多通道瞬變電磁探測技術

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 常規(guī)瞬變電磁法 1
1.1.1 回線源瞬變電磁法 1
1.1.2 電性源長偏移瞬變電磁法 2
1.1.3 電性源短偏移瞬變電磁法 3
1.2 多道瞬變電磁法 4
1.2.1 多道瞬變電磁法工作原理 4
1.2.2 多道瞬變電磁法發(fā)展歷史 6
1.3 多道瞬變電磁法裝備簡介 8
1.3.1 常規(guī)瞬變電磁法裝備簡介 8
1.3.2 多道瞬變電磁法裝備簡介 9
1.4 研究展望 10
參考文獻 10
第2章 MTEM基礎 14
2.1 電磁場理論基礎 14
2.1.1 1D頻率域電磁場響應 14
2.1.2 1D時間域電磁場響應 15
2.1.3 電偶源激發(fā)下多維模型的電磁場響應 16
2.1.4 電磁感應物理機制分析 19
2.1.5 發(fā)射碼特性分析 26
2.1.6 數字信號處理基本理論 39
2.2 MTEM關鍵技術 44
2.3 MTEM技術特點 46
參考文獻 48
第3章 偽隨機編碼大功率電磁信號發(fā)射機 50
3.1 大功率電磁信號發(fā)射機的現(xiàn)狀與原理 50
3.1.1 大功率電磁信號發(fā)射機現(xiàn)狀 50
3.1.2 大功率電磁信號發(fā)射機原理 53
3.1.3 偽隨機編碼大功率MTEM發(fā)射機方案選擇 56
3.2 偽隨機編碼技術 57
3.2.1 高精度大地脈沖響應提取方法 57
3.2.2 數值模擬與辨識效果 60
3.2.3 編碼參數選擇討論 63
3.3 偽隨機編碼大功率電磁信號發(fā)射機的實現(xiàn) 65
3.3.1 MTEM電磁發(fā)射機的拓撲結構設計 65
3.3.2 MTEM電磁發(fā)射機的軟開關技術 66
3.3.3 MTEM電磁發(fā)射機的關鍵器件選型 70
3.3.4 MTEM電磁發(fā)射機的設計與實現(xiàn) 75
參考文獻 83
第4章 分布式偽隨機電磁數據采集站與主控系統(tǒng)實現(xiàn) 84
4.1 電磁數據采集站原理 84
4.1.1 多通道采集架構 84
4.1.2 采集基本組成 86
4.1.3 采集系統(tǒng)指標 87
4.2 磁場數據采集站研究現(xiàn)狀 87
4.2.1 國外研究現(xiàn)狀及水平 88
4.2.2 國內研究現(xiàn)狀及水平 90
4.3 分布式偽隨機電磁信號采集站實現(xiàn) 91
4.3.1 MTEM采集站總體方案與設計原則 91
4.3.2 采集站硬件系統(tǒng)設計與實現(xiàn) 93
4.3.3 采集站軟件設計與實現(xiàn) 96
4.3.4 采集站結構設計 99
4.4 主控系統(tǒng)設計與實現(xiàn) 100
4.4.1 主控系統(tǒng)總體方案與設計原則 100
4.4.2 主控系統(tǒng)硬件設計 101
4.4.3 主控系統(tǒng)軟件設計 101
4.4.4 主控系統(tǒng)結構設計 107
4.5 采集站與主控系統(tǒng)數據質量保證 108
4.5.1 采集站頻率響應標定和時間同步性測試 108
4.5.2 脈沖響應準實時提取 110
參考文獻 111
第5章 MTEM數據傳輸與控制系統(tǒng) 113
5.1 地球物理勘探數據傳輸原理 113
5.1.1 地球物理勘探中的數據傳輸的發(fā)展 113
5.1.2 地球物理勘探中的數據傳輸現(xiàn)狀 114
5.1.3 MTEM數據傳輸的特點 115
5.1.4 低功耗地球物理勘探數據傳輸問題分析 116
5.1.5 低功耗地球物理勘探專用數據傳輸設計方案 120
5.2 MTEM高速低功耗數據傳輸實現(xiàn) 122
5.2.1 采集站接口 123
5.2.2 電源站 134
5.2.3 交叉站 140
5.2.4 基于FPGA的高速可靠數據傳輸 145
5.2.5 系統(tǒng)軟件設計 148
5.2.6 系統(tǒng)設計小結 151
參考文獻 152
第6章 MTEM數據處理 154
6.1 MTEM電磁數據預處理 154
6.1.1 噪聲去除方法 154
6.1.2 地表一致性校正 167
6.1.3 大地脈沖響應時間剖面計算 168
6.1.4 峰值時刻視電阻率計算 168
6.2 應用實例 172
參考文獻 177
第7章 MTEM響應模擬 181
7.11DMTEM數值模擬 181
7.1.1 基本公式 181
7.1.2 1D介質中的大地脈沖響應 182
7.1.3 偽隨機編碼源下的信號合成 183
7.2 2D MTEM數值模擬 186
7.2.1 2D有限元正演模擬方法的實現(xiàn) 186
7.2.2 2D瞬變電磁脈沖響應 192
7.2.3 多通道瞬變電磁法數值模擬 193
7.3 MTEM野外實際觀測數據仿真 199
7.4 3D MTEM數值模擬 200
7.4.1 3D有限差分法 201
7.4.2 3D有限體積法 213
參考文獻 229
第8章 MTEM數據反演成像 233
8.1 MTEM 1D反演方法 233
8.1.1 基本理論 233
8.1.2 數值驗證 235
8.1.3 應用實例 238
8.2 MTEM 3D反演方法 241
8.2.1 目標函數構建 241
8.2.2 高斯牛頓法反演 243
8.2.3 MTEM 3D反演數值算例 248
8.3 MTEM 2D及3D偏移成像方法 255
8.3.1 掃時波場變換技術 255
8.3.2 2D及3D偏移成像基本理論 258
8.4 MTEM偏移成像軟件系統(tǒng)介紹 261
8.4.1 MTEM偏移成像軟件系統(tǒng)開發(fā)原理 261
8.4.2 MTEM偏移成像軟件系統(tǒng)成像檢驗 263
8.4.3 MTEM數據成像效果 266
8.5 MTEM數據管理及結果可視化 267
8.5.1 軟件簡介 268
8.5.2 應用結果 269
參考文獻 272
第9章 MTEM系統(tǒng)整體設計及集成優(yōu)化與方法試驗 276
9.1 系統(tǒng)集成 276
9.1.1 分系統(tǒng)功能設計 277
9.1.2 硬件接口和數據傳輸協(xié)議 279
9.1.3 系統(tǒng)集成與室內測試 281
9.2 方法試驗 283
9.2.1 內蒙古興和縣曹四夭鉬礦區(qū)MTEM系統(tǒng)集成試驗 283
9.2.2 河北省任丘油田MTEM系統(tǒng)集成試驗 289
9.2.3 內蒙古興安盟MTEM系統(tǒng)集成試驗 298
第10章 MTEM系統(tǒng)總述 306
10.1 MTEM系統(tǒng)儀器硬件和實測剖面成果 306
10.2 MTEM系統(tǒng)性能指標 306
10.2.1 發(fā)射機子系統(tǒng) 307
10.2.2 接收機子系統(tǒng) 308
10.2.3 數據傳輸及傳感器子系統(tǒng) 308
10.2.4 資料處理與偏移成像軟件 309
10.3 MTEM系統(tǒng)總體設計及集成優(yōu)化與方法試驗 309
附錄：部分專有名詞 310