基于神经网络的瞬变电磁快速成像方法研究
发布时间：2022-01-16 03:11
瞬变电磁探测（Transient Electromagnetic Method）是一种时间域电磁法，通过接收、处理地下电磁信号得到地下探测目标的信息，具有频带宽、分辨率高、使用简单的特点，TEM成像有反演法和视电阻率法。前者需初始模型，计算量大；后者虽不需要初始模型，但计算耗时，两种方法都难以达到实时成像的目的。神经网络已应用于地球物理反演中，但尚未在瞬变电磁视电阻率成像中得到应用。反演法中神经网络结构的正确性完全依赖于先验数据的准确性和泛化性，本文提出基于神经网络的瞬变电磁快速成像，克服先验数据量大、计算耗时的缺点，以达到实时成像的目的。论文主要做了以下工作：1)介绍了瞬变电磁的基本理论，以及中心回线方式下瞬变电磁的响应特征。讨论了瞬变电磁视电阻率数值计算方法与神经网络映射下的求解理论。2)研究基于非线性模式的BP神经网络电阻率计算方法。以磁感应强度为输入、电阻率为输出建立网络。比较不同算法和神经元个数对网络收敛速度、精度的影响，得到采用列文伯格-马夸特法及隐藏层含10个神经元的最佳BP神经网络结构。3)提出基于曲线拟合模式的BP神经网络视电阻率计算方法。基于非线性方程求解模式的BP...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
瞬变电磁法工作原理示意图
图 1.3 均匀半空间瞬变电场等值曲线和电流密度等值线图g1.3 Contour of homogeneous half-space transient electro field and current den除了有早期、晚期之分外，还像频域场，有近、远区之分。瞬阻岩石区衰减特别快，通常只要几十到几百毫秒。当地下地质体一过程就变得缓慢。瞬变场在远区衰减比较缓慢，需要几秒到几地质体是良导体时，这一过程可以持续一分钟甚至更长。场近区的早期阶段，信号幅值大，变化剧烈，受探测仪器影响早期信号技术难度大。在近区的晚期阶段，测量结果很好地给出信息，其物理过程是：在上部导电层中晚期刚刚出现，即开始出程，并以其纵向电导 S1 来表征该地层存在时，在更深的导电层”效应，涡流还处于产生和增加的早期阶段。但是，由于第一层流的屏蔽作用，在地表观测中很难或很微弱地出现第二层的影响，在地表上可观测到第一层和第二层共同影响瞬变结果，并以合影响。在更晚的时间上出现 S1＋S2＋S3 的综合影响，以此
Fig.1.4 Profile measurement deviceThe same points device；(b)Dipole device；(c)Big loop over layered source device图 1.4(a)为同点装置。所谓“同点”，即发射线圈(Tx)与接收线圈(Rx)的中心点相重合，按其重合位置可以分为三种：当 Tx 和 Rx 采用同一线圈时称为同一回线，如图 1.4(a-1)，此组合仅铺一个回线，通电时做发射回线用，断电观测时做接收回线用，此组合铺线简单，但需特殊设计的仪器，如 SIROTEM 系列或 MΠΠ 系列，并且先发射后接收，不适合浅层探测；将同一回线组合中的一条回线改为两条， Tx 和 Rx 具有完全相同的几何形状和尺寸，两线框相互独立布置在同一位置上，做剖面测量时发射回线与接收回线一起移动称为重叠回线，如图 1.4(a-2)所示；将重叠回线中的接收回线用可视为偶极的接收线圈代替并处于发射回线中心，即为中心回线，如图 1.4(a-3)所示。同点装置具有施工方便，信号强，与探测对象可以达到最佳耦合，具有异常幅度大、形态简单，受旁侧影响较小且横向分辨率高等特点，但受浅层影响较大。偶极装置如图 2.4(b)，该装置的 Tx 与 Rx 相分离，保持固定收发距 r，沿测线
【参考文献】：
期刊论文
[1]Time-depth conversion of transient electromagnetic method used in coal mines[J]. YU Jing-cun, WANG Yang-zhou, LIU Jian, ZENG Xiao-bo School of Resource and Earth Science, China University of Mining & Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116, China. Journal of China University of Mining & Technology. 2008(04)
[2]斜阶跃场源瞬变电磁法的全程视电阻率数值计算[J]. 付志红,孙天财,陈清礼,谢品芳. 电工技术学报. 2008(11)
[3]地球物理资料非线性反演方法讲座(五) 人工神经网络反演法[J]. 王家映. 工程地球物理学报. 2008(03)
[4]斜阶跃场源关断时间对测量结果的影响及校正研究[J]. 孙天财,付志红,谢品芳. 工程地球物理学报. 2008(03)
[5]Research on Full Space Transient Electro-magnetism Technique for Detecting Aqueous Structures in Coal Mines[J]. YU Jing-cun, LIU Zhi-xin, TANG Jin-yun School of Mineral Resources and Earth Science, China University of Mining & Technology, Xuzhou, Jiangsu 221008, China. Journal of China University of Mining & Technology. 2007(01)
[6]中心回线瞬变电磁探测的一种快速解释方法[J]. 郭文波,宋建平,韩俊明,曹捷,李正宇. 物探与化探. 2006(02)
[7]电阻率二维神经网络反演[J]. 徐海浪,吴小平. 地球物理学报. 2006(02)
[8]瞬变电磁快速成像解释系统研究[J]. 郭文波,李貅,薛国强,宋建平,顾林生. 地球物理学报. 2005(06)
[9]大回线瞬变电磁法全区视电阻率的逆样条插值计算[J]. 熊彬. 吉林大学学报(地球科学版). 2005(04)
[10]电性源瞬变电磁法在煤田水文地质调查中的应用[J]. 黄力军,陆桂福,刘瑞德. 工程地球物理学报. 2004(02)
本文编号：3591821
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
瞬变电磁法工作原理示意图
图 1.3 均匀半空间瞬变电场等值曲线和电流密度等值线图g1.3 Contour of homogeneous half-space transient electro field and current den除了有早期、晚期之分外，还像频域场，有近、远区之分。瞬阻岩石区衰减特别快，通常只要几十到几百毫秒。当地下地质体一过程就变得缓慢。瞬变场在远区衰减比较缓慢，需要几秒到几地质体是良导体时，这一过程可以持续一分钟甚至更长。场近区的早期阶段，信号幅值大，变化剧烈，受探测仪器影响早期信号技术难度大。在近区的晚期阶段，测量结果很好地给出信息，其物理过程是：在上部导电层中晚期刚刚出现，即开始出程，并以其纵向电导 S1 来表征该地层存在时，在更深的导电层”效应，涡流还处于产生和增加的早期阶段。但是，由于第一层流的屏蔽作用，在地表观测中很难或很微弱地出现第二层的影响，在地表上可观测到第一层和第二层共同影响瞬变结果，并以合影响。在更晚的时间上出现 S1＋S2＋S3 的综合影响，以此
Fig.1.4 Profile measurement deviceThe same points device；(b)Dipole device；(c)Big loop over layered source device图 1.4(a)为同点装置。所谓“同点”，即发射线圈(Tx)与接收线圈(Rx)的中心点相重合，按其重合位置可以分为三种：当 Tx 和 Rx 采用同一线圈时称为同一回线，如图 1.4(a-1)，此组合仅铺一个回线，通电时做发射回线用，断电观测时做接收回线用，此组合铺线简单，但需特殊设计的仪器，如 SIROTEM 系列或 MΠΠ 系列，并且先发射后接收，不适合浅层探测；将同一回线组合中的一条回线改为两条， Tx 和 Rx 具有完全相同的几何形状和尺寸，两线框相互独立布置在同一位置上，做剖面测量时发射回线与接收回线一起移动称为重叠回线，如图 1.4(a-2)所示；将重叠回线中的接收回线用可视为偶极的接收线圈代替并处于发射回线中心，即为中心回线，如图 1.4(a-3)所示。同点装置具有施工方便，信号强，与探测对象可以达到最佳耦合，具有异常幅度大、形态简单，受旁侧影响较小且横向分辨率高等特点，但受浅层影响较大。偶极装置如图 2.4(b)，该装置的 Tx 与 Rx 相分离，保持固定收发距 r，沿测线
【参考文献】：
期刊论文
[1]Time-depth conversion of transient electromagnetic method used in coal mines[J]. YU Jing-cun, WANG Yang-zhou, LIU Jian, ZENG Xiao-bo School of Resource and Earth Science, China University of Mining & Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116, China. Journal of China University of Mining & Technology. 2008(04)
[2]斜阶跃场源瞬变电磁法的全程视电阻率数值计算[J]. 付志红,孙天财,陈清礼,谢品芳. 电工技术学报. 2008(11)
[3]地球物理资料非线性反演方法讲座(五) 人工神经网络反演法[J]. 王家映. 工程地球物理学报. 2008(03)
[4]斜阶跃场源关断时间对测量结果的影响及校正研究[J]. 孙天财,付志红,谢品芳. 工程地球物理学报. 2008(03)
[5]Research on Full Space Transient Electro-magnetism Technique for Detecting Aqueous Structures in Coal Mines[J]. YU Jing-cun, LIU Zhi-xin, TANG Jin-yun School of Mineral Resources and Earth Science, China University of Mining & Technology, Xuzhou, Jiangsu 221008, China. Journal of China University of Mining & Technology. 2007(01)
[6]中心回线瞬变电磁探测的一种快速解释方法[J]. 郭文波,宋建平,韩俊明,曹捷,李正宇. 物探与化探. 2006(02)
[7]电阻率二维神经网络反演[J]. 徐海浪,吴小平. 地球物理学报. 2006(02)
[8]瞬变电磁快速成像解释系统研究[J]. 郭文波,李貅,薛国强,宋建平,顾林生. 地球物理学报. 2005(06)
[9]大回线瞬变电磁法全区视电阻率的逆样条插值计算[J]. 熊彬. 吉林大学学报(地球科学版). 2005(04)
[10]电性源瞬变电磁法在煤田水文地质调查中的应用[J]. 黄力军,陆桂福,刘瑞德. 工程地球物理学报. 2004(02)
本文编号：3591821
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/dqwllw/3591821.html
