瞬变电磁法矩形线圈自感的精确表达式

在瞬变电磁法(TEM)中,矩形线圈的自感参数主要用于局部导体晚期瞬变电磁场的等效计算和接收线圈固有过渡过程计算以及瞬变电磁仪器研制。目前,在瞬变电磁法教科书中,单匝矩形线圈自感计算公式都是近似的。本文通过积分方法,推导出了长方形及正方形单匝线圈自感的精确表达式以及正方形单匝线圈自感的近似计算公式。经计算,目前使用的近似公式与精确公式相比误差很大,当回线边长为5m时,误差最小为-39.2%,最大为238.85%;当回线边长为200m时,误差最小为-58.87%,最大为219.33%。本文推导的单匝正方形线圈自感近似公式与精确公式相比误差很小,当回线边长为5m时,误差为0.4%;当回线边长200m时,误差为0.26%。     

Simulink在瞬变电磁场暂态过程分析中的应用

为了研究瞬变电磁场分布变化规律，在理论上推导了不同阻尼状态下的瞬变电磁暂态响应方程，并采用Simulink对瞬变电磁场暂态过程进行模拟仿真，设计开发了激励电流、发射回线、地质异常体、接收回线等效电路模块和互感关系模块；系统研究了电感、分布电容和电阻对发射和接收回线等效电路的影响。结果表明:发射回线的阻尼状态决定了瞬变电磁场激励波形特点，接收回线的阻尼状态则直接影响瞬变电磁场的衰减特征和观测质量。电路仿真结果对于抑制非地质因素的影响和指导瞬变电磁观测系统设计具有重要意义。      

TEM中心回线法瞬变磁场求取和全区视电阻率计算

依据TEM法中心回线装置瞬变电磁场的衰减规律,给出了由实测的dB/dt求取瞬变磁场B的简单方法.详细推导了发射电流为斜阶跃波条件下由B迭代反演全区视电阻率的方法.为提高计算精度和速度,对计算过程中的积分、求导推导了解析表达式和采用标准数据库的方法计算含有概率积分的函数.对实测资料进行了计算,通过算例进行了验证和分析.     

瞬变电磁法圆形线圈自感计算

在瞬变电磁法（TEM）中,圆形回线的自感参数用于局部导体晚期瞬变电磁场的等效计算、接收线圈固有过渡过程计算、关断时间的计算以及瞬变电磁仪器研制等。目前,在瞬变电磁法教科书中,圆形线圈自感计算均使用近似公式。这里根据毕奥-萨伐尔定律推导出单匝圆形线圈磁感应强度及自感的积分表达式,利用MATLAB软件进行数值计算。结果表明,目前使用的自感近似公式,在用于计算半径为0.5 m和1 m的圆形接收回线自感时,误差分别为-18.978%和-26.542%。用于计算发射回线的自感时,当回线半径从2.821 0 m～112.837 9 m时,自感近似公式的误差从-35.84%～-55.65%,且单匝正方形回线与等面积单匝圆形回线的自感值之间存在5.12%～8.11%的偏差。     

瞬变电磁法小发射回线探测装置及其应用

瞬变电磁法的探测深度主要与观测时间有关。发射回线的尺寸主要是使信号具有一定的强度,以满足接收机灵敏度和信噪比的要求。当对小发射回线装置供以大电流时,同样可以得到和大发射回线相当的信号强度。大发射回线施工中的边缘效应是目前影响探测精度的原因之一,小发射回线装置避免了这个缺陷。云南、湖南和邢台等地的实际探测结果表明,小发射回线装置最大探测深度达800 m,资料解释结果与工程中的揭露、钻孔资料及地质资料一致。      

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.     

中心回线瞬变电磁探测的一种快速解释方法

分析了中心回线装置激发的电磁场在晚期与平面电磁波的传播特征,通过时-频转换将TEM数据转换成平面波场数据,构建了关于反射函数的M×N阶欠定方程组。用线性规划法解出反射函数序列q_m,大量模型的反演结果与理论值误差很小。以q_m为参数绘制出电磁响应时间剖面图,从而实现了TEM快速成像解释。成像剖面清楚地反映了断面的地电特征。实测资料的处理结果说明了方法的实用性。     

瞬变电磁法超小线圈并联式发射回线设计实验

针对浅层或矿井瞬变电磁法探测中发射系统电源电压有限使发射磁矩受限,而发射回线的寄生电感导致电流关断时间过长的问题,设计了瞬变电磁法超小线圈并联式发射回线,通过线圈的并联来增大发射磁矩,再通过外加电阻等方式减小关断时间。从理论上对常规发射线圈与并联式发射线圈建立了等效电路模型进行分析,并对并联式发射线圈与常规发射线圈进行了实验对比测试。结果表明：并联式发射线圈能有效增大发射磁矩,进而减小关断时间。本设计对减少浅层或矿井瞬变电磁法勘探盲区、加大勘探深度具有指导意义。     

矿井瞬变电磁法中多匝回线电感对目标体探测的影响

线圈的自感耦合作用使瞬变电磁早期时间道信号严重失真.为研究瞬变电磁早期信号的特性,讨论了多匝线圈与单匝线圈的自感系数的关系,得出线圈自感信号振幅的理论表达式,推导了单匝和多匝回线的电感公式,分析了回线匝数和回线边长的变化对目标体响应曲线的影响.研究成果对进一步研究瞬变电磁早期场的附加效应打下了基础,同时为提取早期数据的研究提供参考.     

磁源边长大小对电磁场扩散速度影响规律研究

全空间电磁场扩散速度计算的准确性,直接影响矿井瞬变电磁法探测结果的精度.基于电磁场全空间"双烟圈效应"理论,建立了全空间电磁场扩散速度数学模型.对不同边长磁源回线中心电磁场扩散速度进行了对比分析,并对巷道底板三层地电模型全空间理论视电阻率曲线进行了时深转换,结果表明回线边长大,较早时间段回线中心扩散速度大,但衰减速度快,影响浅部地层探测能力;较晚时间段,不同边长磁源回线中心扩散速度趋于相等,说明边长大小对深部地层探测能力影响小.提出了较早时间段电磁场扩散速度校正系数,改进了磁源回线电磁场扩散速度数学模型,为实际探测工作中磁源回线边长大小的选择提供理论依据.