瞬变电磁地空系统多分量响应特征研究

摘要

瞬变电磁地空系统(Air-groundtransientelectromagneticmethodsystem,简称AGTEM)又称瞬变电磁半航空系统,即将电性或磁性发射源放置在地表,利用直升机或者无人机在空中接收,实现地面发射、空中接收的一种瞬变电磁测量方法。与地面TEM和航空AEM相比,地空系统减轻了直升机的负载,实现了大发射磁矩、高海拔探测(>100m),并且提高了勘探深度。
　　本文从电磁场所满足的麦克斯韦方程组出发,推导出了大回线源装置下地空系统频率域电磁场表达式,并给出了时间域电磁场的表达式。得到的时间域电磁场表达式是一个双重积分,内层积分为汉克尔型积分,外层积分为正弦积分或余弦积分。对于这两类高振荡积分,常规的数值方法可以求解,但是耗时较长。本文主要采用线性数字滤波法求解这两类积分,并通过与均匀半空间情况下的解析解对比,验证了线性数字滤波法不仅计算速度快,而且精度很高,是一种较为理想的求解振荡积分的方法。本人编写了大回线源地空系统中心点一维正演程序,计算出均匀半空间以及两层、三层水平均匀介质六种典型断面的频率域与时间域响应,细致分析了不同接收高度下电磁响应曲线的形态,得到了一些有价值的结论,这对瞬变电磁资料的处理和解释具有重要的指导意义。
　　国内外近年来的勘查实践表明,多分量、多参数、高分辨率、高密度和高精度采集的综合航空物探测量及综合解释是航空物探的发展方向。因此,应当研发和推广可适应不同地形和多种区域地质环境的高精度、多参数、多分量的综合性AEM测量,为区域地质、矿产地质、水文、工程、环境地质等提供全方位服务。本文研究了大回线源地空系统在均匀介质和层状介质中,不同偏移距下磁场的垂直分量响应和水平分量响应的数值计算方法。编写程序,计算出非中心点处回线源地空系统几种典型地电断面的频率域与时间域响应,细致分析了接收高度与偏移距的变化对于响应曲线形态的影响,总结了一些规律,为多分量解释提供理论依据,为后续工作打下基础。

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第一章 绪论

1.1研究目的及意义

1.2研究现状以及发展趋势

1.3选题依据与研究意义

1.4论文主要内容及结构

1.5论文的特色

第二章 回线源瞬变电磁地空系统基本理论

2.1电磁场基本理论[20-24]

2.2 均匀半空间回线源地空系统频率域电磁场表达式

2.3 各项同性水平层状大地回线源地空系统频率域电磁场表达式

2.4频率域电磁场与时间域电磁场的关系

第三章 瞬变电磁地空系统正演计算

3.1回线源地空系统频率域正演计算[25-37]

3.2回线源地空系统时间域正演计算[38-40]

第四章 地空系统多分量数值响应计算

4.1非中心点处频率域响应计算[41-49]

4.2非中心点处时间域响应计算

第五章 结论及下一步工作计划

5.1主要研究成果和结论

5.2下一步工作计划

参考文献

附 录

致谢