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用于固体矿床多分量感应测井响应模拟的矢量有限元法

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地球物理学报 2016年第1期59卷 355-367页

作者：王健陈浩王秀明中国科学院声学研究所声场与声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

本文开发了基于非结构化四面体网格的三维矢量有限元法,实现了固体矿床井眼中多分量感应测井响应的数值模拟,并分析了多分量感应测井仪器在复杂矿床模型中的响应特征.本文通过采用几何因子背景场,有效地避免了源的奇异性问题;同时,在井... 详细信息

本文开发了基于非结构化四面体网格的三维矢量有限元法,实现了固体矿床井眼中多分量感应测井响应的数值模拟,并分析了多分量感应测井仪器在复杂矿床模型中的响应特征.本文通过采用几何因子背景场,有效地避免了源的奇异性问题;同时,在井眼边界采用非均质网格并用Gauss-Legendre积分计算四面体单元的等效电导率.利用LU分解求解线性方程组,实现了一次网格划分多点的数值计算,提高了计算效率,从而实现快速连续的多分量感应测井模拟.非结构化的四面体网格确保了该方法可以模拟实际问题中所能遇到的复杂的矿体模型.基于水平三层分层和径向分层模型,验证了算法在各向同性和各向异性介质中的可靠性.我们还以三个不同的矿床模型为例,研究了多分量感应测井仪的不同分量的探测特性,结果表明,结合九个分量的信息,可以探测矿体的深度,也可以识别矿体的方位和走向,为精确地描述矿体的三维分布特征打下了基础.

关键词：矢量有限元多分量感应测井固体矿床

起伏地形下各向异性的2D大地电磁无网格法数值模拟

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地球物理学报 2016年第12期59卷 4483-4493页

作者：嵇艳鞠黄廷哲黄婉玉李桐林王远吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130026 地球信息探测仪器教育部重点实验室长春130026 吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

作为一种基于节点的计算方法,无网格法具有构造高阶导数方便,自适应分析便利的优点,特别适合复杂地质构造的数值模拟.本文针对实际地球物理勘探中存在的起伏地形和各向异性的地电结构,提出用无网格法来模拟大地电磁响应,采用复合二次径... 详细信息

作为一种基于节点的计算方法,无网格法具有构造高阶导数方便,自适应分析便利的优点,特别适合复杂地质构造的数值模拟.本文针对实际地球物理勘探中存在的起伏地形和各向异性的地电结构,提出用无网格法来模拟大地电磁响应,采用复合二次径向基函数构造了形函数,推导了大地电磁无网格法等价线性方程组,研究了系数矩阵的压缩存储方法以及大型稀疏复线性方程组快速求解算法,实现了起伏地形下各向异性的2D大地电磁高精度数值模拟.基于层状模型验证了算法的正确性,计算结果表明:无论是TM模式还是TE模式,计算相对误差均小于1%;通过对地垒和地堑模型的模拟,得出了起伏地形对视电阻率和相位的影响规律;对起伏地形下含有不同各向异性系数异常体的模型进行了数值模拟,为开展复杂地质结构的电磁场特征研究以及地形校正奠定了理论基础.随着计算科学的快速发展,无网格法必将成为新的高精度电磁场数值模拟方法.

关键词：无网格法径向基点插值起伏地形各向异性大地电磁

多道瞬变电磁法中m序列抗噪性定量评估及编码参数优选

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石油地球物理勘探 2018年第1期53卷 195-205页

作者：袁哲张一鸣郑起佳北京工业大学北京100124

多道瞬变电磁法(multi-transient electromagnetic,MTEM)通过使用m序列对发射源进行编码,提高了电磁探测的抗噪能力,但不同编码参数的m序列的抗噪能力不尽相同。本文首先对比了不同编码参数m序列的辨识效果,分析其抗噪性能的差异;然后... 详细信息

多道瞬变电磁法(multi-transient electromagnetic,MTEM)通过使用m序列对发射源进行编码,提高了电磁探测的抗噪能力,但不同编码参数的m序列的抗噪能力不尽相同。本文首先对比了不同编码参数m序列的辨识效果,分析其抗噪性能的差异;然后将辨识过程建模为辨识系统,该系统的输入设为大地响应信号,输出设为大地电磁冲激响应;之后通过分析特定频点的辨识系统频响特性,实现不同编码参数m序列抗噪性能的定量评估;在此基础上,通过数值模拟分析了各编码参数对抗噪性能的影响,进而给出m序列编码参数的优选方案;最后对野外试验数据进行处理,结果验证了本文所述编码参数优选方案的可行性。

关键词：多道瞬变电磁法 m序列编码参数抗噪性能最优化

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瞬变电磁采样函数优化法降噪技术

地球物理学报 2017年第9期60卷 3677-3684页

作者：武欣薛国强肖攀饶丽婷郭睿方广有中国科学院电磁辐射与探测技术重点实验室中国科学院电子学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

常用的双极性同步采样方法对瞬变电磁系统的观测噪声具有一定的抑制作用,但在实际工作中其噪声抑制能力仍显不足.本文在双极性同步采样方法基础上提出一种优化方法,以提升瞬变电磁系统的噪声抑制能力,即:通过对取样道加高斯窗函数的方式... 详细信息

常用的双极性同步采样方法对瞬变电磁系统的观测噪声具有一定的抑制作用,但在实际工作中其噪声抑制能力仍显不足.本文在双极性同步采样方法基础上提出一种优化方法,以提升瞬变电磁系统的噪声抑制能力,即:通过对取样道加高斯窗函数的方式,赋予取样道内各采样点合适的累加权重,提升系统对取样道内高频噪声的抑制能力;使用高斯窗函数与梳状滤波器构造复合窗函数,通过对包含所有叠加周期的完整观测序列加复合窗函数的形式优化各周期的叠加权重,提升系统对实际工频噪声的抑制能力.对优化前后不同采样函数的谱特性及野外实测数据的处理效果进行比较,结果表明本文提出的方法较传统双极性同步采样方法具有更强的噪声抑制能力.

关键词：瞬变电磁系统噪声仪器采样函数高斯窗复合窗梳状滤波器

利用多通道瞬变电磁法识别深部矿体——以内蒙兴安盟铅锌银矿为例

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地球物理学报 2019年第5期62卷 1981-1990页

作者：欧阳涛底青云薛国强雷达中国科学院页岩气与地质工程重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院地球科学学院北京100029 中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

多通道瞬变电磁法由于采用伪随机编码发射、最佳匹配相干解码技术,所以相比于传统时间域电磁方法勘探深度大且抗干扰能力强,是目前地面资源勘查领域的研究热点.针对内蒙兴安盟某铅锌银矿埋藏深度大等特点,首先根据矿区资料建立一维以及... 详细信息

多通道瞬变电磁法由于采用伪随机编码发射、最佳匹配相干解码技术,所以相比于传统时间域电磁方法勘探深度大且抗干扰能力强,是目前地面资源勘查领域的研究热点.针对内蒙兴安盟某铅锌银矿埋藏深度大等特点,首先根据矿区资料建立一维以及二维模型,数值计算脉冲响应并分析其特征,说明多通道瞬变电磁对于大埋深低阻异常体有良好的反映,随后通过多通道瞬变电磁技术对矿区进行实例勘查,数据处理过程中利用了反卷积的方法提取大地脉冲响应,根据轴向大地脉冲响应的峰值时刻计算视电阻率,通过对视电阻率进行全波形反演得到解释剖面,与测区钻孔资料对比分析证明,多通道瞬变电磁法是反映深部低阻异常体的有效手段.

关键词：深部矿体铅锌银矿多通道瞬变电磁大地脉冲响应

基于姿态变化的航空频率域电磁法仪器偏置实时校正方法研究

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地球物理学报 2016年第10期59卷 3917-3926页

作者：李光渠晓东陈洁黄玲方广有中国科学院电子学研究所北京100190 中国科学院电磁辐射与探测技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

磁偶极子的航空频率域电磁法仪器在飞行测量的过程中由于仪器偏置的存在,且仪器偏置会随着外部气压、温度等环境因素以及收发线圈晃动的影响而呈现非线性变化,使得观测数据出现误差,因此需要对仪器偏置进行校正.而传统的在测线飞行前后... 详细信息

磁偶极子的航空频率域电磁法仪器在飞行测量的过程中由于仪器偏置的存在,且仪器偏置会随着外部气压、温度等环境因素以及收发线圈晃动的影响而呈现非线性变化,使得观测数据出现误差,因此需要对仪器偏置进行校正.而传统的在测线飞行前后将仪器抬至高空的"零场值"标定方法具有成本高、受测区环境影响大以及采用线性插值获取测线飞行过程中仪器偏置的精度低等缺点.本文根据仪器偏置与仪器姿态角变化无关的特性,通过测得仪器的姿态角信息,在满足重叠偶极子模型的条件下,实现对仪器偏置的高精度实时校正.模型仿真结果表明,在30m常规飞行高度下,该方法实时测得的仪器偏置精度接近于110m高空测得的精度;校正后仪器偏置的绝对误差与理论二次场的比值即相对误差小于5%,满足反演大地电导率的精度要求.该方法不仅减少了飞行的工作量,降低了飞行成本和飞行难度,而且可更加精确地获得测线飞行过程中仪器偏置的非线性变化值,提高航测数据的观测精度.

关键词：航空频率域电磁法实时偏置姿态角重叠偶极子模型

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多通道大功率电法勘探仪集成试验

地球物理学报 2016年第12期59卷 4399-4407页

作者：底青云雷达王中兴张一鸣王顺张启卯张文伟欧阳涛中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 北京工业大学北京100022 中国科学院电子学研究所北京100190

采用自主研发的多通道大功率电法勘探仪进行了深部矿勘探测试.首先在河北省张家口市张北县进行了仪器整体的调试和波形测试等试验,试验结果表明,在大偏移距情况下,尽管存在50 Hz电磁干扰,也能获得与发射波形相关的波形曲线,验证了仪器... 详细信息

采用自主研发的多通道大功率电法勘探仪进行了深部矿勘探测试.首先在河北省张家口市张北县进行了仪器整体的调试和波形测试等试验,试验结果表明,在大偏移距情况下,尽管存在50 Hz电磁干扰,也能获得与发射波形相关的波形曲线,验证了仪器系统的正确性和稳定性.然后在内蒙古曹四夭钼矿区采集了4.8km的剖面数据,并进行了相应的数据处理工作.对所采集的数据进行了大地脉冲响应计算、峰值时刻提取和视电阻率计算,以及电阻率二维反演工作,反演的的电阻率断面结构与已知地质资料相吻合,验证了数据流程和处理方法的正确性.此次多通道大功率电法勘探仪的成功集成,为进一步大规模比对试验和装备整装勘探打下了基础.

关键词：多通道大功率电法勘探仪集成试验大地脉冲响应

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固定翼无人机航磁探测系统的磁补偿模型分析

航空学报 2016年第11期37卷 3435-3443页

作者：王婕郭子祺刘建英中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室北京100101

近年来,无人机的应用日益广泛,逐渐用于航空物探。在使用固定翼无人机搭载磁力仪进行航磁测量时,必然引入飞行平台干扰,包括与机动无关的干扰和与机动有关的干扰。去除和飞机机动有关的磁干扰,即为磁补偿工作。航磁补偿的经典TOLLES-LAW... 详细信息

近年来,无人机的应用日益广泛,逐渐用于航空物探。在使用固定翼无人机搭载磁力仪进行航磁测量时,必然引入飞行平台干扰,包括与机动无关的干扰和与机动有关的干扰。去除和飞机机动有关的磁干扰,即为磁补偿工作。航磁补偿的经典TOLLES-LAWSON模型将磁干扰分为剩余磁场、感应磁场和涡流磁场。对于固定翼无人机,涡流磁场可以不考虑,将剩余磁场和感应磁场合称为稳态干扰场。主要对飞机干扰的来源和性质进行分析,并在地面设计实验验证铁磁性材料的性质,以加深对磁补偿模型的假设和推导过程的理解。最后,在地面实验平台上测量了飞机磁干扰场的平面分布图,指导航空磁力仪的安装。在将TOLLES-LAWSON模型应用于固定翼无人机航磁探测系统的磁补偿工作时,无人机与有人机相比,在结构和材料方面都有较大差异,因此对模型的物理意义和假设条件的深入理解至关重要,此即本文所述工作成果的出发点。

关键词：磁补偿固定翼无人机航磁探测系统飞机磁干扰剩余磁场感应磁场

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多通道瞬变电磁法油气藏动态检测

石油地球物理勘探 2016年第5期51卷 1021-1030,839页

作者：王显祥底青云邓居智东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室江西南昌330013 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室北京100029

油藏动态检测通过对油藏开采过程进行监测,建立动态油藏模型,从而优化开发方案,提高油气采收率。现有的油藏监测手段主要为地震方法,成本较高。试图从电磁法角度,探讨利用多通道瞬变电磁法对油气动态监测的优势。首先介绍了多通道瞬变... 详细信息

油藏动态检测通过对油藏开采过程进行监测,建立动态油藏模型,从而优化开发方案,提高油气采收率。现有的油藏监测手段主要为地震方法,成本较高。试图从电磁法角度,探讨利用多通道瞬变电磁法对油气动态监测的优势。首先介绍了多通道瞬变电磁法的原理,即主要利用电偶极子源向地下发射伪随机序列,并在发射与接收端分别测量电流与电压变化,通过反褶积提取大地脉冲响应;其次分析了利用多通道瞬变电磁法油气藏探测的优势。研究表明多通道瞬变电磁法集合了电性源瞬变电磁法的特点,可以取得对高阻体的最佳探测效果,较适用于油气藏动态检测;最后以一个背斜油藏模型为例进行了数值模拟,研究结果表明多通道瞬变电磁法在合适偏移距下可以很好地圈定油气藏的边界,并揭示油气藏的变化。

关键词：多通道瞬变电磁法油气藏动态检测