磁力梯度张量测量及应用

随着超高灵敏度和高精度的超导量子干涉磁力(SQUID)技术的突破,世界上多个国家正在积极研究磁力梯度张量测量系统.张量技术在资源勘探,军事、环境等领域有重要应用价值,磁力梯度张量具有良好的数学性质,受磁化方向影响小,其特征根和不变量能更好地反演场源参数(方位、磁矩等)并对场源进行定位、追踪;当前磁力梯度张量测量系统开发技术领先的主要有德国的LTS-SQUID全张量磁力梯度测量系统,美国的HTS-SQUID全张量磁力梯度测量系统及澳大利亚的GETMAG磁力梯度张量测量系统;目前,磁力梯度张量技术已广泛应用于军事方面的场源实时定位跟踪、环境方面的UXO及其他铁磁性物质的探测、资源勘探方面的场源细微结构走向的识别等.这些应用均取得了比以前磁力标量测量更好的效果,磁力梯度张量技术正成为磁力勘探中一个新热点.     

全张量重力梯度数据误差分析及补偿

针对用于航空移动平台的高精度全张量重力梯度测量系统,深入研究了梯度仪12个加速度计按3个不同旋转轴圆盘形成差分组合的结构。在确认该结构具有有效抑制运动共模加速度、减少外界环境干扰、实现高精度探测优点的同时,着重分析了重力梯度仪测量误差的来源和影响。研究表明,主要影响包括仪器固有随机噪声和外界确定性噪声。为定量描述影响程度,推导了在航空动态环境下的测量方程,并分离出加速度计的性能不匹配、平台不稳定、圆盘转速不稳定3个主要固有因素,从时间域和频率域角度定量分析固有影响因素的噪声水平。试验分析表明,通过利用Simulink仿真系统可以获得固有因素产生的噪声水平,并提出抑制方案。针对搭载环境测量误差,还分析了实测飞行中姿态和质量的改变对重力梯度测量值造成的环境影响,提出了基于点质量源的自身梯度校正方法。     

卡尔曼滤波在电阻率测井数据处理中的应用

卡尔曼滤波的主要思想,是用状态方程和量测方程描述线性动态系统。在求得滤波器表达式之后,给出了滤波递归算法。卡尔曼滤波应用于测井数据处理,其参数具有特征性,对如何确定某些参数进行了讨论。实例证明,经过卡尔曼滤波处理后,测井曲线的纵向分辨率有了显著提高,定量解释结果也接近于地层真值。     

卡尔曼滤波在建筑沉降监测数据处理中的应用

卡尔曼滤波作为一种动态数据处理方法已广泛应用于变形监测数据处理中。本文结合合肥市某小区6号楼沉降监测数据,建立相应的卡尔曼滤波模型,通过MATLAB编程实现,成果显示该模型较好的模拟了建筑物沉降的变化规律。     

卡尔曼滤波在阳山金矿控制测量中的应用

卡尔曼滤波在信号处理与系统控制领域应用广泛。本论文主要是利用卡尔曼滤波数学模型对控制测量中的GPS信号、星历和残差进行优化,从而在同一时间、同一地点、同一天气的情况下尽量提高GPS精度。     

卡尔曼滤波在阳山金矿控制测量中的应用

利用卡尔曼滤波数学模型对甘肃省文县阳山金矿带安坝矿段的7个控制点测得的GPS信号、星历和残差进行优化,通过对卫星星历信号图、卫星残差图、矢量表、标准误差表和后验协方差矩阵表几个方面对未使用卡尔曼滤波和使用卡尔曼滤波两种情况得到的数据进行比较,从而得出以下结论:在同一时间、同一地点、同一天气的情况下使用卡尔曼滤波模型能大大提高控制测量的精度。     

地质力学磁力模型试验原理及其在工程中的应用

地质力学磁力模型试验借鉴土工离心模型试验中利用离心力模拟重力的思想。在均匀梯度磁场中,掺有铁磁材料的相似材料会受到均匀的磁力作用,由此可以利用均匀的磁力场模拟重力场。根据电磁学基本原理和磁路设计原理,设计并制造了一台2 000匝线圈的均匀梯度磁场发生装置。该装置在220 V电压情况下,能够产生0～16 A电流,在1.2 m×1.2 m×1.0 m试验空间内,可将磁性相似材料的重度提高10～30倍。以锦屏一级电站左岸高陡边坡为例,进行地质力学磁力模型试验。试验结果表明,在一定的电流作用下,可以使模型所受体力的提高倍数达到相似比的要求,并与数值模拟结果进行了对比,试验结果与计算结果基本一致。在增加通电电流时,试验设备可以模拟边坡的超载过程,进而可以求出边坡的超载安全系数。     

地面磁梯度测量在勘查地下污水管道中的应用

利用在辽宁某地区实测的垂直磁梯度数据,采用欧拉反褶积方法对地下异常情况进行处理和解释。正演研究表明,理论计算获得的磁梯度比实测磁总场的灵敏度高,结合磁梯度数据和欧拉反演方法可以进行较为复杂地形的解释。通过将计算获得的磁梯度异常与实测磁梯度异常对比,后者对地质体的分辨率更高。对地面垂直磁梯度数据进行反演,结果表明:该方法能够准确地确定地下污水管道的边界和埋深。     

重、磁力测量在发现新疆黄山铜镍矿中的作用

新疆黄山铜镍矿床是一个与基性－超基性岩体有关的隐伏大型铜镍矿床。它是通过对１：５万比例尺航空磁力测量Ｍ－４２号异常进行地面检查而发现的基性—超基性岩体，地表有孔雀石、褐铁矿化、铜矿点。然后在岩体上进行大比例尺的重、磁力测量，研究岩体的形态产状，和可能赋存隐伏硫化铜镍矿体产部位。根据重、磁力测量成果和地质资料综合研究，确定岩体的形态产状和可能赋存隐伏硫化铜镍矿体的位置，布置钻探工程，钻遇隐伏铜镍矿体，使该区普查找矿工作取得重大进展，现已探明为大型铜镍硫化物矿床。     

移动平台全张量重力梯度数据的噪声抑制

全张量重力梯度仪器测量数据中包含了大量的白噪声和有色噪声。传统的数字滤波器只能滤除某一频段外的噪声,对于混叠在重力梯度有用信号频段范围内的有色噪声不能很好的对其进行分离。为了同时滤除白噪声和有色噪声,笔者利用卡尔曼滤波器采用增广矩阵法将全张量重力梯度数据中的有色噪声进行估计,在抑制白噪声的同时将有用信号和有色噪声分离,并利用数字滤波器与卡尔曼滤波器的优点,将其结合生了更好的滤波效果,得到了更高质量的梯度信号。通过模型试验验证了本方法对噪声的滤波能力,并满足高精度重力梯度数据处理要求。     

全张量重力数据水平分量噪声滤除方法

为获得更好的噪声滤除方法,本文建立一个球状模型,对全张量重力梯度三个水平分量加入高斯白噪声,并利用FFT和PSD分别对加噪后三个分量(Vxx1,Vxy1,Vyy1)进行频谱分析,根据频谱分析结果分别设计了巴特沃斯低通滤波器和高斯低通滤波器对加噪数据进行滤波,取得了较好效果,并利用复杂模型验证滤波效果。     

全张量重力梯度数据垂直分量噪声滤除方法研究

全张量重力梯度数据中含有高频成分,为了在去除高频噪声的同时,保留浅部小异常体信息,本文利用最小二乘原理,求解重力梯度垂直分量与重力数据联合约束下的超定方程组。结果表明,随着计算窗口的增大,去噪效果越来越好,对于本文所设计的模型,当计算窗口增大到32×32时,重力数据中99%以上的噪声被去除,张量数据Vxz、Vyz中,分别有大约40%、50%的噪声被去除;同时,浅部小异常体信息几乎全部保存。     

航空重力弱信号提取的卡尔曼滤波方法研究

航空重力测量以飞机为载体对重力场数据进行采集.由于气流、飞行状态及机体自身振动等因素的影响,航空重力测量原始数据含有大量的噪声,信噪比高达上万级分之一,因此从原始测量数据中获取弱小重力信号成为航空重力测量系统发展的一个技术难题.本文针对航空重力测量系统将通用卡尔曼滤波公式进行了适应性调整,建立了航空重力异常的数学模型,...     

一种低温超导航磁梯度张量数据补偿模型

超导航磁梯度张量数据补偿时,补偿模型的仿真结果与实际测量数据补偿结果往往存在一定差异。本文从实测数据出发,以建立对实测数据有效的模型为目标,分析了误差的来源,结合磁干扰、安装误差、不平衡度等提出了综合补偿模型,给出了模型求解方法。同时,采用综合补偿模型对实测数据进行补偿处理并验证。实验结果表明,本文所建立的综合补偿模型适用于实测数据的补偿,能够有效降低外界干扰的影响,提高航磁梯度张量数据的质量,且补偿效果明显。     

基于指数趋势模型的卡尔曼滤波法在危岩体变形分析中的应用

以指数趋势模型为基础,建立卡尔曼滤波模型对链子崖危岩体GA监测点的位移量进行预测。首先,把非线性的指数趋势模型经线性化处理后转化成线性模型,用线性最小二乘法求出线性化后的模型参数,再将线性化后的模型参数看作带有动态噪声的状态向量,建立卡尔曼滤波模型,以此模型为基础,对危岩体的位移量进行预测。实例计算表明,用卡尔曼滤波模型对危岩体的位移量进行预测,其预测误差较小,效果较为理想。     

航磁全轴梯度异常特征研究

因提供多参量、压制深部异常突出浅部异常等优点,近几年航磁梯度测量在国内航空物探领域成为新的研究热点.以AGS-863航磁全轴梯度勘查系统为依托,介绍了航磁梯度理论基础和应用研究现状,为了总结归纳航磁梯度异常与地下地质体的对应关系,设计了典型理论地磁模型,进行了大量正演模拟计算工作,并结合野外应用实例,得出以下几点结论:相比于总场异常,梯度异常在圈定磁性体方面更具优势;对于独立磁性体,垂向梯度的峰值精确对应异常体的中心位置,当模型走向延伸越长,主剖面异常的零值点越靠近异常体边界,主剖面的纵向梯度的最大值和最小值可精确对应异常体的左右边界,垂直于主剖面的横向梯度的最大值和最小值精确对应异常的上下边界;对于组合磁性体,利用主剖面的纵向梯度峰值和垂直于主剖面的横向梯度峰值锁定的磁性体范围有所扩大,并且垂向梯度峰值向附近磁性体方向偏移;对比实测梯度数据与理论梯度数据,发现实测梯度数据存在明显的优势,可以在人文干扰识别、高频地质信息挖掘等方面发挥突出作用.这些工作可以为实测航磁梯度的野外数据获取者认识异常、鉴别异常和区分真假异常等提供参考,并为异常解释工作者提供一定的帮助.     

基于导数迭代法的重力归一化总梯度

针对传统重力归一化总梯度方法对油气藏分辨率不够和深度计算精度较低的问题,本文利用导数迭代法的向下延拓结果,计算重力归一化总梯度。将传统方法和本文方法同时用于模型试验,分析谐波数N、埋深和充满系数对G~H场特征的影响。结果表明,相比于传统方法,本文方法受谐波数N的影响较弱,G~H场对油气藏的分辨率更高,反演的油气藏深度更加准确。通过实际应用,证实了本文方法的有效性。     

地质力学磁力模型试验中均匀梯度磁场的构建

地质力学磁力模型试验利用电磁力（场）模拟重力（场）的原理研究地质力学工程问题,采用的相似材料由铁磁材料与岩土体混合而成。铁磁材料在磁场中的受力方向和大小与所处空间的磁通密度梯度的大小和方向有关,为了模拟均匀的重力场,需要得到在一定空间范围内磁通密度梯度大小相同、方向单一的磁场。根据电磁学基本原理,构建了3种磁路形式以获得磁通密度梯度相对均匀的磁场,对磁力模型试验相似材料进行加载。对比3种磁路,在最佳试验区内开放式磁路对磁场的利用率更高,所以在电流相同条件下等到的磁通密度梯度的量值也更大。与另两种磁路形式相比,尽管半开放式磁路在重量和工作效率上的性能不及开放式和封闭式磁路,但其最佳试验空间的磁通密度梯度的均匀性最好,误差在5%以内,半开放式磁路可以作为地质力学磁力模型试验的磁场发生装置。