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地球天然脉冲电磁场（ENPEMF）信号，可理解为地球天然变化磁场的瞬间扰动，携带了大量有用的地质构造及其动力学信息.研究ENPEMF信号所蕴含的时间-频率联合分布特点，有利于深入了解目标对象的地球物理现象及其地质动力学原理.本文针对ENPEMF信号的非平稳特点，在数据驱动时频分析方法（DDTFA）的基础上提出了基于二值化同步压缩小波变换的改进算法（BSWT-DDTFA）.该算法可以实现数据驱动初始相位自动赋值的功能，具有自适应性.实验仿真和实际数据均证明了该改进算法不仅能够得到较为精确的频率曲线和更加清晰的时频分布，而且具有较强的抗噪声能力.以2013年芦山MS7.0地震为例，利用BSWT-DDTFA方法提取ENPEMF信号的时频特性，结果表明ENPEMF信号的时间-频率-幅度分布在震前有明显的异常特征. 相似文献
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目前，瞬变电磁法（TEM）数据基本都是基于各向同性模型进行反演解释，这对于存在明显电性各向异性的勘探区域会产生较大的反演解释误差.为分析电各向异性对回线源瞬变电磁信号的影响方式与程度，本文通过求解离散化的全张量电导率时间域Helmholtz方程，实现了基于有限体积法的TEM任意各向异性的三维正演算法.该算法采用基于交错网格的拟态有限体积法（MFV）对时域Maxwell方程组进行空间域离散，并利用后退欧拉算法（Backward Euler Method）进行时间域离散.为提高时域电磁场的求解精度与效率，该算法将时间分段等步长算法与方程直接求解法相结合.通过对一维各向异性模型以及三维复杂各向同性模型进行测试，验证了本算法对于回线源瞬变电磁响应计算的正确性及有效性.最后，通过对几类典型电各向异性介质中大回线源瞬变电磁信号响应的分析，总结了不同电各向异性类型对TEM电磁信号的影响模式，结果表明，主轴各向异性情况下TEM信号主要受水平方向电导率的影响，倾斜各向异性对TEM信号的影响程度远大于水平各向异性，而通过水平各向异性信号能较清晰判断出各向异性主轴方向. 相似文献
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通过时间-频率转换关系,TEM数据可以转换成平面波场测深数据,从而可以对TEM资料进行拟平面波场处理解释.在对瞬变电磁视电阻率数据向平面波场测深视电阻率数据转换时,发现由于瞬变电磁使用晚期计算公式及装置问题,使测深曲线早期数据发生畸变.文中建立了视电阻率曲线进入晚期所满足的关系式,从理论上给出不同情况下瞬变电磁测深视电阻率曲线进入晚期的临界点.以瞬变电磁、大地电磁、CSAMT为例,对大量的模型进行正演计算,对计算结果进行对比分析,建立不同地表电性结构、不同时间延迟情况下,瞬变电磁早期数据误差的校正量板. 相似文献
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首先对比较简单的单分量信号和多分量信号进行时-频分析,对比了不同时-频分析方法(STFT、WD、Hilbert时-频谱分析、连续小波分析)的分析精度。结果表明对单分量信号和可以分解为若干单分量信号叠加的多分量信号,Hilbert时-频谱分析精度最好,WD和STFT次之,连续小波变换的精度最差;由于Hilbert时-频谱分析和WD方法要求信号为单分量信号或可以分解为若干单分量的信号,故其不适用于复杂信号的时-频分析;对多分量信号,STFT时-频谱较连续小波时-频谱精度高些。需要指出的是,当使用STFT方法时,取不同的窗参数,STFT的时-频分析精度相差很大,必须使用合适的窗参数,以取得较好的分析效果。此外还对El Centro波的两水平分量和人工合成的地震动进行了时-频分析,虽然STFT的时间分辨率和频率分辨率存在矛盾,但它对信号的适应性最强,对复杂信号的时-频分析精度一般可以满足需要,而连续小波变换进行信号的时-频分析时,时-频分辨精度最差,且对于大于30Hz的频率分量,随频率的增加,时-频分析的效果和精度迅速变差,说明小波变换并不适合于做时-频分析,尤其对于高频信号,用连续小波变换得到的时-频谱图看起来很粗糙,而且很难准确解释。进一步对比了真实地震动和人工地震动的时-频分布,认为用胡聿贤教授合成人工地震动的方法合成的地震动在时-频域上的分布和真实地震动相似。 相似文献
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采用短时单频脉冲震源的浅地层剖面,记录的波形数据空间假频较严重。因其信号具有频率高、频带窄的特征,通常利用Hiibert变换提取瞬时振幅属性（信号包络）供解释使用。但瞬时振幅均为正值,在进行构造解释时不方便使用。本文提出在对浅层剖面资料提取瞬时振幅的基础上,计算瞬时振幅的微分并配合滤波的方法,实现高频窄带浅地层剖面资料的一种频移处理。该方法把高频窄带的多周期信号变为低频带宽的单周期信号,有效扩展了倍频程并消除假频。应用在南海浅地层剖面资料处理中,资料处理后更利于构造解释。 相似文献
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受窗函数的影响,短时傅里叶变换、小波变换、S变换等传统时频分析方法的分辨率不高.为了提高信号时频变换分辨率,发展了同步挤压小波变换算法;该算法将信号的时频谱值向其中心频率位置挤压,改善了信号时频分析结果,使得信号时频分辨率得到了很大的提升.但由于传统算法时窗固定,处理缺乏灵活性;因此,本文对S变换窗函数进行扩展,提出了同步挤压广义S变换.通过自适应窗函数挤压信号在S域的时频谱值,提高了算法的灵活性和时频分析聚焦能力.运用同步挤压广义S变换对南海某工区实际地震数据进行分频处理,结果显示含油气层能量随着频率的增加而逐渐衰减.因此,使用同步挤压广义S变换对地震数据进行分析处理,不仅可以对储层含油气性进行准确的检测,还可以对地层进行精确的标定. 相似文献
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磁共振信号极其微弱，容易受到周围环境中各种电磁噪声干扰.其中随机噪声，由于频带宽、不规则、无规律、与有效信号混叠，难以抑制.近年来，采用数量级为104~105 Hz采样频率收录的全波磁共振信号，以其携带丰富全面的信息量，为数据处理及解释提供了更多的潜能.然而，只要随机噪声的幅度大于信号幅度，拟合得到的信号特征参数准确度就会降低.目前普遍采用的数据叠加方法仅能抑制部分随机噪声，且需要多次采集信号，探测效率低.本文针对全波磁共振信号采样点数多和信号非线性强的特点，提出采用分段时频峰值滤波（STFPF）法消噪，将全波磁共振信号分成若干段，编码为解析信号的瞬时频率，采用短窗长PWVD计算解析信号的时频分布，利用时频分布沿瞬时频率集中的特性，通过提取时频分布的峰值获得信号的无偏估计，达到抑制全波磁共振信号随机噪声的目的.为了验证消噪效果，与传统叠加法进行对比分析，仿真结果表明，对于单次采集信号，信噪比低至-5 dB时，STFPF方法依然能有效抑制信号中的随机噪声，消除随机噪声后信噪比提高23.19 dB，信号的初始振幅拟合误差为3.03%，平均横向弛豫时间拟合误差为2.7%，消噪效果优于传统叠加法，且由于无需多次采集磁共振信号，可有效提高探测效率.模型数据的反演解释进一步验证了STFPF方法的有效性，本文研究结果为实际数据处理奠定了良好的基础. 相似文献
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用解析分析、时域有限差分、时-频分析的方法,以地面中心回线装置和阶跃脉冲激励源为例,分析讨论了瞬变电磁测深法的勘探深度问题,以便为野外勘探工作设计提供依据,达到预期的探测目的.解析计算证实了瞬变场在地下以有限速度传播,数值模拟表示出了准静态条件下瞬变场的反射.研究结果表明,由于时间域电磁场遵循因果律,瞬变电磁法的探测深度主要由观测时间决定. 瞬变电磁场的初始传播速度与大地电阻率无关,继后在大地色散作用下,阶跃脉冲前沿逐渐变得平缓,各频率分量的传播速度与电阻率有关,在低阻地层中探测同样的深度需要较长的观测时间. 最大探测深度是在给定时间内电磁波往返地下某一深度的单程距离,最小探测深度受仪器性能的限制,但是埋藏较浅的异常体也有可能在晚时段被观测到.从时-频密度谱中可得到瞬变电磁场信号时间与频率的关系. 相似文献
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本文研究地震映像数据的时频解释方法.采用短时傅立叶变换方法获得地震映像记录频谱的时间与空间分布,根据介质对地震波频谱影响的基本规律,通过分析已知地质断面地震映像记录频谱的时间与空间分布,研究了综合利用频率域和时间域信息进行地震映像数据解释的效果.时频分析方法提取了地震波的频谱中关于地层岩性、构造方面的信息,为地震映像数据的处理和解释提供了更多的参考信息.实例证明,利用时频分析解释地震映像数据,有助于了解覆盖层下岩性变化、薄层的分布范围、探测隐伏土洞、确定混凝土构件中缺陷位置,提高地震映像数据的解释精度和准确性. 相似文献
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传统核磁共振地下含水量解释多采用基于均匀半空间或层状导电模型的一维反演,分层给出地下含水信息.然而,这些方法忽略了地下复杂电阻率分布信息对结果的影响,也不能很好地反映局部三维含水构造.本文从三维电介质中核磁共振响应的正演理论出发,提出首先利用瞬变电磁数据进行基于等效导电平面法的快速电阻率成像,然后将成像结果作为核磁共振三维反演的电性模型,进行联合解释.激发磁场的分布采用有限元法直接求解,通过引入伪δ源实现电流源的加载,并强加散度条件排除了三维磁场模拟中"弱解"的影响.针对核磁共振灵敏度矩阵的病态性和数据中存在的干扰信号,提出考虑罚项的非线性拟合目标函数,利用线性化方法进行核磁共振反演.模型数据表明该方法能较准确反映地下三维含水构造,实测算例进一步证明了方法的有效性.本研究将促使核磁共振方法在岩溶、裂隙水、孤立水体等复杂水文地质条件及隧道、矿井灾害水源探测等方面得到有效应用. 相似文献
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从瞬变电磁响应中提取IP信息的研究(英文) 总被引：1，自引：0，他引：1
在对浙江省某铜矿进行瞬变电磁勘查时,由于感应激发极化效应的影响,造成瞬变电磁晚期测道的数据发生倒转。采用常规的瞬变电磁数据处理方法难以处理,造成晚期测道数据不可用,影响TEM的探测深度及精度。针对这个情况,采用Cole.Cole模型分析了均匀半空问模型中直流电阻率、充电率、时间常数以及频率相关系数对磁性源瞬变电磁响应的影响规律。利用奇异值分解法(The Singular Value Decomposition,简称SVD)对实测TEM数据进行分析及反演,并且从瞬变电磁响应数据中分离出勘探区瞬变电磁测量数据Cole—Cole模型的各参数,将分离出来的参数用于探测结果的辅助解释。经过分析得出充电率和频率相关系数对瞬变电磁响应的影响较大,而直流电阻率和时间常数对其影响较小的结论。通过常规方法和奇异值分解法对实测数据分别进行处理,发现后者视电阻率断面图的异常更加突出,从而较准确的圈定了铜矿体地范围,此结论得到_『钻孔的验证,与实际地质情况吻合较好。 相似文献
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大地电阻率分布信息是影响磁共振地下水探测反演结果准确性的重要因素.在众多电磁法勘探技术中，瞬变电磁法具有高分辨率、高效率和大探测深度等优势，能准确探测地下几百米范围内的电阻率分布信息.因此磁共振与瞬变电磁联合解释方法具有重要意义.然而，利用单一测点拼接的磁共振与瞬变电磁联合解释方法进行模拟二维反演时存在解释结果不唯一，容易出现错误异常体等问题，尤其在复杂地质情况下，同一测线上相邻测点探测结果连续性差，解释结果偏离实际.基于此，本文提出磁共振与瞬变电磁横向约束联合反演方法（Laterally Constrained Inversion，简称LCI），重点引入外推积分法（quadrature with extrapolation，简称QWE），解决了传统正演过程中基于直接数值积分方法引起的求解效率低的问题，保证了联合反演方法的顺利实施，进而以相邻测点地下结构应具备连续性为依据，引入横向约束反演思想，通过在联合反演目标函数中加入相邻测点间各模型参数约束矩阵，提高磁共振解释结果准确性，加强探测剖面地质结构和含水模型连续性.经过理论模型证实，本文提出的LCI方法能有效提高传统一维反演结果的稳定性和唯一性.最后，对安徽黄山野外实际探测数据进行横向约束联合反演，验证了磁共振与瞬变电磁LCI联合反演方法的实用性.本文的研究成果将为磁共振与瞬变电磁空间约束联合反演奠定基础. 相似文献
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In order to couple spatial data from frequency‐domain helicopter‐borne electromagnetics with electromagnetic measurements from ground geophysics (transient electromagnetics and radiomagnetotellurics), a common 1D weighted joint inversion algorithm for helicopter‐borne electromagnetics, transient electromagnetics and radiomagnetotellurics data has been developed. The depth of investigation of helicopter‐borne electromagnetics data is rather limited compared to time‐domain electromagnetics sounding methods on the ground. In order to improve the accuracy of model parameters of shallow depth as well as of greater depth, the helicopter‐borne electromagnetics, transient electromagnetics, and radiomagnetotellurics measurements can be combined by using a joint inversion methodology. The 1D joint inversion algorithm is tested for synthetic data of helicopter‐borne electromagnetics, transient electromagnetics and radiomagnetotellurics. The proposed concept of the joint inversion takes advantage of each method, thus providing the capability to resolve near surface (radiomagnetotellurics) and deeper electrical conductivity structures (transient electromagnetics) in combination with valuable spatial information (helicopter‐borne electromagnetics). Furthermore, the joint inversion has been applied on the field data (helicopter‐borne electromagnetics and transient electromagnetics) measured in the Cuxhaven area, Germany. In order to avoid the lessening of the resolution capacities of one data type, and thus balancing the use of inherent and ideally complementary information content, a parameter reweighting scheme that is based on the exploration depth ranges of the specific methods is proposed. A comparison of the conventional joint inversion algorithm, proposed by Jupp and Vozoff ( 1975 ), and of the newly developed algorithm is presented. The new algorithm employs the weighting on different model parameters differently. It is inferred from the synthetic and field data examples that the weighted joint inversion is more successful in explaining the subsurface than the classical joint inversion approach. In addition to this, the data fittings in weighted joint inversion are also improved. 相似文献
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Max A. Meju 《Geophysical Prospecting》2005,53(4):463-479
A simple scaling relationship is shown to facilitate comparison, correlation and integration of data recorded using the common experimental configurations in electrical and electromagnetic depth sounding. Applications of the scheme to field data from typical geological and landfill environments show that it is robust and, where transient electromagnetic (TEM) data are available, enables easy identification and quantification of electrical static shift (galvanic distortion) in magnetotelluric and direct current (DC) sounding curves. TEM‐based procedures are suggested for both the direct removal of static shift in DC sounding curves and effective joint data inversion with the most‐squares criterion in the presence of static shift. A case study of aquifer characterization using sounding data from borehole sites in the Vale of York in England shows that static shift is a common problem in this glacial‐covered terrain and demonstrates the effectiveness of the proposed joint DC‐TEM inversion strategy in handling distorted soundings. 相似文献
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Fast-decaying IP in frozen unconsolidated rocks and potentialities for its use in permafrost-related TEM studies 总被引：1，自引：0，他引：1
We investigate the early time induced polarization (IP) phenomenon in frozen unconsolidated rocks and its association with transient electromagnetic (TEM) signals measured in northern regions. The distinguishing feature of these signals is the distortion of the monotony or sign reversals in the time range from a few tens to a few hundreds of microseconds. In simulating TEM data, the IP effects in frozen ground were attributed to the dielectric relaxation phenomenon rather than to the frequency‐dependent conductivity. This enabled us to use laboratory experimental data available in the literature on dielectric spectroscopy of frozen rocks. In our studies we focused on simulating the transient response of a coincident‐loop configuration in three simple models: (i) a homogeneous frozen earth (half‐space); (ii) a two‐layered earth with the upper layer frozen; (iii) a two‐layered earth with the upper layer unfrozen. The conductivities of both frozen and unfrozen ground were assumed to exhibit no frequency dispersion, whereas the dielectric permittivity of frozen ground was assumed to be described by the Debye model. To simplify the presentation and the comparison analysis of the synthetic data, the TEM response of a frozen polarizable earth was normalized to that of a non‐polarizable earth having the same structure and resistivities as the polarizable earth. The effect of the dielectric relaxation on a TEM signal is marked by a clearly defined minimum. Its time coordinate tmin is approximately three times larger than the dielectric relaxation time constant τ. This suggests the use of tmin for direct estimation of τ, which, in turn, is closely associated with the temperature of frozen unconsolidated rock. The ordinate of the minimum is directly proportional to the static dielectric permittivity of frozen earth. Increasing the resistivity of a frozen earth and/or decreasing the loop size results in a progressively stronger effect of the dielectric relaxation on the TEM signal. In the case of unfrozen earth, seasonal freezing is not likely to have an appreciable effect on the TEM signal. However, for the frozen earth, seasonal thawing of a near‐surface layer may result in a noticeable attenuation of the TEM signal features associated with dielectric relaxation in a frozen half‐space. Forward calculations show that the dielectric relaxation of frozen unconsolidated rocks may significantly affect the transient response of a horizontal loop laid on the ground. This conclusion is in agreement with a practical example of inversion of the TEM data measured over the permafrost. 相似文献
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较详细地介绍了近年来国内外地面瞬变电磁法（TEM）的基本原理、特点、影响因素、测量仪器、数据处理、数据解译（数据的正演和反演）方面的研究状况和所取得的进展,简要介绍了其应用前景,由于具有探测深度大、空间分辨率高等优势,TEM在地质灾害、建筑工程、水文地质工程特别是在深部找矿等方面得以广泛应用。 相似文献
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An attempt to resolve non-uniqueness in the interpretation of transient electromagnetic (TEM) sounding data using measured data alone is made. It is shown in the various examples studied that sufficiently early time measurements can be the determining factor in reducing the ambiguity caused by model equivalence. The early delay times thus play a dual role in transient soundings: they are responsible for resolving shallow structures and they may eliminate the ambiguity in the interpretation of geoelectric parameters of deeper targets. This is illustrated by the results of a follow-up TEM survey at the Dead Sea coast of Israel where the use of supplementary early time measurements allowed non-uniqueness in the determination of the depth to fresh/saline groundwater interface to be resolved. 相似文献
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进一步提高瞬变电磁法对地探测的解释精度,提出了回线源瞬变电磁成像原理及数值计算方法. 讨论了频率域中水平层状介质中瞬变电磁响应,得到一个以波阻抗为积分核的双重积分式;然后对水平层介质下电磁场的解进行上、下行波分离,得到含有以反射系数序列为未知的线性方程组,并给出了求取波阻抗和反射系数的数值解法：对实测磁场值进行域的变换,以均匀半空间下的等效波阻抗代替积分核函数,经过线性数字滤波后,在频率域求出等效波阻抗;把频率域中的波阻抗转换到时间域,以此为参数,构建方程组,在时间域用线性规划法求出反射系数序列. 最终以反射系数为参数进行成像. 对理论模型的数值计算结果表明,用本文提出的成像方法可以增强瞬变电磁法识别地下电性分界面的能力. 相似文献