应用地电学B课件:EM10-频率域电磁法.pptx
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《应用地电学B课件:EM10-频率域电磁法.pptx》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 应用 地电 课件 EM10 频率 电磁
- 资源描述:
-
1、应用地电学B甚低频法(VLF)场源:15-25kHz长波台 一次场/异常场特点 测量参数:磁场测量:By,Bz,D 电场测量:Ex 视电阻率测量:a 数据处理:地形改正、日变校正、Fraser滤波 2人工电磁场 频率域电磁场 场源:电性源&磁性源 3频率域电磁场 实、虚分量的概念 实分量:一次场+二次场;虚分量:纯二次场。4频率域电磁场 波的极化:线极化、圆极化、椭圆极化 远区/近区522rpkr时间域电磁场是指在阶跃变化的电流源作用下,地中产生的过渡过程的感应电磁场。因为这一过渡过程的场具有瞬时变化的特点,故又名为瞬变场。和频率域电磁场类似的,时间域电磁场的激发方式也可分为电性源和磁性源。在
2、阶跃电流(通电或断电)的强大变化电磁场作用下,良导介质内产生涡旋的交变电磁场,其结构和频谱在时间与空间上均连续地发生变化。67在过程的早期,频谱中高频成分占优势,因此涡旋电流主要分布在地表附近,且阻碍电磁场的深入传播。在这一时间内,电磁场主要反映浅层地质信息。8随着时间的推移,介质中场的高频部分衰减(热损耗),而低频部分的作用相对明显起来,增加了穿透深度。在往下传播过程中遇到良导地层时,其中产生较强的涡旋电流,且其持续时间也较长。9随着时间的推移,介质中场的高频部分衰减(热损耗),而低频部分的作用相对明显起来,增加了穿透深度。在往下传播过程中遇到良导地层时,其中产生较强的涡旋电流,且其持续时间
3、也较长。10在过程的晚期,局部的涡流实际上衰减殆尽,而各层产生的涡流磁场之间的连续相互作用使场平均化。这时瞬变电磁场的大小主要依赖于地电断面总的纵向电导。瞬变电磁场状态的基本参数是时间。这一时间依赖于岩石的导电性和收发距。在近区的高阻岩石中,瞬变场的建立和消失很快(几十到几百毫秒);而在良导地层中,这一过程变得缓慢。在远区这一过程可持续到几秒到几十秒,而在较厚的导电地质体中可延续到一分钟或更长。由此可见,研究瞬变电磁场随时间的变化规律,可探测具有不同导电性的地层分布(各层的纵向电导或地层总的纵向电导)。也可能发现地下赋存的较大的良导矿体。11瞬变电磁场的激发是通过两种途径传播到观测点的。第一种
4、激发方式是电磁能量直接经过空气瞬时传播到观测点处(空气波/天波)。地表的每个波前点都会成为场源(根据惠更斯原理),于离发射装置足够远处,在地表面上则会形成垂直向下传播的不均匀平面波。12 激发的第二种方式是,由发射装置直接将电磁能量传入地中(地波)。这时,由于大地的趋肤效应不可能立即在深部激发出瞬变场,过一段时间之后才能形成。在过程早期上述两种激发在时间上是分开的。第二种方法建立的比较迟缓。随着时间的推移,这两种场叠加在一起,即形成瞬变场的极大。在晚期第一类场实际上衰减殆尽,而在地中形成第二种场的优势。13时间域下磁场的电报方程:似稳态条件下,忽略位移电流项,解得:14瞬变场与谐变场:在结构上
5、差别较大。谐变场的结构是由某一种发射频率的涡旋电磁场之间的相互作用来决定。而瞬变场的结构是发射一个电磁脉冲,从过程的一开始就由多种频率的涡旋电流磁场的相互作用决定,电磁场各分量,如Ex(t)、Bz(t)和 Bz(t)/t的瞬时值依赖于所有谐波频率的总和,其中包括超高频和超低频。1516 式中函数F可代表E、B、B/t,而F()/-i代表阶跃电流电磁场的频谱密度。由此可见,如果在很宽频带内已知频率域电磁响应,则可利用上述傅里叶反变换确定瞬变电磁场响应。这一道理的物理基础是,它们都研究基于电磁感应定律的涡旋电磁场,具有相同的物理原理。1()()2i teF tFdi 在数学上借助于傅里叶反变换描述
6、这一过程,即 17谐变场和瞬变场谐变场和瞬变场的涡旋电流场的的涡旋电流场的结构:结构:由于瞬变电磁场由于瞬变电磁场服从扩散方程服从扩散方程的的规律,故随时间规律,故随时间的增加该场向深的增加该场向深处传播过程中逐处传播过程中逐渐向外扩散,即渐向外扩散,即可借用可借用“烟圈烟圈”效应这一名词来效应这一名词来描述。描述。18瞬变场扩散参数19电流密度随深度的变化曲线具有拐点z=/2。形式上认为这一深度是对瞬变场测量结果产生有效影响的极限深度。当地下介质为无磁,且使用国际单位时722/210ttm21由此可见,归一参数u的平方倒数正比于介质电阻率。在近区2r/1,即收发距很大或(或t)很小的范围(早
7、期时间段)。我们从频率域和时间域电磁场的讨论中不难看出:p和u,和,之间存在看形式上的类比现象。与谐变场情况一样,在研究瞬变场过程中也引入无量纲的归一距离72210rrurzt72221210()2rtur 22rpkr 时间域 频率域 远区/近区:勘探深度:2222rpkr72210rurt10()T km20()t km503 2()21262()zt mt m503()mf应用地电学B授课教师:张乐天24 变种方法工作场合频率域电磁法频率域电磁剖面法被动源法音频天然电场法地面航空甚低频法主动源法不接地(大定源)回线法实、虚分量法地面航空井中振幅比-相位差法电磁偶极剖面法虚分量-振幅比法水
8、平线圈法倾角法频率域电磁测深法被动源法大地电磁测深法地面,海洋音频大地电磁法主动源法频率测深法可控源音频大地电磁法时间域电磁法瞬变电磁剖面法地面航空井中瞬变电磁测深法地面什么是频率域电磁剖面法?通常而言,电磁剖面法指采用回线源装置,将交变电场通入发射线圈产生谐变电磁场,接收线圈沿测线剖面进行移动观测,接收感应磁场变化,进而研究某一深度范围内地下电性的横向变化的地球物理方法。(Loop-Loop Method)25频率域电磁剖面法的研究范围研究深度为几十米到几百米,主要应用于矿床的普查、地质填图、及工程地质、水文地质调查中。普查对象主要是矿体、接触带、裂隙破碎带、陡倾斜地层、岩溶带、古河床等。常
9、用的方法有不接地回线法和电磁偶极剖面法两种。26一、不接地回线法(大定源回线法)27对不接地的矩形回线通以谐变电流形成发射源,回线固定不动的情况下,在回线内外布置的测线上逐点利用接收接收线圈线圈进行磁场观测的一种电磁剖面法。发射线圈(Transmmiter)简称Tx;接收线圈(Receiver)简称Rx假定回线宽度为a,回线中部0.6a的范围内可近似看成垂直的均匀磁场。2829一次场与导体的耦合如果一次场方向与板状导体平面或走向垂直则耦合最好,该导体产生的二次场最强;如果一次场方向与板状导体平面或走向平行,该导体产生的二次场为零,无法发现它。要使一次场与探测目标体有最佳耦合,需要考虑一次场方向
10、和探测目标体的倾向。根据耦合关系的不同,回线源内部适用于缓倾斜良导体的勘查;回线源外侧适用于陡倾斜良导体的勘查。30不接地回线法的特点:优点:地面各点的磁场方向均垂直地面,回线中部磁场较均匀,在异常中不包含传导电流场,较便于利用频率特性研究异常性质;缺点:布置回线麻烦,工作量较大,有效工作面积小,故一般用于地形较好地区的详查工作。31实际野外生产中,一般取线框为数百米至1-2千米尺度(如0.5km 0.2km或2km 1km)在不接地回线法中根据观测参数的不同,又有实、虚分量法、振幅比-相位差法等多种方法。不接地回线法中,发射机是由固定频率的交流发电机或信号发生器向回线馈送谐波电流。接收机则因
11、视观测参数的不同而有很大差别。当只观测振幅时,由接收线圈、选频放大和指示器组成;当观测实、虚分量时,尚需增加移相器和参考线。321)实、虚分量法 实、虚分量法指的是通过沿测线测量交变磁场的垂直分量(或水平分量)的实部和虚部随距离的变化,研究地下某一深度导电性横向变化的方法。实、虚分量如何测量?3334测量的总场中一次场与二次场实分量为零,只有虚分量。测量的总场是一次场与二次场实分量之和,虚分量为零。因此,可以人为的将一次场场值最大时测量的垂直磁场强度定义为“实部”,而将一次场场值为零时测量到的垂直磁场强度定义为“虚部”。结论:所谓“虚实分量法”其实测量的仅仅是不同时间(相位)时一次与二次磁场的
展开阅读全文