[发明专利]一种基于暂态过程的电磁探测方法、设备及存储设备

说明书

本发明提供了一种基于暂态过程的电磁探测方法、设备及存储设备，其方法包括：首先设定地层模型及线圈参数，并基于最小二乘法利用实测关断电流数据拟合参数α及I₀，再计算频率域发射电流表达式I(ω)；然后利用频率域麦克斯韦方程计算得到垂直方向上频率域瞬变电磁响应公式，并利用G‑S变换实现频率域到时间域的转换；最后利用汉克尔变换求解一阶Bessel积分，利用电磁感应公式得到时间域感应电动势。本发明的有益效果是：比瞬变电磁探测方法在浅层具有更高的探测精度，能有效减小浅层探测盲区；通过与电流元叠加法比较也可以证明本发明提出的方法是可行的，并且对电流元叠加法具有更快的计算速度。

技术领域

本发明涉及电磁探测技术领域，尤其涉及一种基于暂态过程的电磁探测方法、设备及存储设备。

背景技术

电磁探测方法很多，有电法、磁法、瞬变电磁、探地雷达等等，瞬变电磁探测技术是目前常用的地下介质探测技术。瞬变电磁法是地下结构探测的主要方法之一，一套瞬变电磁系统的测量装置由发射部分和接收部分两部分组成，工作流程可分为发射、电磁感应和接收三部分。其工作过程为：在发射线圈中通入阶跃电流，当发射线圈中的稳定电流突然关断后，由电磁感应原理可知，发射线圈的电流突然变化将在周围产生随时间变化的磁场，称为一次磁场。一次场会向四周传播，当传播过程中遇到地质良导体，将在地质体内部激发产生感应涡流，感应涡流在地下地质体中衰减，从而将产生随时间变化的新的感应电磁场，即二次磁场。该二次场将包含与矿体相关的地质信息，通过接收机的接收线圈接收二次磁场的变化规律。对观测的数据进行分析处理，据此解释地下导电体的分布概况等信息。

瞬变电磁法想要达到浅层探测目的，就必须尽早的进行数据采集，获得更完整的二次场信息。然而实际上，由于开关器件的开关速度、耐压能力的限制和发射线圈存在分布电容等原因，电流关断时间不可能做到瞬间关断，造成早期信号畸变，从而导致浅层探测盲区的出现。同时，基于理想阶跃正演进行反演解释进一步加大了浅层探测的问题。解决瞬变电磁法浅层探测问题就必须降低二次场信号的畸变或实现基于实际关断电流的正反演。

文献《基于等值反磁通原理的浅层瞬变电磁法》(席振铢,龙霞,周胜,等.基于等值反磁通原理的浅层瞬变电磁法[J].地球物理学报,2016,59(9):3428-3435.)提出一种基于等值反磁通原理的浅层瞬变电磁法，该方法采用上下平行共轴的两个相同线圈通以反向电流作为发射源(双线圈源)，并在双线圈源的中间平面接收地下二次场。由于接收面为上下两线圈的等值反磁通平面，则接收线圈中一次场磁通始终为零，理论上可从源头减小二次场畸变，实现纯二次场观测。基于等值反磁通原理的改进线圈装置虽然能够近似测得纯二次场信号，但是该方法要求接收线圈与发射线圈一体化，导致线圈较小，发射时能量相对减弱，探测范围变小，勘探效率也会小得多。

文献《瞬变电磁法中关断电流的响应计算与校正方法研究》(杨海燕,岳建华.瞬变电磁法中关断电流的响应计算与校正方法研究[J].地球物理学进展,2008,23(6):1947-1952.)提出一种电流元叠加法进行正演，其主要思想是将关断期间的发射电流分割成N个小电流元，当早期采样间隔足够小时，每个电流元是一个负阶跃电流元，分别计算每个负阶跃电流元所产生的瞬变响应，总瞬变响应为每个负阶跃电流元产生的瞬变场之和。该方法适合于任意关断电流波形，但需对关断期间电流精确采样，且该方法是以电流完全关断作为起始点，没有利用关断期间的信号；同时，该方法每次需要求解N次理想瞬变电磁响应，使得计算时间长，效率低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于暂态过程的电磁探测方法、设备及存储设备，一种基于暂态过程的电磁探测方法；包括以下步骤：