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给出了一种时间域瞬变电磁法视电阻率的数值计算方法，利用该方法可以容易地求出中心方式的全程视电阻率. 根据中心方式磁场垂直分量时间变化率Bz/T的核函数Y′(Z)的表现特征，以参数Z把整个瞬变过程分为早期阶段（Z>1.6）、早期到晚期的转折点（Z=1.6）和晚期阶段（Z<1.6）. 首先分别得到早期视电阻率和晚期视电阻率的精确值，然后通过转折点构成一条完整的全程视电阻率曲线. 虽然磁场垂直分量Bz的核函数Y(Z)是参数Z的单值函数，但同样存在一个从早期到晚期的转折点Z=1.6，转换点两边仍然可以得到一条早期曲线和一条晚期曲线. 在数值计算中，当迭代步长ΔZ<0.005Z时，视电阻率的相对误差小于0.5髎. 理论模型和实际数据计算表明，与早期和晚期近似值比较，全程视电阻率具有更高的精度和分辨率. 相似文献
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《地球物理学进展》2015,(5)
矿井瞬变电磁法得到了广泛应用,但其数据处理解释方法研究相对滞后,为提高勘探精度本文对全空间处理及三维解释方法进行研究.以均匀全空间磁偶极源瞬变响应为基础,探讨全空间磁感应强度垂向分量Bz及其时间变化率Bz/T的核函数曲线特征,并给出全区视电阻率数值计算方法.研究结果表明Bz的核函数Y(Z)存在一个转折点Z=1,以转折点为界可以划分为两个单调区间;Bz/T的核函数Y′(Z)存在两个转折点Z=0.707和Z=1.732,以转折点为界可以划分为三个单调区间,在单调区间内通过二分搜索算法可以计算区间内视电阻率值,各区间视电阻率曲线通过转折点可构成全区视电阻率曲线.采用Voxler软件平台实现矿井瞬变电磁三维立体解释,并给出数据三维可视化的具体步骤.应用实例表明本文提出的全空间处理及三维解释方法可以实现工作面内煤层及其附近岩层三维电阻率成像,直观展现富水异常体三维空间展布特征,方法实用性强、探测效果较好. 相似文献
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基于伪随机信号系统辨识的电法勘查仪器多试图借助于相关处理——计算大地(系统)输入信号(供电电流I(t))和输出信号(电位差ΔU(t))的互相关RI,U(t)和自相关RI,I(t)——以期提高获取大地阻抗的瞬变过程(冲激响应和阶跃响应)和/或频谱(频率响应)的抗干扰性能.笔者先前的研究结果表明，仅在偏移时间t小于位宽Δt,特别是在零偏移时间，互相关RI,U(t)和自相关RI,I(t)函数值较大时才有较强的抗干扰能力；而时间偏移t大于位宽Δt时，相关函数值非常小，易受干扰而畸变.利用全周期相关函数值计算大地(系统)时间响应和频率响应的伪随机相关辨识的抗干扰性，并不理想.在电磁干扰较大或信噪比较低(近于或小于0 dB)时，不能取得可靠的时间响应和频率响应数据.基于上述情况，本文提出仅利用零偏移时间的互相关和自相关函数值RI,U(0)和RI,I(0),获取具有高抗干扰性能的导电和激电参数.文中给出了这些抗干扰参数的具体算法，并列举仿真模拟和野外观测数据，证明它们的... 相似文献
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瞬变电磁法中最常用矩形或圆形回线,但有时由于地形限制,只能使用不规则回线发射和接收.如果仍用现有的常规回线理论进行处理解释,得到的结果会存在很大的偏差.本文首先进行了不规则回线瞬变电磁法一维正演理论研究,基于电偶极子源的频率域响应公式,通过沿回线积分和时频转换,推导出不规则回线源在水平层状介质中的时间域响应公式.采用欧拉算法、高斯积分和快速汉克尔变换,计算不规则回线内任意一点处的磁场响应.利用改进的二分搜索法计算全区视电阻率,并在此基础上利用烟圈法反演电阻率和深度.通过四个典型地电模型的正反演计算,表明烟圈法反演能够有效反映地电模型的大致形态,可以用于不规则回线瞬变电磁数据的快速反演解释. 相似文献
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起伏地形和关断时间对地面瞬变电磁响应影响严重,这给传统基于水平地表模型和理论阶跃波形的瞬变电磁数据解释技术带来很大困难.为此,本文开展考虑起伏地形和关断时间的地面瞬变电磁三维反演算法研究.正演采用基于非结构网格和后退欧拉隐式时间离散格式的时间域有限元算法,快速模拟起伏地表模型瞬变电磁响应.反演采用L-BFGS算法,减少每次反演迭代的计算量.针对发射线圈随地表起伏变化的特点,利用基于偶极子离散的场源处理技术模拟发射源的实际形状,采用瞬时电流脉冲技术实现考虑关断时间的地面瞬变电磁三维正演模拟.我们首先将本文开发的三维反演算法应用于理论模型的反演计算中,检验本文算法的可靠性,并分析地形和关断时间对反演结果的影响特征.在此基础上,进一步将本文算法应用于实测数据反演,验证本文算法的实用性. 相似文献
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传统瞬变电磁方法主要用于金属矿勘查,无法满足油气资源高阻目标体的勘探需要.多通道瞬变电磁(MTEM)系统的出现解决了这一问题.该方法采用伪随机序列发射波形和拟地震观测方式,测量同线电场分量,记录全时发射电流及多道观测数据,实现对高阻薄层的高精度探测.鉴于国内对此方法的研究还处于理论探索阶段,尚未进行相应的仿真模拟和数据处理工作,本文针对m序列发射波形多通道瞬变电磁法的全时正演模拟和反演解释进行研究,为国内正在进行的MTEM仪器系统研发及数据解释提供理论指导.我们利用方波响应移位叠加和电流导数与阶跃响应褶积两种方法实现理论m序列和实际发射波形的全时正演模拟;再通过相关辨识技术,削弱噪声影响,计算脉冲响应;最后对积分得到的阶跃响应进行共中心点道集数据联合反演,获取地下电性分布信息. 相似文献
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文中讨论了提高长偏移距瞬变电磁测深甚晚期响应计算精度及相应的全区视电阻率的计算方法。在频率域 ,利用直接数值积分结合连分式展开提高低频段响应的计算精度 ,从而提高时间域甚晚期响应的计算精度。同时 ,利用连分式渐进展开 ,将均匀半空间电阻率表示为该模型长偏移距瞬变电磁测深响应的反函数 ,利用迭代方法求出适合全时间段的全区视电阻率。数值结果表明 ,文中的方法可有效地提高长偏移距瞬变电磁测深 (甚 )晚期数据的模拟与解释精度 相似文献
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均匀介质中MRS方法三维模型的核磁共振响应 总被引：1，自引：0，他引：1
王鹏 《CT理论与应用研究》2014,(4):569-578
MRS方法三维含水体的核磁共振正演计算涉及两个难点：①激发场表达式的快速计算,该表达式为包含双重Bessel函数乘积的积分式,将该表达式分为两个积分区间,第一积分区间应用贝塞尔函数的汉克尔函数表述式及其大宗量渐近特性,将其转化为Fourier正（余）弦变换,采用快速计算方法实现数值计算;另一积分区间的计算直接应用一般的数值积分算法即能获得较高的计算精度。②三维含水体的空间离散化,提供柱坐标和直角坐标中的两种离散方法,可对任意形状的三维含水体进行构建。在此基础上,开发出相应的正演程序,并进行几种常见的三维含水体的MRS正演,对其初始振幅曲线进行规律总结。结果表明,三维含水体的MRS振幅响应与层状含水层振幅响应类似,使用收发共圈的工作模式将难以辨别地下含水体的空间形态。 相似文献
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C. H. STOYER 《Geophysical Prospecting》1990,38(1):87-99
Calculations of emf induced in a vertical axis coil by a current step in a straight wire segment of finite length were carried out using an equivalent dipole placed along the source wire. An approximation is valid for homogeneous and layered earth models. The location of the equivalent dipole is calculated by forcing the early- and late-time asymptotes of the transient sounding curve of the equivalent dipole to match those of the finite wire. This approximation works because the early-time asymptote of the emf depends on the component of the receiver position which is parallel to the wire while the late-time asymptote does not. Analytical integration of the early-time asymptote yields an expression for the equivalent dipole location in closed form. The coil can be placed anywhere in the vicinity of the finite wire. Square or rectangular loop sources can be simulated by one or more finite wire segments depending on the source-receiver geometry. The equivalent radius calculated for central loop soundings agrees well with the value derived using a circular loop with the same area as the square loop. Results show that acceptable sounding curves can be generated by the equivalent dipole for coils placed as close as 0.5 source lengths from the finite wire segment. Higher accuracy can be obtained by splitting the finite wire into two or more subsegments. Results for layered models are slightly better than homogeneous earth models when the resistivity increases with depth and slightly worse for models with resistivity decreasing with depth. Approximate calculations are about 10 times less expensive than exact calculations depending on the method used for the numerical integration. 相似文献
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近源时域电磁场具有信号强、探测深度大和精度高等优点，但传统瞬变电磁场理论中偶极子近似在近源区会引起较大误差，推导瞬变电磁场直接时域解析式是解决这一问题的关键.本文在点电荷微元假设下通过时域格林函数，采用分离变量等方法推导出了上半空间一次有源波动场和反射波的时域解析式和下半空间二次无源波动场的时域解析式，结合均匀半空间瞬变电磁场的边界条件给出了均匀半空间瞬变电磁场的直接时域解析式，进而利用第一型曲线积分，通过沿回线源叠加推导出圆回线源在瞬变电磁场中的直接时域解析式.然后在半空间表面上，与传统的电偶极源假设下的表达式作了比较.数值结果表明两者在远源区的计算结果相差甚微，而近源区则存在很大误差.本文利用真正点元（点电荷）严密推导给出的均匀半空间表面上瞬变电磁场的直接时域解析式适用于全场区探测，克服了偶极子假设下只适用远场区的不足，为瞬变电磁法的进一步发展和实际勘探提供了新的理论基础. 相似文献
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With deep mining of coal mines, prospecting multilayer water-filled goaf has become a new content that results from geophysical exploration in coalfields. The central loop transient electromagnetic (TEM) method is favorable for prospecting conductive layers because of the coupling relationship between its field structure and formation. However, the shielding effect of conductive overburden would not only require a longer observation time when prospecting the same depth but also weaken the anomalous response of underlying layers. Through direct time domain numerical simulation and horizontal layered earth forward modeling, this paper estimates the length of observation time required to prospect the target, and the distinguishable criterion of multilayer water-filled goaf is presented with observation error according to the effect of noise on observation data. The observed emf curves from Dazigou Coal Mine, Shanxi Province can distinguish multilayer water-filled goaf. In quantitative inversion interpretation of observed curves, using electric logging data as initial parameters restrains the equivalence caused by coal formation thin layers. The deduced three-layer and two-layer water-filled goafs are confirmed by the drilling hole. The result suggests that when observation time is long enough and with the anomalous situation of underlying layers being greater than the observation error, the use of the central loop TEM method to prospect a multilayer water-filled goaf is feasible. 相似文献
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针对矩形大定源介绍了一种层状导电模型瞬变电磁响应的快速计算方法.其基本思想是,将大定源回线源用较少的有限大小方形回线叠加.在频率域,该叠加过程导出矩形大定源回线模型响应可以表示为一个标准的Hankel积分,叠加效应仅仅是相应Bessel函数的空间积分过程.瞬变电磁响应可以利用余弦变换由频率域响应获得.均匀半空间模型计算结果和解析解较为吻合,层状模型模拟结果符合物理规律,不同测点位置感应电动势的视电阻率具有很好的一致性.新方法误差只是来源于圆回线对小方形回线的等效误差.与均匀半空间解析结果比较,只用16个方形回线等效,相对误差就可以小于10-3. 相似文献
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采用Duhamel积分对斜阶跃电流激励的瞬变电磁场进行直接计算，应用叠加原理得到了多匝小回线全域瞬变电磁响应.研究了多匝小回线的早、晚延时临界条件以及等磁矩单匝大回线与多匝小回线的延时和关断时间特征，分析了电阻率、厚度等参数变化时斜阶跃电流对层状模型瞬变响应的影响特征，最后采用实测数据验证了关断效应的校正效果.结果显示，回线边长越小或表层电阻率越大，瞬变响应越早离开早期并进入晚期.多匝小回线的关断时间远大于等磁矩的单匝大回线，但由前者激发的瞬变响应进入晚期的时间却大幅提前，更有利于晚期条件下各种理论公式的使用.斜阶跃影响校正结果显示，增加多匝小回线的匝数可以扩展反演深度的范围，减少匝数则可以提高反演电阻率的精确性；实测数据处理结果显示校正方法产生了一定的效果.本研究补充了多匝小回线瞬变电磁理论内容，研究结果可以为复杂环境中小尺寸多匝线圈的工作参数选择提供参考. 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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大地电磁测深中阻抗Z(f)满足希尔伯特变换条件。而常规阻抗估计用自功率谱有偏估计途径。当完全利用无偏功率谱相位估计,即通过希氏滤波瞬时谱分析直接估计张量阻抗时,理论推算可完全消除常规张量阻抗估计所导致的偏畸。逆归滤波前对其稳定性及误差密切相关的多项式B(z)的根b_z作指数衰减,而新导出的(?)(z)比原(?)(z)根远离单位圆。实际处理结果表明,其视电阻率曲线点值密集度及cp值均有所提高。 相似文献
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2002年在京津冀地区进行了45个测点的地磁三分量测量,对测量资料进行通化处理,通化时间为2002年5月5日16～18时（世界时）. 通化后的观测均方差分别优于1.5nT（地磁场总强度F）,0.5′(磁偏角D和磁倾角I). 将国际参考地磁场（IGRF2000）作为地磁正常场,建立了京津冀地区地磁异常场的球冠谐模型（BTHASCH）. 球冠极的空间位置坐标为39.5°N和117.0°E,球冠半角为4°. 在模型计算过程中,球冠谐函数的截断阶数分别取为1～10. 经综合比较, 最终采用的截断阶数为5. 建立了京津冀地区参考地磁场的球冠谐模型（BTHGRF）.根据模型,绘制了京津冀地区地磁异常场图(ΔX、ΔY、ΔZ、ΔF、ΔD、ΔI)和京津冀地区地磁图(X、Y、Z、F、D、I). 相似文献
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传统瞬变电磁法（TEM）认为临界阻尼匹配时传感器响应快、无振荡,为最佳匹配方式.本文通过建立基于标定环的TEM系统标定模型,理论证明当略欠阻尼匹配时传感器响应最快、时域畸变最小,为最佳匹配方式.本文采用基于实测数据的背景场剔除方法将一次场和大地响应剔除,通过对不同阻尼状态下标定环早期响应畸变的定量评价,实验证明传感器在略欠阻尼匹配状态下二次场响应畸变最小.本文理论和标定实验均证明,在纯二次场观测方式下,采用略欠阻尼匹配方式能够显著降低早期响应畸变、提高系统浅层探测能力,是浅层探测时传感器最佳匹配方式. 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