瞬变电磁详细原理ppt课件.ppt

在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确瞬变电磁法瞬变电磁法 发射机发射机i(t)i(t)发射机发射机不接地回线不接地回线通以脉冲电流通以脉冲电流称为称为磁源磁源接地导线通以脉冲接地导线通以脉冲电流，称为电性源电流，称为电性源（长导线或电偶极子）。（长导线或电偶极子）。2007吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确瞬变电磁法探测原理瞬变电磁法探测原理工作原理示意图工作原理示意图2007吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 瞬变电磁瞬变电磁(Transient electromagnetic method)探测是地球探测是地球物理探测的主要手段之一，通过向地下发射电磁波激励地下目物理探测的主要手段之一，通过向地下发射电磁波激励地下目标，接收其产生的二次场，确定被测目标的物理参数。标，接收其产生的二次场，确定被测目标的物理参数。瞬变电磁法测量装置由瞬变电磁法测量装置由发射回线发射回线和和接收回线接收回线两部分组成，两部分组成，工作过程分为工作过程分为发射发射、电磁感应电磁感应和和接收接收三部分。当发射回线中通三部分。当发射回线中通以以阶跃电流阶跃电流，发射电流突然由，发射电流突然由I下降到零，根据电磁感应理论，下降到零，根据电磁感应理论，发射回线中电流突然变化必将在其周围产生磁场，该磁场称为发射回线中电流突然变化必将在其周围产生磁场，该磁场称为一次磁场一次磁场，一次磁场在周围传播过程中，如遇到，一次磁场在周围传播过程中，如遇到地下良导电地下良导电的的地质体，将在其内部激发产生地质体，将在其内部激发产生感应电流，感应电流，又称又称涡流或二次电流，涡流或二次电流，由于二次电流随时间变化，因而在其周围又产生新的磁场，称由于二次电流随时间变化，因而在其周围又产生新的磁场，称为为二次磁场二次磁场。由于良导电地质体内感应电流的热损耗，二次磁。由于良导电地质体内感应电流的热损耗，二次磁场场大致按指数规律随时间衰减大致按指数规律随时间衰减，形成瞬变磁场，二次磁场主要，形成瞬变磁场，二次磁场主要来源于良导电地质体的感应电流来源于良导电地质体的感应电流，因此它包含着与地质体有关，因此它包含着与地质体有关的地质信息，二次磁场通过接收回线观测，并对观测的数据进的地质信息，二次磁场通过接收回线观测，并对观测的数据进行分析和处理，对地下地质体的相关物理参数进行解释。行分析和处理，对地下地质体的相关物理参数进行解释。2007吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确TEM探测流程探测流程探测对象探测对象信号检测信号检测（接收机）（接收机）理论模型理论模型正演计算正演计算反演解释反演解释数据处理数据处理激发源激发源发射机发射机2007吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确TEM信号向地下扩散示意图信号向地下扩散示意图早早期期信信号号反反映映浅浅部部结结构构晚晚期期信信号号反反映映深深部部结结构构2005吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确瞬变电磁法瞬变电磁法(TEM)的实际过程示意图的实际过程示意图2007吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确可见，在可见，在tof时间内，感应电流逐渐增加，在时间内，感应电流逐渐增加，在t=tof时达到极大值，时达到极大值，然后按指数规律衰减，这种上升、衰减速度决定于然后按指数规律衰减，这种上升、衰减速度决定于t/t/比值。比值。tof较大的情况下，感应电流将缓慢增大至极大值，然后以较慢较大的情况下，感应电流将缓慢增大至极大值，然后以较慢的速度按指数规律衰减。的速度按指数规律衰减。2007吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确阶跃波探测示意图阶跃波探测示意图T（时间）（时间）I（理想发射电流）（理想发射电流）I探探测测深深度度T（时间）（时间）0测量时间范围测量时间范围ti地表地表V（二次磁场（二次磁场的变化率）的变化率）低阻体低阻体20低阻体低阻体1D地下介质电性差异地下介质电性差异探测原理良导体高阻体2007吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确常用的激发场源常用的激发场源 时间域电磁法中，激发波形可以采用多种时间域电磁法中，激发波形可以采用多种具有周期性具有周期性的的脉冲脉冲序列，例如序列，例如：矩形、梯形、半正弦形、三角形、伪随机等波形。：矩形、梯形、半正弦形、三角形、伪随机等波形。对瞬变电磁测深，在实际应用中，为了有效地抑制观测系统对瞬变电磁测深，在实际应用中，为了有效地抑制观测系统中的中的直流偏移和超低频噪声直流偏移和超低频噪声的的干扰干扰，将不同时域的相应二次场，将不同时域的相应二次场进行叠加，以消除随机干扰，提高信噪比，需要采用周期性脉进行叠加，以消除随机干扰，提高信噪比，需要采用周期性脉冲序列连续激发二次场。经常采用的激励场波形主要有冲序列连续激发二次场。经常采用的激励场波形主要有双极性双极性矩形脉冲、双极性半正弦脉冲、双极性梯形脉冲序列矩形脉冲、双极性半正弦脉冲、双极性梯形脉冲序列等来激发等来激发二次电磁场。二次电磁场。2007吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确常用的常用的发发射波形及射波形及频谱频谱几种常用激励场的波形几种常用激励场的波形几种简化波形的频谱几种简化波形的频谱c矩形波正弦波斜阶跃波2007吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确一次磁场垂直分量随时间的变化率可写为：一次磁场垂直分量随时间的变化率可写为：1.1.边长为边长为2a2a的正方形回线中心点（的正方形回线中心点（z=0,x=0z=0,x=0）的一次场的垂直分量为：）的一次场的垂直分量为：2.2.回线轴上的一次场垂直分量为：回线轴上的一次场垂直分量为：磁场随时间的变化率可写为：磁场随时间的变化率可写为：2007吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确回线一次场垂直分量沿回线一次场垂直分量沿x x轴的变化轴的变化 回线一次场垂直分量沿回线一次场垂直分量沿z z轴的变化轴的变化一次场的特征：一次场的特征：地面各点的磁场方向均垂直地面，回线中部的磁场较均匀。地面各点的磁场方向均垂直地面，回线中部的磁场较均匀。一次场随着据地表的距离增大而减小。一次场随着据地表的距离增大而减小。回线磁场的特点：地面各点的磁场方向均垂直地面，回线中部的磁回线磁场的特点：地面各点的磁场方向均垂直地面，回线中部的磁场较均匀。对于边长为场较均匀。对于边长为2a的正方形回线，如果以与中心点磁场大小相的正方形回线，如果以与中心点磁场大小相差不超过差不超过40为准，则在回线中部为准，则在回线中部0.6a及上、下及上、下0.18a的范围内可近的范围内可近似看成垂直的均匀场。因为它随深度减弱较慢，故有较深的探测能力。似看成垂直的均匀场。因为它随深度减弱较慢，故有较深的探测能力。回线外部则一次场变化较大。回线外部则一次场变化较大。2007吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确磁源瞬变电磁法同点装置采用综合参数磁源瞬变电磁法同点装置采用综合参数 划分场区划分场区综合参数综合参数远区中区近区近区早期、中期早期、中期晚期晚期近近区区瞬瞬变变电电磁磁场场，测测量量结结果果很很好好地地给给出出地地电电断断面面的的分分层层信信息息。早早延延时时对对应应纵纵向向电电导导S1S1来来表表征征第第一一层层存存在在；延延时时增增加加，在在地地表表上上可可观观测测到到第第一一层层和和第第二二层层共共同同影影响响瞬瞬变变结结果果，并并以以S1S1S2S2来来表表征征其其综综合合影影响响。在在更更晚晚的的时时间间上上出出现现S1S1S2 S2 S3S3的的综综合合影影响响，以以此此类类推推。这这样样随随着着时时间间的的推推移移，可可以以得得到到整整个个断断面面上上所所能能测测到到的的全全部部信信息息。国国内内外外都都在在积积极极推广近区瞬变场测深方法。推广近区瞬变场测深方法。瞬变电磁响应基本特征瞬变电磁响应基本特征2007吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确1、均匀半空间瞬变电磁响应公式、均匀半空间瞬变电磁响应公式2007吉林大学中心回线中心回线重叠回线重叠回线磁场晚期近似公式磁场晚期近似公式:在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确晚延时的衰减曲线在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确重叠回线与中心回线曲线对比重叠回线与中心回线曲线对比非磁性均匀半空间电动势响应非磁性均匀半空间电动势响应中心回线中心回线重叠回线重叠回线对于重叠回线在远区与取样时对于重叠回线在远区与取样时间无关，只与电阻率有关。间无关，只与电阻率有关。对于中心回线在全区都与取样对于中心回线在全区都与取样时间、电阻率有关。时间、电阻率有关。近区近区远区远区中区中区近区或晚期条件近区或晚期条件中区或晚期条件中区或晚期条件远区或晚期条件远区或晚期条件2007吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确曲线62.8。衰减两层大地的电动势时间特性曲线两层大地的电动势时间特性曲线 （中心回线，回线半径（中心回线，回线半径100100米）米）曲线出现跷曲在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.不导电介质中的非磁性导电球体响应不导电介质中的非磁性导电球体响应2007吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确球球和和水水平平圆圆柱柱体体的的瞬瞬变变响响应应函函数数（1 1球体，球体，2 2圆柱体）圆柱体）2007吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确非磁性导电球体的瞬变电磁响应曲线非磁性导电球体的瞬变电磁响应曲线 电导率电导率越小，越小，响应初值越大，响应初值越大，但衰减快但衰减快;大，大，响应初值小，响应初值小，而衰减慢。而衰减慢。2007吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确非磁性导电球体的响应导电窗口曲线非磁性导电球体的响应导电窗口曲线地质体的瞬变电磁响应存地质体的瞬变电磁响应存在导电响应在导电响应“窗口窗口”，反反映电性变化的差异映电性变化的差异。2007吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确3.不导电基底上的纵向电导为不导电基底上的纵向电导为S薄板瞬变电磁响应薄板瞬变电磁响应 为早期，随为早期，随t延延迟而增长，迟而增长，而为晚而为晚期，按期，按 规律衰减规律衰减。2007吉林大学在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确4.直立导电薄板的晚期瞬变电磁响应直立导电薄板的晚期瞬变电磁响应2007吉林大学