磁性源瞬变电磁法零偏移距全期视电阻率计算及其校正方法研究

计算视电阻率是瞬变电磁数据处理与解释工作的主要内容之一。通常由均匀或层状模型计算得到的视电阻率不足以详细表征地下介质分布,具有较强的体积效应和多解性且计算量大。基于此,针对全期视电阻率的优化问题,研究了半球壳层校正方法,实现了快速计算弱多解性的视电阻率,校正结果显示电性分界面更加明显。为实现数据快速处理并得到视电阻率唯一解,首先分析了感应电动势和电阻率之间的单调关系,对比地质情况从而选取感应电动势的单调区间,然后重新构造核函数以适用于二分法,最后计算连续且完整采样时间的视电阻率。为减弱视电阻率的体积效应,建立由均匀半球壳层组成的视电阻率校正模型且介质层数与时道数量一致,然后基于扩散深度表达式推导出视电阻率校正公式,用以校正全期视电阻率最优化算法计算的视电阻率。理论模型和实测数据的处理结果均表明,全期视电阻率最优化算法相对于晚期视电阻率计算方法,能够将有效时道拓展至全时间段,从而可以更加有效地识别浅层介质的垂向分布规律,而且半球壳层校正方法能够有效约束低阻介质体积效应对深度的影响,提高视电阻率的垂向分辨率。

海洋磁性源瞬变电磁探测系统姿态变化影响研究

近年来,随着海洋油气资源开发和利用的逐步深入,海洋磁性源瞬变电磁法得到广泛应用。在实际数据采集中,由于海底环境、洋流、航速不均等因素的影响,发射与接收回线装置在海水中的姿态难以保持稳定。探测系统姿态变化会导致收、发回线装置与海底电性异常体的耦合关系发生变化,观测数据出现较大误差,影响解释结果的可靠性。为此,首先基于电磁场基本理论推导了有限水深条件下海底各向同性水平层状介质模型中任意磁偶极源频率域三分量电磁场表达式,基于电磁场叠加原理分析了海洋磁性回线源电磁响应特征;其次,针对姿态变化前、后分别定义两类坐标系及相关的发射、接收双旋转矩阵,建立了水下拖曳式磁性源姿态变化的数学模型;最后,以浅海拖曳式中心回线瞬变电磁探测系统为例,通过模型算例分析收、发系统姿态变化引起的观测数据误差分布特征,及瞬变电磁响应结果与姿态变化角度、衰减时间、海水深度、海底沉积层电性等参数之间的关系。研究成果有助于量化海洋磁性源瞬变电磁探测系统的参数设计,为该方法的推广及数据的处理、解释提供理论基础。

由氮氧自由基为磁性源构建的分子基磁性材料

氮氧自由基作为重要的磁性源被广泛用于分子基磁性材料的设计与合成。其中四甲基咪唑啉类氮氧自由基和TEMPO氮氧自由基是两类重要的构建分子基磁性材料的磁性源。文献上曾报道过很多以四甲基咪唑啉类氮氧自由基和TEMPO氮氧自由基为磁性源的有机磁性化合物。本文对这方面的工作做一简单介绍。

磁性源瞬变电磁测量中激电效应作用规律的探讨

在瞬变电磁 (TEM )响应中 ,由于地电体的频散特性 ,常常叠入感应激发极化 (IIP)效应。IIP效应常常使TEM响应发生畸变 ,甚至给TEM数据解释带来困扰。本文采用理论计算、土槽物理模拟实验、野外试验等方法 ,对IIP效应的影响及其作用规律以及分离方法作了探讨 。

伪随机编码磁性源瞬变电磁发射技术及电磁响应分析

为了设计一种伪随机编码磁性源瞬变电磁系统,从关键技术和电磁理论方面讨论该系统的设计与该系统在均匀半空间大地模型下所使用的正反演方法。首先对比分析4种伪随机编码的特性,从中选择m序列作为系统的激励信号;然后,基于有源恒压钳位技术设计系统发射电路,正演出实测数据的电磁响应。根据m序列伪随机编码系统辨识理论,响应波形经预处理后得到大地脉冲响应估计值并与标准值比较。研究结果表明:该磁性源瞬变电磁系统可以克服感性负载的阻碍作用,发射出波形质量高的伪随机编码电流;若电流波形的自相关性好,即使电流波形出现一定程度失真,仍可以获得与理论值很接近的大地脉冲响应估计值,预处理结果不完全依赖伪随机编码电流波形。

浅海磁性源瞬变电磁探测技术及其应用研究

我国海洋资源开发与空间利用的力度逐年增强,为了实现更加高效率、低成本、广覆盖的地球物理探测,基于移动平台的瞬变电磁软硬件技术发展迅速,为浅海拖曳式磁性源瞬变电磁探测技术发展提供了有利条件.本文以浅海拖曳式磁性源瞬变电磁探测系统为研究对象,通过三维正演模拟分析了浅海磁性源瞬变电磁传播规律及响应特征,在此基础上给出适用于任意发射波形条件下的全域视电阻率定义方法.接着,采用OCCAM方法对浅海瞬变电磁数据进行反演,并通过数值模拟考察了该方法的适用性与稳定性.最后,设计浅海拖曳式磁性源瞬变电磁探测系统并采用该系统开展浅海试验研究.理论数值分析和海上试验结果表明,拖曳式磁性源瞬变电磁系统能够快速、准确获得水下异常体的信息.未来将浅海拖曳式磁性源瞬变电磁系统应用于海底管道探测、水下残骸搜寻及资源勘探等领域将具有可观的应用前景.

磁性源频率测深的视电阻率算法

该文参考国外最新发展的方法 ,求取了水平层状介质表面上垂直磁偶极源电磁场的频域视电阻率表达式及其数值计算公式 ,并用自编程序计算了几种典型地电断面的视电阻率曲线 。

复杂地形瞬变电磁三维正演模拟与地形效应分析

目前,地面瞬变电磁法凭借其优势已被广泛用于煤矿水文地质勘查中,然而,在野外实际勘探中,复杂地形环境常导致发射源几何形状的改变与信号接收偏差,降低了勘探精度。为此,采用理论分析、数值模拟和实际地形数据分析相结合的方式,系统研究了复杂地形条件下电性源与磁性源瞬变电磁场的响应特征。首先,基于二阶后退欧拉离散的矢量有限元正演模拟技术,详细探讨了山峰和山谷地形位于接收点和发射源位置时,对两种源系统的影响规律。结果表明:电性源系统会出现响应变号现象,源导线位置高于周围地形时响应增强,反之则被削弱;而磁性源无变号现象,但响应变化规律与电性源类似。其次,利用实测地形数据,采用四面体网格建立与实际地形高度吻合的三维正演模型。模拟结果显示:早期响应曲线能够清晰反映地形细节,曲线形态与地形特征一致;而晚期响应则逐渐趋于平缓,体现了深部背景的影响。研究成果可为复杂地形条件下瞬变电磁法的勘探装置布设、数据采集、处理和解释提供理论指导,对提高煤矿水文地质勘探精度具有重要意义。

混场源电磁探测仪器发射天线设计

为了满足混场源电磁探测中人工场源信号的获取,设计了一种基于磁性源的场源发射装置。分别对发射天线的物理结构、等效电路模型等方面进行了讨论,建立了发射天线电路模型,并得出天线在z方向和x、y方向产生的磁感应强度。试验结果表明:该发射装置可提供1～80kHz的有效人工场源,弥补了天然场源的不足,拓宽了仪器的勘探深度。

基于TEM的金属矿采空区快速探测技术——以河南西部某铝土矿为例

我国矿产资源丰富,经过长期的资源能源开发,形成了许许多多的地下开采矿山。随着矿产资源的不断开采,地下开采矿山形成的采空区也逐渐增加,并且已经慢慢地产生了采空区失稳、突水等安全隐患,给矿山和周边生态环境带来了严重的破坏。为了减轻和预防由地下采空区所引发的地质灾害,最大限度地保护人民生命和财产安全,矿山采空区的调查及探测极为重要。本文介绍了利用磁性源瞬变电磁法(Time Domain Electromagnetic Methods,TEM)大定源装置,在河南西部某铝土矿区开展采空区探测的野外施工具体流程及参数选择要点,并通过该方法快速圈定了采空区积水区域,取得了良好的效果。该矿区采空区主要积水区位于矿区东部,积水面积约510000 m 2,而矿区西部及南部区域无积水。结论认为,该方法野外试验流程正确,磁性源瞬变电磁法对金属矿采空区探测有效。该方法在采空区探测领域的应用,为矿山在今后的地下开采过程中有效避免安全事故提供了技术支撑。