频率域航空电磁法软件研究现状与发展趋势

首先对国内外频率域航空电磁法软件的发展研究现状进行了研究与分析,主要内容包括数据校正处理、多参数转换、正反演解释、以及综合解释等,通过国内外频率域航空电磁法软件研究方面的对比,指出了国内在此方面存在的差距和不足。在综合分析的基础上,指出了频率域航空电磁法今后应该发展的数据处理和解释方法,以及发展趋势。     

频率域航空电磁法视电阻率转换在岩性构造填图中的应用

以固定翼航空电磁系统正演公式为基础,介绍了实虚分量法、幅值飞行高度法等均匀半空间模型下的视电阻率转换方法。将内蒙古某测区实测的高、中、低3个频率的航空电磁数据转换为视电阻率,即Hρs、Mρs、Lρs,并对3个频率的视电阻率填图效果进行了试验对比,最后选用Hρs等值线图进行岩性构造填图,与地质图吻合程度较高。提高了航空视电阻率填图的实际意义和应用,为后期资料解释提供了理论基础。     

航空物探试验场地面地球物理场特征分析

航空地球物理探测技术是地质和矿产勘查的重要手段,其探测能力主要取决于测量系统及测量方法的有效性,而测量系统及测量方法有效性的提高,又需要专业的检验平台(航空物探试验场)。因此,在我国建立专业的航空物探试验场十分必要。本文搜集了我国某航空物探试验场的地质地球物理资料,在试验场设计并完成了重力、电阻率测深、瞬变电磁工作。通过对实测资料的处理和研究,将试验场划分为三个大的异常区,确定了试验场内的两个较大的断裂和一个次级断裂。本文在国内首次以专项工作的方式为航空重力及电磁法测量提供了高精度的参考数据,从而为国内航空地球物理测量系统检验和方法研究提供了综合平台。并且通过多种物探方法建立标准场的实践认识到,通过有效的选址,在充分利用已有的地质、地球物理(地面、航空)及测绘等资料的基础上,可以完善建成综合试验场,为航空物探飞行测量提供可靠的高精度对比资料。     

航空时间域电磁法测量系统:回顾与前瞻

本文首先回顾了20世纪70年代参与研究开发中国第一套航空时间域电磁法系统感应脉冲瞬变航电仪(M-1型脉冲式航电仪)的情况。然后比较详细地介绍目前世界上著名的4种固定翼飞机时间域电磁法观测系统和6种直升飞机时间域电磁法观测系统:GEOTEM,MEGATEM,TEMPEST,SPECTREM;He-liGEOTEM,ExplorHEM,NEWTEM,VTEM,SKYTEM,ORAGS TEM。提出了关于研究和开发我国航空时间域电磁法测量系统的建议。     

固定翼时间域航空电磁系统的线圈姿态影响研究

在固定翼时间域航空电磁测量时,固定在飞机上的发射线圈和吊舱内的接收线圈受飞行速度、风向和地形等的影响,会发生姿态变化,导致线圈与大地之间的耦合关系发生变化,给测量的电磁数据带来姿态误差,降低系统测量的分辨率,因此有必要对线圈姿态误差规律进行研究。在建立发射线圈和大地系统双坐标系以及飞机姿态变化时坐标系间转换矩阵的基础上,推导了感应一次场的计算公式,重点分析了线圈发生摇摆、俯仰及偏航旋转时对一次场以及二次场的影响,为姿态误差的校正方法研究奠定基础。     

矩形框瞬变电磁法一维正演研究

为研究一维情况下以矩形框、圆形框作为发射源的瞬变电磁响应之间的差异,首先利用电磁学中的互易定理将矩形框发射源的瞬变电磁响应转化为一系列圆形框发射源瞬变电磁响应的积分形式,进而推导出矩形框发射源的瞬变电磁法一维正演表达式。然后以推导的正演算法为基础,编写出正演程序,计算出二层、三层地电模型的瞬变电磁响应曲线,并对比分析了理论情况下的矩形、圆形线框作为发射源的响应曲线。结果显示:在较小时刻两者差异较小,在较大时刻两者差异较大,矩形框的感应电动势直接代入传统的瞬变电磁反演程序计算时电阻率可能存在误差。     

瞬变电磁法三维模拟计算研究进展

瞬变电磁法应用于矿产资源、环境工程等领域。目前主流的瞬变电磁三维正演模拟方法包括积分方程法、有限差分法、有限体积法和有限元法。随着观测环境的复杂化以及探测精度要求的提高,有必要研究瞬变电磁法高精度三维模拟计算,以便推动数据处理解释方法的进步。本文系统介绍了瞬变电磁三维正演计算研究进展,分析了准静态差分方程的构建和发射源的加载及边界的处理等有限差分法的关键技术,厘定出空间和时间离散以及大型线性方程组的求解等有限元法的难题。瞬变电磁数值模拟今后的发展方向是深入开展近源情况下受场源效应、复杂地形、极化效应等影响的三维模拟,以及特殊场情况下的多源多分量响应计算,为瞬变电磁法精细探测提供理论支撑。     

积分方程法模拟层状介质中薄板的瞬态响应

瞬变电磁法高维正反演技术发展缓慢,主要是由于正演方法不够成熟,计算速度慢,精度低,达不到反演的要求。文阐明了薄板的定义,采用积分方程法模拟层状介质中薄板的瞬态响应,简化了网格剖分,控制矩阵大小,采取直接解法求取系数矩阵,与均匀半空间的解析解对比验证了该算法和程序的可靠性,通过误差分析体现了该算法的高精度。同时,研究了覆盖层与基岩对薄板响应结果的影响,发现高阻覆盖层和低阻覆盖层对薄板的响应影响都很小,高阻基岩会扩大薄板的响应,低阻基岩会屏蔽薄板的响应。该研究为瞬变电磁二维反演奠定了基础,也为以后生产中薄板解释提供了理论借鉴。     

若干物探技术的最新进展

评介了若干物探技术的惊人的或革命性的进展,这些进展是航空重力张量测量,航空时间域电磁法系统(特别是直升机时间域电磁法系统),航空磁力全张量SQUID梯度仪系统以及高温SQUID在地面时间域电磁法(瞬变电磁法)中的应用。     

回线源三维地—井瞬变电磁法FDTD数值模拟

采用时域有限差分方法(FDTD),以回线源作为激发源.对均匀半空间和垂直断层面进行正演模拟.分析得出:在均匀半空间中,随观测时间延迟,感应电位先增大后减小,响应极大值向下移动;瞬变场在垂直断层面产生突变,在曲线上表现为峰值,低阻体产生响应直观明显,而高阻体响应无变化;对含有低阻体垂直断层面进行正演模拟,异常响应随断层面两侧异常体的电阻率比值增大而增强,识别能力强.研究结果为定性解释地—井瞬变电磁法异常和判断断层面提供参考依据.     

直升机航空电磁法在岩性构造填图中的应用效果——以内蒙古乌达地区为例

利用航空电磁法进行岩性构造填图,可以弥补航空磁法对无磁性地层较难划分的问题,并对今后有效利用航空物探进行地质填图具有一定的指导意义。以2004年内蒙乌达地区1：5000大比例尺的直升机航空电磁数据为基础资料,分析和研究了航空电磁场特征与地层岩性和断裂构造的关系,并以此为基础建立了该区地层岩性和断裂构造的划分标志,对该区的地层岩性和断裂构造进行了划分,通过与以往内蒙乌达地区地质图进行对比,发现二者吻合较好,并增加和细化了若干新的地层单元。     

机载相控阵天线建模及辐射特性的研究

针对机载相控阵天线电磁辐射特性预测难的问题,利用HFSS对相控阵天线的方向图特性进行了研究。对单元天线进行了物理建模,得出了方向图特性曲线,结合天线绕射理论分析了机载平台对天线辐射特性的影响。研究结果表明,利用HFSS仿真结合天线绕射理论可简化相控阵天线电磁辐射特性的预测。     

Electromagnetic environments in roadways of underground coal mines and a novel testing method

The electromagnetic environment of laneways in underground coal mines is an important area for the design of new electronic products,as well as a fundamental space for mine monitoring,surveillance,communications and control systems.An investigation of electromagnetic interference in coal mines is essential for the enhancement of performances of these systems.In this study,a new field method is provided in which radiated emission tests in coal mine laneways have been carried out.We conclude that:1) the wiring motor vehicles can radiate interference with a bandwidth up to 1 GHz and with an amplitude 10 dBμV/m higher than the background noise;2) the PHS (Personal Handy phone System) mobile communication system can cause interference 40 dBμV/m higher than the background noise;3) an interference 25 dBμV/m higher than the background noise can be generated during the communication at a working bandwidth of 48.8 MHz;and 4) power cables,battery vehicles as well as mechanical and electrical dong rooms have little effect on the electromagnetic radiation environment in coal mine tunnels.     

STFT与FIR在航空瞬变电磁数据处理中的应用

航空瞬变电磁法是一种快速普查良导电金属矿的航空物探方法,由于其具有速度快、成本低、探测范围大等优点,已经在国内外获得了较为广泛的应用。由于二次场与源无关且反映地下介质的特性,所以主要针对二次场进行处理和解释。但二次场的有效能量较弱,因此常常受到各种干扰的影响,以至降低了后期的处理和解释精度。为此,寻求合适的滤波或去噪方法抑制其噪声成为亟待解决的问题。本文应用短时傅里叶变换STFT（Short Time Fourier Transform）分析去噪前后二次场信号的时频特性,为航空瞬变电磁信号去噪选择合适的滤波方法提供依据,并及时评价滤波效果。实验结果表明利用STFT对航空电磁数据处理是有效的可行的。     

机载测控计算机的电磁兼容设计

以某机栽测控计算机为例,介绍了电磁兼容设计过程及主要的电磁干扰源和耦合途径;分析、预测了机载测控计算机工作的电磁环境及电磁兼容性;找出了干扰源,并针对不同干扰源提出了相应的电磁兼容设计方法;给出了某电路电磁兼容设计前后性能指标测试曲线。比较结果说明：机载测控计算机电磁兼容性设计合理,工作稳定可靠。该方法适用多种电子设备的电磁兼容设计。     

地空频率域电磁系统在小煤窑勘查中的应用

为实现金谷煤矿小煤窑采掘边界圈定，采用地空频率域电磁系统开展小煤窑采空积水区的勘查试验工作。实际勘探中设计124条南北方向测线，利用无人机搭载探测天线进行电磁数据的连续采集。通过数据处理与解释，获得了测区内地下50~300 m范围内的视电阻率剖面。根据相对低阻异常的分布情况，圈围出两个煤窑采空积水区疑似位置。经过与实际煤层采掘资料对比，圈定的1处低阻异常区域下方存在高度充水的采空区。研究结果证明了地空频率域电磁系统在小煤窑勘查工作中的可行性及有效性。     

基于支持向量回归的一维频率域航空电磁反演

为了提高一维频率域航空电磁的反演精度,将机器学习方法应用于航空电磁数据的反演中,提出基于多输出最小二乘支持向量回归（MLS-SVR）的一维频率域航空电磁端到端反演方法. 对不同地电模型进行正演计算,获得样本数据集;搭建MLS-SVR模型框架,输入端为归一化后的垂直磁场分量,输出端为地电模型参数;利用网格寻优和K-折交叉验证进行调参;利用MLS-SVR模型进行反演. 试验结果表明,利用MLS-SVR可以准确地反演出各地电模型参数,与单输出支持向量回归(S-SVR)和多输出支持向量回归（M-SVR）算法相比,该反演方法的精度更高,实测数据反演表明了该方法的有效性.     

汽车电器电磁干扰及防护的探讨

随着计算机信息处理能力的提高,现代汽车装备有各式各样由电器或电子器件构成的系统,但是只要是带电的物体都会对周围产生辐射或受到其他磁场的辐射而受到影响.通过分析现代汽车电器电磁干扰现象及其产生机理,结合我国对现代汽车电磁兼容的标准,提出了5种抑制汽车电器电磁干扰的方法.防止和降低汽车电器的电磁干扰,对汽车行驶安全起着重要...     

电磁方法在地震监测预测中的新思路探讨

针对地面电磁观测的现状与不足,以及我国地震监测预报的迫切需求,探索新方法、新技术在地震监测预报中的应用势在必行。因此,可以开展"一个观测"、"两个研究"及"两个系统"方面的工作,即:"电磁扰动综合分析与观测"、"地磁内、外源场分离及其电流体系研究"、"地震电磁效应产生和传播的机理研究"、"天然源和人工源综合观测分析系统"、"天地一体化电磁立体观测分析系统"等工作。