發(fā)布時間：2020-08-21 02:20

【摘要】：礦產(chǎn)資源是國民經(jīng)濟建設(shè)的重要支柱,尤其在經(jīng)濟蓬勃發(fā)展的今天,資源已經(jīng)不僅是必備的生產(chǎn)資料,更是各國競爭的有力籌碼。我國礦產(chǎn)資源的占有量雖然很大,但是開發(fā)情況卻不容樂觀。隨著金屬礦資源供需矛盾日益突出,巨大的資源缺口成為長期制約我國經(jīng)濟社會發(fā)展的重要因素。在金屬礦中,淺部容易發(fā)現(xiàn)和識別的礦產(chǎn)越來越少,老礦區(qū)周邊的新礦、深部礦和隱伏礦成為找礦主體。金屬礦勘查的難度急劇增大,傳統(tǒng)的勘探技術(shù)已經(jīng)不能滿足探測需求,因此,迫切需要研究金屬礦勘探的新技術(shù)、新方法。而時域航空電磁法作為礦產(chǎn)資源探測的有效方法,也需要進一步的研究和發(fā)展。時域航空電磁法的實際工作波形為梯形波,但以往研究的激勵波形大多為階躍波,針對梯形波激勵下的全波形電磁響應(yīng)的研究較少,且并未系統(tǒng)研究全波形響應(yīng)在三維異常體參數(shù)識別方面的應(yīng)用。本文針對時域航空電磁在全波形響應(yīng)方面研究的不足,完成了以下工作:1、基于三維有限差分方法,采用不均勻大地網(wǎng)格剖分形式,計算了三維異常體的階躍波感應(yīng)電動勢,針對高阻、高導(dǎo)模型建立了三維異常體樣本庫。2、研究了任意波形激勵下的全波形卷積算法。本文通過冪指數(shù)擬合算法延長階躍波感應(yīng)電動勢dB/dt,采用離散數(shù)值積分法計算階躍波磁場響應(yīng),應(yīng)用卷積方法算得任意激勵波形下的全波形電磁響應(yīng)。將逐漸改變關(guān)斷時間的斜階躍波感應(yīng)電動勢與階躍波感應(yīng)電動勢進行對比,驗證了全波形卷積算法的正確性。3、在計算了梯形波激勵下的全波形電磁響應(yīng)的基礎(chǔ)上,分析了關(guān)斷時間、異常體電導(dǎo)率及深度參數(shù)對有源段(即switch-off-time段)及無源段(即off-time段)異常體征分辨率的影響情況。研究發(fā)現(xiàn),關(guān)斷時間越小,有源段的分辨率較無源段的優(yōu)勢越大,當關(guān)斷時間為0.05ms時,有源段分辨率較無源段高出245.1%;對高導(dǎo)和高阻模型,有源段的分辨率優(yōu)于無源段,而且異常體電導(dǎo)率越大,有源段的分辨率優(yōu)勢越明顯;對于淺層異常體模型,有源段分辨率優(yōu)勢明顯,當深度增加時,有源段優(yōu)勢逐漸減弱,最終二者分辨率趨于一致。4、分別對有源段和無源段電磁響應(yīng)進行屬性提取,并采用逐步回歸和主成分回歸方法建立關(guān)于電導(dǎo)率和深度參數(shù)的全樣本庫回歸方程;針對全回歸方程精度較低的問題,對識別過程及回歸方程進行精度優(yōu)化;檢驗結(jié)果顯示模型精度和校驗精度在18%左右,理論檢測證明全波形異常體參數(shù)識別方法的可行性。5、為檢驗全波形參數(shù)識別方法的實際應(yīng)用效果,項目組采用時域航空電磁系統(tǒng),分別在實驗室和長春大鵝島進行了異常環(huán)測試實驗。室內(nèi)實驗的聯(lián)合識別結(jié)果的相對誤差低于20%,長春大鵝島的室外實驗相對誤差低于25%。實際測試結(jié)果說明全波形異常體參數(shù)識別方法是有效的。本文對梯形波激勵下的全波形電磁響應(yīng)及其應(yīng)用進行了系統(tǒng)研究,并通過實驗驗證了理論系統(tǒng)的正確性和可操作性,對時域航空電磁探測方法提供了更加完善的理論和方法指導(dǎo)。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P631.3
【圖文】：

及完全關(guān)斷后發(fā)射線圈會向大地發(fā)射及擴散一次磁場，一次磁場在地下遇到良導(dǎo)體會產(chǎn)逡逑生渦流從而激發(fā)二次磁場［２．３］。載有地質(zhì)信息的二次磁場在接收線圈中激發(fā)二次感應(yīng)電逡逑場，最終響應(yīng)會被機載接收裝置采集記錄。時域航空電磁法工作原理如圖１．１所示［４］。逡逑＂邐接收裝]逡逑＿覽堘邐邐逡逑一＿邋一ｙ工．二？二＿》、一】〕．飛逡逑—逡逑圖１．１時域航空電磁法工作原理示意圖逡逑全波形電磁探測方法是指在電流關(guān)斷期間（即有源段，Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ邋Ｓｗｉｔｃｈ－ｏｆｆ－ｔｉｍｅ，逡逑簡稱邋ｓｗｉｔｃｈ－ｏｆｆ－ｔｉｍｅ）及電流關(guān)斷后（即無源段，Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ邋Ｏｆｆ－ｔｉｍｅ，簡稱邋ｏｆｆ－ｔｉｍｅ）逡逑均記錄電磁響應(yīng)數(shù)據(jù)，圖１．２為梯形激勵波示意圖。相較于只在電流關(guān)斷后記錄電磁響逡逑應(yīng)數(shù)據(jù)，全波形電磁探測不僅能實現(xiàn)前者探測深度大、信號穩(wěn)定等效果，而且在對高阻、逡逑高導(dǎo)體的檢測方面還有顯著的優(yōu)勢。逡逑１逡逑

及完全關(guān)斷后發(fā)射線圈會向大地發(fā)射及擴散一次磁場，一次磁場在地下遇到良導(dǎo)體會產(chǎn)逡逑生渦流從而激發(fā)二次磁場［２．３］。載有地質(zhì)信息的二次磁場在接收線圈中激發(fā)二次感應(yīng)電逡逑場，最終響應(yīng)會被機載接收裝置采集記錄。時域航空電磁法工作原理如圖１．１所示［４］。逡逑＂邐接收裝]逡逑＿覽堘邐邐逡逑一＿邋一ｙ工．二？二＿》、一】〕．飛逡逑—逡逑圖１．１時域航空電磁法工作原理示意圖逡逑全波形電磁探測方法是指在電流關(guān)斷期間（即有源段，Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ邋Ｓｗｉｔｃｈ－ｏｆｆ－ｔｉｍｅ，逡逑簡稱邋ｓｗｉｔｃｈ－ｏｆｆ－ｔｉｍｅ）及電流關(guān)斷后（即無源段，Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ邋Ｏｆｆ－ｔｉｍｅ，簡稱邋ｏｆｆ－ｔｉｍｅ）逡逑均記錄電磁響應(yīng)數(shù)據(jù)，圖１．２為梯形激勵波示意圖。相較于只在電流關(guān)斷后記錄電磁響逡逑應(yīng)數(shù)據(jù)，全波形電磁探測不僅能實現(xiàn)前者探測深度大、信號穩(wěn)定等效果，而且在對高阻、逡逑高導(dǎo)體的檢測方面還有顯著的優(yōu)勢。逡逑１逡逑

并建立階躍波感應(yīng)電動勢（以下簡稱為階躍波響應(yīng)）的樣本庫。逡逑２．１時域航空三維有限差分方法逡逑基于時域航空電磁探測系統(tǒng)，本文計算的三維地質(zhì)異常體模型如圖２．１所示。模型逡逑參數(shù)包括：地質(zhì)異常體電導(dǎo)率％，深度尺寸圍巖電導(dǎo)率（７，發(fā)射電流大逡逑小／及波形，發(fā)射－接收裝置高度／／，發(fā)射線圈半徑ｒ＆，接收線圈有效面積，發(fā)射－逡逑接收裝置與異常體水平距離逡逑航空中心方式逡逑發(fā)射－接收裝置逡逑高逡逑—）邐水平距離度邐邋ｆ逡逑邐ｒ—＊■邐測線逡逑１？＿＿＿嫌１＿逡逑十邐窗７逡逑Ｉ：：：：：：：：：；：：；：；：：：：：：：：：：：：：：逡逑５戒逛茲狨：兕ｈｈｈ戒丨品ｍｉｘ’逡逑圖２．１時域航空電磁探測模型示意圖逡逑２．１．１三維大地網(wǎng)格剖分及初始時刻逡逑如圖２．２所示，采用非均勻剖分方式對大地進行網(wǎng)格劃分，可以在精度允許范圍內(nèi)逡逑提高運算速度。剖分后將每個網(wǎng)格體看作Ｙｅｅ氏單位網(wǎng)格，按電場和磁場交替環(huán)繞的方逡逑式進行差分迭代［１８，１９］，如圖２．３所示。逡逑５逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2798781