瞬变电磁法理论探测深度的研究及应用

摘要

本文首先简单地介绍了瞬变电磁法原理及发展，并介绍了瞬变电磁法探测深度研究的发展历程，瞬变电磁法探测深度是一个复杂的问题，仍然需要进一步研究。本文主要围绕瞬变电磁测法理论探测深度进行相关讨论。　　首先，从麦克斯韦方程组出发，推导了中心回线瞬变电磁法的频率域和时间域的响应公式。在数值计算中介绍了汉克尔变换和数字滤波法，利用汉克尔变换解决瞬变电磁响应含贝塞尔积分问题。综合了比较了140点改进的快速汉克尔变换与连分式两种方法的精度和计算时间后，采用140点改进的快速汉克尔变换滤波系数计算回线源频率域响应；在由频率域到时间域转换中，对比了G-S逆拉普拉斯转换与余弦数字滤波算法两种方法的计算精度，发现数字滤波算法在精度上好于G-S转换，决定采用数字滤波法。根据以上正演算法，在Matlab平台上编写了相应的正演程序，并通过理论模型进行瞬变电磁响应模拟，包括均匀半空间、两层、三层地电模型，分析了在不同参数情况下的正演响应特征。　　其次，用电位差异常探讨瞬变电磁法理论探测深度，分析瞬变电磁法理论探测深度与哪些因素有关，计算不同参数情况下的瞬变电磁法理论探测深度，总结了发射线圈大小、激励电流大小、外界干扰电压大小、发射线圈匝数等对理论探测深度的影响。其结论是：当除线圈大小以外的其它参数一定，瞬变电磁法发射线圈大小变化时，存在一个最佳值，这个值使得理论探测深度能够达到最大，发射线圈过大或过小均会减小理论探测深度；激励电流越大，理论探测深度越大，但发射电流增加到一定程度后，理论探测深度增加趋于平缓；发射线圈匝数越多，理论探测深度越大，但匝数到达一定数量后对增大探测深度的效果不明显。　　最后，介绍了一个瞬变电磁法的实例，将以上结论应用到瞬变电磁法实际工作实例的工作设计中。

目录

声明

1 引言

1.1 瞬变电磁法的国内外研究及现状

1.2 探测深度理论的发展及问题提出

1.3 本文主要研究内容

2 中心回线瞬变电磁法一维正演计算

2.1 TEM电磁学理论

2.2 中心回线频率域和时间域电测深正演理论

2.3 瞬变电磁法数值计算

2.4 均匀半空间响应特征

2.5 两层地电模型瞬变响应

2.6 三层地电模型瞬变响应

本章小节

3 电位差异常探讨瞬变电磁法理论探测深度

3.1 理论探测深度

3.2 固定装置参数探讨埋藏深度对电位差异常的影响

3.3 发射线圈大小对理论探测深度的影响

3.4 干扰电压对理论探测深度的影响

3.5 激励电流与理论探测深度之间的关系

3.6 线圈匝数对理论探测深度的影响

本章小结

4 瞬变电磁法应用实例

4.1 工程概况

4.2 工程设计

4.3 方法试验

4.4 野外工作方法

4.5 数据处理

结论与建议

参考文献

致谢