基于磁通负反馈结构的高灵敏度感应式磁场传感器研制

感应式磁场传感器广泛应用于地球物理电磁勘探仪器,但也是阻碍我国地球物理电磁勘探仪器装备研发和推广应用的瓶颈技术.在我国SinoProbe计划中"地面电磁探测(SEP)系统"项目支持下,我们研制出用于大地电磁测深(the Magnetotellurics MT)方法的高灵敏度磁场传感器.研制过程中,采用磁通负反馈技术,增强传感器系统工作稳定性;采用斩波稳零放大电路技术,有效降低低频1/f噪声对传感器灵敏度的影响;采用高磁导率合金材料,增加磁场传感器的灵敏度.最终,MT磁场传感器工作频率范围为1 m√HZ ~1 k√HZ ,噪声水平0.1 √HZ 时为1.5 pT/√HZ ;1 √HZ 时为0.15 pT/√HZ ;10 √HZ 时为0.03 pT/√HZ ;长度96 cm,重量≤6 kg.理论和测试结果表明:与同类产品比较,本文研制的感应式磁场传感器在≥10 √HZ 时,平均噪声水平从150 fT/√HZ ,下降至30 fT/√HZ ,噪声水平更优,测量精度更高,能够更好地满足MT方法的需求.     

频率信号激励下岩石电性参数研究

物性实验是建立地质与地球物理关系的基础,同时也是对地球物理勘查资料进行合理解释的条件之一.本文通过总结以往的研究工作,对获取不同激发信号下电阻率值的实验装置、应注意的问题和应服从的模型进行分析,并针对Cole-Cole模型进行了理论计算与实际模拟电路的物理实验对比研究,提出了未来值得深入研究的几个方面.     

利用电磁方法探测内蒙古塔木素高放废物预选场址岩体的内部构造

高放废物地质处置库选址要求围岩完整稳定,它与岩体深部地质结构密切相关,因此是场址评价中必须考虑的因素.在高放废物储库选址新区内蒙阿拉善塔木素岩体,采用可控源音频大地电磁法进行了剖面探测.分析了典型测深曲线,区分了地质构造和完整围岩的响应特征;针对高放废物预选场址的特点,对原始数据进行了处理;结合已有地质、钻井及测井资料完成了解释;结果表明,利用可控源音频大地电磁法有效地查明了该地岩体内部结构,该岩体存在裂隙和破碎,完整性欠佳.     

三维可视化在CSAMT勘探中的应用

CSAMT法是一种强有力的地球物理勘探手段,具有测量迅速、探测深度大、信噪比高等优点,已被广泛应用于金属矿、油气田、地下水、以及地热田的勘探中.在CSAMT勘探资料解释方面,传统的二维电阻率断面很难清晰、直观地揭示3D(三维)地电结构的分布特征,为此应加强3D可视化应用技术的研究.本文详细的介绍了3D可视化的建模过程,将3D构造的建模分为空间曲面剖分、空间曲面拟合插值、空间曲面拓扑关系生成、3D结构网格剖分、属性建模等过程.并以一个CSAMT勘探实例,展现出3D可视化方法技术的突出优势.三维可视化可以多角度、多层面展现地下3D电性结构的分布特征,使我们更加清晰、直观地了解3D地质体的空间范围与几何形态.     

电离层影响下不同类型源激发的电磁场特征

大地电磁法(MT)和可控源音频大地电磁法(CSAMT)虽然在多种勘探领域均得到了广泛的应用,但是也存在着一些问题.于是结合了这两种勘探方法的优点,一种采用固定的大功率源进行电磁波发射,在全国范围内进行电磁信号接收的人工源电磁法得到了发展.此方法中收发距可达上千公里,在此大尺度范围下如何保证电磁信号的强度成为一个关键问题,而其中发射源的类型是决定着信号强度的重要因素.当收发距很大时,电离层的存在将影响到电磁信号的传播,为了探讨适合于大功率固定源方法的发射源类型,本文将大功率固定源方法模型抽象为地-电离层模型,研究电离层影响下的三维积分方程法,其中地-电离层模式背景模型的格林函数用波数域中的层矩阵法获得.利用此正演方法模拟对比了发射源分别为水平长线源、环状源和L型源时电离层影响下的电磁场传播特征,并初步探讨了L型发射源对三维异常体的分辨能力.综合分析认为L型源是较优的发射源,有利于在大功率固定源方法中进行实际应用.     

CSAMT三维单分量有限元正演

CSAMT的工作装置和部分探测目标体的三维特性,决定了对CSAMT方法进行三维研究的必要性.在对三维三分量CSAMT方法有限元分析初探的基础上,应用了边界场值不为零的第一类边界条件,并将三维三分量的有限元分析退化为三维单分量来研究.研究结果表明:通过应用边界场值已知的第一类边界条件,缩小了研究范围,提高了计算精度;通过减少研究的分量,使计算速度大大提高;模型的模拟结果很好地说明了电磁场在地下传播中所具有的穿透性和体积效应.以上结果表明本文所用的边界条件有效,三维单分量的研究使计算时间大大减少,从而使本文发展的三维单分量电磁场有限元正演应用于电性介质接近于均匀的三维反演成为可能.     

层状介质二维电阻率扰动反演方法

为解决考古、工程地质和地下水污染勘查中某些探测靶体与周围介质间电性差异不大的地质问题,本文提出了层状介质背景下二维电阻率扰动反演方法．根据观测得到的背景剖面视电阻率断面,确定出背景场的电性层结构,利用电阻率扰动方法计算出敏感矩阵,通过广义逆矩阵法求解出电阻率的增量．在商丘地下夯土城墙的应用表明,该方法有效地抑制了夯土城墙的旁侧效应和地下水噪声的影响,揭示出地下夯土城墙的埋深与几何形态．     

信息化测绘生产体系下信息资源管理模式研究

针对信息化体系下测绘生产过程中的信息资源管理模式进行了系统阐述,并介绍了信息资源的采集、存储、应用等环节,提出了信息化测绘生产体系下对于信息资源管理的要求。还介绍了信息资源在不同层级之间的流转、应用,指出了信息资源管理在测绘生产中的重要作用。     

电法精细探测在雄安新区的应用展望

从国家建设雄安新区的目的标准及措施看,对浅层地球物理的探测标准和水平提到了史上最严、精度最高的世界级标准。为此,本文对电法勘探中的高密度电阻率法及中国科学院自主研发的多通道大功率电法系统这两种方法进行了对比与总结,并对这两种方法在雄安新区的应用和进一步创新进行了展望。由于这两种方法都采用仿反射地震勘探方法的布极方式,一次性布设电极,通过改变电源的位置,得到一条剖面下由浅到深多个点的高密度电法资料,因此,横向分辨率都较同类方法高。通过这两种方法相结合的方式,可获得由浅入深不同垂向分辨率的电法资料,从而实现电法的精细探测,有望为雄安新区建设中遇到的水文、地质构造等勘查任务提供物探方法支撑。     

源和勘探区间导电体对有源电磁勘探影响的2D数值模拟研究(英文)

在CSEM野外工作中,通常把接收机置于离源3~5倍趋肤深度以外的远区。本文从正演和反演两个角度研究了当源和接收机之间存在导电体时,该导电体对远区中目标体响应的影响。2D有限元正演结果表明导电体主要影响中低频的观测结果,导电体的电导率越低,尺寸越大,影响也越大,并且影响程度随着观测频率的降低而逐渐加大。反演结果表明若不考虑源和勘探区间导电体的存在,反演得到的目标体横向位置会向源的方向移动,带来解释上的误差。在CSEM实际工作中,应该是采用多方位的场源作三维采集和三维反演,以减少源和勘探区间低阻体的影响。