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。      

等值反磁通瞬变电磁法天线零磁通面位置的确定方法

确定零磁通面几何位置是等值反磁通瞬变电磁法探测系统的关键。为此,提出了一种调零方法：用等值反磁通瞬变电磁仪连续发送固定频率的双极性方波,接收机实时采集接收天线的时间域信号,并使用离散傅里叶变换分别计算出粗调、细调和微调接收天线位置的最小功率谱密度(A1、A2、A3),当A1>A2>A3时,接收天线处于零磁通面。发送20 kHz双极性方波试验的结果表明,当A1>A2>A3时,二次场衰减信号过渡过程得到明显改善。该方法可为高性能等值反磁通瞬变电磁仪器的设计和制造提供参考。     

工程勘探瞬变电磁仪关键技术研究

瞬变电磁勘探法是工程勘探领域里新兴的一种很有前途的测量方法。但是作为一种重要探测工具,瞬变电磁仪的许多关键技术还没有解决,限制了瞬变电磁勘探法在工程勘探领域的应用。本文研究了瞬变电磁仪的硬件和软件设计中的关键技术,并提出了程控接收天线法和早期信号检测法等。      

临界阻尼状态下局部导电体TEM观测电压表达式的探讨

目前临界阻尼状态下局部导电体瞬变电磁观测电压表达式存在两种不同的结果,为了探究其原因,对临界阻尼状态下局部导电体观测电压表达式重新进行了推导,并用MATLAB软件对推导结果进行了验证。通过推导证明其中一种表达式存在错误,经过计算发现线圈阻尼系数越小,该表达式计算的观测电压误差越大;时间常数越小,计算的观测电压误差越大。     

一种基于差分接收的电磁感应阵列探头的设计与实现

为了有效提升车载或无人平台电磁感应探测系统的综合性能,针对国内现有阵列探头技术存在土壤适应性差、定位精度低、抗干扰能力弱等不足,提出一种基于差分接收的阵列式电磁感应阵列探头设计方案.该方案总体采用单发射线圈内部水平排列多个接收线圈的结构形式,接收线圈采用双D形平衡式线圈实现差分接收,使系统在土壤适应性、定位精度及抗干扰...     

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.     

小波变换在矿井瞬变电磁法中的应用

利用小波变换对接收的瞬变电磁信号进行多分辨率分析,通过分解与重构,从中提取有效信号,去除干扰信号,得到去噪后的信号。该方法能有效地去除干扰信号,又不会损失有用信号。实际资料处理结果表明:该方法对去除瞬变电磁晚期信号的噪声干扰有很好的效果。      

矿井瞬变电磁法多匝小回线装置电感效应的理论研究

由于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,并推导出单匝和多匝回线的电感公式。分析瞬变电磁发射回线等效回路的暂态过程及感应电动势的产生和衰减规律。影响早期信号的因素为线圈自感信号,它的衰减不仅与时间有关,而且与等效回路的材料有关。该项研究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。     

电阻加载蝶形天线的性能研究

由于探地雷达系统大多采用超宽带窄脉冲信号,因此要求天线具有极宽的工作带宽。利用矩量法对线性离散电阻加载蝶形天线进行分析,结果表明,线性离散电阻加载在使天线获得宽带特性的同时,并使辐射的脉冲信号拖尾变得平稳,因此能够满足探地雷达系统的需要。     

小波分析在TEM资料处理中的应用

针对瞬变电磁信号频带宽、动态范围大、晚期信号弱的特点,常规的滤波方法难以取得好的效果,提出应用多尺度小波分析进行瞬变电磁信号的去噪处理.实测资料的数据处理结果表明,小波分析能有效地区分有用信号与干扰噪声,是一种瞬变电磁信号去噪的可行实用的方法.并详细阐述了瞬变电磁信号的特点及小波去噪的原理.     

基于反正切法的定向钻孔雷达三维成像算法

作为探地雷达的一种特殊方式,定向钻孔雷达系统除了能够探测地下目标的深度和径向距离外,还能够对钻孔四周目标进行方位识别,进而利用所求方位进行三维成像。本文所研究的定向钻孔雷达包含一个发射天线和4个接收天线,4个接收天线等角度分布在垂直于井轴的圆环上。基于4个接收天线所接收到的四个信号的微弱不同,提出利用反正切法计算目标方位角,再利用方位角和各道信号组合计算井周地层纵横切片的算法,最终实现钻孔雷达三维成像算法。利用数值模拟结果检验了算法的正确性。     

阵列式探地雷达信号极化场特征

阵列式观测是探地雷达系统研制和新型探测方法的一个重要发展趋势,而同形多源并发地下目标响应特征分析成为系统研制和数据处理研究的基础和前提。阵列式天线的多源并发信号及目标反射信号存在复杂的极化特性,但同时也包含更多目标特征的响应信息。本文针对基于似平面波探地雷达系统,分析了目标体在极化平面波照射下的响应特征,从多极化信号角度分析典型地下目标体形态特征;并采用时域有限差分正演分析方法,通过对阵列天线接收到的数据沿时间轴进行积分来获得目标在地表投影的分布情况,分析了一维及二维分布的收发天线阵列对目标的检测。研究成果表明,多极化综合特征分析能够有效改善目标检测的稳定性,提高目标响应信号的信噪比,减弱天线方向图和目标散射截面闪烁对数据剖面的影响,降低数据处理和解释的难度。     

基于波形切除反褶积的探地雷达信号处理效果

探地雷达接收天线通常采用超宽频带进行记录,接收信号中含有多种干扰.为了消除探地雷达记录中的多次波干扰,提高信噪比,提出了将波形切除反褶积应用于探地雷达信号后处理的方法,提高了记录的纵向分辨率.阐述了该方法的原理和实现过程,分析了适用范围和应用条件.模型试验的结果表明雷达信号的多次干扰和随机干扰明显得到压制,图像效果明显得到改善.     

矿井孔中瞬变电磁探测异常响应特征模拟

为了解决常规矿井瞬变电磁超前探测方法受矿井外界干扰影响较大,异常体探测定位不精确的问题,提出一种在井下钻孔中测量瞬变电磁场三分量信号的超前探测方法,对接收线圈所处水平面不同位置、异常体不同方位的异常响应特征进行数值模拟。分析钻孔瞬变电磁探测原理,进行钻孔发射线圈与接收线圈的试验设计以及施工设计,对均匀全空间模型、均匀全空间异常体模型、异常体位于钻孔不同方位的三分量异常场响应特征进行系统分析。在低阻异常体与线圈垂直时,X分量、Y分量、Z分量异常响应最大,随着低阻异常体逐渐平行于接收线圈法向,异常响应逐渐减小,当低阻异常体完全平行于接收线圈法向时,X分量、Y分量、Z分量异常响应最小。通过以上认识,可以根据钻孔径向不同象限位置的异常场三分量组合形态不同,判断异常体所在钻孔的方位。在以钻孔钻进方向为Z轴正方向,以孔口所在平面右向为X轴正方向,下向为Y轴正方向的坐标系下,钻孔瞬变电磁水平分量异常响应形态均为“近似正弦曲线”或“近似反向正弦曲线”形态,通过形态组合判定出孔旁异常体所在象限。通过这样的规律,可分析三维空间条件下异常体的空间位置及赋存状态。通过钻孔瞬变电磁超前探测异常响应特征的分析,可...     

瞬变电磁法在金属矿产勘查上的应用效果及存在问题探讨

依据瞬变电磁感应理论及运用该方法技术在金属矿产勘查方面的工作实践,对该方法技术的资料处理与解释水平、应用效果及存在问题等方面进行了一些思索和探讨.     

高温超导磁强计研制及在瞬变电磁法中的应用

高温超导磁强计具有直接测量磁场、低噪声、高灵敏度、动态范围大、频带宽低频响应好的特点,可以取代感应线圈作瞬变电磁法的接收传感器。在理论上,高温超导磁强计应用在瞬变电磁法中具有优势。以高温超导磁强计作收传感器和以感应线圈作收传感器,在瞬变电磁法上进行了大量的野外对比试验,结果表明:把高温超导磁强计应用于瞬变电磁法(TEM)勘探上,能够加大勘探深度。     

瞬变场感应探头特性与响应的关系

感应探头是瞬变电磁仪器系统的重要组成部分,感应探头的特性与瞬变响应信号的获得关系十分密切.瞬变场感应探头特性主要包括感应探头的频率特性、延迟时间、固有过渡过程和频带宽度.感应探头的频率特性曲线在双对数坐标应呈45°上升的线性变化规律,否则瞬变响应早晚期的信号灵敏度不一致,所测的瞬变响应的衰变规律将失真.确定采样延迟时间的零时,必须考虑感应探头的延迟时间.感应探头的固有过渡过程和频带宽度主要影响早期信号的幅值.     

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。     

近地表夹粘土砂岩上回线瞬变感应耦合响应

本文介绍了一筱用来代表孔砂岩含水层内夹粘土薄层的一维自相似地电介质上的瞬变电磁感应模型。研制这个模型的目的是为了帮助解决在德克萨部希克里砂岩含水层上方采集的可控泊电磁感应数据中粘土／潜水面的多解性。此项研究发现粘土的分布是比粘土总含量更重要的影响变电磁响应曲线形态的因素,如果根据露头、夺心或伽玛测井分析相当好地掌握了粘土总含量,则通过绘制不同收发间距的接收回线峰值电压曲线就可获得地下粘土分布的信息     

矿井超浅层高分辨率瞬变电磁探测技术

为了减小矿井瞬变电磁探测盲区，提高探测精度，提出矿井瞬变电磁超浅层高分辨率探测技术。该技术不仅能够适用于常规的矿井地质探测，而且能够对矿井巷道顶板岩层裂隙等浅层地质体进行高分辨率探测，确保煤矿的安全高效掘进与开采。通过理论方法研究，确立了矿井浅层高分辨率瞬变电磁方法的可行性；设计硬件系统的发射电路和接收天线部分，使硬件系统能够适用于超浅层高分辨率探测；对数据采集软件以及数据校正方法进行分析计算，经过数据校正，提高了瞬变电磁浅层探测能力以及探测分辨率。通过矿井实测数据的分析与钻探验证情况的对比，说明该方法技术能够实现矿井瞬变电磁超浅层高分辨率探测目标，适用于矿井生产。