конструкция сигналов. Электрика и пневматика

«Волговские» сигналы

Частоты и мощность сигналов

Подключение звуковых сигналов

«Блендер рядом с головой». Люди, которые говорят, что страдают от мобильных и Wi-Fi

Велма

«Это пытка»

Эмма

Как лечить?

Дин

Что делать с 5G

Беспроводная точка доступа не отображается в списке [Имя сети (SSID)]

Включена ли беспроводная точка доступа?

Были ли конфигурированы любые настройки проверки подлинности соединения на беспроводной точке доступа?

Пульт индикации работы «Сигнал-2Д» для автономной газовой котельной || ИТАЛГАЗ

Преимущества и функции пульта «Сигнал-2»

Цена на устройства «Сигнал»

Электризация и электромагнитный контроль дефектности в диэлектрических структурах

Электромагнитный сигнал — обзор

6.3.1 Электромагнитное экранирование

Анатомия электромагнитной волны

Что такое электромагнитные и механические волны?

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

ВОЛНЫ ИЛИ ЧАСТИЦЫ? ДА!

ПОЛЯРИЗАЦИЯ

ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ

ЧАСТОТА

ДЛИНА ВОЛНЫ

ЭНЕРГИЯ

Цитирование

APA

MLA

электро

Численное моделирование для объяснения косейсмических электромагнитных сигналов: пример афтершока M5.4 землетрясения в Кумамото в 2016 году | Земля, планеты и космос

Водонасыщенная пористая модель полупространства

Многослойная модель, состоящая из пористой среды, насыщенной воздухом или водой

Электрокинетический эффект в сочетании с предположением о поверхностном заряде

Электромагнитные волны и как они работают | ОРЕЛ

Сделайте волну, все остальные!

Электромагнитный спектр

Радиоволны

Микроволны

Инфракрасные волны

Видимый свет

Ультрафиолетовые волны

Рентген

Гамма-лучи

Начало электромагнитных волн

Мир за пределами невидимого

Электромагнитный сигнал на основе глубокого обучения для прогнозирования магнитуды землетрясений

Принадлежности

Принадлежности

Абстрактный

Заявление о конфликте интересов

Цифры

Похожие статьи

использованная литература

Условия MeSH

Мониторинг электромагнитных сигналов в головном мозге с помощью МРТ | MIT News

Похожие записи

Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании

Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка

Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика