双四元数矢量传感器阵列模型和电磁源定位

从四元数形式的麦克斯韦方程组的角度出发为电磁矢量传感器阵列建立了纯双四元数模型(PB-MOD-EL).理论分析表明采用双四元数框架下的数据协方差矩阵可以去除每个电磁矢量传感器内部的电场天线或者磁场天线噪声的相关性,使得相应的纯双四元数多重信号分离算法(PB-MUSIC)可以扩展到相关噪声的场合.实验仿真结果证明了该算法和理论分析的正确性.

导体球电磁源镜像关系的研究

导出了理想导体球外电荷、电流以及磁流的镜像关系.结果表明:像源传播的波长被压缩了,像电磁源的方向均与原来相反.这为有效的解决其他目标与导体目标之间的电磁相互作用、非孤立球体目标的电磁复合散射特性等研究奠定了理论基础.

井下电磁源磁场在铁磁环境下的衰变机理研究

为了分析在电磁导向钻进过程中井下电磁源所受到的铁磁干扰因素,对电磁源磁场在铁磁套管影响下的衰变原因进行针对性研究。利用镜像电流分析法在恒定磁场边界条件下对于不同磁导率介质交界面上的磁场矢量的变化规律进行了分析,得出在井下套管的铁磁环境下其磁感应强度的衰变规律。利用软件分析了套管对电磁场的阻碍作用,并通过试验进行验证。研究结果表明:电磁源在铁磁环境下的衰变主要是由于在井下铁磁物质磁导率与周围其他介质磁导率存在的差异而导致的。

自动化控制系统抗电磁源干扰的措施探讨

如今,工业设备自动化控制已经越来越普及,为了确保企业的安全生产与经济的顺利运行,自动化控制系统的抗干扰功能越来越倍受重视,其是工业可靠运行的保障。由于在PLC自动化控制系统中极易受到各种电磁干扰的影响,因而需要采取相应抗电磁源干扰措施,进而保障自动化控制系统的安全性及抑制系统的电磁干扰。本文将重点探讨有效解决自动化控制系统中抗电磁源干扰问题的相关措施。

电磁源加热国际专业大会将在意大利召开

意大利帕度亚大学是国际上名校之一,该大学工业工程系曾多次组办＂电磁源加热国际专业大会。＂

电磁源加热国际专业大会将在意大利召开

第六届电磁源加热专业大会，简称HES-13（Heatingby Electromagnetic Sources）将干2013年5月21-24日在意夫利帕度弧市（PADUA）帕度亚人学举办。本次专业大会的组织和科学委员会由圈际知名的感应加热教授组成，分别来自德国汉诺成人学、俄罗斯圣彼得堡电工大学、西班牙瓦伦西业大学、美圈感应技术中心、英国格林成治大学，还有法圜、波兰、比利时等到高等院校，其中还包括我国哈尔滨工业大学与上海大学。

南海神狐海域天然气水合物及气源条件海洋可控源电磁成像

地震剖面的似海底反射(BSR)指示了天然气水合物的底边界,并已得到钻探的验证。南海神狐海域是天然气水合物(简称水合物)研究的热点区域。然而,由于地质构造的复杂性且钻井数量有限,仅仅依靠地震与钻探研究不能完全描述区内天然气水合物及气源通道的分布。含水合物地层比围岩具有更高的电阻率,海洋可控源电磁(MCSEM)数据获得的电阻率能为水合物和气源通道检测提供重要依据。本文在神狐海域开展MCSEM探测研究,沿一条测线采集了15个站位的海洋可控源电磁场数据,通过数据处理与二维反演,实现了研究区海底二维电阻率成像。然后,通过灵敏度分析,检验了MCSEM反演结果的可靠性。结合SH-W07-2016随钻测井(LWD)和地震数据,对二维电阻率剖面进行解释,推断了剖面上水合物和游离气分布,划分了两种形式的水合物储层结构,分析了其构造成因。

基于优化聚类的人工源电磁法数据信噪分离方法

为了降低强电磁干扰对人工源电磁法(Controlled Source Electromagnetic Method,CSEM)有效信号的影响,改善CSEM实测数据处理结果因人而异且效率低的不足,本文针对CSEM有效信号周期性特征提出了一种加权自适应带宽均值漂移聚类(Weighted Adaptive Bandwidth Mean-Shift Clustering,WAB-MSC)信噪分离方法.首先在传统均值漂移聚类(Mean-Shift Clustering,MSC)算法的基础上增加核函数,降低处理结果对带宽选择的敏感度,提高算法的稳健性;其次结合实测CSEM数据的分布特征提出了一种基于局部密度梯度的带宽估计方法,实现了自适应带宽选择;最后通过仿真数据与实测数据对本文方法进行了验证,结果表明:本文方法能有效消除强电磁干扰对CSEM数据的影响,最大程度保留受噪声影响较小或未受噪声影响的数据,提高数据信噪比,降低强干扰噪声对CSEM初始资料的影响程度,获得更为真实的地电响应模型,为后续数据处理提供保障.

电磁点源辐射线法用于复杂二维干涉仪测向研究

战斗机综合电子战系统采用二维干涉仪实现方位和俯仰同时测向,用于实现高精度无源定位或引导火控雷达等快速截获目标等。方位干涉仪天线通常安装在机翼前缘等位置,由于受重力或在飞行中颤动等影响,天线出现下倾而不在飞机机体水平面内,现有基于电磁辐射源远场近似平行投射原理进行测向建模过程方法非常复杂且困难。针对非正交二维干涉仪测向难题,提出了一种简洁高效的测向模型,将投射电磁波假设为空间中的辐射点源,由辐射点源到二维干涉仪天线距离差与相位差的关系,再利用辐射点源对应的空间方向线上超过一定距离时的任意点到干涉仪天线相位差近似相等的前提,得到辐射点源空间三维位置的三个方程,求解得到空间三维位置进一步得到电磁波方位俯仰的二维测向公式。对算法模型及其误差进行理论、仿真分析和实际工程验证,结果证明了该方法的有效性。

基于位移逆有理Krylov子空间算法的频率域可控源电磁快速正演

本文开发了一种双重复极点位移逆(SAI)有理Krylov子空间算法,实现了频率域可控源电磁法(CSEM)多频电磁场值的快速计算.在有理Krylov子空间算法中,极点选择是保障CSEM正演精度的关键,单重复极点有理Krylov子空间算法在频率域可控源电磁法应用最为广泛,但其缺点在于正演计算频段范围有限,增加极点个数能够获取更宽频段响应.为此,立足于有理Krylov子空间基本理论,推导了多重复极点位移逆算法Rayleigh商一阶秩修改公式,并利用该模型降阶算法开展了可控源电磁法正演模拟.另外,本文利用粒子群算法求解多极点收敛率函数,可以快速获取最优多极点,从而确保正演模拟精度.相比于单重复极点,多重复极点位移逆算法会增加极点计算时间,但能在更宽的频率范围内准确计算电磁场值.根据频率范围选定合适的极点后,该方法仅需要求解与极点数相同的多个线性方程组,通过场源项和系数矩阵求得有理Krylov子空间,再将正演算子投影到有理Krylov子空间中,显著降低正演算子的自由度,提高多频正演的计算效率.设计了均匀半空间和块状异常模型,并开展了算法测试,计算结果表明:在保证精度的情况下,相比于常规矢量有限元算法,单重复极点、双重复极点位移逆模型降阶算法的加速比超过10倍以上;双重复极点位移逆模型降阶算法总体计算精度要优于相应的单重复极点算法,且具有更宽的计算频带.

海洋可控源电磁法与地震全波形二维联合反演研究

为降低单一地球物理反演方法的局限性以及反演中所存在的多解性等问题,开展了海洋可控源电磁法(MCSEM)与地震全波形的二维联合反演研究。MCSEM采用数据空间OCCAM反演算法,地震全波形采用梯度法反演算法,引入交叉梯度函数实现两种物性参数结果的相互耦合;开发出一套二维联合反演算法,并通过3组理论模型算例验证了算法的准确性。研究结果表明:MCSEM联合反演结果相对于单方法反演结果有显著改善和提升,主要体现在异常体的形态刻画、结构构造以及物性数值的恢复,这说明全波形的反演方法能够提高MCSEM反演结果的可靠性。

2.5维频率域可控源电磁法水力压裂监测正演模拟

水力压裂技术在非常规油气资源开采过程中发挥着重要作用,水力压裂监测对指导生产具有重要意义。目前广泛应用的微地震监测不能准确获得水力压裂的有效压裂体积参数,而电磁法对低阻体反应灵敏,可以用来监测裂缝的空间特征和扩展范围。采用频率域可控源电磁法(CSAMT)对水力压裂模型进行了正演数值模拟,详细推导了2.5维CSAMT有限元计算方程并实现了正演数值算法。通过数值解与解析解的对比,验证了算法的可靠性。分别对发射源靠近井口和发射源远离井口两个水力压裂模型进行了数值模拟。为了考察压裂前、后的相对变化,分别求取了各压裂段与仅含套管时的视电阻率相对差异和相邻两个压裂段的视电阻率相对差异。研究结果表明,随着压裂进程的持续,视电阻率的相对差异曲线的极值会朝着裂缝新生成的方向发生偏移,其移动的范围与裂缝的位置具有良好的对应关系,故可以根据视电阻率的相对差异曲线极值的位置对裂缝进行大致定位。根据对视电阻率残差拟断面图的分析可知,在裂缝所对应的位置处,视电阻率产生了足够大的残差数值,虽然由于场源的影响,异常区域的中心与裂缝的中心位置并不一一对应,而是稍微偏向裂缝远离场源一侧的方向,但是可以根据相邻两个压裂段的视电阻率残差结果对裂缝的位置进行初步定位。研究结果表明,频率域可控源电磁法对于水力压裂的裂缝定位是可行的,可以为水力压裂电磁法动态监测提供理论方法和技术支持。

二次场算法对于可控源电磁地形问题的适用性研究

二次场算法常用于处理平坦地形下的可控源电磁正演问题,在海洋可控源领域也得到了广泛的应用。而关于二次场算法能否处理陆地起伏地形区域尚无定论。本文介绍了基于二次场的可控源三维正演算法在起伏地形模型下的建立过程和使用原理。通过电磁理论分析和多种模型的计算实例,分析了二次场算法在地形区域的正演结果异常及其产生的原因。最后通过对模型电导率和离散网格的控制变量实验,验证了二次场算法在地形区域的正演结果异常暂时无法通过有效手段解决。结果表明,在地空模型条件下,二次场正演算法暂时无法适用于绝大部分的起伏地形区域。

可控源音频大地电磁测深法在承德机场临空区地热资源勘查中的应用

为了探查承德机场临空区热储条件,选定有利靶区,利用6条可控源音频大地电磁测深剖面,进行数据处理、分析和反演,获得可靠的二维电阻率模型。根据测深结果,分析研究区深部电性结构特征及主要断裂构造特征,结合地质条件和地热地质资料,对承德机场临空区地热资源进行评价与预测,圈定2处地热资源有利靶区。通过对可控源音频大地电磁测深法在该区域的应用,揭示了地下地热构造的分布特征,为承德机场临空区地热资源的开发提供了技术支撑。

基于可控源音频大地电磁测量对广西岑溪市纯塘铅锌矿区深部找矿预测

广西岑溪市纯塘矿区位于佛子冲背斜西翼,整个矿区的找矿潜力较大。本文采用了可控源音频大地电磁测深(CSAMT)开展深部勘探工作,结合矿区已知矿体特征、成矿模式与岩石电性测定结果,确定了低阻、中-高极化特征是指示矿化或控矿构造存在的地球物理标志。本次CSAMT测量通过结合以往地质勘探资料建立了相应的地质-地球物理电性找矿模型,通过钻探工程验证了CSAMT测量结果的可靠性,推断了三处异常与矿(化)有关,异常在空间上具有连续性,向南北延伸,空间范围亦有较大的找矿潜力,值得进一步开展探矿工作。

可控源音频大地电磁测深法在地热水找矿勘查中的应用

贵州省荔波县处于扬子准地台黔南台陷贵定南北向构造变形区的有利空间部位,该变形区发育一系列高温地热水资源,具有集中开发绿色清洁能源的优势。针对该区域热源异常区普遍埋藏深的特征,采用可控源音频大地电磁测深法对深部热源场和导热构造等进行了预测。结果表明:①研究区地表无明显的地热异常显示,但根据地质条件等综合认为该区域具有寻找深部热水的条件;②通过可控源音频大地电磁测深验证了该区域深埋的3条断裂构造,其低阻体的空间分布及延伸特征与耕者倒转背斜吻合,下部F 2上盘与其接触部位、低阻碎屑岩层下部存在的宽缓次低阻带,为研究区主要储水储热有利部位,是进一步勘查的重点靶区;③储水有利部位为埋深2000~2800 m的次低阻带,同时钻孔还应充分考虑F_(2)、F_(5)断裂在深部的空间展布情况。

融合先验物理信息的高精度智能可控源电磁反演算法

可控源电磁反演利用人工信号获取地下结构信息,为地质勘探和资源开发提供准确的数据支持。然而,传统电磁反演方法面临低分辨率的挑战,主要是由于简化处理和观测数据的限制,导致模型平滑、细节丢失,从而削弱了反演的准确性,影响了电磁勘探的效率。为了解决这一问题,本文提出将传统反演结果与响应数据同时作为深度网络的输入数据,为深度网络反演提供先验物理信息,并结合深度学习算法提升可控源电磁反演的计算效率。通过模型试验,对合成的电阻率模型分别进行了传统反演、智能反演以及融合先验物理信息的智能反演。结果表明,融合先验物理信息的智能反演能够更好地刻画异常体结构特征,有效提升反演效率,并且得到的电阻率参数更符合实际。最后,将该反演技术应用于金川铜镍矿床的可控源数据反演解释,取得了较为可靠的应用效果。

基于虚拟波场的可控源三维电磁法正演

根据扩散场和虚拟波场的变换关系,将频率域电磁扩散方程转换成虚拟域的波动方程,实现了虚拟波场的电磁场数值计算。在边界的处理上,通过引入复频率完全匹配层吸收边界条件,降低了内存的存储量。将空气层包含在计算域中,避免了地—空界面的复杂处理。通过与均匀半空间解析解对比,其相对误差在3.5%以内,验证了算法的有效性和正确性。最后通过典型地电模型的数值模拟表明:通过一次正演可以获得多个频率的三维电磁响应,提高了计算效率。虚拟波场计算的视电阻率对场源效应不敏感且对异常体的边界具有较好的识别能力。

可控源电磁磁场频率梯度一维Occam反演

Occam反演作为一种地球物理正则化反演方法,被广泛使用于求取光滑的反演结果。传统的场值单分量一维Occam反演虽然能够对层状模型有着较好的恢复效果,但是反演结果严重依赖于收发距,通常收发距需要达到数千公里才可获得满意的反演结果。当偏移距过小时反演结果几乎是直线,对模型的电性变化无任何反映。本文对水平电偶极源产生的磁场求取频率梯度,层状模型的梯度值采用高精度差分值进行代替。将磁场频率梯度应用于Occam反演中,大量的反演结果表明,磁场三分量频率梯度的反演结果不会随着收发距而改变,均可以在近场源下很好地恢复模型真实情况,对电阻率的恢复效果优于层厚度。与其他电磁方法一样,反演结果对低阻层更为灵敏,对复杂模型的高阻层的恢复效果不如低阻体。

可控源音频大地电磁测深在地热勘查中的应用

可控源音频大地电磁测深法(CSAMT),具有穿透性强和探测深度大等特点,在地热资源勘查中得到广泛应用。采用该物探手段,对张家口市某地对流型地热资源进行勘查。通过对测区内5条剖面数据进行反演,根据本区岩石物性特征,结合已有区域地质、钻孔资料及邻区已查明地热资源,查明该区构造性质及地层展布情况,确定了一处热储有利部位,初步确定了钻孔施工位置和深度,为下一步地热资源勘查开发利用奠定了基础。