水下单线电能传输机理分析及实验研究

为了实现缆系水下感知平台挂载传感器的低成本、非接触全天候供电,提出了一种以系泊缆和开放海水构成电能传输链路的水下单线电能传输系统。首先从电磁波在系泊缆和海水中的传播机理进行了分析,建立了麦克斯韦方程组并通过分析得到了电磁波束缚在系泊缆表面传播的结论;然后使用Ansys/HFSS软件建立了系泊缆在海水中的模型,仿真得到了电磁场分布情况以及坡印廷矢量分布情况,验证了理论分析的正确性;最后搭建了50 m单线电能传输实验样机,在海水中进行了电能传输实验。实验结果表明,提出的水下单线电能传输系统最高可以实现187 W的电能传输,系统最大效率可达49.2%,证明水下单线电能传输系统具有为缆系水下感知平台挂载传感器非接触供电的可行性。

两层模型中直流电流元产生的电磁场

利用矢量磁位和二维傅里叶变换推导了两层模型中垂直直流电流元和水平直流电流元电磁场直角坐标系下各分量的计算公式 ,这些公式为初等函数表达式 。

海底瞬变电磁探测技术的装置参数研究及实验

可控源时间域电磁法应用在海底探测,需要确定装置参数,通过实验和理论计算确定了发射频率的最大值;分析了发射线圈的电性对发射电流后沿的影响,确定了作为发射线圈的导线的时间常数应尽量小;对接收线圈的参数及过渡过程进行了理论分析和室内模型实验,理论计算了接收线圈电路模型在发射电流斜阶跃下降和关断后在欠阻尼、临界阻尼和过阻尼状态的一次感应电动势解的情况,确定了采用并联匹配电阻消除振荡的方法,并依据所分析的装置参数设计实施了海上实验,探测出海底低阻体的准确位置。

浅海瞬变电磁全波形响应特征及探测能力分析

瞬变电磁法在浅海工程勘探等领域受到了越来越多的关注.目前浅海瞬变电磁仍处于应用初期,相关研究少且未有成熟装备问世,有必要研究其探测能力并为观测系统选取最佳观测参数.本文以几种典型发射波形为例,采用褶积算法细致分析了不同发射波形条件下浅海瞬变电磁on-/off-time响应受海底介质电导率、磁导率及发射波形脉宽等参数的影响特征与规律;通过三维正演并设定极限探测深度阈值,进一步分析不同发射波形on-/offtime期间浅海瞬变电磁探测能力及对典型三维目标体的极限探测深度.基于本文研究成果,可为浅海瞬变电磁探测装置设计、观测系统的参数选取及试验参数的选取等提供了一些有价值的理论借鉴.

海底无限长水平线电流源电磁场

海底岩石电阻率远高于海水电阻率 ,假设将水平线电源敷设于海水与海底大地的分界面上 ,则在水平线电源中部一定范围内 ,可将线电源看成无限长水平线电源 .根据 2个介质的分界面上电场、磁场的切向分量连续 ,对于界面两侧介质导磁率均接近 μ0 的介质 ,磁场的法向分量也连续 ,从水平电偶极子在介质中的矢势公式出发 ,经过数学推导 ,得出了海底无限长水平线电流源电磁场频率域和时间域的解析表达式 ,为海洋电磁法的研究提供了一种理论依据 .

基于物理模型的动态海面电磁仿真方法研究

针对微波海洋遥感中复杂海面电磁环境难以准确建模的问题,给出了粗糙海面及目标的电磁仿真方法。通过海浪谱模型建立了与实际情况相符的三维海面,设置相应的电磁参数,准确复现海洋环境。采用时域有限差分方法(FDTD),将空间和时间离散化并进行迭代运算,计算动态实时的电磁分布状态。最后通过仿真对海面模型进行验证,并给出了相应的电磁分布状态。结果表明,该方法能够有效实现完整的海洋电磁散射仿真系统。

瞬变电磁法在煤层水探测中的应用

通过矿区勘探的三个典型实例,介绍了PROTEM67D瞬变电磁系统在探测煤层底板富水区、导水通道老窑积水等方面的应用及取得的地质效果。说明瞬变电磁法是煤矿水文地质勘探的一种有效手段。

海洋环境水下电磁场相关特性分析

海洋环境水下电磁场可以分为天然电磁场和人为因素电磁场,因而时域波形中既有随机成分也存在周期成分。论文通过分析浅海近岸多点测试的海洋环境水下电磁场数据,研究了不同条件下环境电磁场的相关特性。分析结果表明,由于海水运动的规律性导致环境电磁场在低频段的相关性很强,可以通过自适应抵消技术抑制海洋环境水下电磁场。

试析海战法面临的挑战及应对措施

法律是影响战争进程的重要因素之一。文中通过分析军事利益最大化、滞后性、复杂电磁环境、现代海洋法律制度等因素对海战法带来的挑战,提出了积极参与国际立法活动、守法作战、充分利用例外性条款、灵活运用海战法规则、建立海上军事禁区等应对措施,以求为未来海上作战行动提供法律借鉴。

电磁方法在海底多金属硫化物探测中的应用

海底硫化物矿体的三维展布是当前大洋调查急需解决的关键问题,在陆地上电磁方法一直是解决矿产资源三维问题的重要手段之一。2011年我国自主研发了调查海底多金属硫化物的瞬变电磁设备,并于2011年6月在中国大洋第22航次第5航段中的大西洋中脊"贝利珠"热液区(13.2°S、14.4°W)进行了试验,取得了我国首批海底热液区的瞬变电磁资料。本文对这批资料进行初步分析,阐述一种新的海底硫化物探测方法及其试用结果,得到的视电阻率断面与热液区的实际有很好的对应关系,从2条测线的实测结果来看,设备的探测深度达到海底面以下50～100m。在本次试用过程中,较好验证了自主研发的深海瞬变电磁设备、获得的数据以及探测深度的可靠性。

基于井下复合物探技术的煤层底板富水异常区探查

针对平煤八矿己组煤开采过程中底板寒武灰岩水害问题,在西大巷选用井下瞬变电磁和直流电法复合技术探查了己组煤底板寒武灰岩含水层的赋水性,确定西7点以西的7个地段为富水异常区,经西7点以西160,350,560,740,855,1 320,2 010 m处施工7个深度为150 m的检验孔验证,全部涌水且总涌水量达300 m3/h,说明了井下复合物探技术所确定的富水异常区完全符合实际.

瞬变电磁技术在煤层底板岩溶水探测中的应用

新安煤田各矿井受奥灰水威胁严重,曾发生过多次突水事故。瞬变电磁技术在底板岩溶水探测中得到了广泛应用,收到了较好的效果,文章分析总结了瞬变电磁在新安煤田各矿井应用的新特点:重度异常区是钻探验证的首选区域,可根据重度异常区的治理效果再对中轻度异常区进行处理;向斜区域是富水有利区段,异常区验证率较高;在判断突水水源时,利用瞬变电磁探测结果可实现对水源的快速、准确的识别。

用海底人工电磁场源探测海底

阐述了在以电磁场探测海底电特性的方法中应用人工电磁场源的必要性；建议用水平电偶极子作为人工电磁场源的天线；介绍了两种物理模型的分析结果；讨论了增加探测海底深度的可能途径。

海底电缆电磁场分布模拟与分析

海底电缆的探测和识别技术是海底电缆维护与建设中非常重要的研究内容。海底电缆布设于海底,在通电情况下产生电场和磁场,符合可控源电磁法探测理论。本文采用频率域可控源电磁法2.5维高精度有限元数值模拟算法对海底电缆模型进行模拟与分析研究,以水平地形和起伏地形海底电缆模型为基础,重点对海水层厚度和海底界面两种参数变化前后电磁场分布特征进行了模拟与分析。数值算例表明:磁场分量H y对于海水层厚度非常敏感,厚度变化0.2 m时,变化前后H y偏差可达5%,从而论证了采用可控源电磁法理论对于海底电缆的探测和识别可行。

工作面底板岩层含水性的矿井瞬变电磁法探测

主要介绍了矿井瞬变电磁法的基本原理、施工方法、技术特点以及数据处理方法,并与某工作面底板岩层探测实践相结合,从而表明矿井瞬变电磁法具有方便、快捷、高效等特点,可以准确地圈定底板岩层富水异常区的分布范围,并对其富水程度做出定性评价。

综采工作面底板物探异常区检验孔施工设计及效果评价

为了确保矿井的安全生产,根据云盖山一矿22204工作面底板抽放巷瞬变电磁探测视电阻率值,预测在此次瞬变电磁探测范围内,探测出B级富水异常区2个,G级高阻畸变区3个,然后对综采工作面底板物探异常区检验孔进行施工设计,初步设计钻场5个,设计钻孔10个,钻探进尺1 160 m,来验证22204综采工作面瞬变电磁勘探报告探测的底板异常区,然后根据检验结果,对物探异常区附近进行注浆加固,封堵导水通道,加强隔水层强度,使含水层变为弱含水层或隔水层,确保工作面回采安全。

物探法在大连湾海底隧道地质勘察中的应用研究

海底地质勘探是保证水下工程质量和安全性的首要环节,适当的物探手段是海域地勘的关键。依托大连湾海底隧道建设工程,针对沉管基槽底部可能存在溶洞,危害施工安全的问题,采用以单道地震勘探法和瞬变电磁法对施工线段进行整体物探,再结合钻探对局部进行验证的方法,在确定溶洞的位置、规模及深度的同时,对海底地质勘探方法进行探索,为水下工程施工提供参考。勘探结果表明:1)勘探区域共存在49处物探异常,主要为白云岩溶蚀裂隙密集区或岩溶发育的反映,不存在大规模溶洞,不构成施工安全威胁;2)综合物探和钻探的方法能够有效提高勘探结果的可靠性和科学性,在设计和勘察阶段为水下工程提供准确依据和有力支撑。