基于磁偶极子的频率域电磁系统几何误差分析

基于磁偶极子模型的频率域电磁法仪器在进行大地探测的过程中,由于收发线圈的安装误差、晃动以及材料的几何形变等因素影响,收发线圈的位置及姿态角发生变化,从而产生几何误差,而几何误差的定量分析对频率域电磁法仪器在制作、野外实验操作以及校正方面均具有很强的指导意义。本文根据误差来源的不同,将几何误差分为一次场误差和二次场误差两类;通过引入一次场张量矩阵和二次场张量矩阵,基于均匀大地模型正演得到9种线圈架构接收线圈接收到的一次场及二次场,并以微分的方式定量地分析了9种线圈架构收发线圈位置及姿态角变化引起几何误差的变化特征。对9种线圈架构的几何误差分析可知:在几何形变引入的一次场误差中,仅有PERyz、PERzy线圈架构不包含位置变化的一次项误差,仅有VCA、VCP及HCP线圈架构不包含姿态角变化的一次项误差;在几何形变引入的二次场误差中,PERzx、PERxz线圈架构最大,而VCA、VCP及HCP线圈架构受高度及收发距变化的影响很大,需要实时测量并进行校正,VCP线圈架构受收发距变化以及姿态角变化的影响最小。     

航空瞬变电磁TS150测量数据的校正分析

在航空电磁测量工作中发现,由于地面障碍物的存在以及气流的变化,吊舱离地的高度会发生起伏变化,同时伴随有吊舱姿态的变化,并产生干扰航电异常;据此航空瞬变电磁测量的原始数据需要进行高度校正和姿态校正,但目前引进的国外航空电磁测量系统未配有姿态测量设备。本文根据航空瞬变电磁理论分析吊舱的离地高度和姿态的变化对电磁响应影响的变化情况,通过2条测线数据的校正效果,证明高度校正和姿态校正的有效性及必要性,提出航空瞬变电磁测量系统加装吊舱姿态测量设备的建议。     

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。     

频率域航空电磁法地形影响和校正方法

为了研究地形对频率域航空电磁法的影响程度,以及如何有效提取由于地形产生的航空电磁场,笔者利用频率域有限差分法开展了复杂地形条件下的频率域航空电磁响应计算和分析研究。计算结果表明,坡度较陡的地形对频率域航空电磁响应影响较大(尤其在沟谷位置地形影响最大),以至于增加了电磁异常的复杂程度,影响了电磁异常的解释结果。在综合研究的基础上,采用二维和三维的地形校正方法对典型地形地电模型进行校正,有效去除和压制了地形引起的电磁干扰异常,突出了异常体引起的电磁异常,提高了频率域航空电磁的解释效果。     

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。     

直升机频率域航空电磁系统在均匀半空间上方的电磁响应特征与探测深度

直升机频率域电磁系统的最大勘探深度究竟是多少，一直是有争议的问题。在实际工作中，通常认为其最大勘探深度为150m，但这些都是根据实际的勘查经验得出的，没有统一的标准。针对这一问题，根据均匀半空间模型，推导了不同装置的频率域电磁响应的理论公式，分析了不同装置的频率域电磁响应特征，探讨了电磁响应特征与穿透深度的关系，并给出了不同装置的频率域电磁系统的理论探测深度。     

直升机载频率域电磁系统在我国环境和工程勘查中的应用前景

本文根据国际上采用直升机载频率域电磁系统进行环境和工程勘查的应用效果,结合我国引进的航空电磁系统的性能和特点,探讨了采用直升机载频率域电磁系统在我国进行环境和工程勘查的应用前景。     

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.     

频率域海底电磁法三维正演研究

为了研究频率域海底电磁法在油气勘探中的可行性,根据海底电磁法的观测特点,建立海底三维地电模型,采用频率域FDTD三维正演模拟程序,计算不同参数时频率域电磁响应,获得了不同模型、不同频率下电磁场的响应。     

吊舱式直升机航空电磁技术示范应用

吊舱式直升机频率域电磁、磁综合系统(以下简称“吊舱系统”)采用新型的宽带技术,数字化程度较高,系统较为灵活,尤其适合于地形较为复杂地区的矿产和水工环勘查工作。但由于吊舱系统在复杂山区飞行难度大,且没有实际工作经验,因此通过选择3个测区的吊舱系统试生产工作,在测量方法技术,数据处理方法和成果解释方面,以及基础地质研究、矿产勘查、地下煤火勘查方面均取得了显著成果。解决了航空电磁方法探测地下煤火区的电性结构特征问题,以及航空电磁方法直接寻找良导矿体的关键问题,弥补了航磁间接寻找多金属矿的不足,并取得了明显的勘查效果。     

航空重力梯度测量飞行姿态影响及误差校正

在石油和金属矿勘探中,相对于重力异常数据,航空重力梯度数据含有更多的高频信号成分,能更好的描述小的异常特征。为了得到地下异常体的真实重力梯度数据,需要全张量梯度测量数据中有效地去除飞机自身梯度值的影响。针对这一影响,提出线性的校正方法。考虑飞行姿态的改变引起的空间坐标系的变化,在校正过程中给出旋转矩阵和张量转换矩阵来实现坐标系的统一。通过模型实验分析了自身梯度值随姿态角变化情况,用实际梯度数据计算证明了该方法能够减小几个E的姿态误差,有效提高数据的精度。     

用于航空电磁数据调平处理的导数突变点统计法

航空电磁数据中经常存在条带状误差,为消除这种误差,通常采用窗口滤波。但是,窗口参数及滤波参数要求极为严格,且不能区分调平误差和其类似大小的地质异常,需要操作者多次尝试以寻求合适的处理参数。这里提出了导数突变点统计法,该方法首先在沿伪切割线方向（垂直飞行方向）,对网格化的航空电磁数据求取伪切割线的导数,采用高通滤波方法滤掉幅值比较小的导数突变点;然后统计每条航线上的突变点个数,根据预设的阈值,确定出存在条带误差的航线;再针对这条航线上的数据,采用均值滤波得到调平结果。导数突变点统计法能自动找出存在误差的航线,并只针对误差线进行滤波,能有效消除条带状误差,极大地保留真实地质异常。导数突变点统计方法算法简单,输入参数少,数据处理速度快,为航空电磁数据调平提供了一种新思路。     

瞬变测深视电阻率曲线的正演计算及其初步解释

本文以垂直磁偶极子发射,接地导线测量这样一种发一收装置为例,讨论了求解时间减电磁场问题的计算方法,具体思路是：用线性滤波法,先求解频率域问题,然后且Ｇａｖｅｒ－Ｓｔｅｈｆｅｓｔ逆拉氏变换法将频率测深正演问题转化为相对应瞬变测深（时间域）正演问题,得到了垂直磁极子场中,水平层状介质表面瞬变电磁场分量的近似表达式,由此计算了视电阻率曲线,并从理论上探讨了瞬变测深视电阻率曲线的垂向分辨能力,本文试图对中     

极射赤平投影中的数学方法

本文提供了严格依据赤平投影原理并利用空间解析几何知识推导出的公式计算方法，可以写出已知产状的线或面的赤平投影方程，也能计算两线所共的面，两面的交线，线或面之间的夹角以及它们的平分线或平分面，可以进行真倾斜和视倾斜的换算，倾斜和侧伏的换算；模拟线面绕轴的旋转以及恢复节理的原始产状；最后阐述用计算机进行节理统计和绘制极点等密图的原理。所用的向量表示方法直观表达了相关构造要素之间的空间关系，可用于计算机辅助教学，也能用于生产实践，精度可达0.01°。     

三角波场源航空瞬变电磁测量的高度校正方法分析

近年,我国在引进国外航空瞬变电磁测量系统后开展了一系列的生产活动,但尚未建立一套航空瞬变电磁数据处理规范,航空电磁测量数据处理技术仍有待进一步完善.其中航空瞬变电磁测量数据因存在起伏飞行,在低阻地区形成明显的干扰异常,需要进行飞行高度校正,本文主要讨论高度校正的数据处理方法.通过高度校正数据处理方法的分析,得出三角波场...     

盾构俯仰角变化对盾构-土相互作用影响研究

盾构姿态改变过程中盾构?土相互作用是复杂的多相耦合问题。针对盾构俯仰角这一关键姿态参数，基于地基反力曲线，通过等效土体弹簧简化了盾构?土相互作用关系，从而建立了盾构-土相互作用模型。通过改进的Terzaghi松动土压力计算方法，解决了盾构?土相互作用初始边界问题。基于以上研究成果，得到了盾构俯仰角理论计算方法，并对垂直基床系数以及上软下硬地层等因素对盾构?土相互作用的影响进行了分析和讨论。结果表明：上软下硬地层不利于盾构姿态的控制，对于盾构姿态控制的要求更高。最后，结合济南地铁R2线盾构隧道工程对俯仰角的实测数据进行了对比分析，结果表明，由于千斤顶施加的偏转弯矩无法完全作用于盾构，导致实测值普遍略小于理论值。盾构俯仰角的理论计算方法可为盾构姿态控制提供理论指导。