伪随机波形瞬变电磁全时响应数值方法及应用_中国煤炭行业知识服务平台

伪随机波形瞬变电磁全时响应数值方法及应用

煤炭学报
网络首发时间：2024-07-23 10:35:24

作者

鲁凯亮岳建华樊亚楠习丹阳
单位

中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室中国矿业大学资源与地球科学学院
摘要

传统瞬变电磁法以方波（梯形波）为主，缺乏高频谐波成分，难以精细表征地质异常体。提出在供电期间发射伪随机波形，通过改善场源分辨率，提高瞬变电磁探测能力。给出了伪随机波形全时域电磁正演方法。通过多个阶跃响应的移位线性代数运算，能够计算一维伪随机电磁响应；对于三维数值模拟，基于伪随机波形特征，提出了源项解耦和位移逆Krylov子空间技术，求解全时电磁场仅需一次LU矩阵分解和几十次矩阵回代，并与后退欧拉法的结果对比，验证了本文方法的准确性。通过理论分析、数值模拟和实测数据处理相结合的研究方式，对伪随机波形激励的二次场特征和探测能力进行了详细研究，研究结果表明：伪随机波形相比方波具有更丰富的高频谐波，有效改善了时间域电磁法的探测分辨力，但由于低频谐波能量占比较低，导致晚期电磁场衰减较快；伪随机波形的二次场表达式中包含正负两项，过零点时刻设置不当会导致晚期二次场变号，通过减小ti与ti+1（i为奇数）之间的时间间隔，可解决这一问题；通过层状模型对比了不同脉宽伪随机波形的二次场，发现窄脉宽波形具有更高的探测分辨力；通过三维地电模型，进一步验证了伪随机波形的探测能力；最后基于实测数据处理，表明伪随机波形激励的二次场能够更加精细地表征地下介质的电阻率特征。
关键词

伪随机波形全时域电磁法数值模拟高分辨探测
文章目录

1 伪随机波形时间域电磁数值方法
1.1 伪随机波形一维数值方法
1.2 伪随机波形三维数值方法
1.3 伪随机波形全时段结果验证
2 伪随机波形的频谱特征和电磁响应特征
2.1 伪随机波形的频谱特征
2.2 伪随机波形二次场变号原因分析
2.3 均匀半空间电磁响应特征
2.4 低阻层状模型电磁响应特征
3 三维模型响应特征
3.1 三维低阻矿脉
3.2 三个低阻块状体
4 野外试验
5 结论与展望
引用格式

鲁凯亮,岳建华,樊亚楠,等.伪随机波形瞬变电磁全时响应数值方法及应用[J/OL].煤炭学报,1-12[2024-07-23].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2023.1755.