[发明专利]一种用于多相介质的几何-物性多特征参数提取方法

权利要求书

1.一种用于多相介质的几何-物性多特征参数提取方法，其特征在于，该方法包括：

1)基于地下多相介质的广义等效极化模型，定义地下多相介质由围岩、强极化介质和弱极化介质构成，分别计算梯形波激励下的双相介质的时域磁场响应和多相介质的时域磁场响应；

2)采用超导量子传感器时域电磁探测系统进行野外磁场数据观测，并对实测数据进行叠加取样、滤波和一次磁场剔除处理；

3)利用步骤2)数据中的早期数据直接计算围岩电导率σ₀；

4)将实测磁场数据与步骤1)中双相介质的时域磁场响应构建目标函数，根据步骤3)的围岩电导率σ₀值设置约束范围，基于量子粒子群优化算法，提取围岩电导率σ₀和5个强极化介质参数，其中强极化介质参数包括强极化介质电导率σ₁、强极化频散系数C₁、强极化体积分数f₁、强极化粒子半径a₁和强表面极化系数α₁；

5)将实测磁场数据与步骤1)中多相介质的时域磁场响应构建目标函数，根据步骤4)的参数提取结果设置新约束范围，基于量子粒子群优化算法，同时提取围岩电导率σ₀、5个强极化介质参数和5个弱极化介质参数，其中弱极化介质参数包括弱极化介质电导率σ₂、弱极化频散系数C₂、弱极化体积分数f₂、弱极化粒子半径a₂和弱表面极化系数α₂；

6)存储步骤5)所提取的几何参数和物性参数，并分析地下介质的几何特征和物化特性。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，多相介质时，广义等效极化模型，包含11个几何-物性参数，为了提高参数提取的精度和速度，将待提取的11个参数区分为围岩电导率σ₀、5个强极化介质参数和5个弱极化介质参数；双相介质时，包含围岩电导率σ₀和5个强极化介质参数。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，通过步骤3)约束步骤4)中的围岩电导率σ₀范围，通过步骤4)约束步骤5)中的围岩电导率σ₀和5个强极化介质参数的范围，量子粒子群优化算法搜索范围上下限设为±25％；步骤4)的提取维度为6维，步骤5)的提取维度为11维。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)和5)中的量子粒子群优化算法包含以下步骤：

Ⅰ构建目标函数：其中X为待提取参数，Ft(X)为步骤1)的时域磁场响应，N为步骤2)的磁场数据有效采样点数，Bt为步骤2)的磁场数据；

Ⅱ初始化种群个体的数量M、在约束范围内随机产生服从均匀分布的粒子的位置x_i(t)＝(x_i1(t),x_i2(t),…,x_iD(t))，其中i＝1,2,…,M，步骤4)的空间维数D＝6，步骤5)的空间维数D＝11；

Ⅲ计算各个粒子的适应度fv(i)，并初始化个体最优解p_iD(t)和整体最优解g_iD(t)；

Ⅳ求解局部吸引因子其中为[0,1]的随机数；

Ⅴ计算平均最好位置并按照下式更新粒子的位置：

式中，u_iD(t)为[0,1]的随机数，若u_iD(t)＞0.5则为“－”，否则为“+”；

Ⅵ比较每个粒子的适应度值，更新个体最优解p_iD(t)和整体最优解g_iD(t)；

Ⅶ重复步骤Ⅲ-Ⅵ直至寻到最优值或达到最大迭代次数，输出整体最优解g_iD(t)。