含激电效应的CSAMT一维正演研究

地电体对频率域电磁波激发源的响应为电磁感应和激电效应的综合响应.传统CSAMT法进行数据正反演时认为大地介质电阻率是与频率无关的实数,而实际上因为激电效应,地下可极化体的电阻率是一个与频率相关的复数.为推进二者总体响应研究,并扩展激电法的应用范围,同时提高电磁法勘探的精度,本文基于Dias模型,以复电阻率代替不考虑地电体极化效应的直流电阻率,对CSAMT场源一维层状模型进行了正演模拟,为提取CSAMT信号中所含激电信息提供理论基础.结果表明,考虑激电参数后,视电阻率及相位响应曲线出现明显异常(包括远场、过渡场、近场);极化前后振幅比值异常峰值、相位差值异常峰值可直观体现激电异常;异常峰值与极化层层厚、埋深以及电阻率变化有连续的对应关系.认为从频率域电磁法信号中提取激电信息有乐观的前景.

时间域航空电磁法一维正演研究

基于电磁勘探理论 ,导出了层状大地条件下时间域航空电磁法 (偶极 -偶极装置 )的正演计算公式和算法 ,编制了相应的计算机程序 ,对若干典型地电断面作了正演计算 .计算结果说明时间域航空电磁法的探测能力和探测条件 ,进而为时间域直升机航空电磁系统的设计方案提供了依据 .

频率域航空电磁法一维正演与探测深度

计算了偶极一偶极方式均匀半空间的频率域航空电磁响应及层状模型的相对异常响应，阐明了大地电导率、磁化系数，以及飞机飞行高度、探测装置、收发距对电磁响应的影响，计算结果说明了频率域航空电磁法的探测能力和探测条件．分析了三层模型的相对异常响应，给出了基于层状模型确定探测深度的方法．在水平共面方式下，收发距8m，飞行高度30m时，在3～4ppm噪声水平条件下，100Ωm大地探测深度为120m．

矿井电穿透法一维正演数值模拟

通过研究工作面两巷道间电穿透建场理论和一维正演数值模拟 ,结果表明 6种电穿透技术对工作面顶底板内的电性变化特别敏感 ,而对工作面煤层内部的电性变化反应不敏感。为该方法探测工作面顶底板内的含水。

一种新型有限差分网格剖分方法在大地电磁一维正演中的应用

介绍了有限差分算法在大地电磁测深法中的应用,推导了一维层状介质和连续介质模型下的有限差分算法,提出了一种新的网格剖分方法,并通过两层和三层介质模型的正演计算,验证了算法的正确性以及网格剖分方法的合理性。设计了一种连续介质模型,与两种不同程度近似的多层层状介质模型进行了正演结果的对比,指出了研究连续介质模型正演的必要性。对于连续介质模型,计算中剖分得越详细,其结果越接近真实值,而随着误差的逐渐减小,精确度的提高不再明显,但资源与时间的消耗将大幅增加。因此,无限制地减小网格步长是不必要的。同时,为了兼顾误差大小与网格步长的关系,采用了一种将一次网格剖分进行二次差分计算的方法得到新的结果,使计算结果明显得到了改善。

激发极化介质的瞬变电磁一维正演

为了研究激发极化介质所产生的激电效应对瞬变电磁的响应规律,先求解相同装置的频率域电磁法响应,将表征介质激电效应的Dias模型在频率域中引入,然后采用正弦变换得到带有激电信息的瞬变电磁响应;重点讨论均匀半空间和层状可极化大地下的瞬变电磁响应特征。通过正演模拟分析得到:在均匀半空间情况下,极化率越大极化效应越强;激电时间常数越大,出现激电异常的时间越晚;极化电阻系数越大,出现激电异常时间越早。对于中间层极化率相同的不同电阻率的三层模型呈现如下规律:H型地电断面反映极化层能力最强,K型反映极化层能力最差,A型和Q型介于两者之间。

Guptasarma线性滤波算法在CSAMT一维正演中的应用

CSAMT法一维正演问题,其核心运算是对汉克尔变换的求解,目前主要使用数值滤波方法进行求解,求解过程中使用给定长度的滤波系数进行累加运算。滤波系数的选取,影响着正演计算的精度和速度。这里使用Guptasarma线性滤波系数,并给出具体实现方法。经过正演模型验证,发现这套方案可以在较短的滤波系数长度基础上,与正演模型拟合良好。这为下一步的反演或拟二维正演工作,打下良好的基础。

CSAMT一维正演可视化设计与激发极化效应

针对可控源音频大地电磁法(CSAMT)开发了一套CSAMT一维数据正演可视化软件。其界面友好,操作简单;使用MATLAB进行核心算法的编写,正演计算过程引入线性滤波系数对汉克尔积分进行求解,并对不同线性滤波系数方案的精度进行了比较;基于Java语言进行操作界面设计,提供多参数设置界面,自动化程度高;通过软件自带的绘图功能,将数据处理结果直观地提供给用户。在计算过程中引入Cole-Cole模型参数,以复电阻率代替不考虑地电体极化效应的直流电阻率,对CSAMT场源一维层状激化介质模型进行了正演模拟,讨论了极化层分别位于不同深度时一维层状介质的极化效应。研究发现极化层埋藏越浅,极化效应对于CSAMT的影响频带越宽。这对于认识含极化效应的CSAMT方法的电磁响应特征,提高数据处理便利度与工作效率方面都具有重要的作用。

频率域井地电磁一维正演快速模拟方法研究

频率域井地电磁方法是指在井中供以交流电在地面接收电磁响应的一类电磁勘探方法。本文提出一种层状介质模型的井地电磁响应的推导方法,首先推导地表水平电偶极源在层状介质中垂向电磁场的响应公式,再沿垂直导线方向进行积分,根据互换原理得到地下垂直有限长导线电流源的井地电磁响应的解析公式。对于地下层状介质中任意深度和长度的垂直有限长线电流源的井地电磁响算法应该均可计算,在保证计算精度的前提下,具有计算量小、计算速度快的优点。论文给出采用不同方法计算均匀半空间模型的井地电磁响应的模拟结果的验证及计算精度和计算速度的对比,算例结果表明利用互换原理推导的井地电磁响应公式正确。

地空频率倾子测深法及一维正演特征分析

为了充分利用地空频率域电磁法的三分量磁场信息,参照大地电磁法倾子测量技术,提出了一种地空频率倾子测深方法。首先,从水平电偶极子在一维层状介质中的全空间磁场公式出发,推导了地空频率倾子两个分量T_(x)、T_(y)的表达式,并通过快速汉克尔变换实现地空频率域倾子响应的一维正演;然后,对典型层状模型进行一维正演模拟,分析地空频率域倾子响应特征。通过分析均匀半空间模型和一维层状模型的正演结果,得到如下结论:(1)倾子响应整体沿场源方向及其垂直方向对称,同时存在场源畸变和过渡带畸变效应;(2)随收发距增大,倾子响应形态基本保持不变,幅值快速减小;(3)飞行高度变化时,倾子虚部幅值保持不变,实部幅值快速减小;(4)通过测量不同频率的倾子响应能够有效研究地下介质电阻率的垂向变化;(5)地空频率倾子测深法应在远区观测,可尽量避开畸变效应区,并合理选择T;和T;分量进行解释。文中模拟分析证明了该方法的理论可行性和有效性,为地空电磁法提出一种可能的发展方向。

海洋TEM中心回线装置一维正演及全时域视电阻率计算

首先对海洋中深海区中心回线装置的瞬变电磁响应进行了一维正演计算,频率域垂直磁场分量表达式中的汉克尔积分变换采用了124点滤波系数进行数值计算;时—频域转换使用了适应时间范围较宽的余弦变换算法;然后采用连分式算法求取了典型地电模型全时域视电阻率随深度变化的曲线。结果表明,曲线基本可以反映地下电性介质的相对大小变化;并且,根据极值点可以大致确定低阻或高阻层顶界面深度。这为海洋TEM实测资料的快速定性解释以及反演初始模型参数的选定打下了基础。

两套新的线性滤波系数在CSAMT一维正演中的应用对比研究

使用Guptasarma和Singh(1997)提出的61/47和120/140两套线性滤波系数,对CSAMT法一维正演中电磁场各分量的汉克尔积分进行求解,其中120/140线性滤波系数是首次应用于可控源音频大地电磁法正演计算。使用这两套滤波系数对几种常见的地电模型进行正演计算,模拟结果表明多层模型下二者都可以取得良好的计算精度和计算速度,但是在较简单的两层模型下两套滤波系数方案有较大区别,同时说明在数值模拟中通过加长滤波系数并不总是会获得好的结果。

任意方向长导线源瞬变电磁一维正演模拟

在野外开展瞬变电磁法探测时,由于环境影响,使得布设的长导线无法完全平行测线,对数据处理及解释产生一定的影响。为了解决此问题,本文首先采用层状介质格林函数实现了两个垂直方向有限长导线源产生的频率域电磁场,与半空间电偶极子源计算的解析解进行了验证,其次利用两个垂直方向的有限长导线源组合成任意方向的水平电性源,通过余弦变换折线逼近法,实现了任意方向电性源瞬变电磁一维正演。在层状介质模型中进行了不同偏转角度布设有限长导线源的瞬变电磁正演模拟,分析了其相对平行测线方向的源所产生的瞬变电场强度及感应电动势的异常响应变化特征,同时对多个任意方向电性源的层状介质模型进行了瞬变电磁正演模拟。通过正演模拟分析:对于电性源瞬变电磁法,由于野外地理环境所造成的源无法完全平行测线方向的布设会对观测数据产生一定的的影响,偏转角度越大,影响越大,特别是电场强度,需采用任意方向的电性源瞬变电磁进行正演计算。通过对单源与双模型的正演模拟对比得出,采用多方向布设双源探测不仅可以有效提高至少两倍观测信号强度,增大抗干扰能力,而且多方向布设源可以增强异常体的异常响应变化幅值,相对平行测线布设的源其异常响应最大增幅可超55%。该方法的实现及模拟对野外开展瞬变电磁法的探测具有一定的参考价值。

电场差分法一维正演研究

通过研究电场差分法的一维正演理论，建立了一维正演的数学模型，导出了相应的理论计算公式和算法，编制了计算机程序，对一些典型的均匀、二层和三层可极化地电断面的嵓扑憬峁辛朔治觯爬耍胁问囊斐Ｐ蕴Ｔ诖嘶∩希缘绯〔罘址ǖ墓ぷ鞣椒紞术、资料解释和实际应用提出了建议。

瞬变电磁法矩形回线源一维正演研究

瞬变电磁法矩形回线源在实际生产中应用广泛,但其数据处理不成熟,回线内多以圆回线源近似处理,回线外一定距离多以电偶极子近似处理,无法准确计算回线源附近的场。本文推导得到矩形回线源的内外以及源附近的瞬变响应公式,实现其一维数值模拟的正演计算,使得场值计算更准确,更具有实际意义。

考虑激电效应的TEM一维正演研究

当地下存在极化体时,在瞬变电磁测量中可能会出现负电磁响应,常规的实电阻率法无法解释。本文主要研究在层状介质条件下,通过Cole-Cole模型来等效模拟瞬变电磁的张弛效应,在多种经典的地电模型下,研究不同的模型参数对瞬变电磁响应的影响,总结激电效应对瞬变电磁响应的响应特征。

频率域海洋电磁法一维正演响应特征研究

海洋可控源电磁法(CSEM)是目前在海洋中进行找油气资源等矿产的常用电法勘探方法,它采用人工可以控制的场源作为激励源,测量海底电磁场值。相对其他电法勘探技术,海洋CSEM具有探测深度范围大、破坏性小、实施简单、适应性强、探测准确等特点。然而,海洋电磁理论是建立在水平发射偶极的基础上,由于自然因素(诸如海底洋流作用、海风等)的影响,海洋可控源发射偶极可能不能按理论设想进行工作,造成测量数据与理想状态的水平电偶极子的电磁响应有较大的偏差。本文以合理设置相关参数及分析各种影响因素为目的,利用所建立的相关一维模型得到的理论数据对影响因素进行了深入分析,并为合理选取各相关参数提供了依据。

航空瞬变电磁法一维正反演研究

优化了航空瞬变电磁法一维正演算法,采用新的汉克尔变换系数,理论上提高了正演的精度.提出了航空瞬变电磁法一维反演算法——模型交替调整反演算法,阐述了该算法的原理和计算方法,编写出反演程序,以已知模型正演响应作为实测数据,对若干典型模型进行了反演计算,取得了较理想的反演效果,与Zohdy法相比,该方法有更高的精度.

基本结构有限元算法及大地电磁测深一维连续介质正演

提出了一种新的数值方法———基本结构有限元法 .从经典的伽辽金法 (Galerkinmethod)出发 ,首先定义了基本结构插值基函数 ,在此基础上建立了基本结构方程 ,然后用有限元法进行进一步的具体实现 .该算法被成功应用到大地电磁测深一维连续介质正演计算中 .采用了 6种不同的单元插值基函数进行计算 。

基于最小构造模型的地空瞬变电磁一维正反演技术研究

地空瞬变电磁法(Ground-airborne transient electromagnetic method)是一种新兴的物探方法,其探测范围大,工作效率高,在地形复杂的区域有着传统物探方法无法比拟的优势。这里通过对地空瞬变电磁的一维正演问题的研究,采用Hankel变换、Gauss积分和频-时转换实现了地空瞬变电磁时间域响应正演计算,通过解析解和数值解的对比验证了正演方法的准确性和稳定性,并研究了其响应特征。利用最小构造模型约束下的自适应正则化反演方法,进行了地空瞬变电磁法反演模拟研究,证实了该方法对低阻层的反映比较真实,对高阻层的反映略有误差的特点。最后用该方法对某滑坡实测数据进行了反演解释,反演结果与工区地质情况符合较好。