基于双波发射电流的航空电磁数据电导率深度成像

发布时间：2017-12-21 02:23

  本文关键词：基于双波发射电流的航空电磁数据电导率深度成像　出处：《吉林大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：航空电磁探测是以电磁感应理论为基础,以飞机为平台搭载电磁勘探装置的地球物理探测方法,具有成本低,效率高,速度快,通用性好,覆盖面积广等优势。航空电磁系统主要发射双极性单脉冲信号完成电磁勘探任务,随着航空电磁勘查技术的发展,CGG公司研发的MULTIPULSE系统可发射双波形,在发射一个传统大功率半正弦波基础上,再发射一个小功率梯形波,实现航空电磁在保持深层目标体探测能力下,提高浅层分辨力。本文针对航空电磁双波响应数据,采用模型融合法和查表法实现双波电导率深度成像(Conductivity Depth Imaging,CDI)。主要研究内容如下:基于航空电磁探测基本原理,在阶跃发射电流的电磁响应计算基础上,根据卷积定理,推导出双波发射电流电磁响应的正演算法,并计算了双波发射电流的全时段电磁响应,对比分析了多种目标体电导率情况下单波与双波电流的电磁响应。根据正演算法,研究了双波发射电流参数对电磁响应的影响,若半正弦波脉宽为4ms,梯形波上升沿和下降沿时宽为0.2ms,双波距为10ms,则当半正弦波脉宽在±0.4ms变化,梯形波上升沿和下降沿时宽在±0.04ms变化,而双波距在±0.02ms变化时,其对应均方相对误差均低于4%。基于传统单波查表法CDI,提出了模型融合的双波电导率深度成像。当电导率为0.1S/m时,双波电磁响应与梯形波响应相近,针对双波中半正弦波与梯形波的电磁响应,分别利用单波查表法获取对应的CDI结果,升序排列两组视深度得到融合深度,经插值算法获得两组相同融合深度下的电导率,利用变参数加权计算得到融合电导率。根据一维大地模型与准二维大地模型仿真结果,表明梯形波响应CDI能够清晰识别浅层异常体,对深层异常没有反映,半正弦波响应CDI能够揭示深层异常体的存在,却屏蔽了浅层目标体导电信息,而模型融合法的双波CDI不仅可以清晰揭示地下浅层导电薄层,还可以较好地反映地下深层低阻异常,增强对地下导电异常体的识别能力。根据双波响应特性,提出了查表法的航空电磁双波电导率深度成像。基于航空电磁双波响应正演计算,建立按时间道划分的梯形波响应(tB)-半正弦响应(sB)-电导率-飞行高度数据表,利用双波响应(tB,sB)进行联合查表,并通过插值算法获得对应时间道的视电导率,然后经扩散深度计算视深度,得到成像深度,最终实现查表法的双波电导率深度成像。根据一维大地模型与准二维大地模型仿真结果,表明梯形波响应查表法不能识别埋深较深的异常体,半正弦波响应查表法对埋深较浅的异常没有反映,而双波响应查表法能够较为清晰地识别地下从浅层到深层的导电目标体。基于航空电磁响应正演算法,计算了薄层深度和围岩电导率改变时低阻模型和高阻模型的电磁响应,利用单波查表法和模型融合法进行成像,并计算视电阻率相对误差,在以10%作为分辨率极限情况下,分析了航空电磁系统对薄层的分辨能力。基于准二维模型加噪数据,对比分析了单波查表法CDI,模型融合法双波CDI及查表法双波CDI对异常体分辨能力的影响,结果表明双波电导率深度成像对异常体具有更好的分辨能力。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P631.326

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本文编号：1314331