励磁控制的CSAMT发送机若干技术研究

文章介绍了利用励磁控制来实现可控源音频大地电磁法(Controlled Source Audio-frequency Magnetotelluric Method,缩写为CSAMT)发送机的系统结构与工作原理,对发送机的主要模块进行说明.该系统最大的优点就是功率可扩展性极强,其低频发送功率基本上只受限于发电机的功率与开关器件的参数.目前在实验室内已完成30KW样机,野外已实现了850V/25A的发送.该系统电路结构简单,易于维护,稳定性高.该研究为其它有源电磁法勘探大功率发送机研制提供了行之有效的方案.     

大功率多功能发射系统研究

DEM-T70是自行研制的具有自主知识产权的大功率多功能智能发射系统,用于为地面电磁法勘探提供大功率的人工场信号.发射系统中采用了GPS同步、DDS(直接数字频率合成)、CPLD(复杂可编程逻辑器件)、数字式PWM(脉冲宽度调制)稳流和发电机励磁稳流等新技术,开发了多频同步供电、高密度频点供电、全自动扫频供电和大功率快速逆变等关键技术,研制出大功率(70 kW)多功能(CSAMT-可控源音频大地电磁、SIP-谱激电、TDIP-时域激电)电磁法发射系统,其最高供电频率为8000 Hz,最高电压1200 V,最大电流100 A.场地试验表明,发射系统功能设计合理、技术指标先进、性能稳定可靠,该系统填补了我国在该领域的空白.     

基于合成孔径技术CSAMT成像研究

可控源音频大地电磁测深(CSAMT)在实际生产中具有广泛的应用,但依然存在着一些急需解决的问题,需引进新技术和方法,提高其探测、解释精度.根据CSAMT中同一目标体相邻的回波信号具有很强的相关性,借助合成孔径思想,对CSAMT数据进行相关叠加合成,进而提高其探测精度.本文首先解决了把应用于波动场的合成孔径技术应用到频率域扩散场中,再通过模型算例表明合成孔径技术可以有效的增强弱信号、提高分辨率、减小场源效应、提高信噪比等,通过噪声加载,也进一步证实了合成孔径成像技术在CSAMT的有效性.     

基于遗传算法CSAMT反演计算研究

提出了CSAMT方法测深的遗传算法反演,比较传统的线性反演方法,其对初始模型依赖性小,全局寻优能力强,适用于在地下电性参数比较模糊的条件下对测深曲线进行反演.本文设计多种理论模型进行模拟,证明该算法精度高,可行性强.     

高山峡谷区CSAMT观测系统研究

通常CSAMT采用的观测方式为发射设备摆设在距测线约6～8km的位置上,发射极与接收极平行放置．但在高山峡谷区,发射和接收装置因地形影响而不能按最佳方式布设．本文以1D正演EM波的技术为手段,研究了适合高山峡谷区的几种可能的CSAMT观测系统．比较了他们的优缺点．文章还对相应的反演方法提出了建议．     

大功率井-地电磁同步发射技术分析与系统实现

为了提高勘探深度和分辨率,对于地球物理传统可控源电磁法的人工激励场源而言,主要通过提高其发射功率和更换激发方位的途径来实现,但是单套的发射系统会因为功率的增加而变得笨重、复杂和可靠性降低,且不适用于金属矿复杂的探测环境.本文采用分布于勘探目标区周边多个方位的中功率同步发射系统来组合成一套大功率发射系统,该系统可以显著提高探测区接收信号的信噪比,有望克服传统可控源类方法的探测盲区和获取可靠性更高的异常体反演结果.每个单套发射系统由发电机、开关供电电源、发射电缆、发射电极、发射机及其外控同步激发控制器构成.利用此发射系统可以在地面或井下的多个位置布设多个人工激励场源,同时对异常体进行扫频激发,频率范围覆盖10 kHz~0.01 Hz,单套发射系统的最大发射功率为48 kW,发射电流大于60 A,同时,在地面、井道、巷道或已有的探测井中采集电磁场信号.通过对均匀半空间理论场值的叠加计算以及实际数据的对比研究发现,多方位场源同时激发能够提高目标区信噪比,并初步验证了其可行性.该方法对可控源电磁法系统提出了一种全新的研发方向,为金属矿勘探提供了一种新的探测手段.

     

深水拖曳式大功率时频发射与多链缆多分量电磁探测系统

海洋可控源电磁探测方法是目前海洋油气资源勘探和海底地质构造调查中不可或缺的物探手段之一.本文研究的深水拖曳式大功率时频电磁发射与多链缆多分量电磁探测系统,是深水双船拖曳式可控源海洋电磁勘探系统的关键组成部分.发射系统利用深拖缆实现了电能在复杂海洋环境下长距离、大功率和低损耗传输,基于大功率变流拓扑结构攻克了2000 A量级、0.01~16 Hz可控的时频域大电流冲击脉冲发射;接收系统建立了主节点与最多5个从节点的数据链接,单个从节点记录到了三轴正交的电磁场分量以及运动姿态信息.海洋试验表明,深水双船拖曳式海洋可控源电磁勘探系统借助发射系统与接收系统之间的时间同步、时频观测、可变收发距和观测装置等技术优势,显著提升了数据质量和有效的数据数量,为后续处理和反演提供了硬件支撑.经过海上试验,整套系统的技术性能得到多次验证,未来有望在深水油气、天然气水合物和海底硫化物等资源勘查以及海底地质构造调查领域获得广泛应用.

     

CSAMT的静态效应校正及应用

CSAMT方法在地下近地表存在电性横向不均匀时,在双对数坐标系中视电阻率曲线会出现沿着视电阻率轴平行移动的现象,称之为静态效应.静态效应对深部电性结构处理解释结果影响重大,需对其进行合适的校正.本文介绍了目前通常使用的几种静态校正方法,并且分析了各方法的优缺点.在新疆某地进行的CSAMT铜矿勘探中,应用了曲线平移法进行静态校正,取得了较好的效果.     

CSAMT法一维层状介质灵敏度分析

为改善CSAMT一维反演的实用性,本文以电磁场数值模拟为基础,推导出偶极源激发下频率域电磁反演中的偏导数公式.并以三层水平层状地电模型为例,针对同线装置和赤道装置两种形式,利用扰动法对本文的半解析算法结果进行验证.对比结果表明无论同线还是赤道装置,本文半解析结果和扰动法计算结果拟合程度非常好,验证了偏导数公式推导及程序代码的正确性.进而,分析了CSAMT观测数据对中间薄层参数的灵敏度.灵敏度特征分析表明:CSAMT观测资料对中间低阻薄层比较敏感,对高阻薄层的分辨率较低,但对层厚度,即便是高阻薄层,仍存在较高的灵敏度.频率对层参数的灵敏度有重要影响.实际应用中,应同时考虑资料和参数加权,以提高中间层参数的求解能力.本文的算法不仅有助于CSAMT资料反演解释,同时为地下薄目标层的有效识别提供理论依据.     

CSAMT数据三维可视化的方法

CSAMT(可控源音频大地电磁法)是地球物理勘探中电法勘探的一种经济且有效的方法,传统的方式是通过手动或自动的方法绘制剖面图、等值线图等来展示其探测的数据,这些方式往往具有数据展示不全面、效果不直观等缺点.为了克服这些缺点,本文利用计算机三维可视化技术,以甘肃玉门某地区的数据为例,探索并实现了CSAMT数据三维可视化构模的方法.文中首先分析了CSAMT数据的存储方式与空间分布,提出了一种高性能的数据读取与组织算法;接着文章根据原始的数据信息,提出了基于探测方向数据点生成TIN的方法,建立了测线模型;为了更好地预测勘探范围内的三维空间情形,文章实现了一种高效的CSAMT数据快速局部插值算法,进而实现了数据场模型的建立.本研究表明,通过三维可视化技术将CSAMT数据建立并绘制成三维虚拟模型,能更加直观、更加全面地展示该数据,可为地质解释与规划决策服务,具有较好的推广前景.     

宾川地震信号发射台的震源系统、观测系统和观测结果

概括总结了宾川地震信号发射台及所处区域地球物理观测的基本情况,重点介绍了宾川地震信号发射台观测系统的构成以及气枪震源在水库、井中激发的特性和信号的传播距离。对发射台建成以来所开展的工作、取得的观测实验研究结果以及遇到的问题进行了总结和探讨。结合项目的目标提出了今后一段时间主要应开展的研究工作。     

地震数据采集器关键技术研究

介绍为满足地震监测要求而应用于地震数据采集器设计的一些关键技术,详细分析影响地震数据采集器的信噪比、时钟精度和标定系统精度的原因,并提出相关设计方法,给出设计实例.     

ATTEM系统中电流关断期间瞬变电磁场响应求解的研究

在瞬变电磁法中,由于发射电流关断时间不为零、接收线圈的谐振频率有限,早期瞬变电磁信号发生畸变,只能舍弃,因此存在着探测盲区. 针对这一问题,研究了瞬变电磁方法中发射电流关断期间总磁场的形成过程,论证了一次场、二次场和总瞬变场的关系,分析了接收线圈的频率特性和关断时间对瞬变电磁场的影响,提出从总磁场中剔除一次磁场影响的方法,从而获得电流关断期间和电流关断后的早期瞬变电磁场. 采用吉林大学自主研制的瞬变电磁测量系统(ATTEM)在长春市伊通河活断层进行勘探,进一步验证了算法的有效性,缩短了瞬变电磁法的勘探盲区,实现了近地表4 m以下的勘探,可以清晰地分辨近地表的低阻异常,提高了浅层探测精度和分辨率.     

地电阻率观测系统稳流电源技术的发展

详尽地分析了地电阻率观测系统的供电电源的发展过程。对几种电源的技术指标和性能作出了评价。在对几种电源的若干技术问题进行了分析和讨论后，指出对地电阻率观测系统的稳流电源的设计应用高频开关电源技术。介绍了作设计的主电路图。     

虚拟化技术在地震信息网络业务中的应用

根据VMware公司的虚拟机组件ESX3．5及管理组件Virtual Center2．5,结合现有硬件技术平台,在山东省地震局实现虚拟化技术的实际部署和应用。结果发现,将虚拟化技术应用到地震行业信息网络业务,可以提高工作效率,具有重要的实际意义。     

2013年芦山MS7.0地震前南北地震带数字化水位、 水温高频信息异常特征及效能分析

数字化观测资料中含有丰富的高频异常信息, 这些高频信息中可能隐含着与地震有关的异常信号。 引入概率密度分布法对2013年4月20日芦山M_S7.0地震发生前南北地震带水位、 水温分钟值观测数据高频成分进行分析, 结果表明, 芦山M_S7.0地震前南北地震带共有17个测点、 19组数据出现高频异常信息, 其中水位5组、 水温14组, 高频异常多集中在四川南部构造带, 且随着时间进程发展, 异常幅值逐渐减小且异常出现向震中区迁移的特征。 通过应用Molchan图表法对提取的高频信息进行统计检验, 结果显示, 概率密度分布法提取的高频异常对地震具有较好的预测效果。 通过对震源区及附近区域大地构造演化、 前兆异常发展及地壳运动速度场等特征分析, 结果发现, 计算得到的地下流体高频异常空间分布特征与南北地震带地壳运动场具有很好的一致性, 表明利用概率密度分布法提取的高频异常与区域构造活动存在一定相关性, 同时也为前人关于对异常形成机理的研究提供了旁证。