Avaliação de métodos eletromagnéticos aplicando campos polarizados e focalizados

Em investigações geofísicas rasas que empregam os métodos eletromagnéticos indutivos mais avançados, alvos com baixo número de indução (Low Induction Number – LIN) produzem anomalias eletromagnéticas muito baixas e de difícil interpretação. Para suprir esta deficiência, neste trabalho são estudados a aplicabilidade de campos eletromagnéticos polarizados e focalizados – POLFOCEM como fonte primária de indução. Os campos E.M. focalizados e polarizados, vertical e horizontalmente, são obtidos pelas combinações vetoriais de pares de dipolos transmissores e, ocorrem na região central entre eles. A focalização é observada nesta região na profundidade de 0,25 do espaçamento entre esses transmissores – L. Portanto, máximos acoplamentos podem ser obtidos através da seleção da polarização de acordo com a geometria do alvo, ocorrendo um aumento na densidade de fluxo magnético sobre ele e, máximas anomalias produzidas. É utilizada uma metodologia numérica para o cômputo dessas anomalias por meio da técnica dos elementos finitos para solução do problema 2,5-D. Em todos os experimentos numéricos são realizadas comparações qualitativas e quantitativas entre as respostas obtidas pelos sistemas POLFOCEM e convencional, o qual emprega um único dipolo como transmissor (dipolo-dipolo). As anomalias produzidas pelo sistema POLFOCEM, em que os dipolos transmissores são acionados simultaneamente, correspondem à soma das anomalias produzidas por cada um desses dipolos independentes, caracterizando, desta forma, a linearidade dos campos eletromagnéticos. Os experimentos numéricos são realizados para alvos prismáticos bidimensionais com três diferentes inclinações, inseridos num semi-espaço resistivo, e para as freqüências das fontes na faixa das ondas de rádio. As anomalias assimétricas no sistema convencional, que se tornam simétricas no sistema POLFOCEM, apresentam valores menores em amplitude. Contudo, aquelas anomalias tanto assimétricas quanto simétricas que se tornam anti-simétricas apresentam valores maiores. Em decorrência dessas diminuições e aumentos nas amplitudes ocorrem rotações nos diagramas de Argand, no sentido horário e anti-horário para alvos com baixos valores de condutividade, respectivamente. Em experimentos de identificação de presença de dois alvos próximos, o sistema convencional é capaz de identificá-los primeiramente, prevalecendo o seu uso.

ABSTRACT: In the near surface investigations employing advanced electromagnetic induction methods, the low induction number – LIN targets produce very low anomalies which are difficult to interpret. To overcome this difficulty, in this thesis I have studied the applicability of the Polarized Focused Electromagnetic – POLFOCEM fields as a primary inductive source. The horizontal end vertical E.M. field polarizations are obtained by the vectorial combinations of the fields due to the coil pairs in the central region between them; and the focalization occurs in this region at a depth 0.25 of the spacing between the transmitting coils – L. Therefore, maximum coupling can be obtained by selecting the field polarizations depending upon the geometry of the target and focusing the magnetic flux on it by varying L; consequently producing higher anomalies. This study has been realized by computing anomalies employing the Finite Element Technique for 2.5D problem. In all these numerical experiments a comparative qualitative and quantitative study has been done between the POLFOCEM anomalies and the conventional system anomalies where only one transmitter is used (dipole-dipole system). The POLFOCEM system anomalies, wherein both transmitters T1 and T2 are energized simultaneously, correspond to the sum of the anomalies produced by the T1-R and R- T2 dipoles independently; obeying in this way the linearity the electromagnetic fields. These numerical experiments have been carried out for a bidimensional prismatic model in a resistive half-space at three different inclinations and using radio frequencies. The asymmetrical anomalies obtained in a conventional coil system become symmetrical in POLFOCEM system, and have their amplitudes reduced in relation to that of the conventional system. On the other hand conventional anomalies, symmetrical or asymmetrical, become anti-symmetrical in POLFOCEM, and have their amplitude increased. As a consequence, the Argand diagrams of LIN targets for conventional coil system suffer respectively anticlockwise or clockwise rotation for POLFOCEM system. The experiments, to verify the quality in identifying the two nearby targets, shows that the conventional system is superior in relation to the POLFOCEM system.