任意发射波形的TEM视电阻率定义方法

论文摘要

瞬变电磁法(Transient Electromagnetic)近年来发展迅速,能够解决的地质问题越来越多,范围越来越广,在水资源勘查,工程地质勘查等多个方面都有重要应用。瞬变电磁法具有勘查效率高,覆盖面积广,探测成本低等优势,这使得瞬变电磁法成为重要的地球物理勘探方法。在实际工作中,中心回线装置应用非常广泛,一般情况下用仪器测得的数据是磁感应强度的时间导数,而磁感应强度的时间导数对于地下电性界面信息的反应不明显,而视电阻率的定义能够接近地下电性差异的分布情况。在前人的研究中,一般都会用阶跃波代替真实的发射波形去求解均匀半空间或层状介质的响应,这样存在解释误差,因而进行视电阻率定义时对地下介质反映不准确。本文以中心回线装置下的瞬变电磁法为主要研究对象,讨论不同发射波形激发下的瞬变电磁响应以及视电阻率定义结果。对于正演响应计算来说,本文求解带波形的响应则利用卷积定理以及阶跃响应和脉冲响应之间的关系,得到任意发射电流在时间域内的电磁响应的褶积公式,从而得到任意发射波形的正演响应。为了使发射波形更加接近真实波形,对于基本发射波形进行了分类研究,对于地面系统来说,发射机的发送波形,大多为双极性方波,电流切断时间0.1ms左右,也存在双极性梯形波,或者斜阶跃波等,对于航空系统来说,发射机的波形有三角波,半正弦波,方波,梯形波等多种波形,本文主要研究梯形波,半正弦波,三角波以及伪随机波作为发射波形时的瞬变电磁响应,并分别和矩形波的正演响应进行对比,对比矩形波代替不同发射波形时正演响应的差异,并讨论影响不同发射波形激发时的瞬变电磁响应因素。对于场值和磁感应强度的时间导数来说,典型波形与矩形波在早期差异明显,且对于飞行高度和视电阻率发生变化时,响应曲线呈规律变化。本文应用的视电阻率计算方法是基于反函数的视电阻率计算方法,该方法具有计算快的特点,且能够真实,渐变的反映模型的电性信息变化。在视电阻率计算过程中,首先讨论梯形波关断时间不同时用矩形波视电阻定义方法时的视电阻率曲线,对于用阶跃波代替真实发射波形进行视电阻率定义的结果的准确性进行数值模拟。其次对不同发射波形激发下的瞬变电磁响应进行视电阻率定义,并讨论了影响视电阻率定义的因素。视电阻率曲线在早期和晚期都能趋于模型的真实电阻率,且曲线光滑,视电阻率曲线随影响因素变化呈规律变化,对于不同的模型曲线情况不同。本文对于正演响应进行了对比研究,讨论了不同发射波形激发下的视电阻率定义方法并进行验证,得到了不同发射波形激发下中心回线装置的瞬变电磁视电阻率定义结果,这对于以后在实际工作中应用视电阻率定义方法提供了理论依据,同时更加丰富了视电阻率定义方法。

论文目录

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 视电阻率法国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 主要研究内容与结构

第二章复杂发射波形瞬变电磁视电阻率计算方法

2.1 视电阻率计算方法

2.2 均匀大地表面圆回线的频率域电磁场表达式

2.3 频率域与时间域的转换关系

2.4 任意波形瞬变电磁响应计算方法

2.5 本章小结

第三章不同波形瞬变电磁正演响应对比

3.1 梯形波与矩形波均匀半空间模型响应对比

3.2 三角波与矩形波均匀半空间模型响应对比

3.3 半正弦波与矩形波均匀半空间模型响应对比

3.4 伪随机波形与矩形波均匀半空间模型响应对比

3.5 本章小结

第四章不同波形瞬变电磁视电阻率数值模拟

4.1 矩形波代替梯形波视电阻率定义对比

4.2 梯形波层状模型视电阻率定义

4.2.1 梯形波的两层模型的视电阻率数值模拟

4.2.2 梯形波三层模型的视电阻率数值模拟

4.3 三角波层状模型视电阻率定义

4.3.1 三角波的两层模型的视电阻率数值模拟

4.3.2 三角波的三层模型的视电阻率数值模拟

4.4 半正弦波层状模型视电阻率定义

4.4.1 半正弦波的两层模型的视电阻率数值模拟

4.4.2 半正弦波的三层模型的视电阻率数值模拟

4.5 伪随机波层状模型视电阻率定义

4.6 本章小结

第五章结论

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵涵

导师: 李貅

关键词: 发射波形,视电阻率定义,瞬变电磁

来源: 长安大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地球物理学,矿业工程

单位: 长安大学

分类号: P631.325

总页数: 60

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