封面故事

时间域固定翼航空电磁勘查系统样机半航空试验试飞现场。基于国产Y12IV型专用飞机、具有完全自主知识产权的大勘探深度时间域固定翼航空电磁勘查系统,攻克了大磁矩发射等一系列关键技术难题,实现了高分辨率实时数据采集。样机的半航空试飞成功,表明其整     

固定翼时间域航空电磁系统的飞机选型问题

对国外典型固定翼时间域航空电磁系统飞机平台及国产飞机平台的各项性能进行了对比分析,对改装能力、运行费用、安全性等几个方面进行了评价,总结了固定翼时间域航空电磁系统设计飞机选型的基本经验和规律,提出了用综合效费比指标来指导飞机选型工作。     

频率域航空电磁法水资源探测深度及应用研究

为了了解频率域航空电磁法在水资源勘查中的应用条件和勘查效果,以层状介质模型为基础,计算了多种水文地电模型、多种电磁系统装置的频率域航空电磁响应。通过分析吊舱式直升机频率域航空电磁系统、固定翼频率域航空电磁系统在不同水文地电模型的电磁响应特征和衰减规律,分析了这2套系统在不同水文地电模型条件下的探测深度,即在盐渍化地区,频率域航空电磁系统最大勘探深度为60 m,在非盐渍化地区最大勘探深度为130 m。在综合分析频率域航空电磁法在水资源勘查应用前景的的基础上,通过国内外应用实例表明,频率域航空电磁法在中国东部沿海地区,以及内陆干旱地区寻找浅层淡水是有效的。该项成果对今后利用频率域航空电磁法进行水资源调查具有重要意义。     

一种新型的组合波航空电磁脉冲发射系统

由于在低压输入,多匝、低阻发射线圈条件下很难实现理想的方波电流脉冲,GEOTEM等国外经典的时间域航空电磁系统大都采用半正弦波发射电路来实现大磁矩发射。笔者设计了一种新型的准谐振组合波脉冲发射电路,能够在提高通断速度的同时实现近似方波的组合波脉冲发射,有利于提高航空电磁勘查系统的分辨能力。在此基础上,成功研发了一套固定翼航空电磁脉冲发射系统,可激发基频可选、脉宽可调的双极性组合波电流脉冲,电流脉冲的幅值达到650 A,峰值磁矩达到50万Am2。     

吊舱式直升机频率域电磁系统 在北京密云红光铁矿的勘查效果

新引进的IMPULSE吊舱式直升机频率域电磁、磁综合系统是新型的数字化宽带系统,通过分析该系统在北京密云红光铁矿进行的试验勘查结果,其中包括电磁、磁场的剖面和平面特征,以及其转换的视电阻率和电阻率深度断面特征,并与以往Tridem固定翼电磁系统所测量的结果进行对比,证实了IMPULSE系统比Tridem系统具有较好的分辨率和较大的勘探深度,在矿产和水文勘查中具有显著的勘查效果。     

基于P-750固定翼飞机的自动化航放/航磁测量系统研制

为提高航空物探作业效率,提升自动化作业水平,降低安全风险,研制了可实现自动化作业的航放/航磁测量系统。以P-750固定翼飞机为平台,开展了系统集成和飞机改装,实现了航空物探无人值守作业和远程监测。对该系统开展了飞机本底、磁静态噪声、GPS定位精度、磁补偿效果及动态噪声等技术指标测试,完成了航放系统标定和试验飞行。测试和试验飞行结果表明,系统各项指标均满足或优于现行航放和航磁测量规范的要求,验证了基于P-750固定翼飞机的自动化航空物探（放/磁）测量系统可安全、高效执行航空物探作业任务。     

航空地球物理勘查科技创新与应用

简要回顾了中国航空物探技术的发展历程，重点阐述了21世纪以来、尤其是"十一五"以来国内航空物探的主要技术创新与应用成果，并对今后发展趋势进行了分析与预测。为满足国家与社会需求，"十一五"以来，中国的航空物探技术，尤其是航磁多参量、矢量测量、航空重力测量和时间域航空电磁测量技术得到快速发展；在航空物探技术创新过程中，航空物探资料的综合研究和应用得到了加强，在基础地质、固体矿产勘查与评价、能源勘查与评价等方面取得了重要成果，在地下水资源调查、工程地质勘查、环境地质调查等方面显示出了良好的应用前景。为满足国家资源勘查和环境评价对航空探测技术的需求，未来中国航空物探测量系统的分辨率、稳定性和实用性将进一步提高，航空物探在加强基础地质、固体矿产勘查、能源勘查等传统领域应用的基础上，将拓展及加强在深地探测、深海探测、深部地热调查、水资源调查、地质灾害调查、军事及测绘等领域的应用。      

基于AeroTEM直升机时间域航空电磁响应曲线分析

在航空电磁实际勘查中,有较多因素影响系统的勘探精度和分辨率.这里以AeroTEM系统为例,基于MAXWELL软件正演模拟算法,对异常体横向距离变化、异常体倾角变化及异常体埋深变化对电磁响应曲线的影响进行分析.正演模拟结果表明:时间域直升机航空电磁系统具有较高的横向分辨率,对不同倾角的异常体都有较好的响应以及具有较大的勘探深度.     

时间域航空电磁系统探测深度研究

时间域航空电磁系统探测深度与采样时间、发射磁矩、大地电导率、仪器背景噪声和灵敏度等诸多因素相关。本文基于时间域航空电磁一维正演对时间域航空电磁系统探测深度进行研究。正演算法从麦克斯韦方程出发,结合准静态近似条件,得到一维层状介质上空中心回线频率域电磁场响应的垂直分量,并采用汉克尔积分进行计算,进而通过时-频变换获得时间域电磁场响应。探测深度研究参考仪器背景噪声水平,通过设定最小可识别信号阈值（本文设定为系统背景噪声三倍）获取最大可探测分离时间,进而利用该分离时间结合平均电导率求取最大探测深度。最后本文以VTEM系统为例,对不同层状介质模型以及不同发射磁矩、背景噪声、发射脉宽和飞行高度下的时间域航空电磁系统最大探测深度进行分析和讨论。     

基于Debye模型的时间域航空电磁激电效应正演模拟

时间域航空电磁法是一种高效的地球物理勘查方法。由于激电效应的存在,晚期道电磁数据经常会出现符号反转现象。此时,传统的不考虑激电效应的成像和反演方法无法恢复地下真实电性结构,因此需要开发含激电效应的电磁正反演模拟技术。本文提出了一种基于非结构有限元的时间域航空电磁激电效应三维正演算法。为描述介质的激电效应,引入Debye模型,利用频时转换将其变成时间域导数形式,进而采用无条件稳定的二阶后推欧拉方法进行时间离散。之后,采用基于非结构四面体网格的矢量有限元法,对麦克斯韦方程进行空间离散,实现含激电效应的时间域航空电磁正演问题求解。通过与均匀半空间模型的一维半解析解进行对比,验证了该算法的准确性。最后,计算了半空间和三维地质体具有不同极化条件时的电磁响应,发现可以根据航空电磁响应曲线的衰减特征,有效识别围岩及异常体的极化特征。此外,激电参数对时间域航空电磁系统的影响特征研究表明,地质体电阻率越高或者充电率越强,极化效应影响越严重。     

大深度多功能电磁探测技术研究

通过对大功率多功能电磁法发射系统所涉及关键技术的研究, 研制出具有自主知识产权的大功率(70kw)多功能(具有CSAMT, IP供电功能)电磁发射样机; 通过对多功能电磁法接收系统所涉及关键技术的研究, 研制出多功能(具有AMT、CSAMT, IP测量功能)电磁法接收样机; 研究开发了与多功能仪器样机相配套的数据处理技术; 在试验区开展了自主研制的多功能电法系统与GDP32的场地对比试验, 取得了良好效果     

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。      

基于射频技术的智能家电集中控制系统设计

运用单片机技术,设计了无线遥控的家电集中控制系统,该系统由发送部分和接收部分组成,发送部分由无线发送电路、无线发送控制电路组成;接收部分由无线接收电路、继电器构成的开关控制电路和可控硅调光电路组成。实验表明,该控制系统能够完全准确实现家电的无线控制。另外,可以根据实际生活需要设计相应的电路,对家中所有家用电器实现多功能的控制,让家居生活更优质、高效、舒适、安全。     

大深度多功能电磁探测技术与系统集成

大深度多功能电磁探测系统,主要由多功能电磁探测仪器、数据采集与处理、电磁二三维正反演模拟等组成。系统研发中,攻克了多功能电磁分布式接收、大功率发射、三分量高温超导磁传感器所涉及的多项关键技术,并研究开发了配套的数据采集、处理与解释技术,系统具备AMT/MT、CSAMT、IP等测量功能。对研发系统进行了与GDP-32^Ⅱ的野外对比试验及典型矿区的应用,取得显著的试验应用效果。     

基于BP神经网络的固定翼航空电磁线圈姿态校正

固定翼航空电磁系统在测量过程中受风向、飞机飞行颠簸等影响,线圈姿态会发生变化,使接收到的电磁响应产生偏差。本文基于法拉第电磁感应定律,利用线圈坐标系和系统坐标系之间的转换关系,推导了线圈姿态变化时的电磁响应计算公式,得出电磁响应由线圈姿态变化过程中切割地磁场所产生的动态响应以及线圈处于倾斜状态下所感生的静态响应组成。并研究了基于BP神经网络的线圈姿态校正算法,首先利用地磁场和线圈姿态角度计算去除动态响应,然后构建BP神经网络模型,用该网络得出静态响应系数,实现静态响应校正。仿真结果表明,经过校正后的电磁响应数据质量得到很大改善。     

探地雷达探测中对媒质相对介电常数的测定

分别就探地雷达探测中的收发一体式天线、收发分离式天线在实际工作中对媒质相对介电常数的几种主要测定方法：已知目标深度法、点源反射体法、共中心点（CMP）法及层状反射体法,从理论到实例一一做了详细的论述。实践证明,这些方法能够满足生产要求。     

数字发射在航空电磁仪中的应用

讨论了航空电磁仪工作原理、数字发射机以及数字发射多频的原理,介绍了数字发射在航空电磁仪的应用.航空电磁仪发射机由于采用了最新的数字发射技术,减少了系统的重量、使用更灵活、零漂更小、噪声水平更低,提高了电磁测量系统的技术指标和测量能力.     

Potentialities of ultrawideband GPR in low-resistivity geoenvironments

We assess the potentia4lities of ultrawideband (UWB) electromagnetic pulse sounding of low-resistivity geoenvironments using the ground-penetrating radar (GPR) system developed by us and compare the obtained results with 2D electrical resistivity tomography and standard GPR data. The research was performed in an area of Quaternary clay deposits with a resistivity of 20-50 Ohmm. For an OKO-2 GPR antenna with a center frequency of 150 MHz, the sounding depth is 2-4 m, whereas UWB sounding provides penetration of the GPR pulse to a depth of 30-40 m. Deep UWB sounding of low-resistivity environments is possible under the following conditions: use of generators based on drift step recovery diodes (DSRDs), high matching of the UWB receiving and transmitting antennas to the environment, and an increase in the noise immunity of the recording system, in particular, due to a decrease in the intensity of air waves.     

地球物理中波动方程有限差分偏移模型应用及实验对比

浅层地震反射法获得反射地震剖面发生偏移是地震数据处理过程的中心环节。本文建立了针对不同要求所需要的地层及速度模型,合成了用于偏移处理的叠后自激自收剖面。利用15°和45°有限差分法及Stolt方法、相移法对剖面进行了处理,并将处理的结果进行了对比,对算法间的差异进行了总结。     

声波测井技术在场地勘察及地震安评中的应用

声波测井属于地震勘探,也是原位测试技术,依据激发接收装置的不同分类也不同,目前广泛使用的是单孔检层法。这里对声波测井技术原理进行了详细说明,震源设置、测试方法和资料处理也较为详细地介绍说明,通过锤击的方式可以获取反相的剪切波记录,利用初至的时间差异,可以求取每层的剪切波速,进而获取等效剪切波速,为场地类别划分、动力学参数和卓越周期的求取提供数据,并通过实例进行了实际应用,该方法有待于进一步完善和发展。