半空间VMD的磁场垂直分量精确镜像理论解

精确有效计算Sommerfeld型广义积分是分析导电媒质半空间电磁波辐射和散射问题的关键。基于精确镜像理论,详细推导了导电媒质平面上方垂直磁偶极子激励的磁场垂直分量。该表达式快速收敛,易于数值计算,适用于源点与场点为任意位置、导电媒质参数任意的情形。首先利用源点与场点均位于分界面处特殊情形下磁场垂直分量的精确解析表达式,验证了精确镜像理论退化至特殊条件下给出的磁场表达式。然后计算了源与场点位于某一高度的场强。文中结果在可以等效为磁偶极子的小电流圆环场强计算中具有重要的应用价值。

中心回线瞬变电磁测深全区视纵向电导解释方法

从“薄板理论”出发 ,利用良导薄板上磁偶极子源激发的瞬变电磁场电场分量的表达式和互换原理推导出了中心回线瞬变电磁测深法的感应电动势与纵向电导和深度的关系表达式 .通过利用感应电动势及其一阶导数表达式作简单数学推导 ,给出了全区视纵向电导与视深度的反演算法 .所求取的视纵向电导曲线不受过渡区影响和其本身固有的特点 :曲线斜率大小与电导率成正比 ;斜率发生变化的位置对应于电性界面 ;对比一条剖面上相邻的曲线形态 ,可以连续追踪同一地层界线 ,形成地电断面 .利用这些特征 ,可获得较高质量的中心回线瞬变电磁测深电性剖面 .为了验证视纵向电导解释法的有效性 ,采用了典型的 3层 H型和 4层 HK型地电模型的正演数据方法进行检验 .试算结果表明 ,全区视纵向电导曲线能较好地划分电性层 ,并能指示电性变化关系 .最后 ,给出视纵向电导解释方法的应用实例 ,通过全区视纵向电导反演计算 ,绘制的视纵向电导剖面具有良好的分层性 ,与同一剖面的反演电阻率剖面有较好的一致性 。

磁总场异常垂直梯度三维相关成像

本文提出了磁总场异常垂直梯度三维相关成像方法,用于成像地下等效磁源分布.它首先将地下待成像空间划分为三维规则网格,然后直接计算每个网格节点磁偶极子在观测面理论磁总场异常垂直梯度与实测磁总场异常垂直梯度的互相关,其相关系数值表征等效磁偶极子分布(即磁偶极子发生的概率).理论长方体组合模型数据和实际某矿区磁测资料试验结果表明本文方法计算得到的相关系数值能基本反映地下的磁源分布,且分辨率明显高于磁总场异常三维相关成像的分辨率,也高于基于熵滤波分离异常的磁总场异常三维相关成像的分辨率.

井筒套管对井间电磁成像测井信号传输的影响

通过模拟柱状三层介质中电磁波传播特性,得到了井筒套管对井间传输的电磁信号的影响。将发射天线看作位于无限长圆柱形井筒套管中央的垂直磁偶极子,井筒套管内外是分布均匀的柱状三层介质,把电磁场用磁赫兹矢量位表示,推导了各个区域的电磁场积分表达式,利用数值积分计算了不同情况下的电磁场分布,分析了井筒套管电导率(材料)、厚度及测井工作频率对井间电磁成像测井信号的影响。

导电媒质平面上方垂直磁偶极源赫兹位函数的球面波展开式

精确有效地计算索末菲尔德型积分是分析导电媒质半空间电磁波辐射和散射问题的关键.本文给出求解有限导电媒质平面上方垂直磁偶极源赫兹位函数的解析方法.利用圆柱波函数的球面波函数展开式和超几何函数理论,位函数中的索末菲尔德积分被表示成快速、绝对收敛的球面波展开式;展开系数是以物性参数为复宗量的勒让德多项式.该展开式易于电磁场的计算和分析,并且不受场点和源点的位置、媒质的物性参数和频率等条件的限制.

浅海条件下垂直时谐电偶极子在空气中的磁场

为分析船舶轴频磁场在空气中的传播特性,把船舶的轴频电流等效为垂直时谐电偶极子,对3层介质中垂直时谐电偶极子在空气层产生的磁场进行求解。借助麦克斯韦方程组和电磁场边界条件建立了垂直时谐电偶极子在空气中矢量磁位的模型,由矢量磁位推导了磁场三分量的表达式,并利用快速汉克尔变换对包含贝塞尔函数积分的磁场进行数值计算。最后,通过碳棒电极在海水水池中的实验,验证了本文的实用性和有效性。

瞬变电磁测深数据的灵敏度分析

灵敏度反映了观测数据对模型参数变化的响应情况,灵敏度分析可用于考察某种地球物理探测方法对特定地质异常体的分辨能力,或帮助选择合适的探测方法。灵敏度计算也是迭代反演方法中最为关键的环节,它决定了反演的精度与速度,这里对多例典型地电模型(厚覆盖层、低阻覆盖层和高阻覆盖层)的灵敏度进行了计算,得出了该方法对不同模型的各个参数变化的响应。

多次反射对垂直磁偶极子的场强影响

如何快速准确地计算分层导电媒质中环天线产生的电磁场一直受到人们的重视.文中利用镜像法,在空气-海水-海床三层模型下,在电磁场惟一性原理的基础上,通过矢量电位方法推导了垂直磁偶极子在海水中产生的极低频电磁波的解析表达式.通过该方法推导出的电磁波表达式各个分量有明确的物理意义,且推导过程更加简单.仿真结果表明,海面和海底之间的多次反射波对总场场强的贡献很小,可忽略不计;对总场场强起主要作用的传播路径为:从场源发出以最小距离到达最近分界面经一次反射直接到达接收点.

层状介质中垂直磁偶极子的地-井电磁场响应

针对层状介质模型,在忽略井眼影响的条件下,利用边界条件推导出垂直磁偶极子源在全空间中的电磁场。选用Anderson提出的汉克尔滤波系数,采用自适应的线性滤波算法编制了计算程序,对几种典型地电模型在井中的电磁场及视电阻率进行了计算。计算结果显示,当高阻基底之上存在低阻层时,在井下一定深度范围内观测会出现电磁场的假极小值异常,假极小值出现的深度与低阻层的电阻率以及厚度有关;与地面观测相比,地-井电磁场观测方式可削弱浅部高阻覆盖层影响,从而提高深部探测的精度,更好地反映下部低阻层的特性。

层状介质中磁性源频率测深的一种视电阻率算法

参考国外有关文献介绍的方法,通过两个不同方式的磁场测量求取了水平层状介质表面上垂直磁偶极源电磁场及其全频域视电阻率的表达式,简介了视电阻率的数值计算方法,并且用自编程序计算了几种地电断面的视电阻率曲线,以此说明所介绍方法的有效性。

关于传播路径的潜艇目标信号优化探测研究

采用极低频电磁场探测潜艇信号时,电磁波的传播路径是影响探测距离的重要因素之一。根据直达波的水下电磁场分布模型,通过直达波远距离探测潜艇的电磁场信号是不可能的。基于电磁波理论,根据磁偶极子性能,考虑空气、海水、海底三层各向同性的分层模型,推导出海水中垂直磁偶极子激发的海水中电磁场表达式,进一步采用数值方法,计算了海水中电磁场的分布和各个传播路径的传播规律。结果表明,侧面波对远场的电磁场场强起主要作用,反射波和直达波贡献可忽略不计;场源和场点靠近海面时,海面侧面波起主要作用;靠近海底时,海底侧面波起主要作用,在远场情况下,总场有可测量的量级。证明由于侧面波的存在,通过极低频电磁波远距离探测潜艇是可行的。

SSC超导主二极磁体的磁场测量

本文介绍作者在美国超导超级对撞机实验室工作期间进行的超导主二极磁体磁场测量的情况测量是在费米国家加速器实验室的低温实验站进行的。二极磁体磁场方向垂直度的测量采用ＦＡＰ探头，电流一磁场的转换函数的测量采用ＨＡＬＬ和ＮＭＲ探头，磁场多极分量的测量采用ＭＯＬＥ探头。测量的结果对评价磁体的磁场质量和改进磁体的制造工艺起了很大的作用。

垂直磁偶源频率域电磁测深法一维正演及响应特征

为了探究磁偶源频率域电磁法的测深能力,以垂直磁偶源频率域电磁剖面装置为例,从垂直磁偶极子在一维层状介质的Z方向磁场公式出发,在低感应系数条件下推导了视电导率的表达式,最终实现了垂直磁偶源频率域电磁测深法的一维正演;然后通过对典型层状模型进行一维正演模拟,分析了磁偶源频率域电磁测深法的响应特征。结果表明:通过同时减小发射频率和增大收发距并保持频率与收发距平方的乘积不变能够实现电阻率测深,属于频率和几何测深联合方式,可见该方法能够准确地反映地下介质视电阻率的垂向变化信息。

虚分量感应电磁法在金厂沟金矿床上的应用

本文从虚分量感应电磁法的基本原理入手，着重介绍了加拿大产ＥＭ３４－３型电导率仪在金厂沟金矿床上的试验及追索矿体确定矿体空间产状的全过程。为今后利用虚分量感电磁法寻找良导性金矿体展示了广阔前景。

电偶源瞬变电磁测深一维全区视电阻率解释方法研究

本文从理论计算和野外实测资料处理两方面讨论了电偶源瞬变电磁测深─维全区视电阻率解释方法以及与之相关的实测数据预处理、磁场计算及─维磁场数值反演方法。

关于频率电磁测深几个问题的探讨(五)——频率电磁测深中电磁场波型及意义

引出水平分层大地面上水平电偶极源及垂直磁偶极源的电磁场分量表达式,对式中核函数进行了变换,分析所含的波型及其与场区的关系,指出了TE型场、TM型场和TEM型场穿透地层的能力。根据波型与地层作用特点,优化电磁场分量,以提高频率电磁测深的探测效果。

水平电偶极源层状模型垂直磁场全区视电阻率计算方法

利用水平电偶极源层状模型电磁场公式系统计算了不同收发距、不同层状地电模型的电磁场分量,给出了由循环互相关法辨识出频率响应,并计算全区视电阻率的方法。利用水平电场Ex分量和垂直磁场Hz分量计算了全区视电阻率,与层状模型大地电磁测深卡尼亚视电阻率和可控源音频大地电磁测深卡尼亚视电阻率进行比较,水平电场Ex分量和垂直磁场Hz分量全区视电阻率均能很好地反映出地电特征,且垂直磁场Hz分量全区视电阻率与层状模型大地电磁测深卡尼亚电阻率在低频段有相似的频率响应特征。对于大埋深基底,Hz分量全区视电阻率在小收发距条件下就能有较好的响应。垂直磁场分量进入近区的频率低于水平电场进入近区的频率,更有利于在小收发距条件下进行大深度勘探。

关于频率电磁测深几个问题的探讨(六)——频率电磁测深的电磁场分布与观测参量

分析了水平电偶源与垂直磁偶源的电磁场在半空间大地中的分布特点,指出观测各场分量的合适地面部位。为了定性解释,一般将场分量计算为单分量视电阻率或比值视电阻率;做定量解释时,可直接采用场强进行反演,以减小换算误差。基于当前电偶源与磁偶源的发射功率和电磁场衰减规律,在实际应用中,水平电偶源可探测更大深度(<3 000 m),垂直磁偶源探测浅部(<500 m)。

接地长导线源瞬变电磁法全区视电阻率的计算

为了进一步满足大深度、高效率探测矿产资源的需要,研究了接地长导线源的均匀半空间瞬变电磁响应曲线,发现其具有平移特性。将接地长导线源沿导线方向分解成多个电偶极子源,对电偶极子源产生的响应进行积分得到接地长导线源的垂直磁场响应。据此给出了一种快速有效的接地长导线源全区视电阻率数值计算的方法,该方法可以快速有效地求取接地长导线源的全区视电阻率。结果表明,该方法完全消除了传统晚期视电阻率计算方式所造成的浅部假高值现象,在全时间范围内都能够客观地反映各电性层的电性情况。理论模型计算验证了其正确性。

测量磁场水平分量H y的电性源广域电磁测深法

基于层状大地表面水平电偶极源电磁场公式系统,提出了比值法获取H y分量全区视电阻率计算公式。计算了层状地电模型多个收发距的电磁场各场分量E x、H y、H z,并用这三个场分量计算了全区视电阻率,以及E x/H y卡尼亚电阻率,并与模型的MT卡尼亚电阻率频谱曲线进行对比。发现H y全区视电阻率在赤道装置和轴向装置的广大区域对地电模型均有较好的响应,可进行单分量广域电磁测深。轴向装置H y全区视电阻率与赤道装置垂直磁场H z全区视电阻率相似,在低频段与层状模型大地电磁测深卡尼亚电阻率有相似的频率响应特征,在较小收发距条件下对大埋深基底就能有较好的响应。赤道装置和轴向装置测量的水平电场E x分量全区视电阻率在低频区均会进入“饱和”区。对于各电阻率定义方法,合适的收发距是较好地反映出地电特征深度变化的前提,多收发距测量有利于揭示深部电性特征。