GEMTIP模型的广义趋肤深度计算及极化参数提取

在电磁探测过程中,感应场和极化场并存,如果不考虑介质的极化效应,成像结果存在明显误差,为此,基于平面波理论和广义诱导极化有效介质理论GEMTIP(Generalized Effective-Medium Theory of Induced Polarization)模型,在频域上推导了GEMTIP模型的广义趋肤深度公式。通过与经典趋肤深度的比较,验证了GEMTIP模型的广义趋肤深度的准确性。GEMTIP模型的广义趋肤深度计算主要与电阻率及体积分数有关。采取BP(Back Propagation)神经网络反演方法进行参数提取,通过构建合理的数据样本集,使训练误差达到精度要求,得到输入输出数据之间的映射关系。讨论了几种典型的三层地质模型结构,在考虑极化效应时,验证GEMTIP模型的广义趋肤深度公式提高了地下极化介质的识别精度。

交流漏磁检测法趋肤深度的机理与实验研究

随着管道、储罐的推广使用,管道、储罐腐蚀泄漏事故频发。漏磁检测方法是当前最频繁使用的管道无损检测技术。探讨了交流漏磁检测中趋肤深效应的机理。首先,对交流漏磁检测的涡流效应进行实验和分析;然后,根据麦克斯韦方程组推导出模型的三维交流漏磁场分布,分析了不同频率下钢板的磁力线分布情况,从而得出交流漏磁检测中趋肤深度的规律。最后,制造一系列人工缺陷并开展实际漏磁检测实验,以验证三维仿真结果的有效性,对进一步研究该方法的机理提供了理论和实验依据。

接地导线源电磁场全域有效趋肤深度

为了更好地推进广域电磁法的发展和应用,本文以接地长导线源为例,研究了可控源电磁场全场域的有效趋肤深度.利用频域电偶极源在均匀半空间产生电磁场的闭合表达式,计算了不同电磁场分量定义的有效趋肤深度,并讨论了在不同频率、不同偏移距、不同电导率情况下,有效趋肤深度的变化特性.根据有效趋肤深度随偏移距的变化特征以及与平面波趋肤深度之间的关系,利用多项式拟合的办法在五个不同频率范围内给出了适用于全场域的有效趋肤深度快速估算公式.研究结果表明:不同分量定义的有效趋肤深度是不同的,但是它们随偏移距、频率、电导率等参数的变化趋势是类似的,而且在一定范围内都趋近于平面波趋肤深度.理论模型的研究表明,有效趋肤深度可以作为测量参数选取和数据解释工作的参考依据.

镍丝在不同频率下的趋肤深度的测量

利用常规仪器设备通过实验测量和理论分析得到了趋肤深度与交流电流频率间的关系

48km以上黑障区电磁波的趋肤深度分析

空间飞行器返回大气过程中,降落至距离地面100km到48km处时会在表面形成一个复杂多变的等离子鞘套,这个等离子鞘套对电磁波的传播具有很大的衰减作用,对地面站与空间飞行器的电磁波通信产生不利的影响。本文从等离子鞘套具有近似金属的导电性的角度,通过分析电磁波在不同高度处的等离子鞘套内传播的趋肤深度,进而分析空间飞行器返回大气降落过程电磁波频率变化对克服通信黑障问题的影响。

电磁波在岩石中趋肤深度的分形研究

实验室岩石趋肤深度分析有助于推断野外电磁法勘探深度.天然多孔岩石孔隙结构十分复杂,往往具有分形特征.研究表明,岩石的分形结构影响其电性特征,岩石的不同电性特征决定趋肤深度大小.本文分析综述了岩石电性特征的频率相关性及电性分形模型与趋肤深度的关系,发现趋肤深度δ与频率f之间存在幂律关系δ∝f-φ(指数φ反映岩石的分形结构特征对趋肤深度的影响);在低频时建立了趋肤深度与岩石的分形维数和电磁波频率、孔隙度和孔隙溶液电导率的分形解析模型,结果表明趋肤深度随着分形维数的增大而减小.由于岩石结构非均质性影响,野外勘查得到的电磁波趋肤深度往往小于实验室得到的趋肤深度.最后对电磁波在岩石中趋肤深度的研究做了总结和展望.

位移电流及反射与折射对高频电磁波探测深度的影响

从麦克斯韦方程组出发,根据趋肤深度的计算公式分析了位移电流对电磁波传播的影响。考虑传导电流和位移电流的情况下,应用广义反射系数,导出层状介质中电磁波趋肤深度的精确计算方法,并对近似处理手段所带来的计算误差进行了分析。研究结果表明:位移电流对高频电磁波趋肤深度计算的影响较大;在某些频段忽略分界面处的反射与折射的处理方式带来的趋肤深度计算误差较大;表明了位移电流和分界面处反射与折射对高频电磁波传播的重要性。

过渡区条件下广域电磁法探测深度问题的理论研究

为了研究广域电磁法(WFEM)过渡区条件下的有效探测深度,设计了均匀半空间、二层断面、三层断面及四层断面4种地电模型,通过正演计算得到了趋肤深度—视电阻率曲线。以大地电磁(MT)为参照,对同等收发距下广域电磁法和可控源音频大地电磁法的探测深度进行了比较,结果表明:广域电磁法可以在过渡区进行测量,即以较小的收发距探测到较大的深度。

关于可控源音频大地电磁法探测深度的探讨

分析了水平电偶极子源均匀半空间电磁场表达式特征,进而推广到双极源电磁场。基于双极源一维模拟结果,研究了可控源音频大地电磁法探测深度与频率、电距、收发距、覆盖层电阻率的关系。结果表明:在保证一定信噪比的前提下,决定可控源音频大地电磁法最大探测深度的是收发距和电阻率综合作用下进入过渡区及近区场时对应的频率,并不是简单的频率越小,探测深度越大。进入近区场,可控源音频大地电磁法不再具有测深能力。最后统计得到电磁场由远区进入过渡区时的|kr|值约为4.789,由过渡区进入近区时的|kr|值约为0.106,进而得到卡尼亚视电阻率的最大探测深度约为0.3倍的收发距,全区视电阻率的最大探测深度为3.7倍的收发距。在某多金属矿上的勘探实例印证了上述认识。

浅水区海浪电磁噪声对大地电磁阻抗估计的影响

在浅水区海洋大地电磁(MT)勘探中,海浪运动频带范围内(约0.05~0.8 Hz)阻抗估计结果欠佳,这一直是困扰地球物理工作者的难题.本文基于三层海洋地电模型推导了二维和三维海浪运动感应电磁场(简称海浪感应电磁场)表达式,分析了海浪感应电磁场的平面波传播特性.借鉴MT场趋肤深度和阻抗的概念,推导出海浪感应电磁场的趋肤深度和阻抗表达式,分析了浅水区海浪感应电磁场和MT场趋肤深度和阻抗的差异.在海底介质中,海浪感应电磁场的衰减速度要比MT场衰减速度大约快2个量级,因而它无法用于探测海底深部电性结构.海浪感应电磁场阻抗幅值比MT阻抗幅值小2~3个量级.海浪感应电噪声强度约为大地电场强度的10%,而海浪感应磁噪声比地球变化磁场大1~2个量级,故海浪感应电噪声对大地电场的影响较小,但海浪感应磁噪声对地球变化磁场的影响较大.海浪感应电磁阻抗相位在-90°(TE模式)和90°(TM模式)附近,偏差小于0.06°,而均匀半空间介质MT阻抗相位为-45°(TE模式)和135°(TM模式).通过引入"复合阻抗"概念,探讨了海浪感应电磁场对海洋MT阻抗估计结果的影响.

太赫兹超材料宽带吸收器

本文通过使用低于.趋肤深度的金属来设计并制作太赫兹超材料吸收器,在046THz~107THz频率范围内实现了宽频带吸收器,对应的90%相对吸收带宽为7974%。这种宽带吸收性能是由超材料阵列的电偶极子谐振和F-P谐振吸收峰叠加而成的。低于趋肤深度的金属电导率与其厚度息息相关,总体来说,金属厚度越小,电导率也越小,对电磁波的损耗越高。而用高损耗金属制作成太赫兹超材料吸收器,可以增加吸收带宽,因此用低于趋肤深度的金属铂超材料设计成的宽带吸收器,仅由两个吸收峰叠加就可以得到很宽范围内的高吸收。

高灵敏度感应式磁传感器的研究

大地电磁测深需要较宽频率范围的感应式磁传感器来探测大深度范围,然而,随着频率的降低磁传感器的感应电压也随之降低;高频段由于磁性材料在磁化时存在趋肤效应,导致磁芯的有效面积变小,因此,提高磁芯的有效导磁率以及磁芯材料的有效面积是扩展频带提高传感器灵敏度的主要手段。采用高电阻率叠片磁芯并且在磁芯两侧附加磁通收集器的办法增加有效面积和有效导磁率从而提高传感器的灵敏度。标定结果表明传感器频率范围是0.001 Hz～10 kHz,在频率小于1 Hz的范围内灵敏度为0.24 V/(nT·Hz),频率高于1 Hz时,为0.75 V/nT,能够满足大深度范围探测的需要。

含不锈钢纤维机织物电磁屏蔽机理及其效能的仿真研究

依照电磁屏蔽理论,介绍了金属织物电磁屏蔽的机理。在此基础上,利用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics,建立三维仿真模型,分析了不同电磁波极化方向、不同半径和不同嵌织间距的奥氏体304不锈钢长丝,在不同辐射频率下对织物屏蔽效能的影响。仿真结果表明,极化方向、半径大小、嵌织间距和频率,对屏蔽织物都有显著的影响,这对不锈钢长丝防电磁辐射织物的开发和设计提供理论依据。

地震波品质因子Q研究进展综述

研究地震波的衰减可以了解岩石的微构造及变化,以及岩石在地下所遇到的环境条件.衰减主要由岩石的微观性质一诸如岩石内部裂纹的密度、分布、构造以及所含流体的相互作用决定的,所以测量地震波的衰减对于了解岩石的物理状态非常重要.本文主要从岩石物理方面阐述了各种衰减机制、品质因子Q的主要影响因素及测量方法;说明了Q作为各种参量(频率、孔隙度、流体含量等)的函数是很有意义的观测量,对Q的测量在实际探测油气中有着重要意义.

化学镀铜杨木单板的导电性与电磁屏蔽效能分析

为了给电热式化学镀铜地热地板研究提供参考,对化学镀铜杨木单板的导电性与电磁屏蔽效能进行测试,分析镀层厚度与吸收损耗、反射损耗、趋肤效应的关系。结果表明:镀铜杨木单板屏蔽效能主要以反射损耗为主,属于反射型电磁屏蔽材料;表面电阻率随镀层厚度的增加呈减小趋势,横纹方向的表面电阻率是顺纹方向的3倍左右;频率越高,电磁波在镀铜层中传导时的趋肤深度越小,通过计算趋肤深度确定化学镀铜层的厚度,可以节省镀铜时间并节约成本。

脉冲涡流热成像金属材料裂纹检测研究

为分析不同激励条件下不同材料感应加热特性,采用有限元仿真软件分析铁磁性材料45#钢和非铁磁性材料不锈钢感应加热时的涡流分布和温度分布,发现45#钢趋肤深度很小,裂纹边沿感应电流密度较大;不锈钢趋肤深度受激励电流频率影响很大。随激励电流频率的增大,趋肤深度减小,裂纹边沿感应电流密度增大。涡流的分布和裂纹对热扩散的阻碍作用共同决定裂纹附近温度的分布,并通过实验对仿真结论进行验证,确定两种材料表面裂纹的最佳激励条件。

大地电磁测深应用于地热勘探

根据某小区的实际地质情况,使用V5-2000大地电磁测深仪,应用大地电磁法(MT),对该小区进行了勘探。勘测中使用的频率范围为0.0005493～320Hz,分为两个频段;布极方式为"十、T、L"型,电极距一般为50～150m,利用井旁测深点反演电性分层结果与测区内测线的反演电性分层结果进行对比验证。通过对勘测结果进行解释,掌握了该小区内基底埋深及断裂构造发育情况,分析该区可能有含水的砂岩体存在,并推断地热水赋存深度为2600m。

趋肤效应的理论研究与解析计算

从麦克斯韦方程出发,给出电磁波垂直入射到良导体和欠良导体时的电场表达式;应用菲涅尔公式给出电磁波垂直入射到良导体和欠良导体两类材料的趋肤效应的理论解释,推导出趋肤深度的表达式;数值计算结果与现有公式得出的数据符合程度较高.

EH4电磁成像系统在水库大坝隐患探测中的应用

对水利设施的现状进行检测,查明隐患及其存在部位,为水利工程设施的整治和修复方案的制定提供可靠的依据,是现代地球物理方法发挥作用的一个广阔领域。本文介绍了EH4电磁成像系统的原理、特点及在云南东风水库坝体隐患探测中的实际应用,说明该方法可以对坝体渗漏位置、断裂及破碎等地质构造进行有效探测。

二维FDTD法互连线分析的非均匀网格实现

用二维时域有限差分法计算高速集成电路有耗互连线频变参数时,如采用均匀细网格划分整个仿真空间,微米级的互连线结构和趋肤深度会导致计算机内存空间占用太大,计算速度很低。基于此,该文提出一种结合理想电壁截断边界条件的渐变非均匀网格划分技术,其优点是简单方便,编程计算极易实现,并且可以在保证计算精度的前提下明显提高电磁仿真的效率。