探地雷达的正演模拟及有限差分波动方程偏移处理

利用麦克斯韦方程和有限差分法, 推导出雷达波的二维有限差分正演方程组, 并运用该正演方程对＂V＂字形地电模型和同一斜面上的5个圆的地电模型进行正演合成, 得到其相应的正演合成剖面;把该正演合成的剖面与实际模型相比, 得出正演合成图与实际模型的示意图在形状上有一定的差别, 这是剖面中异常点处的绕射波所致;为了提高雷达资料的解释精度, 对正演合成的雷达剖面进行后处理, 运用雷达上行波反向外推有限差分偏移法, 对2个正演合成的雷达剖面进行偏移处理, 通过对比偏移处理前后的雷达正演剖面, 采用有限差分偏移法能使雷达正演剖面中的反射波归位, 绕射波收敛, 从而大大提高了雷达正演剖面的分辨率, 有利于探地雷达剖面的地质解释和验证偏移方法的有效性.     

频率域激发极化法的观测系统

本文用系统理论研究了激发极化法的观测过程,从理论和实验两方面论证了时间域激电和频率域激电的等效性及其相互转换性。讨论了频率域激电的几种观测系统;在分析对比的基础上,指出作者等人发明的双频道激电观测系统具有快速、轻便、抗干扰能力强、成本低等优点,特别适合山区和中高阻地区应用。在激发极化观测中,用供电电极向地下送入供电电流,并从测量电极观测电位差(或电位)。因此可将对大地进行激发极化观测抽象为双口系统,系统输入的激励为电流,系统对激励的响应为电位差。按激励方式可分为时间域和频率域。一般说来,可极化大地表现为非线性系统,并可根据其非线性来研究激发极化现象。然而,在通常情况下,它是一个弱的非线性系统。当电极距不大、所用频率较低且频率范围不宽、激励电流密度较小时,可将其看作是线性时不变系统。皮尔通提出的Cole-Cole模型模拟极化效应,实践证明其近似程度是比较好的。这也说明激发极化系统可看作是线性时不变系统。对线性时不变系统,时间域和频率域的测量结果不仅是等效的,而且用拉普拉斯变换可以互相转换。由于激发极化系统是一种最小相移系统,在频率域观测中,其实分量、虚分量、振幅和相位之间并非彼此独立,而是相互依赖,只有一个量是独立的。我们用Cole-Cole模型计算出实分量Re(ω)、虚分量Im(ω)、相位φ(ω)和振幅|V(ω)|随频率的变化,并用转换近似关系式(7)计算出Re(ω),Im(ω),φ和|V(ω)|。从图2看出它们的特征是一致的,彼此等效。另外在实验室用BT—6超低频频率特性测试仪观测了黄铁矿标本和石墨标本的振幅和相位随频率的变化,按式(7)转换成|V(ω)|和φ(ω)。由图3可见尽管实测曲线存在观测误差,|V(ω)|与|V(ω)|,φ(ω)与φ(ω)间基本形态是一致的。频散率P.F.E.与相位曲线形态相似,极值频率也大体相对应。频率域激发极化法的观测方案概括起来可分为变频方案、奇次谐波方案和伪随机信号方案三类(图4示出几种方案的波形和频谱)。这些方案各有优缺点,因而不存在用一种方案完全取代另一种方案。在一般情况下它们之间也是彼此等效的,然而由于它们各自优缺点不同,适应的条件也是有差别的。与变频方案、奇次谐波方案相比,双频道方案具有一些突出优点。例如双频道观测方案中两种频率的频率差可任意选择,而二者的振幅是接近的;这对于在减轻供电功率的条件下,准确地测量视频散率或相对相位差均十分有利。又如采用双频道方案观测时,发送机电流的变化对测量结果的影响也很少,我们曾就电流变化对测量视频散率的影响进行了理论计算和实验,结果表明,在相同情况下,当对变频方案影响为-12％时,对奇次谐波方案影响为-1.06％,对双频道方案的影响仅为0.148％。而且,双频道方案可不须稳流,这对于简化和减轻发送机有利。此外,双频道观测方案可方便地抑制电磁耦合影响。图4表明,对于单纯的方波,电磁耦合影响与激发极化效应都是周期地出现,难于提取它们之间的差别;但是,双频道方案则不然,电磁耦合效应随高频周期地出现,而激发极化则主要随低频周期地出现,因而能够方便地将两种信息分离出来。我国金属矿多产于山区,交通不便,需要轻便快速的普查方案;相比之下,双频道方案较现有的其它方案更优越些。     

高精度磁测资料的三维反演及找煤地质意义

采用精细的正演和拟神经网络反演技术对邯郸矿区北李庄井田的高磁资料进行正演、反演研究和资料分析．针对本地区磁场的特点,用先进的位场正演和分离技术将本区上、下层火成岩的磁场进行了分离．在此基础上对下层火成岩磁场进行三维反演,确定了下层火成岩的底界埋深及厚度,并据此提供了进一步找煤的勘探孔位．在其他物探方法难以取得找煤效果的情况下,该方法保证了高精度磁测工作在本区的有效性．     

瓦斯突出煤体的导电性质研究

瓦斯突出煤体是在瓦斯突出灾害发生前就已经客观存在的地质体,是发生瓦斯突出的必要的物质条件．针对瓦斯突出煤体煤样的特点,采用具有国际先进水平的数字式双频激电仪作为主要观测仪表,建立了集先进性和实用性为一体的瓦斯突出煤体电性参数观测系统．通过进行实验室大量煤样的测定,研究了瓦斯突出煤体的导电性质．为利用以电磁法为主的地球物理方法进行瓦斯突出煤体探测和瓦斯突出预测提供了物理基础．对减轻和防止煤矿瓦斯突出自然灾害具有重要意义     

a~n序列伪随机多频信号数学分析及实现

利用-1,0,1这3个元素的3元数加法群自封闭加法的编码原理,建立将多种频率信号合成、编码的a~n序列伪随机多频信号.以2~n系列伪随机多频信号的时域表达式为基础,构建可用数字逻辑实现的二进制序列,利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)及其软件实现伪随机多频信号的发射波形.研究结果表明:其波形既具有某种随机波形的特征,又能事先设定,可重复产生;其序列主频率信号强度基本相等并不随频率增大而减弱,频点在对数坐标系上等间距,分布合理.     

基于多分辨分析的位场滤波算法

将基于多分辨分析（ＭＲＡ）的组合滤波器用于重力位场滤波算法，取得了令人满意的效果．该组合滤波器可以对异常进行更为精细的滤波，在一定程度上解决了常规小波滤波器分解阶数过大的问题．相对于Ｆｏｕｒｉｅｒ分析，ＭＲＡ组合滤波器的频时双重局域性能保持原始异常的形态，更适用于高保真的位场滤波．数值模拟结果表明该算法是有效的．     

瓦斯突出地球物理场的介质分布特征

研究了瓦斯突出地球物理场的介质分布特征．从关键层（瓦斯突出煤体） 成因机制及其与宏观地质构造之间的关系探讨了其空间分布特征；应用岩石力学、弹塑性力学理论确定了工作面前方应力墙的位置和宽度．为地球物理方法在瓦斯突出灾害预测中的应用奠定了物理性质基础．     

有色金属危急矿山的地球物理对策

针对我国已经出现的一批有色金属危急矿山的地质和地球物理特点,为查明地质构造、圈定有利成矿空间,寻找深部隐伏矿体和在勘探阶段测算矿体规模,形成了以电磁测深法、电化学法为主的一套地球物理方法体系。实践证明,该体系是有效的,并且它正在得到发展、充实和趋于完善。本文对这一方法体系作概要论述。     

工程小厚度无损检测及其仪器设计

论述了用低频电阻率微测深法无损检测厚度为几厘米至几十厘米的混凝土覆盖层的原理，重点讨论了其检测仪器设计中频率选择、高接地电阻条件下的观测精度、直读视电阻率和供电电源轻便化等问题。     

拟地震法电磁波场有限元法正演模型

在电法勘探正演模拟中,利用有限元法提出了电磁波在二维电阻率介质模型中的传播特征。我们将电磁波波动方程与声波波动方程类比,运用适当的近似,取等效方程中相同的主要项,利用适当的边界条件,则电磁波场问题可化为类似于地震波场问题,从而可用地震资料处理技术中的任何方法去完成。我们选用的是波动方程有限元方法。计算可在频域也可在时域进行去模拟二维电阻率分布的响应即电场视剖面。实例表明:正演结果所得到的二维电阻率成像剖面与实际的二维电阻率分布完全相吻合。结果表明利用有限元进行电阻率成像是切实可行的。