时域电磁感应—极化分离方法与低温超导测量系统研制
发布时间：2023-03-23 20:25
时域电磁法是一种基于电磁感应原理的物探方法,在矿产资源探测、地质灾害勘察、环境监测等领域得到了广泛应用,尤其在对地面500米以下金属矿产资源的勘探中发挥着重要作用。其中,铅、锌、银等均是重要的工业材料,主要以硫化物的形式存在,在交变电磁场激励下,常表现出极化效应。极化效应在时域电磁响应中表现为电磁信号快速衰减到零、并呈现反号现象,晚期信号极其微弱。实际应用中,由于传统测量系统多采用感应线圈为前端传感器,线圈的带宽和灵敏度互限,导致测量系统不能有效、准确测量感应-极化效应。针对时域电磁探测时感应和极化效应识别、分离、测量都非常困难等问题,在吉林省科技支撑计划重点科技攻关项目“基于SQUID的磁极化-感应双场联合探测关键技术研究”,超导量子器件前沿应用探索子课题“低温超导瞬变电磁系统研制”等项目的资助下,本着理论与实践相结合的研究思路,论文深入研究了极化介质的磁源感应-极化响应数值模拟、极化效应识别和分离、感应-极化效应的测量方法。主要创新性工作如下:(1)针对时域电磁探测感应和极化效应分离难的问题,基于Debye模型的低频近似理论,采用频率域三维有限差分方法实现了电磁感应-极化响应数值模...
【文章页数】：112 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 磁源TEM感应-极化的理论发展
1.2.2 基于感应线圈的TEM系统
1.2.3 基于超导传感器的TEM系统
1.3 研究目的与意义
1.4 论文研究思路及主要研究内容
1.5 论文的结构安排
第2章 磁源TEM感应-极化测量原理
2.1 激发极化效应
2.2 时间域电磁法工作原理
2.2.1 直流电阻率法
2.2.2 激发极化法
2.2.3 电性源TEM
2.2.4 磁源TEM
2.3 本章小结
第3章 频域有限差分方法和数值模拟
3.1 控制方程
3.2 频域有限差分的离散形式
3.2.1 空间的离散
3.2.2 非均匀网格剖分
3.2.3 控制方程的差分离散
3.3 控制方程的求解
3.4 数值模拟结果验证
3.4.1 频率域均匀半空间模型数值模拟
3.4.2 时间域均匀半空间模型数值模拟
3.4.3 频率域三维异常体模型的数值模拟
3.4.4 时间域层状大地模型的数值模拟
3.4.5 时间域三维异常体模型的数值模拟
3.5 本章小结
第4章 基于负值拟合补偿法的感应-极化信号分离
4.1 经典Debye模型理论分析
4.2 灯丝模型电路仿真
4.3 感应-极化电磁响应特征分析
4.4 负值拟合补偿法研究
4.5 本章小结
第5章 实测数据中的非极化效应识别与系统参数设计
5.1 双异常体的电磁响应特征分析
5.2 发射电流上升沿引起的反号现象
5.3 抗混叠滤波器引起的反号现象
5.4 不同场量传感器对极化信号的影响
5.5 对数抽道方法对感应-极化信号的影响
5.6 系统设计需求分析
5.7 本章小结
第6章 基于SQUID的感应-极化效应测量系统研制
6.1 脉宽可变自由沿发射机
6.2 低温超导传感器
6.3 信号调理电路设计
6.4 低噪声大动态范围接收机研制
6.4.1 硬件电路的实现
6.4.2 电磁兼容设计
6.4.3 接收机程序设计
6.5 系统测试
6.5.1 横沙岛测区电阻率模型数值模拟
6.5.2 实验装置
6.5.3 实验结果分析
6.6 系统抗干扰测试
6.7 本章小结
第7章 磁源TEM感应-极化实测数据分析
7.1 内蒙古桃合木极化区实验
7.1.1 实验区地质信息
7.1.2 实测曲线分析
7.2 负值拟合补偿法的应用与验证
7.2.1 实测感应-极化信号的分离
7.2.2 基于异常环的方法验证
7.3 本章小结
第8章 总结与展望
8.1 全文总结
8.2 创新点
8.3 存在的问题及展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
本文编号：3768689
【文章页数】：112 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 磁源TEM感应-极化的理论发展
1.2.2 基于感应线圈的TEM系统
1.2.3 基于超导传感器的TEM系统
1.3 研究目的与意义
1.4 论文研究思路及主要研究内容
1.5 论文的结构安排
第2章 磁源TEM感应-极化测量原理
2.1 激发极化效应
2.2 时间域电磁法工作原理
2.2.1 直流电阻率法
2.2.2 激发极化法
2.2.3 电性源TEM
2.2.4 磁源TEM
2.3 本章小结
第3章 频域有限差分方法和数值模拟
3.1 控制方程
3.2 频域有限差分的离散形式
3.2.1 空间的离散
3.2.2 非均匀网格剖分
3.2.3 控制方程的差分离散
3.3 控制方程的求解
3.4 数值模拟结果验证
3.4.1 频率域均匀半空间模型数值模拟
3.4.2 时间域均匀半空间模型数值模拟
3.4.3 频率域三维异常体模型的数值模拟
3.4.4 时间域层状大地模型的数值模拟
3.4.5 时间域三维异常体模型的数值模拟
3.5 本章小结
第4章 基于负值拟合补偿法的感应-极化信号分离
4.1 经典Debye模型理论分析
4.2 灯丝模型电路仿真
4.3 感应-极化电磁响应特征分析
4.4 负值拟合补偿法研究
4.5 本章小结
第5章 实测数据中的非极化效应识别与系统参数设计
5.1 双异常体的电磁响应特征分析
5.2 发射电流上升沿引起的反号现象
5.3 抗混叠滤波器引起的反号现象
5.4 不同场量传感器对极化信号的影响
5.5 对数抽道方法对感应-极化信号的影响
5.6 系统设计需求分析
5.7 本章小结
第6章 基于SQUID的感应-极化效应测量系统研制
6.1 脉宽可变自由沿发射机
6.2 低温超导传感器
6.3 信号调理电路设计
6.4 低噪声大动态范围接收机研制
6.4.1 硬件电路的实现
6.4.2 电磁兼容设计
6.4.3 接收机程序设计
6.5 系统测试
6.5.1 横沙岛测区电阻率模型数值模拟
6.5.2 实验装置
6.5.3 实验结果分析
6.6 系统抗干扰测试
6.7 本章小结
第7章 磁源TEM感应-极化实测数据分析
7.1 内蒙古桃合木极化区实验
7.1.1 实验区地质信息
7.1.2 实测曲线分析
7.2 负值拟合补偿法的应用与验证
7.2.1 实测感应-极化信号的分离
7.2.2 基于异常环的方法验证
7.3 本章小结
第8章 总结与展望
8.1 全文总结
8.2 创新点
8.3 存在的问题及展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
本文编号：3768689
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