基于谱元法三维航空电磁电各向异性模拟及识别研究（英文）

作者： 黄鑫   殷长春   曹晓月   刘云鹤   张博   蔡晶   来源： Applied Geophysics 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 正演模拟   频率域航空电磁   各向异性   谱元法   GLL插值基函数  

描述： 航空电磁法具有高采样率探测特征,传统数值模拟方法为保证航电响应计算精度,特别是针对复杂地质体(如电各向异性),需要对模拟域进行精细剖分,导致计算工作量庞大。因此本文采用谱元法对航空电磁各向异性响应进行三维正演模拟,该方法结合谱方法和有限元法双重优势,它与谱方法类似采样高阶基函数代替有限元中的线性插值,同时具有有限元拟合边界的灵活性。因此该方法能改善离散网格内部的数值模拟精度,减弱数值模拟结果对网格的依赖性,实现航空电磁各向异性响应的高精度计算。首先,本文将旋转张量的各向异性电导率引入Maxwell方程,并给出GLL谱元基函数给出电场表示形式,采用伽辽金加权余量法形成基于谱元法大型线性方程组获得电磁响应,以VMD发射源为例进行航空电磁响应模拟。其次,本文采用粗物理网格四阶谱元法对任意各向异性半空间的航空电磁响应进行计算,通过与一维半解析解对比验证了该算法的高精度性。再次,本文采用不同物理网格和谱元阶数讨论不同各向异性条件下三维异常体的航空电磁响应,得出了不同各向异性异常体的电磁响应的收敛条件。最后,本文首次基于谱元算法,采用Hr/Hz方式给出了三维各向异性异常体,各向异性围岩以及围岩和异常体同时存在各向异性时航空电磁各向异性的识别方式,这航空电磁各向异性的三维反演和各向异性地质区域测量具有指导意义。

回线源半航空瞬变电磁响应规律研究

作者： 李阳阳   孙怀凤   杨静   叶琼瑶   陈成栋   张诺亚   杨洋   来源： 煤炭学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 半航空瞬变电磁   响应规律   三维正演  

描述： 通过在地面布设回线源进行瞬变电磁信号激发，在空中使用无人机吊载接收线圈获取瞬变电磁衰减信号，实现半航空瞬变电磁探测。然而，半航空瞬变电磁相对于传统的地面瞬变电磁存在飞行高度，接收偏移距等诸多因素的影响。针对上述问题，基于三维时域有限差分方法，研究了地面回线源发射、无人机空中接收的半航空瞬变电磁三维正演响应规律。首先采用均匀半空间模型和层状模型研究了半航空瞬变电磁场曲线形态特征，研究均匀半空间和层状模型在不同接收高度、偏移距下衰减电压曲线，发现均匀半空间模型衰减电压受接收高度的影响主要集中在早期，到晚期趋于重合；随着电阻率值的增大衰减电压曲线幅值降低；随着偏移距的增大衰减电压曲线幅值逐渐降低，且对于偏移距的响应主要集中在早期。对于层状模型，发现半航空瞬变电磁可以有效识别地层电阻率变化。最后，通过研究三维地电模型的半航空瞬变电磁响应，分别设计低阻异常A模型、低阻异常B模型、混合低阻异常模型、高阻-低阻异常模型四种模型，改变半航空瞬变电磁的接受高度、异常体的尺寸、异常体的埋深、不同的偏移距，发现半航空瞬变电磁电压响应曲线受接收高度的影响主要集中在早期，到晚期衰减电压曲线趋于重合；但在异常体相对浅埋的情况下，对于异常体埋置深度的响应不太明显；而对于偏移距的响应与接收高度的影响相似，均集中在衰减电压曲线的早期。

半航空瞬变电磁自适应正则化-阻尼最小二乘算法研究

作者： 杨聪   毛立峰   毛鑫鑫   王成   郭明   来源： 地质与勘探 年份： 2020 文献类型 ： 期刊 关键词： 阻尼最小二乘算法   自适应正则化算法   半航空瞬变电磁   反演  

描述： 反演问题一直是地球物理的重点研究问题之一。本文以长导线源半航空瞬变电磁为例,对时间域半航空数据进行一维反演研究。将自适应正则化(ARIA)反演方法和阻尼最小二乘(LM)反演方法相结合,提出一种改进的反演方法:自适应正则化-阻尼最小二乘(ARIA-LM)反演算法。本文选用三层理论模型对比阻尼最小二乘算法、自适应正则化反演算法与本文方法,并使用四层理论地层模型来验证算法的有效性和可靠性。结果表明:该算法在一定程度上对高阻分辨率增强,能有效提高反演的精度及稳定性。

半航空瞬变电磁探测能力及影响因素研究

作者： 朱文杰   刘丽华   柯振   姜龙斌   晏使楚   刘小军   来源： 电子测量技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 响应特征   半航空瞬变电磁   中心回线   三维正演  

描述： 半航空瞬变电磁法通过在地面布设发射源，在空中使用无人机搭载接收线圈获取二次场信号实现对地下结构的探测，然而在实际应用过程中其探测能力会受到接收高度、水平偏移距等因素的影响。针对这一问题，开展半航空瞬变电磁响应空间分布特征研究。首先通过均匀大地模型和层状大地模型的正演计算，采用控制变量的方法分析不同因素对半航空瞬变电磁响应的影响；其次通过含异常体模型的正演计算，分析异常体埋深、电阻率等参数等对半航空瞬变电磁勘探地下目标体能力的影响。研究结果表明，接收高度和水平偏移距对半航空瞬变电磁响应的影响主要集中在早期，随着接收高度或者水平偏移距的增加，早期垂直感应电动势幅值逐渐降低，且回线源外响应出现极性反转现象；半航空瞬变电磁响应曲线在不同电阻率地层中表现出不同的衰减速率，这表明其对地层电阻率变化有着较好的识别作用；半航空瞬变电磁响应曲线中可以体现出地下目标体的埋深及电阻率变化，证明了半航空瞬变电磁对不同异常体的分辨能力。

基于半航空瞬变电磁法识别复杂地形废弃煤矿富水空间的应用研究/以福建省龙岩市废弃矿山为例

作者： 范莹琳   潘树仁   杜松   李萌   赵岳   张玉峰   丁晏   宋思彤   车巧慧   王锋利   来源： 煤炭科学技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 地形复杂矿区   酸性矿井水   煤矿   半航空瞬变电磁   含水性识别  

描述： 煤矿关闭后产生不明源头的酸性矿井涌水是困扰矿区生态修复治理的关键问题，由于中国南方煤矿区普遍存在地形条件复杂，矿硐基数大，点多面广等问题，因此开展大面积的地下污染源头识别难度较大。为了在地形复杂地区开展煤矿富水空间调查研究，追溯地表酸性矿井涌水源头，以处于闽西南坳陷带的福建省龙岩市雁石镇历史遗留废弃矿山为例，利用以无人机为载体的半航空瞬变电磁法，以高阻包裹的低电阻率特征为探测目标，以富水区与围岩的电阻率差异特征为参考依据，结合多源数据识别地表以下300m范围内的含水异常区，分析异常区含水性，划定富水空间的地理位置，为废弃煤矿酸性矿井水治理提供科学依据。分析结果表明：①半航空瞬变电磁探测技术对地下富水空间探测具有较高的敏感性，高阻包裹的低阻异常区可有效反映地下空间的含水性；②研究区内历史采空区分布广泛，但并非所有历史采空区都富水，利用半航空瞬变电磁探测技术及地质剖面共圈定了8处富水采空区、大量近圆形通道富水区及3处断裂带富水区；③研究区内的历史采空区并非地下主要的富水空间，与采空区含水性相比，近圆形通道及断裂带的含水性也普遍较高，因此近圆形通道及断裂带积水区治理对于地表酸性矿井水涌水治理也尤为重要。

半航空瞬变电磁接收机的测试装置研制

作者： 高嵩   王金梅   张良   曹彬   李晨   来源： 地球物理学进展 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： II   无人机电磁干扰   Nios   半航空瞬变电磁   线圈运动噪声   测试装置  

描述： 半航空瞬变电磁信号源是调试与验证半航空瞬变电磁接收机的信号灵敏度、频率响应和噪声水平等关键性能指标的重要设备.无人机电磁干扰和线圈运动噪声是半航空瞬变电磁接收系统相对于地面瞬变电磁接收系统"特有"的噪声,目前通用信号源无法满足半航空瞬变电磁接收机室内调试和标定的需求.首先通过分析半航空瞬变电磁信号模型和无人机电磁干扰及线圈运动噪声模型,建立了输出信号及噪声的产生方法,再基于现场可编程门阵列(FPGA),运用DDS技术和SOPC技术,调用Nios II软核设计了信号产生模块,能够产生瞬变电磁信号并叠加无人机电磁干扰和线圈运动噪声,并在此基础上结合PC机和D/A电路研制了半航空瞬变电磁接收机专用测试装置.测试结果表明:测试装置的信号分辨能力达到100μV,同步触发信号与信号输出时延小于2μs,满足仪器测试与标定需求.