极低频电流场透地通信路径损耗建模与分析

针对水平方向地电极电流场无线强穿透信息传输需求,研究了基于极低频水平双电极电流场信道传输特性。考虑到电极半径、电极入土深度、电极间距、发射信号频率和信号传输距离等参数对透地(Through-The-Earth,TTE)通信传输性能的影响,建立了地电极电流场TTE通信路径损耗模型,分析了各参数对路径损耗的影响,确定了信号传输最佳工作参数。根据选定参数搭建了极低频电流场TTE通信系统,在200 m和400 m通信距离下测试了3~10 Hz信号的路径损耗,通过试验数据与仿真结果对比分析验证了模型的准确性。

无单元Galerkin法的电流场与渗流场耦合正演

联合求解渗流场与电流场是确定土石坝渗流精确分布及评价渗流严重程度的重要途径.为解决水文-地球物理方法中存在的渗-电拟合度差及分辨率损失严重等问题,针对电性参数对水文状态变量的敏感性,本文开发一种基于无单元Galerkin法(Element-Free Galerkin Method,EFGM)的渗流场与电流场耦合正演算法.一方面,通过引入岩石物理关系经验公式及水文状态变量构建耦合模型;另一方面,通过滑动最小二乘法构造形函数,利用罚函数计算边界条件,以解决耦合模型的构建过程中对网格单元过度依赖问题来提高渗-电拟合精度.数值模拟的渗-电关联响应及耦合正演中,分析了土石坝内电流场及渗流路径,探索了各分量对土石坝不同附属结构体的异常响应特征.关联响应结果显示,饱和区内渗-电关联响应吻合较好.但由于非饱和渗流的特殊性,非饱和区介质岩石的物理特性会随着饱和度、孔隙度等因素的变化而发生改变,从而导致土石坝内非饱和区物性参数的分布与饱和区不同,从而造成非饱和区内渗-电场关联响应存在差异.在非饱和区域,耦合电位及电流密度分布与渗流分布吻合度高.渗-电耦合结果对实施模型约束的水文-地球物理耦合反演具有重要理论和实际意义.

基于电流场的阵列极板水下通信系统仿真分析

电流场通信是一种无线通信技术,通过传导电流在水体中传播。传统的水下电磁波通信存在信号衰减大、天线复杂、架设困难等问题。因此,结合电流场水下传播理论,提出了一种基于阵列极板的水下通信系统。使用有限元软件Comsol建立了阵列极板电场模型,并通过频域分析模拟了1×4阵列切面的电场和电势分布。同时,在1×4阵列和1×2阵列之间进行了信号接收效果的对比。在此基础上,分析了6组正负极接线方式对信号接收强度的影响。瞬态时域分析则用于模拟输入输出波形的变化。实验证明,在不增加发射功率的条件下,通过增加阵列排布数量,可以有效提高通信效果。同时,传输过程中信号波形基本保持不变,无相位偏移,从而证明了阵列极板水下通信的可行性。研究结果为新型电流场水下通信系统的建立提供了理论基础。

坑道聚焦直流激电法电流场分布特性及探测影响因素分析

为探究坑道聚焦直流激电法电流场分布特性及其探测影响因素,利用有限单元法对空间场正常电位和异常电位进行求解,基于Comsol软件构建均质三维地电探测模型,采用四面体网格自适应算法进行剖分,对比分析数值求解精度。研究聚焦电流场分布变化规律,确定聚焦效应电流比系数取值范围。沿掘进断面的正前方构造异常地质的三维地电模型,利用等效电阻率法正演模拟掘进断面面积、干扰体、聚焦效应电流比系数等因素对激电效应参量的影响。结果表明:聚焦直流激电法对掘进断面前方不良地质体的探测具有较好的敏感性,坑道腔体内干扰体对目标异常体探测的影响可以忽略,旁侧干扰异常体距坑道底板距离越远,对目标异常体探测影响越小;增大掘进断面面积和聚焦效应电流比系数,可有效增加勘探距离。此研究可为聚焦直流激电法反演提供依据和参考,对推动聚焦电法勘探理论的发展具有重要意义。

稳定电流场反射和透射问题的讨论

稳定电流场反射和透射问题的讨论张金钟（西安石油学院，西安７１００６１）在两种线性、各向同性媒质的分界面上，电力线会发生弯折，这是熟知的事实．如图三所示，两媒质的电阻率分别为Ｐ１和Ｐ２，入射电场Ｅｒ和折射电场Ｅｔ与界面法线方向的夹角分别为ａ和ｒ．文献［...

特高压直流输电圆环型接地极电流场计算

在特高压直流(UHVDC)输电接地极设计过程中,需要对接地极附近的电流场进行计算。为此,介绍了基于电阻网络模型的高压直流输电圆环型接地极电流场的计算方法。首先将接地极场域在三维空间内分割为若干单元,每个单元等效为系统中的1个节点,通过6个等值电阻与相邻单元节点连接;然后将所有单元节点相互连接,构成1个电阻网络,从而将电流场计算问题转化为对电阻网络的求解问题;最后求解电阻网络,得到节点电压,并根据节点电压计算跨步电压、溢流密度等电流场相关参数。在同等条件下,将该算法与ANSYS仿真得到的电流场计算结果进行对比,结果偏差较小,验证了该算法的正确性。

穿透岩层地下电流场通信信道分析

考虑到传统的有线及无线地下通信方式的弱点,提出了利用电流场实现穿透地层的地下通信方式,并根据甚低频电磁波在地层中的传播特点,提出了利用恒流场模型作为电流场通信的电磁波传播模型,同时对电流场地下通信方式的性能进行了分析,并得到一些重要结论。

圆环形直流输电接地极电流场分析

详细分析了单圆环、三圆环直流输电接地极的电流场分布，深入探讨了接地极埋深、土壤参数等因素对电流场的影响，得出了若干重要的结论．

±800kV圆环接地极电流场温度场耦合计算

电流场与温度场作为一对因果场量,其求解相对复杂。文章首先基于场路耦合法在考虑电极自阻的情况下对±800kV圆环接地极电流场进行计算,然后将电流场计算结果作为温度场的计算条件,采用三维有限元法对温度场进行求解,并对计算结果给出了工程实例验证。以此耦合算法为基础,在相同电极长度和截面尺寸下对不同圆环电极型式的接地特性进行了计算比较,得出对实际工程具有参考意义的结论。同时分析了土壤电阻率、电极埋深等参数对接地性能的影响,并根据相应的影响规律给出了切合实际的工程建议。

分层土壤中点电流源电流场计算的递推算法

提出了一种适用于具有任意分层的水平或垂直土壤结构的计算点电流源电流场的递推算法。详细地分析了利用递推法获得水平或垂直多层土壤中的电流场的过程。与以往的方法相比,该方法的优点在于无需将每层土壤中的电位表达式具体写出,避免了极为复杂的公式表达,非常便于开发任意分层土壤结构的接地网接地性能数值分析软件。为了验证其有效性和正确性,对任意一段线电流进行了分析计算,并将分析结果与已有的计算结果进行比较,相对偏差很小。

直线形直流输电接地极电流场分析

在用点匹配法计算直线形直流输电接地极表面溢流密度的基础上，全面计算分析了其周围电流场分布．附带地，还对三直线直流接地极作了简要的分析．

地铁杂散电流场的有限元模拟

为了研究地铁杂散电流场的分布规律及其影响范围,建立二维地铁杂散电流场数学模型,采用伽辽金有限单元法进行求解,根据有限元控制方程编制求解程序。对存在解析解的圆环域恒定电位场的模拟计算结果表明,该数学模型和计算程序是合理的可行的。对均匀介质、成层介质的地铁杂散电流场模拟计算结果表明:从地铁隧道到周围地下环境的电位都是非线性衰减的;距离地铁隧道越远,杂散电流强度越小;加大地铁隧道附近区域的电阻可以减小地铁杂散电流的影响范围。本文有限元模拟计算结果可作为确定杂散电流防护范围、定量评价地铁杂散电流对周围地下环境影响程度的依据。

高压直流输电接地极电流场相关问题研究

介绍了高压直流接地电流场相关概念,主要阐述了接地、入地电流和跨步电压及其相关指标;指出在接地极设计过程中,应考虑接地极周围土壤电阻率、相关接地参数的计算以及接地极型式选择等方面的问题;阐述了高压直流输电接地极入地电流产生的电流场对变压器和系统交流电网的偏磁影响、接地极装置及地下金属管网的腐蚀以及对电气化铁路的电磁影响,并概述了相应的抑制措施,包括进行变压器及交流电网直流偏磁的治理,地下金属管网及接地装置腐蚀的防护,同时也探讨了共用接地极模式的可行性;最后指出了建立大地二维乃至三维电场模型的重要性,指出只有考虑大地横、纵向差异,更精确地了解大地电性结构,进而准确地计算直流接地极周围地电流场分布,才能更好地满足我国建设超特高压直流输电工程的要求。

电流场扰动方法和它在颅内异物成像中的应用

一种新的电流场成像方法——“异物扰动”方法和它在颅内血肿和水肿无损伤诊断方面的应用。重点考察了颅内血肿对电流场影响和该扰动在颅脑表面引起的边界电位改变。通过数值模拟证实,根据电流场的改变能够准确定位脑深部血肿和水肿的位置和大小。

二次电流场多次叠加概率成像

基于地下电流场的积分公式,离散化的二次电流场被分解为电性不连续界面上的一系列点电荷电场的代数和.单位正点电荷电场被引入作为空间扫描函数(SDS),积累电荷出现的概率(COP)函数定义为二次电流场与SDS的互相关.为对概率成像结果进行定量分析解释,提出了规范的积累电荷出现的概率(NCOP)函数.通过应用有限元算法对2D地电模型进行二次电流场合成,实现了二次电流场的多次叠加概率成像.结果表明对均匀半空间中赋存地质异常体的电性结构,概率成像方法对地下异常体的空间位置有较好的指示作用.

稳定电流场有限元法模拟研究

以直流电场有限元方法为基础，从二维电性介质线源有限元模拟出发，深入探讨了改进复杂电性结构理论模型有限元正演资料仿真性、有效性的方法．首先，用加里津（Garlerkin）方法推导了稳定电流场的有限元方程，得到了人为截断的边界条件；研究了快速形成系数矩阵的模块化方法以及自动识别地电参数和电性分界面的网格自动剖分软件燃后讨论了不同边界情况下的数值模拟情形，指出了各自的物理含义及吸收效果，最后由模型计算对本文方法进行了检验．

“静电场”模拟和“电流场”实验装置研发

开发的电流场实验装置采用水做为媒质,由于水的电阻率比铁板大得多,不再需要可输出大电流的稳压源,使用实验室里常见的电压源就行。另外,新实验装置还可以完成一些静电场模拟实验,如同轴电缆和偏心圆柱导体模型等。利用新实验装置进行了实验测试,将实验测量值与有限元分析软件ANSYS的计算值进行对比。结果表明,新实验装置在当前实验室环境下是可行的。与传统实验装置相比,新实验装置更加灵活、方便,能提供多种测量模型,适合学生进行开发性实验。

六针状竖直电极电流场的积分方程法计算机模拟

目的计算医用多针状电极系的场势分布。方法根据针状电极上的电势,建立由针状电极流入导电介质(生物组织)中电流强度为未知量的离散方程,计算针状电极系上线电流密度分布,由针状电极系上线电流密度计算导电介质中任意一点的场分布。结果实现了利用积分方程法对6针状电极系电流场分布的数值计算,计算结果与实验测量值符合的非常好,验证了方法的可靠性。结论该方法可用于计算多针状电极系的电流场分布,为在医学上的进一步应用提供了一种快速、有效、准确的计算方法。

弹性波场和稳恒电流场的Frchet导数计算方法

在地球物理参数反演中，观测的物理场量，例如波场中的位移或电流场中的电位，对于介质参数的偏导数的计算是非常重要的。本文采用自伴随算子和格林函数的方法给出了弹性波场和稳恒电流场问题的Ｆｒｅｃｈｅｔ导数解析式。该式表明，Ｆｒｅｃｈｅｔ导数可由格林函数Ｇ及其梯度△Ｇ求得。把任意场源正演问题的解和Ｆｅｅｃｈｅｔ导数的计算统一起来，并提出用有限元方法计算任意背景场下的格林函数，从而得到Ｆｒｅｃｈｅｔ导数的数值解。文中以稳恒电流场问题为例，给出了直流电法视电阻率偏导数的数值结果。

电流场通信技术在黄河小浪底水文作业的应用

小浪底水库无线遥控悬移质采样器的电流场通信系统主要由水面操作装置、水下控制装置、信号接收和发射天线(电极)以及电源模块等组成。采样器携带4个采样作业仓,水面操作装置采用4位二进制代码对操作按键编码,实现对作业仓的控制。对系统信息的编码方式、发射和接收电路组成结构、软件结构等进行了分析。实际应用表明,在小浪底库区坝前90 m水深处,铅鱼携带采样器深入库底淤泥层中通信依然可靠。