发射电流波形对瞬变电磁测量结果影响及校正的研究

论文摘要

瞬变电磁法是一种先进的地球物理勘探方法,已成功地应用于多个领域的深部测量,但这一技术由于发射、接收及数据处理各部分存在的问题使其在浅部测量中没有得到成功的应用。国内外学者经过多年研究,认为提高瞬变电磁法浅层分辨能力需要解决三个问题:减小发射电流关断时间;缩短测量回路的过渡过程;减小发射电流波形对测量结果的影响。本论文主要针对发射电流斜阶跃关断的斜阶跃场源,分析在斜阶跃场源激发下不同地电模型在三种常用测量装置下的瞬变响应,并根据这些瞬变响应进一步分析发射电流波形对测量结果的影响以及浅层测量对发射系统的要求,研究无需关断效应校正的直接计算全程视电阻率的数值计算方法。论文主要做了以下工作:①从瞬变电磁法原理出发,介绍了这种地球物理勘探方法的应用范围、常用测量装置及其异常特点、方法的优点以及目前还存在的问题。介绍并分析了目前就发射电流波形对测量结果的影响及校正方法的研究现状、“视电阻率”计算方法的研究现状,指出了它们的适用范围和需要改进之处。②介绍了不同地电模型在三种测量装置下负阶跃响应的由来,根据这些响应推导了各种模型在斜阶跃场源激励下感应段和衰减段的负斜阶跃响应,并从负阶跃响应与负斜阶跃响应的关系和磁场与磁场变化率的关系两方面证明了推导的正确性。分析了发射电流波形平稳性、对称性对二次感应电压的影响;以中心回线装置为例,分析了发射电流波形后沿对二次感应电压的影响,结合发射电流前沿与周期讨论了二者对感应段和衰减段二次感应电压的影响。③根据三种测量装置的负斜阶跃磁场和磁场变化率的解析表达式,分别讨论了感应段和衰减段的负斜阶跃磁场、感应电压与视电阻率的关系,给出了全程视电阻率的直接计算方法。最后用理论模型和实例计算证明了全程视电阻率直接算法的有效性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 瞬变电磁法
• 1.2.1 瞬变电磁法原理及应用范围
• 1.2.2 瞬变电磁法的特点
• 1.3 发射电流波形参数对测量结果影响及校正研究现状
• 1.3.1 发射电流前沿对测量结果的影响
• 1.3.2 发射电流幅值对测量结果的影响
• 1.3.3 发射电流周期对测量结果的影响
• 1.3.4 发射电流后沿对测量结果的影响及其校正
• 1.4 视电阻率计算研究现状
• 1.5 小结
• 1.6 本论文的主要工作
• 2 斜阶跃场源发射电流波形参数对测量结果的影响
• 2.1 引言
• 2.2 回线源瞬变电磁场响应
• 2.2.1 垂直偶极子的层状大地瞬变场响应
• 2.2.2 水平大回线源的层状大地响应
• 2.3 斜阶跃场源激发下回线源的瞬变电磁场响应
• 2.3.1 中心回线的瞬变电磁场响应
• 2.3.2 分离回线的瞬变电磁场响应
• 2.3.3 重叠回线的瞬变电磁场响应
• 2.4 发射电流波形平稳性、对称性对测量结果的影响
• 2.5 发射电流后沿对测量结果的影响
• 2.6 发射电流前沿和周期对测量结果的影响
• 2.7 小结
• 3 斜阶跃场源激励下的视电阻率直接计算
• 3.1 引言
• 3.2 视电阻率与磁场和感应电压的对应关系
• 3.3 全程视电阻率的计算
• 3.4 理论模型计算与应用实例
• 3.4.1 理论模型
• 3.4.2 应用实例
• 3.5 小结
• 4 结论
• 4.1 全文总结
• 4.2 后期工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录