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磁偶极子的航空频率域电磁法仪器在飞行测量的过程中由于仪器偏置的存在,且仪器偏置会随着外部气压、温度等环境因素以及收发线圈晃动的影响而呈现非线性变化,使得观测数据出现误差,因此需要对仪器偏置进行校正.而传统的在测线飞行前后将仪器抬至高空的"零场值"标定方法具有成本高、受测区环境影响大以及采用线性插值获取测线飞行过程中仪器偏置的精度低等缺点.本文根据仪器偏置与仪器姿态角变化无关的特性,通过测得仪器的姿态角信息,在满足重叠偶极子模型的条件下,实现对仪器偏置的高精度实时校正.模型仿真结果表明,在30m常规飞行高度下,该方法实时测得的仪器偏置精度接近于110m高空测得的精度;校正后仪器偏置的绝对误差与理论二次场的比值即相对误差小于5%,满足反演大地电导率的精度要求.该方法不仅减少了飞行的工作量,降低了飞行成本和飞行难度,而且可更加精确地获得测线飞行过程中仪器偏置的非线性变化值,提高航测数据的观测精度. 相似文献
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固定翼时间域航空电磁探测系统在实际飞行测量过程中,发射线圈、接收线圈姿态和吊舱摆动状态不断变化,在测量数据中引入如发射磁矩方向、接收分量方向以及系统收发距等参数的误差,影响数据反演成像效果.本文基于固定翼时间域航空电磁正演理论,利用姿态变换,引入发射线圈、接收线圈双旋转矩阵;根据发射、接收线圈相对位置的几何关系,求得摆动格林张量;推导了任意姿态角度以及任意摆动角度情况下的固定翼航空电磁响应三分量计算表达式.通过层状大地模型的仿真计算,分别研究了发射、接收线圈各姿态以及吊舱摆动状态对航空电磁响应的影响,得出发射线圈、接收线圈俯仰旋转和吊舱同向摆动对系统电磁响应影响最强;仿真分析了实际测量中,三种角度同时存在情况下,航空电磁响应的定量变化规律.在此基础上,讨论了响应系数与大地电导率的关系,同时给出基于响应系数的固定翼航空电磁系统线圈姿态和摆动状态校正方法,准二维层状大地模型反演结果表明,校正后数据的反演精度提高了33.1%. 相似文献
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航空电磁系统校准是开展实际测量工作的基础,校准情况直接影响数据处理和解释.传统校准方法通常假设在自由空间中进行,忽略导电大地耦合影响.然而,实际工作中很难找到绝对高阻的校准场地,导电大地对系统校准和观测数据的影响无法忽视.本文以频率域航空电磁系统为例,对导电大地上航电系统校准技术和校准误差改正方法进行研究.我们首先推导了层状导电大地上水平共面和直立共轴线圈系统的校准公式,结果表明导电大地对航电系统校准尤其是水平共面装置的高频信号影响很大.针对校准过程中大地电导率已知的情况,本文采用非线性方程求解技术一次性确定校准线圈位置和Q值;在没有任何辅助信息情况下,也可直接利用实测数据计算校正因子进行迭代求解.测试结果表明该方法快速、准确、有效.考虑到系统相位和增益调整直接影响观测数据,本文提出了航空电磁数据校准误差的改正算法.实测数据误差改正结果表明,导电大地对高频信号影响严重,校准误差改正后的航空电磁数据与实际地质资料更好吻合. 相似文献
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采集系统是电磁法仪器的重要组成部分,设计出高精度、低功耗的分布式采集系统是电磁法仪器研制的重点和难点.本文设计的采集系统集成了6个采集通道,每个采集通道的A/D转换器都选用了32位的ADS1282,并通过DAC1282来提供ADS1282校准和自检所需要的外部信号.采集部分的控制中心选用了MachXO2 ZE系列这款功耗极低的CPLD.为了保证同步采集的精度,设计中采用了GPS和OCXO协同授时的方案来提供同步时钟.采集系统具备MT、CSEM、SIP等测量功能.测试结果表明,本采集系统同步精度维持在1E-11以下,待机状态下功耗为0.32 W,运行功耗2.76 W,各通道短路噪声值均在μV级,信噪比在118 dB附近,满足设计要求. 相似文献
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空中电场大地电磁法(Air Electric Field Magneto-Telluric method,简称AEMT),其基本的原理是,通过电容传感器测量近地表空中三个分量的交变电场,用磁棒观测交变磁场,再将所测电场和磁场转化为阻抗,通过对阻抗的解释,达到查明地下地质体的分布特征的目的.本文对AEMT基本原理进行较详细的论述,证明了电容传感器代替接电极原理的基本公式.分析了空气中垂直电场的来源,在介绍地面低频电磁波近似边界条件的基础上,导出了AEMT测量垂直电场分量时视电阻率的计算公式,并计算了一维情况下二层、三层地电模型AEMT视电阻率曲线.介绍了应用实例,最后讨论AEMT方法的技术特点. 相似文献
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电磁法勘探是以地壳中各种类型的岩石矿体导电性、导磁性等电磁学的性质为基本依据,通过对各类电场及电磁场在空间上的分布规律及时间特征进行观测和研究,找到各种有用的矿体、探明区域地质构造以及解决具体地质问题的一种地球物理勘查方法.地球物理电磁法多年来已在世界各处的铜矿、钼矿、铅锌矿、铝土矿、深部铀矿、海底热液多金属硫化物矿等金属矿产资源勘查中起到了重要作用.为了在未来将该地球物理方法更好地应用于金属矿的勘探开发工作,有必要对各种电磁法在应用时表现出的优缺点及未来发展走势作出详细分析.本文主要针对电磁法在金属矿产资源勘查中的应用与发展,对电磁法勘探的原理、仪器、各种分支方法、数据处理技术、反演解释等方面做出比较全面的论述,同时介绍了电磁法在陆地、空中、海洋等不同环境中的找矿实例与应用效果.未来电磁法勘探仪器将朝着高精度高分辨率、集成化采集、实时处理能力强、便于携带的方向发展,数据处理方面将融合多种地球物理方法进行联合反演及开展多学科交叉研究,而且电磁法的应用领域不再局限于地面和井中,航空电磁法和海洋电磁法在未来金属矿勘查工作中有着广阔的应用前景. 相似文献
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地面电磁探测(SEP)系统在辽宁兴城杨家杖子矿与国外高端仪器对比试验中取得了不错效果.为了检验地面电磁探测(SEP)系统各组成部分在强干扰区中的性能及可靠性,以及由SEP系统各组成部分集成的整体系统的野外实际工作能力,继续在甘肃金川镍矿区,在强干扰背景下开展了与国外先进仪器的比对试验.利用SEP系统和国际高端著名商业仪器系统,通过不同发射机原始曲线、不同接收机原始曲线、反演剖面的对比,表明二者数据一致性较好,SEP系统的抗干扰能力已经和国际先进仪器相当,已经能够胜任各种复杂的勘探任务. 相似文献
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在直升机航空电磁法中,吊舱的姿态变化（如摆动、倾斜、偏航等）会使磁偶极子相对正常飞行时在方向和位置上发生变化,使得接收线圈处的电磁响应产生误差.传统的基于重叠偶极模型的姿态校正方法只考虑了磁偶极子方向上的变化,而忽略了磁偶极子位置上的变化,因此校正效果受到了一定的限制.本文分析了五种不同电性参数的均匀半空间模型中线圈系在姿态变化前后的电磁响应比,进而提出了一种新的姿态校正方法,该方法综合考虑了磁偶极子方向和位置变化对姿态变化前后的电磁响应比的影响,并推导出总姿态变化电磁响应比与方向和位置单独变化时电磁响应比的乘积近似成固定比例关系.为了验证本文提出的总姿态校正方法,本文分别使用本方案及基于重叠偶极模型的姿态校正方法对五组具有代表性的合成数据进行了校正.对比结果表明,本文的总姿态校正方法较之重叠偶极姿态校正方法能较大地提高校正精度. 相似文献
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地下（矿井和隧道内）超前探测灾害水源是磁共振测深（Magnetic Resonance Sounding，MRS）方法应用的新领域，在地球物理方法中是一个难题.本文在地面磁共振探测理论的基础上，建立地下全空间模型，推导直立线圈的磁共振响应信号表达式，对比国际标准模型验证了数值计算的准确性.引入旋转系数矩阵，计算任意地磁场方向和线圈方向的激发场垂直分量.研究了磁共振响应信号与线圈法向偏角和倾角的关系，指出当线圈法向方向垂直于地磁场方向时，磁共振响应信号最大.同时，研究表明磁共振超前探测距离与激发脉冲矩和接收灵敏度紧密相关，激发脉冲矩越大，接收灵敏度越高，则超前探测距离越大，但存在极限距离.在地下线圈尺寸受限的情况下，为使检测信号灵敏度为5 nV时，超前探测距离达到30 m，提出了边长2 m线圈的匝数优化方案，共圈模式最少需要100匝，分离线圈模式最少需要10匝发射线圈和160匝接收线圈.仿真模型试验结果证明，随着噪声水平增大，磁共振超前探测距离和反演分辨率均减小.泽雅隧道探测实践表明，本文提出的地下空间磁共振理论在矿井和隧道环境中进行超前探测是可行的. 相似文献
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针对矿井瞬变电磁法中探测空间的有限性及探测目标分布的全空间性,研制一种适合该方法的感应式空芯线圈传感器.根据矿井瞬变电磁探测需要,确定了感应式空芯线圈传感器的基本技术指标.通过对空芯线圈的物理结构和前置放大电路的等效噪声电路进行分析,获取了引入噪声的主要来源.构建感应式空芯线圈传感器的等效模型,实现传感器的幅频特性及低噪声的分析,给出影响传感器噪声水平的各噪声源随频率变化的规律,设计矿井瞬变电磁中降低传感器噪声的方法,采用该优化方法,传感器的总噪声在谐振频率处信噪比提高了15.6dB.测试结果表明:感应式空芯线圈传感器噪声性能和输出特性优于加拿大Geonics公司的3D-1HF-coil传感器,满足矿井瞬变电磁探测需要. 相似文献
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Three-dimensional numerical modeling of full-space transient electromagnetic responses of water in goaf 总被引：2，自引：0，他引：2
The full-space transient electromagnetic response of water-filled goaves in coal mines were numerically modeled. Traditional numerical modeling methods cannot be used to simulate the underground full-space transient electromagnetic field. We used multiple transmitting loops instead of the traditional single transmitting loop to load the transmitting loop into Cartesian grids. We improved the method for calculating the z-component of the magnetic field based on the characteristics of full space. Then, we established the fullspace 3D geoelectrical model using geological data for coalmines. In addition, the transient electromagnetic responses of water-filled goaves of variable shape at different locations were simulated by using the finite-difference time-domain (FDTD) method. Moreover, we evaluated the apparent resistivity results. The numerical modeling results suggested that the resistivity differences between the coal seam and its roof and floor greatly affect the distribution of apparent resistivity, resulting in nearly circular contours with the roadway head at the center. The actual distribution of apparent resistivity for different geoelectrical models of water in goaves was consistent with the models. However, when the goaf water was located in one side, a false low-resistivity anomaly would appear on the other side owing to the full-space effect but the response was much weaker. Finally, the modeling results were subsequently confirmed by drilling, suggesting that the proposed method was effective. 相似文献
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水平层状导电大地中层状含水层地面核磁共振响应的数值计算技术涉及到导电介质中回线源 磁场的计算以及地下含水层中质子磁矩在线圈中产生感应信号的体积积分. 文中采用直接数 值积分技术,对具有振荡核函数的Hankel变换进行积分,以求取回线源磁场的径向与垂向分 量,计算并研究了回线产生的径向与垂向磁场分量随空间位置的变化规律. 基于磁场空间分 布特点,利用不等间距空间剖分技术计算地面核磁共振的体积积分,模拟了不同模型的地面 核磁共振响应并讨论了其影响因素. 结果表明,结合能对任意层状导电介质中磁场进行稳定 快速计算的直接数值积分技术与不等距空间模型剖分技术,可正确模拟地面核磁共振响应. 导电性是产生地面核磁共振信号相位的先决条件,但影响响应振幅强度与相位的因素还有含 水层的埋深、厚度以及装置大小等. 相似文献
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采用地面异常线圈对直升机时域航空电磁探测系统进行标定时,发射-接收线圈姿态的变化将导致实测数据产生误差,影响标定的精度.本文基于时间域航空电磁系统,计算了发射-接收线圈姿态任意变化时异常线圈的电磁响应,提出了主成分分析-径向基神经网络(PCA-RBF)的拟合算法,采用主成分分析法提取飞行几何参数的贡献率,利用径向基神经网络法对电磁响应进行了测线剖面的批量数据拟合,并对理论仿真和河南桐柏直升机飞行试验数据进行拟合分析,单一异常体理论数据的绝对误差平均值小于20nV·m-2,双异常体理论数据绝对误差平均值为160nV·m-2.野外实测数据在异常线圈中心位置的拟合相对误差小于1%,整条剖面测线的拟合相对误差小于±6%,平均值为2.5%.结果表明PCA-RBF拟合算法能够较好地实现航空电磁系统飞行参数的拟合,为航空电磁系统海量实测数据的快速处理提供了新方法. 相似文献
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Haowen Wang Zhihong Fu Yao Wang Heng-Ming Tai Wenli Chen 《Geophysical Prospecting》2019,67(6):1595-1610
This paper proposes a time-domain fitting method for on-site calibration of the air-coil sensor. The air-coil sensor has been widely used in transient electromagnetic exploration. Due to limited bandwidth of the coil, the output signal is distorted, causing a phenomenon known as the transition process. To accurately measure the magnetic field from the output signals, the relationship between the coil induced electromotive force and the output voltage must be confirmed by on-site calibration, which requires high calibration accuracy and demands simple operation, portable equipment, and adaptability to the environment. Conventional frequency response methods, however, requires a uniform magnetic field with various frequencies to obtain the frequency response curve of the air-coil sensor. The time to acquire the signal correlates with the number of test frequencies, and the equipment used to generate a uniform magnetic field must be tailored to the shape of the air-coil sensor under test. This paper constructs a relationship between the calibration file and the zero-input response of the air-coil sensor and designs an optimization algorithm to suppress the soil eddy current effect. This on-site calibration method lifts the dependence on the uniform calibration field and reduces significantly the time required for calibration. The calibration source can be generated by cutting off the voltage source in parallel to the calibration coil, which greatly reduces the cost of the signal generator and provides a better solution for realizing the embedded self-test devices. Experimental results show that the proposed method effectively improves the calculation accuracy of the apparent resistivity. 相似文献
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IntroductionThe issues of forward and inverse interpretation for homogeneous half space models and layered models of the Earth have well been solved in trAnsient electromagnetic sounding (TEM), butinterpreting data from more complicated 2-D or 3-D models are difficult because their responsefunctions are complicated and expensive to calculate. For the sake of simplification, based on thetheories of smoke ring (Nabighian, 1979), we regard current lines in the Earth induced by transmitting sou… 相似文献
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This paper proposes a new method of integrated system calibration that uses the transmitting and receiving signals from the impulse ground penetrating radar itself. In order to eliminate the influence from each subsystem or part including antenna, transmitter, receiver, signal processing circuits and transmission cables, two new calibration parameters that are different from the conventional S-parameters are introduced. The characteristic and influence of all parts in the transmitting and receiving channels are incorporated into the calibration equation through the new parameters. The calibration results of the radar detection data show that the new integrated system calibration can improve the quality of the data greatly in many aspects. It removes direct coupled waves, suppresses wave distortion and tail oscillation, and improves the quality of waveform and signal-clutter-ratios. It also compresses the pulse width and enhances resolution. 相似文献