天然超低频电磁场日夜交替及其稳定性分析

利用北京大学研制的BD-6型超低频电磁探测仪,在北京地热119井按不同时段和方位对天然场源超低频电磁信号进行观测,经数据处理得到不同时段和不同方位的电压-深度曲线和差分视电阻率-深度曲线,经分析与解译发现:太阳辐射在一定程度上影响天然场源超低频电磁信号的强度,但太阳辐射对其稳定性影响程度不大;天然源超低频电磁信号强度存在明显的方向性,磁北方向信号最强,随仪器探头方向与磁北方向夹角的增大信号强度降低;实验表明超低频电磁信号的差分视电阻率-深度法明显优于电压-深度法的反演与解译精度。     

利用人工源超低频电磁波监测地震的试验与分析

由人工产生大功率超低频（SLF）电磁波可以在地面很大范围的许多测点同时测量该信号，利用它可以研究地下电阻率结构和空间电磁场；研究地震等引起的电磁场异常变化；探测地壳结构和地下资源，具有广阔的应用前景和发展潜力。在北京等地区的观测表明,SLF信号的功率谱密度超过天然场源信号数倍以上，所得到的视电阻率数据精度远高于天然源方法，并有长时间的稳定性。在试验测量期间距测点约120 km发生的迁安4.2级地震与观测的电磁场异常和视电阻率的变化有较好的对应性,对产生这些变化的可能的成因机制进行了分析和探讨。     

深部地质信息的超低频电磁探测研究

对被动式超低频电磁探测技术的场源问题、噪声的滤除,以及超低频电磁波与地下物质相互作用机理进行了探讨和实验。零磁场实验表明传感器在地面接收的超低频电磁波来 自地下地层等地质体的辐射。由于场源和探测环境的复杂性,对传感器接收的原始超低频电磁波数据进行软、硬件滤波处理,消除工频干扰和随机噪声,得到了干扰影响小的探测曲线。塔里木塔参1 井的探测试验表明,被动式超低频电磁探测技术可以快速准确的探测深部地质信息。     

基于场值数据的CSAMT一维全资料反演研究

可控源音频大地电磁CSAMT受发射源的影响,处在近区及过渡区的低频数据一直以来不能利用,仅将远区信号渐弱的高频数据做类似天然场源大地电磁反演,造成了数据资料的严重浪费.直接采用低频与高频的电磁场实部和虚部数据做一维奥克姆带源反演,完全不同于传统不考虑源或考虑源但仅用视电阻率的反演.理论反演研究表明直接利用场值反演,不仅能高效利用CSAMT全资料数据,避免数据浪费;同时也能达到预期的反演效果.     

基于场值数据的可控源音频大地电磁一维全资料反演研究

可控源音频大地电磁CSAMT受发射源的影响,处在近区及过渡区的低频数据一直以来不能利用,仅将远区信号渐弱的高频数据做类似天然场源大地电磁反演,造成了数据资料的严重浪费。直接采用低频与高频的电磁场实部和虚部数据做一维奥克姆带源反演,完全不同于传统不考虑源或考虑源但仅用视电阻率的反演。理论反演研究表明直接利用场值反演,不仅能高效利用CSAMT全资料数据,避免数据浪费;同时也能达到预期的反演效果。     

混场源电磁接收系统同步数据采集技术

在混场源电磁探测中,为弥补天然场电磁信号频率低、能量低的不足,实现接收机对发射信号的有效接收,在分析发射、接收系统工作原理的基础上,提出基于全球卫星定位系统(GPS:Global Position System)的同步数据采集方案。该方案采用发射机发射不同频率高频电磁波作为人工场源,运用GPS的定时定位功能,校准发射、接收系统时间,控制两系统时钟偏差在1 s 以内,确保信号发射与接收同步进行。实验表明,该方案提供的人工发射信号与低频天然场信号相结合,可将混场源电磁探测信号的频率范围由0.1 Hz ~1 kHz扩展到0.1 Hz~50 kHz,拓宽了仪器的探测深度。     

分形分析与天然大地电磁场信号识别

由于大地电磁场信号的脉冲性质,对一定长度的时间序列进行相关性分析时将会导致这种相关性随着频率的增加几乎系统性地减小,因此采用相关分析识别大地电磁场信号存在固有的缺陷.利用相空间重构理论研究表明,大地电磁场信号的时间序列具有分形特征;通过天然场源与大地耦合关系,定义了一个新的识别大地电磁信号的新参数:“分形比”.实例分析结果表明,利用“分形比”识别信号比常用的相关性识别的方法更有效,估计的视电阻率曲线更为平滑、合理,曲线的形态也更为真实、可靠.     

井中瞬变电磁全区视电阻率解释方法研究

针对井中瞬变电磁全区视电阻率定义求解和解释方法开展研究。依据均质全空间瞬变电磁场解析式计算不同采样时间或装置条件下感应电压响应,认识到响应值在电阻率取值范围的全区间或部分区间内保持单调性。根据"牛顿-下降"最优化原理,给出一种井中瞬变电磁全区视电阻率求解方法,通过均质全空间瞬变电磁场响应试算结果与介质真电阻率对比验证该方法的精度和适用性。建立典型径向及垂向分层地电介质模型,通过时域有限差分法模拟计算瞬态场感应电压响应,并进行全区视电阻率换算分析。结果表明:视电阻率是不同时刻电磁场作用范围内所有电性体的综合反映,由全时段视电阻率结果识别全空间介质的径向及垂向电性情况具有一定可行性,各时道的视电阻率值可作为推断地电结构等信息的依据。     

广域电磁测深法研究

根据水平电流场源和垂直磁场源在半均匀空间地面的电磁场解析表达式,定义了广域视电阻率,建立1种新的频率域测深方法即广域电磁测深法。研究结果表明:采用广域电磁测深法可以在过渡带进行测量,即以较小的收发距探测到较大的深度;广域电磁法包括E-Ex广域电磁测深和E-Ez广域电磁测深等方式,每种方式各有其特点,而且都只测量1种物理量;广域电磁法与2n序列伪随机电法相结合还可以发展成2n序列伪随机信号-广域电磁法,不但探测深度大,而且效率高,广域电磁法可用于寻找火山岩油气藏、深部金属矿和工程电法勘探。     

基于独立成分分析的超低频电磁探测信号滤波

将独立成分分析方法引入到超低频电磁探测曲线的滤波中。首先运用模拟数据来探讨运用独立成分分析方法进行滤波的可行性,然后运用实际的观测数据对基于独立成分分析的滤波方法进行了评价和比较。结果表明,运用独立成分分析方法进行探测曲线的噪声滤除是可行的,而且该方法可有效地滤除噪声、突出曲线的特征,有利于曲线的地质解译。同时,对相关问题进行了讨论。     

垂直磁偶源频率域电磁测深法一维正演及响应特征

为了探究磁偶源频率域电磁法的测深能力,本文以垂直磁偶源频率域电磁剖面装置为例,从垂直磁偶极子在一维层状介质的Z方向磁场公式出发,在低感应系数条件下推导了视电导率的表达式,最终实现了垂直磁偶源频率域电磁测深法的一维正演；然后通过对典型层状模型进行一维正演模拟,分析了磁偶源频率域电磁测深法的响应特征。研究结果表明：通过同时减小发射频率和增大收发距并保持频率与收发距平方的乘积不变能够实现电阻率测深,属于频率和几何测深联合方式,可见该方法能够准确地反映地下介质视电阻率的垂向变化信息。     

天然电磁场激励下球体的天然电场选频法异常成因分析

在以往实践应用的基础上,主要从均匀半空间内球体模型的角度研究天然电场选频法异常的成因.首先从自然因素和人文因素2方面分析天然电场选频法的场源问题;从麦克斯韦方程组出发,利用边界条件求取谐变磁场作用下,均匀半空内导电导磁球体在地表主剖面上感应二次电场的解析计算式;根据拉普拉斯方程和边界条件,获得谐变电场作用下,均匀半空间导电球体在地表主剖面上的异常电场水平分量计算式;对理论模型的各个参数进行假定,计算三维谐变磁场、谐变电场作用下,地表主剖面上良导球体的水平电场异常曲线.通过对模拟计算结果分析可知,在水平谐变磁场和谐变电场共同作用下,获得的地表电场异常曲线与野外实测结果形态相似、特征相同.     

工业规模电渣重熔过程电磁场的数值模拟

建立了考虑集肤效应的工业规模电渣重熔过程电磁场数学模型,利用FLUENT对磁场强度实部和虚部的传输方程进行求解.分析了工频下电渣重熔过程电磁场的分布特征,并研究了电流频率和电极插入深度对电磁场的影响规律.结果表明:电流频率从0.5 Hz增加到60 Hz时,电极表面的电流密度从91 378 A/m~2增大到190 746 A/m~2;增大电流频率使磁场强度分布主要集中在电极和铸锭表面区域,渣金界面的洛伦兹力方向也会发生改变;在同功率条件下,增加电极的插入深度使远离电极端部的渣池区域中焦耳热密度增大,而电极端部附近渣池的焦耳热密度减小.     

三相非平衡线性电磁搅拌改善铸坯凝固组织的分析

采用三相通入不同电流的非平衡线性电磁搅拌技术进行了铸坯的静态浇铸实验,并对电磁搅拌过程中钢液内的电磁力各分量的瞬时值进行了理论分析·结果表明,当采用将电磁搅拌器的三相通入不同电流的非平衡线性电磁搅拌时,在钢液内所产生的电磁力是脉动的,其大小呈周期性变化,尤其是垂直于磁场运动方向上的电磁力,其脉动的幅度很大·由此认为,当采用将搅拌器的三相通入不同电流的非平衡线性电磁搅拌时,所产生的垂直于磁场运动方向上的脉动电磁力是提高等轴晶比率,改善铸坯凝固组织的一个重要原因     

可控源电磁法倾子响应的三维正演

为克服天然场源的大地电磁磁场信号弱、易受电磁干扰、倾子资料计算难度大等不足,提出了可控源电磁倾子资料观测、处理与解释方法。通过可控源频域电磁法三维正演的磁场三分量,依据倾子定义计算了三维异常体在地面的倾子参数,绘制了异常体上方不同测点的倾子振幅、相位、实部与虚部曲线及纵、横剖面。结果表明,与场源平行的剖面上倾子响应的振幅、实部与虚部对地下横向不均匀异常体边界反演灵敏,能够有效反应出地下电性异常体重要信息,并且能够正确的与正演模型相吻合;倾子响应横切片图中表明,倾子相位能够显示地下电性异常体的位置,并能够很好的确定异常体的中心;研究不同频率条件下,地下电性异常体的倾子响应特征,发现倾子资料具有测深的功能。可见可控源电磁法倾子资料能够用于地下地质构造的解释,并能准确划分异常体边界的确定中心位置。说明可控源倾子电磁法有着很好的理论基础,具有良好的应用前景。     

电磁测深中水平电偶源漏电对观测数据的影响

研究了频率域电磁测深中水平电偶源漏电对观测数据的影响．分析和计算结果表明，从理论上看，这种影响不会使卡尼亚电阻车发生畸变，但使电、磁场值明显减小，一方面降低了信嗓比，另一方面使得电场和磁场分量各自定义的视电阻率明显降低．此外，作者还提出了避免这种影响的措施．     

烘烤硬化钢的音频内耗研究

用音频内耗仪,在加与不加磁场(磁场强度为300Oe)的不同条件下,测量了H180钢热轧及烘烤不同时间试样的290~630K内耗.在Q-1-T谱中出现了两个较明显的内耗峰,一个在362K附近,另一个在474K附近(测量频率2300~2150Hz);随着时效时间的增加,第一个峰不断减小,第二个峰不断增大.分析得出,第一个峰为Snoek峰,第二个峰为B峰.对比加与未加磁场测量的内耗看出,加磁场后的“背景”内耗反而比未加磁场时的“背景”内耗要高,而且音频测量引起的这种加磁场“背景”内耗比未加磁场时增强,却随温度升高下降.