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频率域2.5维广域电磁法正反演研究 被引量:3
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作者 周峰 张志勇 +1 位作者 汤井田 李勇 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期3273-3283,共11页
针对复杂起伏地形问题,从总场满足的方程出发,推导2.5维广域电磁法满足的微分方程,采用有限元技术实现2.5维广域电磁法有限单元法正演计算。设计层状地电模型,验证本文开发的2.5D广域电磁法算法的正确性,分析广域视电阻率与Cagniard电... 针对复杂起伏地形问题,从总场满足的方程出发,推导2.5维广域电磁法满足的微分方程,采用有限元技术实现2.5维广域电磁法有限单元法正演计算。设计层状地电模型,验证本文开发的2.5D广域电磁法算法的正确性,分析广域视电阻率与Cagniard电阻率曲线特征。同时,构建广域视电阻率的正则化反演目标函数,采用非线性共轭梯度算法开展目标函数最优化求解,对直接带地形条件的2.5维广域电磁法反演非线性共轭梯度进行研究。研究结果表明:广域视电阻率在近区的利用率得到提高,从而提高了该方法的勘探深度。与Cagniard视电阻率相比,广域视电阻率受静态效应的影响较小,而Cagniard视电阻率在近区和过渡带出现严重畸变特征。开发的反演算法能够反映异常所在的位置,异常体的边界平滑过渡,反演结果准确。另外,无论是广域视电阻率的反演还是Cagniard电阻率的反演,异常体深部电阻率的收敛相对较慢。 展开更多
关键词 广域电磁法 2.5维 有限单元 正则化反演
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利用可控源音频大地电磁测深法获得地热田勘查资料解译效果探讨 被引量:10
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作者 龚胜平 刘瑞德 《矿产勘查》 2021年第2期362-367,共6页
我国地热资源以中低温地热为主,成因类型多为传导型,其中以沉积盆地隆起型地热田分布最多。这类地热田面积大,资源储量丰富,紧邻城市周边,利用率高,经济效益潜力巨大。目前地热田勘查以电磁法为主,利用电阻率参数解译深部地层分布及断... 我国地热资源以中低温地热为主,成因类型多为传导型,其中以沉积盆地隆起型地热田分布最多。这类地热田面积大,资源储量丰富,紧邻城市周边,利用率高,经济效益潜力巨大。目前地热田勘查以电磁法为主,利用电阻率参数解译深部地层分布及断裂构造展布,预测热储构造位置,进而指导钻孔布置。发现热储构造的关键是勘查资料的成功解译。本文对3处地热田的可控源音频大地电磁测深勘查解译实例进行探讨,认为在断裂构造附近且地表2000 m以下深部电阻率值高低变化明显部位为地热勘探的有利位置。 展开更多
关键词 地热田 电磁法勘查 资料解译 可控源
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多周期全波形激电抗干扰数据处理方法及在大规模探测中的应用分析 被引量:6
3
作者 刘卫强 吕庆田 +1 位作者 林品荣 陈儒军 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3934-3949,共16页
激电法是金属矿产勘查中一种十分重要的电法勘探分支方法,但是各种电磁干扰的存在限制了激电法在大规模探测中的应用.近年来,国内外先后实现了三维分布式全波形激电探测仪器系统的研发和推广,全波形数据记录为激电信号的抗干扰处理提供... 激电法是金属矿产勘查中一种十分重要的电法勘探分支方法,但是各种电磁干扰的存在限制了激电法在大规模探测中的应用.近年来,国内外先后实现了三维分布式全波形激电探测仪器系统的研发和推广,全波形数据记录为激电信号的抗干扰处理提供了新的空间.本文针对多周期全波形采样的激电数据提出了一套基于统计分析的时间序列抗干扰数据处理方法,主要包括:经验模态分解用于分离低频趋势项干扰;相关分析用于消除突发性强噪声干扰;稳健统计用于多周期时间序列叠加;分段稳健平均和低频相对相位谱用于时/频域激电参数提取.将上述数据处理方法应用于由国产分布式电法系统实测的三维全波形激电数据,并与线性拟合、均值叠加等常处理方法进行对比,发现新方法可以有效识别和压制激电数据中的强噪声干扰,提高大供电极距和低频点探测时的激电数据质量,从而进一步推动激电法在深部矿产资源勘查中的应用. 展开更多
关键词 全波形激电 电磁噪声干扰 抗干扰处理 多参数提取
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航空瞬变电磁法组合波脉冲电流发射电路 被引量:1
4
作者 刘磊 李军峰 +3 位作者 吴珊 刘俊杰 王浩 曹展宏 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2020年第10期114-116,共3页
电磁发射机是瞬变电磁(TEM)探测系统的重要组成部分。在航空瞬变电磁法中,针对低供电电压、多匝发射线圈(低电阻、大电感)的特点,基于谐振原理设计了一种航空瞬变电磁法组合波脉冲电流发射电路,不仅能有效地控制发射波形的边沿,而且利... 电磁发射机是瞬变电磁(TEM)探测系统的重要组成部分。在航空瞬变电磁法中,针对低供电电压、多匝发射线圈(低电阻、大电感)的特点,基于谐振原理设计了一种航空瞬变电磁法组合波脉冲电流发射电路,不仅能有效地控制发射波形的边沿,而且利用了关断瞬间电感的储能,提高了发射机的效率,实现了大磁矩发射。文中详细介绍了该电路的设计思路,重点分析了发射波形的控制逻辑。经过测试,该发射电路的电流峰值达到640 A,峰值发射磁矩达到54万A·m^2。 展开更多
关键词 瞬变电磁法 发射机 脉冲电流 谐振 磁矩 电源
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起伏地形对三维可控源电磁响应的影响研究 被引量:2
5
作者 尚晓荣 岳明鑫 +2 位作者 杨晓冬 吴小平 李勇 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期222-236,I0010,共16页
可控源电磁法是油气和矿产资源勘探的重要手段之一。目前常规可控源电磁数据的资料解释多是假设平坦地形条件,这会导致反演异常体的位置和形态发生畸变,甚至产生虚假异常。为探究起伏地形对三维可控源电磁场传播的影响,提高资料处理解... 可控源电磁法是油气和矿产资源勘探的重要手段之一。目前常规可控源电磁数据的资料解释多是假设平坦地形条件,这会导致反演异常体的位置和形态发生畸变,甚至产生虚假异常。为探究起伏地形对三维可控源电磁场传播的影响,提高资料处理解释质量,采用基于非结构化网格的矢量有限元算法,对起伏地形条件下的三维可控源电磁场进行数值模拟研究,讨论了地形对电磁场分量的影响。首先构建层状介质模型和简单异常体模型进行数值模拟,结果证明了该算法的正确性和时效性;然后,通过多个地形起伏三维模型,详细讨论起伏地形对可控源电磁法电磁场各分量的影响特征;最后,对实际复杂地形条件下金属矿模型的电磁响应特征进行分析,证明了该算法的实用性。 展开更多
关键词 可控源电磁法 地形影响 电磁分量 矢量有限元 三维正演
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基于自适应多分辨率奇异值分解的大地电磁数据处理 被引量:7
6
作者 李晋 马翻红 +1 位作者 汤井田 李勇 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期4944-4962,共19页
针对强电磁干扰极易掩盖微弱的大地电磁有用信号,本文结合奇异值分解在去噪方面的优越性,提出基于自适应多分辨率奇异值分解(Adaptive Multi-Resolution Singular Value Decomposition,AMRSVD)的大地电磁数据处理方法.首先对大地电磁数... 针对强电磁干扰极易掩盖微弱的大地电磁有用信号,本文结合奇异值分解在去噪方面的优越性,提出基于自适应多分辨率奇异值分解(Adaptive Multi-Resolution Singular Value Decomposition,AMRSVD)的大地电磁数据处理方法.首先对大地电磁数据构建Hankel矩阵,利用MRSVD得到不同分辨率的近似信号和细节信号;然后选用近似信号和细节信号的标准差差值,对大地电磁数据进行信噪辨识;接着结合MRSVD和相邻细节信号的标准差差值,提出先验信息未知情况下的AMRSVD法;最后对辨识出的强干扰运用AMRSVD去除噪声,重构有用信号.实验结果表明,该方法的处理效率高,能有效分离出相关性较强的噪声,时间序列和视电阻率-相位曲线均得到有效改善. 展开更多
关键词 大地电磁 数据处理 多分辨率奇异值分解 自适应
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三维重力、重力梯度和大地电磁数据的平滑聚焦结构约束联合反演 被引量:6
7
作者 何浩源 李桐林 +1 位作者 张镕哲 朱威 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1822-1838,共17页
多种地球物理数据联合反演解释能够显著提高勘探分辨率,近年来,基于交叉梯度结构约束的联合反演得到了广泛研究.该方法有效克服了单一方法反演易受多解性影响和不同方法反演结果结构不一致等问题,已成为目前最流行的联合反演技术之一.... 多种地球物理数据联合反演解释能够显著提高勘探分辨率,近年来,基于交叉梯度结构约束的联合反演得到了广泛研究.该方法有效克服了单一方法反演易受多解性影响和不同方法反演结果结构不一致等问题,已成为目前最流行的联合反演技术之一.传统的重力和大地电磁联合反演常因重力纵向分辨能力弱,导致密度模型可靠性较低,进而使联合反演结果有失准确.因此,本文在重力数据的基础上加入了包含更多高频信息的重力梯度数据,以更好地恢复出地下密度结构,进而提高联合反演的分辨率.同时,本文又提出了一种平滑聚焦的正则化方法,并将其应用于重力、重力梯度和大地电磁数据的三维联合反演中.平滑聚焦正则化法是平滑和聚焦正则化方法的结合,它既能保证异常体轮廓在大尺度上的光滑性,减少局部假异常,又能捕捉反演解的小尺度细节,增强反演结果的稀疏性,得到尖锐的异常体边界.通过设置聚焦强度阈值避免了聚焦和平滑聚焦反演中存在的过度聚焦问题.此外,为了减弱交叉梯度结构约束对反演模型向真实模型迭代的限制,本文还提出了一种间断式联合的交叉梯度联合反演新策略,令单独反演和联合反演交替进行.模型试算结果表明:重力梯度信息的加入有效提高了密度模型的可靠性,从而改善了联合反演的效果;平滑聚焦正则化法使大地电磁的反演结果更加准确,提高了电阻率模型的可靠性;间断式联合的反演策略既保证了交叉梯度法的结构相似约束,又能让迭代模型响应向观测数据充分拟合,使联合反演结果更还原真实模型. 展开更多
关键词 重力和重力梯度法 大地电磁法 交叉梯度联合反演 平滑聚焦正则化 聚焦强度阈值 间断式联合策略
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航空瞬变电磁接收信号增益自动控制电路 被引量:2
8
作者 王浩 李军峰 +3 位作者 刘俊杰 吴珊 刘磊 曹展宏 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期524-530,共7页
为了提高航空瞬变电磁信号的灵敏度,提出了一种通过压制线圈运动噪声和控制二次场增益的实现方法.基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA),设计控制信号产生模块.在此基础上设计信号调理输出电路,首先通过比较预设... 为了提高航空瞬变电磁信号的灵敏度,提出了一种通过压制线圈运动噪声和控制二次场增益的实现方法.基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA),设计控制信号产生模块.在此基础上设计信号调理输出电路,首先通过比较预设阈值电压,识别、去除运动噪声,然后时序控制放大二次场.测试结果表明:该装置可以使接收信号波形的基线归零,并且能有效提高二次场增益. 展开更多
关键词 航空瞬变电磁信号 二次场 线圈运动噪声 现场可编程门阵列(FPGA) 时序控制
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航空瞬变电磁接收信号提取同步脉冲电路 被引量:3
9
作者 王浩 李军峰 +4 位作者 吴珊 刘俊杰 刘磊 曹展宏 章勇 《电子设计工程》 2021年第3期179-183,共5页
为了解决航空电磁勘测数据夹杂的各种噪声严重影响数据处理和解释的问题,设计了一种由接收信号有效提取同步脉冲的电路。在固定翼时间域吊舱系统中,为了精准控制舱内数据,需要发射机与接收机之间的同步脉冲信号。该电路应用在数据预处... 为了解决航空电磁勘测数据夹杂的各种噪声严重影响数据处理和解释的问题,设计了一种由接收信号有效提取同步脉冲的电路。在固定翼时间域吊舱系统中,为了精准控制舱内数据,需要发射机与接收机之间的同步脉冲信号。该电路应用在数据预处理阶段,目的是为了提高接收数据的信噪比。接收信号经过滤波电路,去除掉15 Hz以下和40 Hz以上的噪声;通过绝对值电路由双极性变为正向单极性波形,随后经比较器电路变为脉冲波;经过分频变为单脉冲,也就得到了同步脉冲信号。经过测试和验证,接收信号波形与经过调试电路提取的脉冲波形的边沿电平时刻一致,实现了从接收信号中精确提取同步脉冲的方法。 展开更多
关键词 航空电磁勘测数据 数据预处理 吊舱 同步脉冲
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航空电磁发射机的千安级发射电流峰值检测电路 被引量:1
10
作者 王浩 李军峰 +3 位作者 吴珊 刘磊 刘俊杰 曹展宏 《电子设计工程》 2022年第15期66-69,75,共5页
文中介绍了一种采用全硬件电路方法设计的模块化电路,主要针对航空电磁发射机的动态峰值电流实时检测和有效控制。该设计采用专用的集成芯片进行实时采样保持真峰值电流的方法,主要由峰值采样同步脉冲发生电路、绝对值电路与峰值采样保... 文中介绍了一种采用全硬件电路方法设计的模块化电路,主要针对航空电磁发射机的动态峰值电流实时检测和有效控制。该设计采用专用的集成芯片进行实时采样保持真峰值电流的方法,主要由峰值采样同步脉冲发生电路、绝对值电路与峰值采样保持电路三部分模块构成。通过改变不同的充电频率和充电脉宽,得到所对应的峰值电流,对比真实值与模块电路显示值可得,该电路实现了实时检测发射机的动态峰值电流,最大偏差为2.8 A。该模块电路既可以应用于航空电磁发射机电路中,又可以应用于周期性信号的峰值数据检测电路中,为发射机系统的稳定运行提供了保障。 展开更多
关键词 模块电路 同步脉冲 实时检测 峰值电流
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磁化效应对三维时间域航空电磁数据的影响
11
作者 刘慧 岳明鑫 +1 位作者 杨晓冬 李勇 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1639-1648,共10页
磁性异常对时间域航空电磁观测数据有明显影响,但关于同时存在电导率和磁导率异常的时域航空电磁三维正演模拟的工作还未见报道。本文发展了考虑磁化效应的频率域电磁三维矢量有限元数值模拟技术,在此基础上,利用时-频转换实现同时考虑... 磁性异常对时间域航空电磁观测数据有明显影响,但关于同时存在电导率和磁导率异常的时域航空电磁三维正演模拟的工作还未见报道。本文发展了考虑磁化效应的频率域电磁三维矢量有限元数值模拟技术,在此基础上,利用时-频转换实现同时考虑地下电导率和磁导率异常的三维时间域航空电磁正演计算,理论模型验证了该算法的准确性和稳定性。结果表明:磁化异常显著增强了时间域航空电磁响应强度,特别是在强磁性环境背景下,时间域航空电磁的响应值在良导体中反而比在高阻体中更小,这个新现象对具有潜在异常磁导率地区的时间域航空电磁数据解释及其应用有重要影响。 展开更多
关键词 时间域航空电磁法 磁导率 矢量有限元 数值模拟
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基于非结构网格的三种CSEM有限元三维正演系统分析 被引量:4
12
作者 周峰 张志勇 +3 位作者 陈煌 汤井田 邓居智 李勇 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期1190-1202,I0017,共14页
高精度、高效率的CSEM三维正演算法一直是电磁场正演研究的核心和热点问题之一。当前,求解CSEM的三维正演公式包含电场公式和两种结构的A-Φ耦合势公式,文中采用有限元技术对这三类求解公式的应用效果进行分析。首先,从CSEM满足的边值... 高精度、高效率的CSEM三维正演算法一直是电磁场正演研究的核心和热点问题之一。当前,求解CSEM的三维正演公式包含电场公式和两种结构的A-Φ耦合势公式,文中采用有限元技术对这三类求解公式的应用效果进行分析。首先,从CSEM满足的边值问题出发,推导了有限元系统下的电场方程及双旋度结构和拉普拉斯结构的A-Φ耦合势方程;然后,为了消除场源奇异问题,采用非结构化四面体网格对求解区域进行离散,并结合场源局部细化技术,实现了统一形式的场源积分精确求解;最后,采用Krylov子空间迭代算法和PARDISO直接求解器实现了这三种方程的CSEM三维快速求解。利用均匀半空间地电模型,分别用这三种方程计算磁偶源和电偶源的电磁响应,验证了文中算法的正确性。最后,对低阻异常体地电模型对比了这三种方程的收敛性、内存消耗和求解精度。测试结果表明,在计算规模较小的情况下,基于矢量有限元的电场方程具有较高的求解精度和效率;在计算规模较大的情形下,基于拉普拉斯结构的A-Φ耦合势方程比另外两种方程更适合开展后期的CSEM三维反演研究。 展开更多
关键词 可控源电磁法 有限元 非结构化网格 正演模拟
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各向异性激发极化层状介质可控源音频大地电磁响应模拟研究 被引量:2
13
作者 刘卫强 林品荣 +2 位作者 严加永 陈家坤 杨良勇 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2021年第6期2503-2518,共16页
在自然界中,电性各向异性和激发极化效应是岩矿石客观存在的物理性质,传统的电磁勘探方法通常将地下介质简化为不含激电效应的各向同性电阻率模型,不利于实现多参数精细探测.本文开展了考虑介质各向异性激发极化效应的层状大地可控源音... 在自然界中,电性各向异性和激发极化效应是岩矿石客观存在的物理性质,传统的电磁勘探方法通常将地下介质简化为不含激电效应的各向同性电阻率模型,不利于实现多参数精细探测.本文开展了考虑介质各向异性激发极化效应的层状大地可控源音频大地电磁响应数值模拟研究.首先提出了各向异性的Cole-Cole模型,然后将各向异性复电阻率代入电偶源激发各向异性地层电磁场响应公式,实现了地面电磁场各分量的正演计算,进一步分析了各参数对地表电磁场响应及全区视电阻率的影响.在正演模拟的基础上,提出了一种基于粒子群最优化算法的反演方法.通过对地下模型参数取对数,并对各参数取值范围进行约束,可以依次反演得到各地层在平行层理与垂直层理两个方向上的电阻率、充电率及时间常数.本文的研究表明,当测区中浅部存在各向异性激发极化地层时,电磁响应会受到较大影响,全局最优化反演可以获得地下介质的电性多参数信息,更好地拟合观测数据. 展开更多
关键词 可控源音频大地电磁 激发极化效应 电性各向异性 层状介质正演 粒子群优化
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基于FPGA的直升机瞬变电磁发射与接收电路控制设计 被引量:1
14
作者 王浩 李军峰 +4 位作者 刘磊 吴珊 曹展宏 刘俊杰 窦智 《自动化与仪器仪表》 2024年第1期67-70,共4页
基于解决瞬变电磁发射机电流波形及接收信号存在的关键问题:一是发射电流波形振荡,影响早期信号的接收;二是补偿后的一次场信号幅值仍较大,而二次场信号的幅值较小;三是双极性对称梯形波的产生、控制方法。详细研究了瞬变电磁发射机梯... 基于解决瞬变电磁发射机电流波形及接收信号存在的关键问题:一是发射电流波形振荡,影响早期信号的接收;二是补偿后的一次场信号幅值仍较大,而二次场信号的幅值较小;三是双极性对称梯形波的产生、控制方法。详细研究了瞬变电磁发射机梯形波发射机理、接收信号动态范围提升技术。设计得到的输出电流波形为理想梯形波,多频率可选、大功率电流发射可控,可以针对不同地质环境条件做出相应调整等特点,使得地下介质的激发效果达到最优。利用电磁响应接收信号分段采集处理技术,可以实现多通道、低噪声全波形数据采集。研制完成最大发射电流310 A,关断时间800 us,电流过冲极小;补偿后的一次场幅值0.56 V,接收信号20倍放大,波形较为规则。该发射机具有集成度高、稳定性好、实用性强的特点,并在多次瞬变电磁野外实验中取得满意的探测效果。 展开更多
关键词 梯形波 动态范围 多频率 大功率
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航空瞬变电磁三分量空心线圈传感器设计
15
作者 王浩 李军峰 +2 位作者 曹展宏 吴珊 刘磊 《自动化与仪器仪表》 2022年第3期225-229,共5页
航空瞬变电磁法(ATEM)是地球物理勘探中的主要方法之一,被广泛应用在油气、地下水等深地资源的勘查。瞬变电磁接收系统一般采用感应式空心线圈传感器接收瞬变电磁信号,其具有本身重量轻、固有线性频率的特点。线圈传感器仅对垂直于其孔... 航空瞬变电磁法(ATEM)是地球物理勘探中的主要方法之一,被广泛应用在油气、地下水等深地资源的勘查。瞬变电磁接收系统一般采用感应式空心线圈传感器接收瞬变电磁信号,其具有本身重量轻、固有线性频率的特点。线圈传感器仅对垂直于其孔径的磁通敏感,为了确定矢量磁场的所有方向分量,此次传感器设计成三个相互垂直的线圈。通过分析感应线圈灵敏度、信噪比等参数,对线圈尺寸、绕线方式进行了优化设计;选定本底电压、电流噪声较小的放大器,设计了接收信号前置放大电路。所研发的三分量ATEM感应式磁传感器工作带宽可达25 kHz,X、Y、Z三分量的本底噪声分别保持在:11.7、10.7、10.6(单位:nV/√Hz@1kHz),在其谐振频率处的灵敏度分别为4.3、6.5、6.4(单位:mV/nT)。本设计实现了高灵敏度三分量信号的采集,X、Y、Z三个分量完全对称分布,电参数基本一致,降低了传感器的本底噪声,有效地提高了灵敏度和信噪比。 展开更多
关键词 航空瞬变电磁法 空心线圈 三分量感应式磁场传感器 灵敏度 噪声分析
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