[发明专利]一种隧道磁共振准全空间反演参数不确定度分析方法

说明书

本发明属于地球物理反演领域，为一种隧道磁共振准全空间反演参数不确定度分析方法，包括:计算准全空间核函数，得到准全空间磁共振响应；根据准全空间磁共振响应，确认目标数据误差；根据目标数据误差，基于正演响应的线性近似，计算反演模型的协方差矩阵；根据协方差矩阵获取反演参数的标准偏差因子；根据标准偏差因子，对反演参数的不确定度进行定性评估；通过改变激发脉冲矩、探测天线尺寸和匝数，选择单一变量设置多组模型，重复不确定度计算过程，选择使得反演含水体不确定度最小的一组参数为最佳系统参数，得到不确定度分析结果。避免了盲目开展探测工作而造成不必要的人力物力消耗，提高了探测工作效率，达到获取最可靠探测结果的目的。

技术领域

本发明属于地球物理反演领域，具体是一种隧道磁共振准全空间反演参数不确定度分析方法。

背景技术

作为一种新兴的地球物理勘探技术，在过去的十年中，地下磁共振探测(Underground Magnetic Resonance Sounding，UMRS)方法已被用于检测地下建筑中的突水情况。由于对水分子具有直接敏感性，非侵入性的UMRS技术在预防隧道的突水灾害中具有重要意义。以往研究结果表明，UMRS技术具有直接、定量地跟踪隧道内水体的能力，因此可以有效地防止发生隧道突水事故。

然而，与地面探测条件存在不同：(1)隧道内的可操作空间有限，大大限制了探测天线的尺寸-这导致隧道磁共振探测信号微弱(通常情况下，对于小体积的地下水检测，狭窄的地下空间将信号幅度限制为小于100nV)；(2)隧道内大型电气设备分布集中且不易移动-这导致电磁噪声对磁共振信号的影响更大，信噪比更低；(3)隧道内磁共振核函数的计算以准全空间为基础-这导致隧道周围存在的含水体也将产生磁共振信号，因而对超前探测的结果产生影响。以上问题严重影响着隧道磁共振反演结果的准确性，尤其是作为数据反演重要结果之一的含水量。这表明，有必要计算隧道磁共振反演结果的不确定度，以评估探测效果的可靠性；有必要了解隧道磁共振探测中各种关键参数(如：探测天线尺寸和匝数，激发脉冲矩，隧道尺寸，隧道周围地质体的含水量以及噪声水平等)对隧道探测含水量不确定度的影响趋势，进而指导系统参数的配置，以期望在现场测试中获得更可靠的结果。纵观目前国内外，尚未有相关研究发表，因此，研究一种隧道磁共振反演参数不确定度分析方法对提高探测结果准确性具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种隧道磁共振准全空间反演参数不确定度分析方法，

本发明是这样实现的，

一种隧道磁共振准全空间反演参数不确定度分析方法，该方法包括:

计算准全空间核函数，得到准全空间磁共振响应；

根据准全空间磁共振响应，确认目标数据误差；

根据目标数据误差，基于正演响应的线性近似，计算反演模型的协方差矩阵；

根据协方差矩阵获取反演参数的标准偏差因子；

根据标准偏差因子，对反演参数的不确定度进行定性评估；

通过改变激发脉冲矩、探测天线尺寸和匝数等参数，选择单一变量设置多组模型，重复不确定度计算过程，选择使得反演含水体不确定度最小的一组参数为最佳系统参数，得到不确定度分析结果。

进一步，计算准全空间核函数，得到准全空间磁共振响应包括：

考虑隧道已挖掘的空腔，正演计算准全空间核函数K_qw(q；x)，获取隧道掌子面前后的磁共振信号灵敏度分布；

其中，x表示沿着隧道掘进方向的坐标；K(q；x,y,z)表示全空间核函数，由探测天线尺寸和匝数，地磁场强度和方向，激发脉冲以及其他参数共同决定；L表示隧道掌子面尺寸；