三维频率域航空电磁法的数值模拟及姿态影响和校正研究

发布时间：2022-01-21 09:29

　　航空电磁法作为一种信息量大、工作效率高、成本低的地球物理勘探方法，经过几十年的发展，已经成为一种应用于普查找矿、地下水勘查、地质填图、环境工程等的常用勘探方法。直升机航空电磁勘测过程中，由于吊舱的姿态变化，在航空电磁数据中引入了姿态误差。航空电磁数值模拟主要包括有限差分、有限元和积分方程方法。本文首先推导了二阶电场矢量的亥姆赫兹方程，接着采用交错网格有限差分方法对其进行离散化，并使用QMR算法求解线性方程组，得到各个网格节点及接收点处的二次电场值。然后，对接收点周围网格上的电场的旋度取数值近似，将得到的结果插值到感兴趣的点处，即可计算出磁场。目前频率域直升机电磁系统常用的线圈系有三种，分别是水平共面线圈系（HCP）、垂直共面线圈系（VCP）和垂直同轴线圈系（VCX）。其中HCP和VCX是最常用的线圈系，主要应用于地质填图；而VCP线圈系在电性各向异性的应用中具有显著优势。本文使用一系列典型的三维地电模型（水平层状介质、直立板状体、倾斜板状体、组合正六面体模型），计算了不同线圈系（HCP、VCP和VCX）下的不同电阻率分布断面的航空电磁响应值，并分别分析了其基本特征。对于水平层状介质模型... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：134 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第1章 绪论
    1.1 论文研究的目的和意义
    1.2 国内外研究历史与现状
        1.2.1 航空电磁法的研究历史与现状
        1.2.2 航空电磁系统姿态影响与校正的研究历史与现状
    1.3 本文研究内容及创新点
        1.3.1 本文主要研究内容
        1.3.2 本文的创新点
第2章 三维频率域交错网格有限差分法航空电磁模拟
    2.1 二次电场双旋度方程的推导
    2.2 一次场的计算
        2.2.1 水平磁偶极子源产生的电磁场
        2.2.2 垂直磁偶极子源产生的电磁场
    2.3 二次电场双旋度方程的交错网格有限差分离散化
    2.4 离散线性代数方程组的求解
    2.5 小结
第3章 典型地电模型的航空电磁系统响应模拟
    3.1 线圈系的排列方式
    3.2 典型地电模型电磁响应计算与特征分析
        3.2.1 水平层状介质模型
        3.2.2 直立板状体模型
        3.2.3 倾斜板状体模型
        3.2.4 组合正六面体模型
    3.3 小结
第4章 直升机吊舱姿态变化对电磁响应的影响
    4.1 吊舱的姿态变化
        4.1.1 摆动变化
        4.1.2 倾斜变化
        4.1.3 偏航变化
    4.2 姿态变化对电磁响应的影响分析
        4.2.1 直立板状体模型
        4.2.2 倾斜板状体模型
        4.2.3 组合正六面体模型
    4.3 小结
第5章 直升机航空电磁数据的姿态校正方法
    5.1 基于重叠偶极模型的姿态校正方法
    5.2 方向-位置综合姿态校正方法
        5.2.1 均匀半空间模型姿态变化前后的电磁响应比
        5.2.2 方向或位置单一变化时的电磁响应比
        5.2.3 校正系数的提出
        5.2.4 校正因子的推导
    5.3 小结
第6章 典型模型的直升机航空电磁数据姿态校正
    6.1 均匀半空间模型
        6.1.1 对摆动变化的校正
        6.1.2 对倾斜变化的校正
    6.2 直立板状体模型
        6.2.1 对摆动变化的校正
        6.2.2 对倾斜变化的校正
    6.3 倾斜板状模型
        6.3.1 对摆动变化的校正
        6.3.2 对倾斜变化的校正
    6.4 组合正六面体模型
        6.4.1 对摆动变化的校正
        6.4.2 对倾斜变化的校正
    6.5 小结
第7章 结论及展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间取得的科研成果
    作者简介
    已发表论文
    主要参加的科研项目
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]频率域航空电磁数据的加权横向约束反演[J]. 蔡晶,齐彦福,殷长春.  地球物理学报. 2014(03)
[2]基于核主成分分析的时间域航空电磁去噪方法[J]. 陈斌,陆从德,刘光鼎.  地球物理学报. 2014(01)
[3]三维频率域航空电磁反演研究[J]. 刘云鹤,殷长春.  地球物理学报. 2013(12)
[4]固定翼航空电磁系统的线圈姿态及吊舱摆动影响研究与校正[J]. 王琦,林君,于生宝,李冰冰,朱凯光.  地球物理学报. 2013(11)
[5]时间域航空电磁系统瞬变全时响应正演模拟[J]. 殷长春,黄威,贲放.  地球物理学报. 2013(09)
[6]磁偶极子源航空瞬变电磁对飞行高度的响应特征[J]. 闵刚,王绪本,毛立峰,胡清龙,邱林.  物探与化探. 2012(04)
[7]大地电磁三维交错网格有限差分数值模拟中的散度校正方法研究[J]. 陈辉,邓居智,谭捍东,杨海燕.  地球物理学报. 2011(06)
[8]全波形时间域航空电磁探测分辨率[J]. 嵇艳鞠,栾卉,李肃义,万玲,王远,许洋铖,李丽,林君.  吉林大学学报(地球科学版). 2011(03)
[9]航空瞬变电磁法一维正反演研究[J]. 李永兴,强建科,汤井田.  地球物理学报. 2010(03)
[10]频率域吊舱式直升机航空电磁资料的马奎特反演[J]. 周道卿,谭林,谭捍东,张洪瑞,杨雪,王卫平.  地球物理学报. 2010(02)

博士论文
[1]基于MPI的频率域航空电磁法有限元二维正演并行计算研究[D]. 李小康.中国地质大学（北京） 2011
[2]频率域航空电磁数据处理技术研究[D]. 李文杰.中国地质大学（北京） 2008



本文编号：3600012