利用瞬变电磁技术进行地下水资源勘察

为解决内蒙古白旗地区水资源严重短缺的问题,采用瞬变电磁技术进行水资源勘察.本文通过分析平原地区含水层的矿化度和孔隙度对岩石电阻率的影响,得出在内蒙古干旱牧区浑善达克沙地的含水砂砾岩电阻率值为75~150 Ω·m之间变化.以导电球体为模型来计算地下含水层异常的可分辨时间窗口,确定该区地下含水层异常出现最大值的探测条件.瞬变电磁技术在结合已知自流井的电性差异基础上,可以对地下水的含水层和含水深度进行准确勘察,确定新的水井5位置,经钻孔验证喷水量达到每小时100 m3以上,满足白旗供水需求.验证了瞬变电磁技术在地下水资源勘察中的有效性,为西部地区水资源的评价提供了重要的技术依据.     

可控震源地震方法在金昌铜镍矿区的应用实验

随着找矿工作向深部发展,可控震源地震逐渐成为金属矿勘探的主要方法。为探讨自行研制的PHVS-500型轻便小型可控震源在金属矿地震勘探中的应用效果,配合使用自行研制的地震观测系统,在甘肃金昌铜镍矿区开展了实验研究。通过PHVS-500与美国Minivib T15000型液压震源的实验剖面对比可知,轻便小型可控震源与国外震源产品在对应位置上反映出的4个反射层信息是一致的,表明了PHVS-500型轻便小型可控震源应用于金属矿勘探中是有效的。     

磁共振方法在堤坝渗漏探测中的实验

为精确定位堤坝渗漏点位置,介绍了一种能直接定量探测水的地球物理方法--磁共振法。通过阐述磁共振方法的基本原理和反演算法,确定适用于堤坝渗漏探测的线圈类型和测量方式。采用吉林大学自主研制的JLMRS型磁共振探水仪,在辽宁桓仁崔家街堤坝坝顶铺设4匝边长为12.5 m的正方形线圈,连续测量15个点,测量深度达35 m。经过数据处理和反演解释,得到坝体二维含水量剖面图,为消除上游水体对实验结果的影响提出了修正方法,进而得到坝体二维相对含水量剖面。实验结果表明:崔家街大坝存在3个渗漏点（距溢洪道140、180和240 m处）和2个渗透区（距溢洪道100～150 m和170～250 m处）;深度为-20~-10 m,为砾卵石层渗漏,与工程地质资料和下游渗水情况相符。     

电磁探测技术在工程与环境中的应用现状

电磁探测技术是工程和环境地球物理勘查中最有效的技术之一,近年来频率域和时间域电磁探测仪器不断发展,涌现出适用于地下管线探测、地下水污染监测、堤坝质量检测、土壤特性探测与评价的新型电磁探测仪器。频率域电磁探测仪器采用了传导电流和位移电流都不能忽略的频段以及位流发射技术;时间域电磁探测仪器向甚早期偏移,以弥补传统电磁法和探地雷达难以探测的盲区,提高探测的分辨率与探测效率。在美国爱得荷国家工程实验室(IdahoNationalEngineeringLaboratory)进行的电磁探测综合演示实验(EMID)反映出当今电磁探测仪器的水平和发展趋势。     

时间域航空电磁数据线圈运动噪声去除方法仿真研究

时间域航空电磁探测中,接收线圈在地磁场中的运动产生感应电动势,形成线圈运动噪声,因其幅度较大而成为航空电磁探测中的主要噪声源之一。线圈运动噪声具有低频特性,虽然幅度随频率增大而迅速衰减,但仍然含有高于发射基频的频率成分;因此,传统的高通滤波器在处理线圈运动噪声中存在一定的局限性。根据航空电磁数据的特点,采用多项式拟合全波半周期运动噪声,运用拉格朗日优化算法求解运动噪声多项式系数,并将其从半周期电磁数据中去掉以达到去除噪声的目的。通过仿真实测数据的运动噪声压制实验,对比分析了多项式拟合法与传统高通滤波器法的线圈运动噪声去除能力。仿真结果表明,多项式拟合法能够有效去除航空电磁数据中的线圈运动噪声,提高信噪比超过40 dB。     

矿井瞬变电磁探测中空芯线圈传感器的研制

针对矿井瞬变电磁法中探测空间的有限性及探测目标分布的全空间性,研制一种适合该方法的感应式空芯线圈传感器.根据矿井瞬变电磁探测需要,确定了感应式空芯线圈传感器的基本技术指标.通过对空芯线圈的物理结构和前置放大电路的等效噪声电路进行分析,获取了引入噪声的主要来源.构建感应式空芯线圈传感器的等效模型,实现传感器的幅频特性及低噪声的分析,给出影响传感器噪声水平的各噪声源随频率变化的规律,设计矿井瞬变电磁中降低传感器噪声的方法,采用该优化方法,传感器的总噪声在谐振频率处信噪比提高了15.6dB.测试结果表明:感应式空芯线圈传感器噪声性能和输出特性优于加拿大Geonics公司的3D-1HF-coil传感器,满足矿井瞬变电磁探测需要.     

海底电性源频率域CSEM勘探建模及水深影响分析

为了探索我国海域油气和水合物等高阻目标体CSEM勘探的可行性和方法技术,本文研究了在海水中水平电性源激励下有限水深海洋地电模型的频率域电磁响应,为进一步的1D和3D仿真计算奠定了理论基础.在推导电磁响应公式时,首先给出了各层介质的Lorentz势,然后根据Coulomb势与Lorentz势的关系,得到了各层介质的Coulomb势.各层介质中的电磁场均可以由Lorentz势或者Coulomb势计算得到,但在有限元计算时Coulomb势具有优势.长导线源的电磁场和势函数可以由电偶源的电磁场和势函数沿导线长度积分得到.文中具体给出了海水中水平电偶源和长导线源在海水层的电磁场公式,并根据该公式计算了不同水深环境下海底表面的电磁场分布,分析了海水深度对海底油气储层电磁异常的影响.结果表明,随着水深减小,异常幅度和形态特征发生明显变化.当水深很浅时(如50 m),只有同线方向的E_x和E_z两个电场分量存在明显异常.最后,以两个已知海底油田为例,计算了不同水深环境下可观测到的电场异常,展示了电性源频率域CSEM在海底勘探中(包括浅海环境)的良好应用前景.对于该方法实用化过程中还需进一步解决的问题,文中结尾部分也进行了初步探讨.     

电磁驱动可控震源在隧道探测中的应用

地震勘探对地下地质结构的调查是一种行之有效的方法。由于条件的限制,有些地区不适合采用炸药震源,而且炸药震源费用高、危险大。采用电磁驱动的高频可控震源,震源采用全新的电磁驱动方式,频率从10H z到1000H z,向地下发送可变频率振动。为验证高频可控震源野外工作的稳定性、可靠性、有效性,在鞍山东山隧道上进行了实际探测,与已知资料相比,得到了满意的结果。     

半航空频率域电磁探测三分量线圈传感器设计

半航空频率域电磁探测方法(semi-airborne frequency domain electromagnetic method,简称SAFEM)通常借助水平线圈传感器观测垂直分量磁场信号.然而,在实际探测过程中,观测单一分量磁场信号不仅缺失水平分量磁场信息,并且在磁场响应畸变区域难以校正,造成视电阻率解释结果精度低、误差大等问题.为此,本文设计并研制了一种能够用于SAFEM探测的三分量空心线圈传感器,采用三组相互垂直的接收线圈分别接收三个分量的磁场信号.首先,为满足旋翼机载重要求,设计0.5 m直径的小尺寸圆形线圈用于接收垂直方向磁场,两个0.01 m边长的方形线圈用于接收水平方向磁场,并对三组线圈的互耦情况进行分析,确定了线圈的最佳相对位置.其次,针对线圈传感器的物理结构特点,综合线圈的寄生电阻、电感和电容值大小的分析结果,确定最终的物理结构参数.进一步地,通过分析不同阻尼状态下的传感器及前置放大电路的频率响应特性,确定了最佳的阻尼系数调节范围.在此基础上,设计了带有阻尼状态调节的低噪声差分前置放大器电路作为SAFEM信号调理模块.最后,开展屏蔽室测试实验和野外探测实验验证三分...