对瞬变电磁测深几个问题的思考(二)——小回线瞬变场法探测分析与实践

阐述了小回线瞬变场法探测的几个问题:在地电断面一定的情况下,瞬变电磁（TEM）场的理论扩散深度仅取决于时间;模拟不同大小回线发射电流相同时,其激励的地下电场峰值到达某一深度的时间相同,只是强度不同;经过推导与计算,显示小回线中心的感生电动势比预想的大,按大回线公式计算小回线观测结果的转换视电阻率会大大缩小;列举了几个小回线TEM法实际探测结果。从理论与实际结合上展示小中心回线TEM法的探测能力。      

电性源短偏移瞬变电磁探测深度分析与应用

瞬变电磁法中有多种深度概念,包括扩散深度、极限探测深度、有效探测深度和视探测深度等。本文以电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)为例,针对上述几种深度概念展开了分析、计算与应用研究。扩散深度表征了地下涡流场的扩散;极限探测深度和有效探测深度揭示了SOTEM的探深能力。计算结果表明:当偏移距等于0.7~1倍目标体埋深时可获得最大探测深度;视探测深度可对给定时刻的实际探测深度做出估算,对野外施工参数设计具有重要意义。文章通过理论模型和野外探测实例验证了视探测深度的适用性。     

LC型微机电法勘探系统进行瞬变电磁法的探测能力

理论研究表明:(1)瞬变电磁(TEM)测深能探测在一个扩散深度复盖层下面的隐伏不均匀体;(2)测量感应电压的常规近区TEM测深,其探测深度与场源量(I·A)和大地电阻率ρ(1/σ)的1/5次幂成正比,与噪声水平(ηv)的1/5次幂成反比。根据上述结论表达式,计算了LC型微机电法勘探系统(以下简称为LCPS)的16个采样时间的探测深度(ρ_效变化),归纳了LCPS的最小探测深度随ρ_效的变化情况;计算了正方形回线大小不同,发射电流不同、ρ_效不同以及ηv不同的最大探测深度,具体分析了影响最大探测深度的因素,从而对LCPS的探测能力进行了探讨,并通过实例计算说明。     

关于频率电磁测深几个问题的探讨(八)——频率电磁测深与瞬变电磁测深的关系

从探测原理出发,说明人工源频率电磁测深与瞬变电磁测深的关系密切,这是一个问题的两个方面,可以互相转换。两种探测方法实质是一样的,具有共性;但毕竟从频率域和时间域两个侧面反映问题,又具有各自特性。两种方法的原理所依据的麦克斯韦方程,其正演公式可通过傅立叶变换相互转换;从实际探测所发收的信号特征,场区划分与探测深度等主要方面阐明两种探测方法异同,以加深对探测理论与方法的认识,结合实际择优应用。      

电偶源瞬变电磁测深研究(四)--瞬变电磁测深视电阻率

给出了由电偶源垂直磁场Ｈｚ（ｔ）计算全区（期）视电阻率的数值计算方法;将时间范围扩展到几十秒,以满足大偏移距（ｒ）探测大深度的需要。模拟计算结果显示,全区视电阻率能清晰地反映地电断面的结构,有助于定性定量解释     

时间域航空电磁系统探测深度研究

时间域航空电磁系统探测深度与采样时间、发射磁矩、大地电导率、仪器背景噪声和灵敏度等诸多因素相关。本文基于时间域航空电磁一维正演对时间域航空电磁系统探测深度进行研究。正演算法从麦克斯韦方程出发,结合准静态近似条件,得到一维层状介质上空中心回线频率域电磁场响应的垂直分量,并采用汉克尔积分进行计算,进而通过时-频变换获得时间域电磁场响应。探测深度研究参考仪器背景噪声水平,通过设定最小可识别信号阈值（本文设定为系统背景噪声三倍）获取最大可探测分离时间,进而利用该分离时间结合平均电导率求取最大探测深度。最后本文以VTEM系统为例,对不同层状介质模型以及不同发射磁矩、背景噪声、发射脉宽和飞行高度下的时间域航空电磁系统最大探测深度进行分析和讨论。     

电偶源瞬变电磁测深研究（二）——瞬变电磁场的求解方法

主要指出了瞬变电磁场求解的几种方法,重点阐述频率域的方法,也就是利用已有的频率域的解,通过傅里叶变换或拉普拉斯变换的逆变换求得时间域的瞬态解。      

低温超导瞬变电磁法在内蒙古四子王旗地质勘探中的应用

瞬变电磁法（transient electromagnetic method,TEM）是金属矿探查的有效手段。超导瞬变电磁法采用高灵敏度低温超导量子干涉器件（superconducting quantum interference device,SQUID）直接接收瞬变电磁二次场,具有本征噪声低（5~7 fT/√Hz）和带宽大（>200 kHz）等特点,勘探浅层分辨率高、探测深度大,优势明显。本文将SQUID系统与商用EM67系统进行了异常环对比实验,验证了以SQUID代替感应线圈作为接收装置的优势与实用性;将该方法应用于内蒙古四子王旗大井坡北部区域的电磁勘探工作,获取了高质量探测数据,反演结果显示浅层和中深层（> 2 000 m）为连续性低阻层;在已有地质资料和物探资料的基础上,结合反演结果可知,测线附近浅层500 m存在北东向断裂带,并推断深部2 000 m处分布着同向断裂带。     

瞬变电磁法在煤矿水害防治中的应用

瞬变电磁法(TEM)具有施工方便、快捷、对低电阻率地质目标体反应敏感等诸多优点,在寻找地下水源、查明采空区及探测岩溶发育带等方面有着广泛的应用。在简述TEM工作原理、方法的基础上,论述了TEM法在我国多个矿区复杂条件下,对积水采空区和地层富水区的水文地质勘探实例。结果表明,采取必要的技术措施后,勘探取得了良好的地质效果,为保障矿井安全生产提供了科学依据。      

电偶源瞬变电磁测深研究(一)——基本原理

从分析瞬变电磁测深激发波形的频谱出发,进而证明瞬变电磁测深与频率电磁测深场分量间的关系,最后论述了探测地质结构的物理原理。      

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。     

探地雷达应用中的几个基本问题

本文讨论了探地雷达(GPR)应用中的四个基本问题:(1)电磁波在地层中传播的波阻抗;(2)电磁波在地层分界面上场强的反射系数与透射系数;(3)电磁波在地层中的传播速度和反射波相位;(4)GPR的探测深度。为GPR的资料解释工作提供一定的理论依据和方法,也会促进资料解释的研究和发展。     

EH4电磁测深系统在成矿预测及控矿构造解译方面的应用

EH4连续电导率剖面仪是利用人工电磁场源与天然电磁场源测量大地电阻率的一种频率域和时间域相结合的大地电磁测深系统,兼有单点测深和剖面测量的双重功能。文章以广东河台金矿、安徽桃冲铁矿EH4电磁测深应用为例,在分析区域地质情况、综合前人研究成果的基础上,详细进行了测量剖面成果的解译。测量结果表明,EH4电磁测深系统在成矿预测和控矿构造解译方面的应用效果好,对深部矿体形态、延深及控矿构造的展布反演清晰,对2个矿床进一步的找矿工作意义重大,也进一步证实了EH4电磁测深技术在地质勘查方面的应用前景广阔。     

三维频散介质中地质雷达信号的FDTD数值模拟

考虑频散介质的电磁波传播,引入随频率变化的电位移矢量D,并对电场强度E和电位移D进行标准化。开发出一种计算介电常数随频率变化满足Debye关系的频散介质中麦克斯韦方程的时间域有限差分（FDTD）解法,并编写了相应的计算原代码。在边界部分引入假象的介电常数和磁导率,实现了边界的无反射吸收,避免了Berenger完全匹配层中场分裂过程,提高了计算效率。计算实例可以看出频散介质中波的传播情况。     

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     

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。     

灾害救助超宽带电磁生命探测方法的模拟研究

将超宽带电磁探测技术引入灾害救助方法技术之中,以充分发挥其穿透障碍物能力强、探测距离大、分辨率高和携带目标信息量丰富等优势。为了研究超宽带电磁波在有障碍物下的探测目标人体的可行性,论文以穿墙探测障碍物后的生命体模型为例,使用时域有限差分方法模拟超宽带电磁波的三维传播过程;给出一个呼吸周期内的人体胸部几个变化状态下的人体回波信号的模拟结果,给出多个状态下的微动信号的加强积分曲线。模拟结果显示了超宽带电磁波能高分辨率地反映墙体与障碍物后面的目标人体,能检测到人体呼吸所致的胸部运动信号,因而超宽带电磁探测技术用于灾害现场生命检测是理论可行的,在穿透墙体及障碍物方面具有独特优势。研究成果为城市灾害以及紧急事件现场生命救助提供了电磁探测方法与数理模拟技术,并为建立一种新型、非接触、有效的灾害救助实用技术打下了基础。     

水平载流线圈中心点组合波频域电磁测深视电阻率定义

由于近区场的复杂性及目前频域电磁测深方法的局限性,近区频域电磁测深多年来一直是地球物理领域一个悬而未决的问题.本文在近区场理论的基础上,通过引人组合波理论,提出了一种能适于近区频域电磁测深的视电阻率的定义式.该视电阻率在近区具有有效压制背景场、突出地电异常信息的功能,并能客观地反映地电断面的电性变化规律.