地面瞬变电磁系统标定的理论研究

【摘要】瞬变电磁法（TEM）是一种基于电磁感应的人工源时间域地球物理探测方法，基本原理是在接地或不接地发射回线中通以瞬间关断的电流，该电流剧烈变化产生剧烈变化的磁场并激励大地产生涡旋电流，该涡流随时间向深处与远处扩散并产生瞬变的二次磁场，通过接收线圈接收二次磁场，由于涡流的幅度、扩散速度、衰减速度由大地电阻分布情况决定，涡流产生的磁场包含大地电阻分布信息，对接收线圈接收到的数据进行分析处理可以得到大地电阻分布情况，根据大地电阻分布情况可以获得部分地下地质构造方面的信息，从而实现对大地的勘探。瞬变电磁系统信号为随时间衰减的信号，信号频带为从低频到高频全频带的信号，通常高频信号主要对应于早期并反映浅层信息，低频信号主要对应晚期并反映深层信息。由于瞬变电磁信号衰减很快，信号从最大值衰减到噪声水平（几百到几千分之一）的时间在ms量级，因此信号特别是反映浅层信息的早期信号极易发生畸变。这也正是我国TEM用于浅层探测需要解决的关键问题之一。建立一种能够准确描述系统性能和早期信号畸变的理论与方法，实现对TEM系统的定量评价，对发现早期信号畸变的机理进而有针对性地加以解决，最终提高系统浅层探测能力至关重要。针对这一问题，本文建立了以标定环为目标体的地面TEM系统标定模型，计算并分析了影响标定环响应（TLR）准确获取的七种非期望响应对标定的影响规律和抑制这些非期望互感响应对标定的影响规律。研究结果表明，一次场响应（TR）和大地响应（TER、TRER）影响最大，可以通过背景场剔除方法加以剔除。接收线圈与标定环之间的高次互感响应TRLR、大地与标定环之间互感响应TELR幅度均超过标定环TLR响应一个数量级，严重影响标定环响应的准确获取。通过调整标定环的直径、标定环与接收线圈之间高度、标定环时间常数，可以有效地抑制TRLR的影响；通过合理配置标定环时间常数并选择高阻大地进行标定，可以有效抑制TELR的影响。本文的研究对准确标定、评价以及优化地面TEM接收系统具有指导意义。
【作者】何胜；
【导师】张爽；
【作者基本信息】吉林大学，电路与系统，2014，硕士
【关键词】瞬变电磁；标定；畸变；高次互感；传输特性；

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