瞬变电磁全区视电阻率数值计算方法研究

基于均匀半无限介质空间中场的表达式,给出了一维层状介质中心回线装置瞬变电磁测深法的全区视电阻率定义,研究了三种全区视电阻率的数值计算方法。特别是在计算的过程中,利用分段计算,解决了全区视电阻率解的非唯一性问题。同时引入二分查找法,解决了隐函数的反函数求解问题。通过正演建模和烟圈反演,进一步对比分析了三种计算方法,这在瞬变电磁测深资料的定性解释中,正确反映地下一维电性层电性垂向的变化特征具有重要的意义。     

大定源瞬变电磁三分量全域视电阻率定义与三分量联合反演

多数瞬变电磁仪器可以同时采集三个分量的响应,但目前瞬变电磁的解释方法却主要以中心回线垂直分量为主。为了充分利用瞬变电磁三分量的信息,介绍一种大定源瞬变电磁三分量约束反演方法。基本思想是利用瞬变电磁三个分量的场分别求取全区视电阻率,并以此为基础建立初始模型,利用阻尼最小二乘法进行三分量反演。首先,将回线源看成是多个电偶极子产生的场的叠加,利用偶极子叠加的原理求取回线的三分量电磁响应,并推导视电阻率的全区与全期定义(即全域视电阻率定义);然后,利用烟圈理论求取视深度,并以此建立反演的初始地电模型。最后,利用阻尼最小二乘法实现三分量约束反演。利用文中视电阻率定义方法对已知模型数据进行处理,视电阻率曲线与模型的电性参数变化一致;以视电阻率结果为依据建立初始模型,利用三分量约束反演方法对层状模型数据进行反演,结果与模型吻合较好。     

TEM全区视电阻率在煤田采空区注浆效果检测的应用

文章分析总结了前人各类求取回线源瞬变电磁全区视电阻率的方法。首先介绍一维层状介质中心回线瞬变电磁测深法的全区视电阻率定义,研究总结常用的全区视电阻率数值计算方法,介绍了隐函数的反函数求解问题,并对比两种反演方法,对典型地电断面模型进行正演模拟。最后将全区视电阻率及反演运用到煤矿采空区注浆效果验证中,取得较好效果。     

圆回线和矩形回线源瞬变电磁响应差异性计算

在回线源瞬变电磁发展的早期,往往使用圆回线产生的场来近似模拟多边形回线的场。为了对这种近似的影响进行分析,本文以矩形回线为例,对圆回线近似模拟多边形回线的误差进行计算。首先,根据给出的圆回线和矩形回线内外任一点的感生电动势新的计算方法,对两种回线装置内的感生电动势分布进行对比。研究结果表明:在扩散场早期,圆回线和矩形回线场的等值线分布形态存在较大的差别,而在扩散场中晚期,两种回线感生电动势相对误差较小。两种回线感生电动势相对误差的变化特征可以用感应电流烟圈扩散的理论进行解释。通过理论模型的分析可知,圆回线近似矩形回线会对浅层电性结构分析带来较大影响。     

基于全区视电阻率的瞬变电磁一维Occam反演中雅克比矩阵的解析算法

在目前的工程应用中,瞬变电磁测深一维反演结果依然是地质解释的重要依据。为提高一维反演的计算效率和计算精度,解析推导出一维正演的雅克比矩阵就非常必要。本文详细推导了中心回线装置下瞬变电磁一维正演全区视电阻率的雅克比矩阵的解析计算公式,并通过Occam反演测试理论模型和实测数据,证明该推导正确,值得采用。     

地下瞬变电磁法一维反演

瞬变电磁法在地下工程中得到了广泛地应用,但目前地下瞬变电磁的解释方法却仍主要沿用地面勘探的理论。为了进一步提高地下瞬变电磁法的解释精度,介绍一种带约束一维反演方法。基本思想是利用电偶极子等效方法进行地下瞬变电磁正演,并合理构建目标函数,利用阻尼最小二乘法进行带约束反演。首先将回线源看成是多个电偶极子产生的场的叠加,利用偶极子叠加的原理求取回线的电磁响应,并进行全域视电阻率定义,以此建立反演的初始地电模型,最后利用阻尼最小二乘法实现地下瞬变电磁数据的带约束反演。利用带约束反演方法进行数据测试,取得了较好的效果。     

中心回线瞬变电磁资料快速处理方法

这里对中心回线瞬变电磁资料数据的处理进行了探索。首先通过原始时间序列计算全区视电阻率,然后采用烟圈法对数据进行反演,得到视电阻率—深度断面图。为了验证处理结果的正确性,采取与GDP-32商业软件瞬变电磁模块的反演结果进行对比的方法,通过对比,验证了该快速解释方法是有效的。     

矩形大定源瞬变测深数据模型约束反演

利用一维光滑模型约束反演对矩形大定源回线的数据进行反演,大定源回线瞬变电磁响应采用计算速度很快的小方形回线等效叠加方法获得.光滑模型反演分别采用基于平坦约束和光滑约束进行,通过对层状模型理论的垂直磁场感应电动势数据和实际数据进行反演,结果表明,采用光滑模型约束,能较稳定地获得地下电阻率的合理分布.     

多辐射场源地空瞬变电磁一维反演方法研究

地空瞬变电磁法融合了地面与航空瞬变电磁的方法原理与观测模式,将发射源置于地表,并利用航空器在空中接收响应信号。因此,地空瞬变电磁法同时具有地面装置大测深、高信噪的优势以及航空装置中采集高效的优势。先有研究偏重于单一辐射源,忽略了多辐射场源在勘探深度与信噪比上的优势。因此需要研究适用于多辐射场源地空装置的数据解释方法。在解决多辐射场源地空瞬变电磁正演问题之后,以Occam反演理论为基础,对多辐射场源地空瞬变电磁一维反演进行研究。首先要构建目标函数,本文通过引入拉格朗日乘子,将数据拟合差及模型粗糙度组合起来进而构建目标函数;其次解决灵敏度矩阵的构建问题。模型计算结果表明本文多辐射场源地空瞬变电磁法一维反演算法的有效性,可为三维反演与精细解释提供良好的基础。通过对典型模型的反演计算,从其理论模型及反演结果的对比可以看出,Occam反演方法可以应用到多辐射场源地空瞬变电磁系统中,为多辐射场源地空瞬变电磁解释增加了新途径。     

剩余视纵向电导比定义——TEM新导出参数ΔSτrt及一维直接反演特性

视纵向电导是瞬变电磁法勘探理论的基本参数之一,在以中心回线装置应用为主的金属物探界很少应用。为改变此状况,创立了剩余视纵向电导比ΔSτrt定义及其具体计算方法。ΔSτrt是TEM方法中第一个相对参量,大量的模型计算和野外数据试算表明,其效果与视电阻率一维直接反演相当。此计算方法简单且是单解。本参量主要适用于中心回线和重叠回线的中、近带数据处理,略加修改亦适用于其他装置,乃至电偶源装置及磁参数的处理。     

TEM最简化反演及在研究永久冻土层中的应用

阐述了基于烟圈理论的最简化反演方法和磁源TEM测深一维经验式反演方法,这两种方法可由观测数据直接反演,不需要初始模型。结合中国东北永久冻土层勘查研究课题,对TEM原始探测数据进行了反演解释。两种反演结果对揭示沿剖面横向、纵向的电性层变化,体现了较好的一致性,可为分析、划分不同电性界面的变化趋势提供参考依据。     

有限长导线源频率测深有限内存拟牛顿一维反演

本文采用有限内存拟牛顿法实现有限长导线源频率测深阻抗响应数据的一维反演。水平层状介质有限长导线源阻抗频率响应由基于虚界面法获得的地表水平正交电场和磁场计算得到;一维反演优化问题的求解利用有限内存拟牛顿法,结合光滑模型约束,直接对阻抗的频率响应数据进行反演。在反演过程中,正则化参数的调整采用目标函数自适应技术。反演模型剖分为多层,各层厚度自地表按比例增加。反演从均匀半空间开始,终止条件为目标函数相对变化小于10~(-4)。分别对理论模型和实际数据进行了反演模拟。为考察反演的稳定性,还对理论数据添加10%随机噪声后进行了反演。数值计算结果表明:有限内存拟牛顿方法可以用于有限长导线源频率测深阻抗频率响应的反演;该反演方法对初始模型的依赖性弱,从均匀半空间模型出发基本可以恢复到真实模型;反演初期收敛较快,后期收敛速度变慢,反演结束一般需要迭代40次左右。噪声数据反演结果表明,随机噪声对反演结果影响不大,说明有限内存拟牛顿法具有较好的抗干扰能力。本文研究成果给出了可控源电磁数据反演的一种新方法;同时,利用本文的研究成果,可以为二维或三维反演建立合适的初始模型。     

大地电磁测深三维反演系统及应用

大地电磁测深是基于电磁感应原理,在地表采集正交的电、磁场来研究地壳乃至上地幔电性结构的地球物理方法,后期衍生出采集高频天然场信号的音频大地电磁测深和采集人工源信号的可控源大地电磁法。此类方法在深部构造研究、矿产资源勘查、油气资源探测等多领域得到了广泛应用。近几年来,虽然其野外工作趋近三维勘探水平,但其采集数据的处理和三维反演研究仍然存在不足,限制了地质解释的准确度和效率。针对这些问题,我们开发了大地电磁测深的三维反演软件系统,系统主要分为静位移校正、三维反演的初始模型构建和三维反演3个模块,有效地解决了数据处理中的静位移问题和数据解释中的三维反演问题,并且其中涉及的很多算法改进了现有技术,在计算精度、计算效率和成本节约方面有很大优势,具有良好的应用前景。     

电偶源瞬变电磁测深一维全区视电阻率解释方法研究

本文从理论计算和野外实测资料处理两方面讨论了电偶源瞬变电磁测深─维全区视电阻率解释方法以及与之相关的实测数据预处理、磁场计算及─维磁场数值反演方法.     

电偶源瞬变电磁测深一维全区视电阻率解释方法研究

本文从理论计算和野外实测资料处理两方面讨论了电偶源瞬变电磁测深─维全区视电阻率解释方法以及与之相关的实测数据预处理、磁场计算及─维磁场数值反演方法。     

发射电流波形对瞬变电磁一维正反演的影响

本研究实现了考虑发射电流波形的瞬变电磁一维正反演算法。正演采用矩形回线源,通过Duhamel积分计算梯形波的感应电压;反演采用Occam反演方案,得到一个光滑的层状反演结果模型。理论模型合成算例的计算结果表明：上升沿时间、持续时间和下降沿时间不同程度地影响了垂直磁感应强度对时间的偏导数(dB/dt)响应以及电阻率反演结果。理论模型的正演结果显示,上升沿时间、持续时间和下降沿时间分别主要影响晚期、中晚期和早期的瞬变电磁响应,并且取值越大影响越大。理论模型合成数据的反演算例显示,不同上升沿时间对反演结果几乎没有影响,而下降沿时间和持续时间分别影响浅部和深部的反演结果。     

电磁测深与地面磁测数据联合解释

一直以来,对重磁电联合反演的探索不多.试以电磁测深的资料为依据,设计出地质体的地质特征,改变地体质的磁参量以拟合磁测数据,开展电磁测深与地面磁测数据联合解释,求取地质体磁参数,从而达到定性解释地质体岩性的工作目的.     

对瞬变电磁测深几个问题的思考（四）——从不同角度看瞬变电磁场法的探测深度

从几个方面阐述了瞬变电磁（TEM）场法的探测深度,引用“烟圈效应”的等效电流环向下扩散深度,推导平面波场极大值扩散深度,并通过时频（T-F）分析阐明时间域、频率域探测深度的联系与区别。TEM场的扩散深度主要取决于延迟时间,地面实际探测到同样深度的信息所需时间至少是单向扩散深度时间的2倍,即双程时;根据电磁感应、电磁波的反射、频率测深曲线的假极值现象以及拟地震转换波的慢度等几个方面论述了此结论。论述的TEM探测深度的理论可为其应用扩展思路。      

天然电磁场测深

本文系作者十余年来研究该一新的物探方法的理论总结与实测成果介绍,天然电磁场是一个随机场,作者于其中找到了一个并不随机的稳定量;任一方向的磁场与其垂直方向的电场的比值。引入一个多层岩层相叠时其表面对电磁波入射的总反射系数的概念,从而导出了方法的正反演计算式及相应仪器的设计方案,并制造了测深仪器。