[发明专利]一种接地导线源瞬变电磁超短偏移距探测方法

摘要

本发明公开了一种接地导线源瞬变电磁超短偏移距探测方法，属于瞬变电磁探测方法技术领域。传统接地导线源瞬变电磁在大于0.7倍目标深度的偏移距进行探测，对于小于0.7倍目标深度偏移区探测问题没有相关的研究。为了充分发挥小于0.7倍目标深度偏移区内信号强、探测效率高的优势，本专利提出接地导线源超短偏移距瞬变电磁法(VOTEM)，基于点电荷微元理论推导层状大地VOTEM多分量响应表达式，对多分量响应特性与分辨能力、最佳观测范围、近场源区电磁感应、测深机制及附加效应进行研究，为VOTEM实测提供依据。有助于推进接地导线源瞬变电磁法全(偏移)区观测模式的发展。

主权项

1.一种接地导线源瞬变电磁超短偏移距探测方法，其特征在于，所述方法具体为：对接地导线源以偏移距为小于0.7倍探测深度进行探测，根据时变点电荷载流微元积分理论，建立水平层状介质电场X分量、Y分量及磁场X分量、Y分量、Z分量的解析表达式，计算得到电场X分量、Y分量及磁场X分量、Y分量、Z分量的响应及平面分布特征；最小探测深度计算方法具体为：R*是接地导线源的电阻,R是匹配电阻,C是等效电容,U是发送电压,L为自感；当突然断开或接通电路中的电源时,这个电路中的电流将从原来的状态向着新的稳定状态变化,这种变化过程不可能瞬时内完成,中间存在一个过程,其回路方程为其中，I表示发射电流，i₁、i₂分别表示两个闭合回路的感应电流，R_D表示大地和接地电极电阻的和，L_wire表示发射线的自感系数，p为电阻率；在大多数情况下，假设中间量a，满足a远远小于1的条件，经过变换得到时间域方程，i₁(t)＝2Imte^‑mt为断电后的自感电流，U(t)＝2IRmte^‑mt       公式八为断电后的自感电压为判断自感信号的变化特性,经过对U(t)求导,可知发射源自感信号的衰减规律:当t＝0时,U(t)＝0；随着时间的增加,当t＝1/m时,U(t)达到极大值；当t>1/m时曲线迅速衰减到零，对于不同的材料,m值并不相同，发射线的自感系数为由于2l＞＞r₀，得到2l为发射源长度,采用较常用的线材r₀＝0.73mm；等效电容C₁为每米长度的电容,计算中取值为160×10^‑9F，当发射线的电容很小可以忽略时，暂态过程不存在，电压与感应电压相同，感应电压表达式为其中,表示收发距；μ₀表示地下均匀半空间的磁导率，σ表示地下介质的电导率，y表示接收点在y‑轴的坐标，取发射源长度为1000m，均匀大地的电阻率为100Ω·m.分别采用公式八和公式九计算自感电压和感应电压；定义自感信号衰减三个数量级时的时间为最早可分辨时间,其所对应的深度为最小探测深度，具体计算步骤如下:对于一定的导线材料,计算材料电感；在已知材料自感系数L_wire和给定电容的情况下,计算参数m；通过公式八计算U(t)；通过公式九计算V(t)；当V(t)＝10U(t)时给出最小延迟时间t_min；依据下式计算出最小探测深度,式中:h_min为最小探测深度,单位为m。