瞬变电磁虚拟波场Born近似算法研究

根据瞬变电磁场所满足的扩散方程与波动场所满足的波动方程之间的数学关系,运用扫时波场变换技术,得到稳定的虚拟波场.在虚拟波场的基础上,借用地震勘探中的Born近似逆散射技术实现对电性界面进行成像的目的.在理论推导中,直接从时间域波动方程出发,运用格林定理、引入均匀半空间的Green函数建立散射场关于速度扰动量的表达式;在数值求解中,运用奇异值分解的方法实现对第一类Fredholm积分方程的求解.通过对理论模型的计算以及实例应用,均表明瞬变电磁虚拟波场Born近似算法对地下电性界面具有良好的分辨能力.

瞬变电磁虚拟波场二阶Born近似成像算法

依据瞬变电磁扩散场与虚拟波动场之间的数学表达式,通过波场反变换得到虚拟波场,进而借用地震勘探上成熟的成像方法定位地质界面的位置以及形态.本文首先将时间域波动方程转换为频率域波动方程,将总波动场分为背景场和散射场、总波速分为背景速度和扰动速度,然后运用Green定理得到了散射场关于地质界面速度扰动量的表达式,并使用Born近似算法将积分方程线性化,最后通过傅里叶变换可以快速得到电性界面速度扰动量的值.通过分析阶跃函数与Delta函数在不同频带下的形态,可知Delta函数几乎不受频带的影响,因此对速度扰动量求一阶导数即可得到不受频带影响的反射率函数,从而实现对地下电性界面准确定位的目的.由散射序列的表达式可知,Born近似算法仅保留了散射序列中的第一项,丢失了部分有用信息,无法对地下电性界面准确成像.因此本文根据各项间的递推关系,保留了散射序列的前两项,推导出了二阶Born近似的表达式.通过研究电阻率变化、层厚变化对成像精度的影响,本文发现二阶Born近似算法比常规的Born近似成像方法有更高的分辨率.通过对二维模型、三维低阻薄板模型的计算可知,相比于Born近似算法,二阶Born近似算法能对地下电性界面的位置以及异常体的形态准确定位、快速成像,具有较好的效果.