瞬变电磁法论文
瞬变电磁法测井传输与信号处理系统研究
瞬变电磁法测井传输与信号处理系统研究瞬变电磁法测井技术是一种较为新型的测井方法,这种测井方法优点众多,效果较好,现在已经成为测井等相关领域的研究热点。
依托于此测井方法,国内外陆续开发了一系列的测井设备和勘探仪器,对老油田的增产和新油田的探测起了巨大的推动作用。
针对于此,本文以瞬变电磁方法为理论基础,对采用瞬变电磁方法进行测井的技术进行了细致深入的研究和验证,本篇论文的研究是从理论和硬件两个方向展开的。
在理论研究方面,本文用Doll给出的二次场计算公式,计算了二次场的瞬态响应波形;同时探讨了该实际激励发射源的瞬变电磁测井响应和Doll二次场响应,分别用Doll电磁感应理论和无限大均匀介质的精确解给出了不同激发条件的总响应和Doll二次场响应波形;另外,针对于包含地层信息的二次场的提取,本文在传统的三线圈系的理论基础上,创造性地采用新型双线圈模型进行了处理,并为此进行了大量实验和软件模拟,得到的二次场信号较为清晰准确,可以有效地反映地层信息。
最后对于瞬变电磁过套管电阻率测井的两种响应以及信号传输的相关理论也进行了深入研究,并设计了自定义的AMI通信协议进行相关数据的传送。
在系统硬件的设计方面,本文主要针对于信号采集、传输以及处理的硬件设计,包括相应的程序编写和上位机软件的设计。
先后进行了两款系统的开发,分别为基于STM32的大功率激发与显示系统以及基于ARM9和ADS1278的信号处理系统。
其中,基于STM32的大功率激发与显示系统主要功能是对发射线圈进行控制,并对地层信号进行同步的采集,然后通过LCD进行波形的显示;而基于ARM9和ADS1278的信号处理系统则由井下部分和地面部分组成。
其中,井下部分又划分为前端调理电路、信号采集电路、MCU控制电路、信号处理电路和发射控制电路等部分。
信号采集电路同时对4道差分模拟信号和两道直流模拟信号进行了采集;发射控制电路则产生两道互补方波,对发射电路进行了同步激发;信号处理电路是依据规定要求,对信号进行相关处理后进行传输。
瞬变电磁法在金属矿产勘查上的应用效果研究
111地质勘探Geological prospecting瞬变电磁法在金属矿产勘查上的应用效果研究周小锋（广西壮族自治区第七地质队，广西 柳州 545100）摘 要：本文将详细介绍瞬变电磁法的基本工作原理，通过专业的研究与分析，找出电磁参数与数据的计算过程，借助金属矿产的开采试验，掌握项目特征、内部测线的布置方式、电异常现象的解释及异常形态的区分方案，利用瞬变电磁法加强了金属矿产勘察的应用效果。
关键词：瞬变电磁法；金属矿产勘查；磁数据；磁力仪中图分类号：P631.325 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）24-0111-2 收稿日期：2020-12作者简介：周小锋，男，生于1987年，壮族，广西柳州人，本科，工程师，研究方向：地质矿产勘查。
1 瞬变电磁法的基本工作原理瞬变电磁法拥有多种类型，最为普遍的方式为高空电磁法，其运用的主要过程为技术人员发射脉冲电波，其正确顺序为由高空到地面，若回线电流遭到切断，可在其导线周围产生一次场，其一次场会由空气传输到相应的勘察区域内，勘察区域内的介质感应将生成二次场信号，该信号的主要来源为贮藏在良导体中的感应电流，通过对该区域衰减规律的研究，有效解决地质勘察中的问题，从而达到实时勘察金属矿产的目的。
2 参数与数据的计算过程在处理瞬变电磁数据的过程中，试验人员应遵照合理的顺序，一方面，要修正、调平、预处理相关数据；另一方面，则要根据处理后的数据来处理相应的磁数据、电数据等，在处理磁数据期间要计算出磁总场、磁位场转换与视磁化率等，而若想获得适宜的电数据，则要高效计算出时间常数、视电阻率与视电阻率成像等。
此外，在完成磁数据与电数据的处理后，要获得合理的、科学的低阻异常体的详细信息，继而准确判断出低阻异常体的分布、大小、形态与空间。
2.1 科学处理电数据在处理电数据期间，其处理的主要过程都集中在野外的测线数据，其计算的主要内容为去除背场景、去除与叠加运动噪声、测算电动势、电磁场磁内分量、抽道等。
地球物理勘探中瞬变电磁法的应用
地球物理勘探中瞬变电磁法的应用摘要：在我国现代化社会建设发展过程中，无论是在资源勘查、工程建设等领域方面，地球物理勘探工作至关重要，其中瞬变电磁法应用领域较广，该技术具有较强的灵活性，且勘探效率较高，勘探结果准确性能够得到充分保障，还能够优化地球物理勘探工作成本，具有良好的应用效果。
因此，本文将对瞬变电磁法进行深入地研究与分析，并提出一些合理的意见和措施，旨在进一步提高技术应用水平。
关键词：瞬变电磁法；地球物理勘探；技术优势；应用方式；地球物理勘探技术的应用较为广泛，能够准确获得被勘探区域的具体信息，从而确定地球构造的实际情况，在建筑工程、煤矿采空区探测等领域具有良好的应用效果，能够为后续的开发以及建设工作提供科学的信息和数据支持。
瞬变电磁法因其独特的技术优势应用较为广泛，能够有效提高地球物理勘探工作效率，所以需要准确掌握瞬变电磁法的技术原理，从而提高该勘探技术应用水平，促进地球物理勘探工作更好地开展。
1地球物理勘探及瞬变电磁法的基本概念分析1.1地球物理勘探地球物理勘探技术为地质学专业范畴，是将物理学的内容作为技术基础，利用测量和观察物理场的变化和分布情况，完成对地球构成元素、空间中存在的多种物质构造和其演化过程的探索，同时能够对变化规律进行分析，得到一定区域内的地质构造、地质情况、资源埋藏等信息，同时在自然灾害监测、预测与应对方面具有重要作用。
因为组成地壳的不同岩层介质在密度、弹性、导电性、放射性、导热性以及磁性方面存在一定差异，且差异会引起地球物理场的局部变化，通过对这些差异的分布和变化把控，能够实现地球物勘探工作目标。
1.2瞬变电磁法瞬变电磁法的主要工作原理为：在地面安装一定波形的电流发射设备，使得磁场在周围空间位置上部产生，同时使得感应电流产生在地下到点矿体内。
感应电流会随着断电而产生热损耗，且在不同时间内表现出不同的衰减程度；高频成分的电磁场一般出现在早期阶段，具有较快的衰减性，一般没有较大的趋肤深度；低频率电磁场主要出现在晚期阶段，具有较慢的衰减速度，同时趋肤深度较大。
瞬变电磁法论文
瞬变电磁法论文【摘要】瞬变电磁法可以通过连续追踪含水标志层的空间延伸特征，如中断或突然缺失，能够有效地推测采空区断层的隐伏状况，从而较好地解决采空区探测等地质问题，取得令人满意的探测结果。
1.绪论当前，随着我国对安全生产的愈加重视，煤矿安全已经成为社会越来越加关注的问题。
矿井采空富水区是煤矿生产中经常遇到的问题，尤其在一些开采时间较长及规范程度较低的矿区，采空区积水往往严重威胁着煤矿的生产安全。
因此，如何能够切实有效地查明采空富水区，探明其形状、大小、位置等信息，对于矿井的安全开采具有重要意义。
2. 采空区瞬变电磁勘查2.1采空区瞬变电磁勘查原理地层之间的差异决定了岩层之间必然存在一定的电性差异，为采用瞬变电磁技术了解地下岩性的变化奠定了地球物理基础。
在理论上，干燥的岩石、煤层和空气的电阻率相对极大，但实际上岩石中的孔隙、裂隙总是含有若干水份，随着岩石的湿度或者含水饱和度的增加，其电阻率将会急剧下降。
不同的岩层具有不同的电阻率，电磁勘探就是通过测定地下不同地点不同深度的电阻率值间差异来达到寻找目标地质体的目的，从而寻找煤层顶底板富水区和断层含水性的问题就转换为寻找含煤岩层中低阻异常分布的问题，这就是采空区瞬变电磁勘查原理。
2.2瞬变电磁的基本原理瞬变电磁法是一种时间域电磁感应方法，其探测原理为：在发送回线上供一个电流脉冲方波，在方波后沿下降的瞬间，产生一个向回线法线向传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，地质体将产生涡流，其大小取决于地质体的导电程度，在一次场消失后，该涡流不会立即消失，它将有一个过渡（衰减）过程。
该过渡过程又产生一个衰减的二次磁场向掌子面传播，由接收回线接收二次磁场，该二次磁场的变化将反映地质体的电性分布情况。
如按不同的延迟时间测量二次感生电动势V（t），就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。
如果没有良导体存在时，将观测到快速衰减的过渡过程；当存在良导体时，由于电源切断的一瞬间，在导体内部将产生涡流以维持一次场的切断，所观测到的过渡过程衰变速度将变慢，从而发现导体的存在。
瞬变电磁法在探测煤田采空区积水中的应用
1 勘探区地质概况勘探区地表全部被上第三系、第四系松散层所覆盖。
现结合钻孔揭露及邻区资料，将井田赋存地层由老到新分述如下：奥陶系（O）、石炭系（C）、二叠系、上第三系（N）、第四系（Q）。
本次勘探地质任务为查明勘查区内太原组4号、9+10号煤层采空区及采空区内的积水情况。
4号煤层，平均1.36m，埋深范围110-270m；9+10号煤层，平均3.27m，埋深180-340m。
本次勘探采用瞬变电磁法，在解释的采空积水异常区进行直流电测深和活性炭测氡法进[1-2]行验证。
2 瞬变电磁法试验工作瞬变电法采用IGGETEM-30A 型瞬变电磁仪，采集参数如下：时基：40ms；采样道：48道；关断时间：90us；2延时：300us；接收面积：80m；发射框：2×2m（10匝）；取道时间：L o g 20；叠加次数：256次；发射电流：7A；1）经试验，勘探区内的游散电流噪音电平在0.1uV左右，干扰不大。
高压线30m左右的范围内干扰较强，噪音电平可达0.5uV以上；2）试验对线试验进行了反演，反演深度最大可达500m 以上，能满足煤层的深度要求。
3 资料处理3.1 瞬变电磁数据的处理[3-4]瞬变电磁处理流程如下：1）原始数据整理，数据格式整理；2）绘制初始多测道断面图；3）选择处理视窗范围、滤波系数、剔除畸变数据；4）绘制多测道断面图、视电阻率断面图；5）满足要求后进行约束反演；6）绘制水平电阻率、顺层切片电阻率等值线图；7）综合分析。
3.2 直流激电测深的处理方法与技术1）圆滑处理；2）按规范删除测试偏离数据；3）编制激电测深法视极化率、视电阻率剖面图。
3.3 活性炭测氡资料处理1）标准化处理；2）归一化处理；3）仪器校正；4）实测γ强度修正；5）均滑处理；6）剖面分析；7）从剖面找到异常区域，结合实际情况分析。
4 TEM 电阻率剖面分析解释实例图1为1220线视电阻率拟断面图，横坐标为点距（单位m），纵坐标为高程（单位m），从已有资料得知测区可采煤层底板标高9号煤层800-920m。
瞬变电磁法在地球物理勘探中的应用研究
瞬变电磁法在地球物理勘探中的应用研究摘要：现如今，瞬变电磁法发展极快，它在地球物理勘探方面受到了极大的青睐。
瞬变电磁法相对于传统的直流电勘探法具有较大的优势，包括灵敏度高、探测深度较深以及抗干扰性强等，这也使得瞬变电磁法被广泛应用于煤矿、油田等领域。
为了满足现代地球物理勘探的应用需求，应用瞬变电磁法时需要充分结合实际生产条件，尽可能地控制其分辨率和精度。
从瞬变电磁法的基本原理出发，探讨了其发展及应用，同时分析了它在工程物探领域的应用实况，侧面证明了瞬变电磁法的科学性和可行性。
关键词：瞬变电磁法；地球物理勘探；应用引言瞬变电磁法是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。
通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征。
该方法观测纯二次场，分辨率较高，尤其对低阻异常反应敏感。
随着瞬变电磁勘探技术的不断发展，目前广泛应用到金属矿产勘查、油气勘探、工程勘查、考古探测、煤田勘探等诸多多领域，成为地球物理勘探的首选方法之一。
1瞬变电磁法的原理最早期对瞬变电磁法理论进行研究的是苏联科学家，到现在历经了近百年的发展，TEM理论层面的研究已越来越成熟。
同时，中国的科学家们也对TEM的理论研究做出了不可或缺的贡献，比如方文藻著作的《瞬变电磁测探法原理》、朴化荣所著作的《电磁探测法原理》以及蒋邦远所著作的《实用近区磁源瞬变电磁法勘探》等，都对瞬变电磁法的理论研究起到了重要的推动作用。
当前在瞬变电磁法理论层面的研究主要是有关它正反演计算方面的问题。
就目前的研究进展可分为一维、二维、2.5维和三维。
一维正演计算大多数通过频率域所得到地下空间的电磁响应公式，然后再换到时间域进行计算；二维正演计算主要通过有限差分法和有限元方法进行计算，然后换算到时间域进行计算；但是2.5维的正演计算中时间域的模拟计算目前仍未得到完全解决，科学家们曾经通过有限元的方法对时间域和电磁场进行了正演的模拟计算，这也为多维度反演计算提供了理论依据。
瞬变电磁法论文：瞬变电磁法煤矿充水采空区电磁响应特征视电阻率极化..
【关键词】瞬变电磁法煤矿充水采空区电磁响应特征视电阻率极化效应一维正反演【英文关键词】the transient electromagnetic method the water-filling-goaf theelectromagnetic response characteristics the apparent resistivity the polarizationeffect 1D forward modeling and inversion瞬变电磁法论文：瞬变电磁法探测煤矿充水采空区响应特征分析【中文摘要】瞬变电磁法是近年来发展较快、应用较广的一种地球物理电法类勘探方法。
由于瞬变电磁法对低阻地质体响应明显,在煤田水文地质包括煤矿水害方面有着广阔的应用前景和巨大的发展潜力,是其进行地球物理探测的首选方法。
随着煤炭资源的大力开发,煤矿采空区成为影响人类正常生产生活建设的一大弊端,将瞬变电磁法用于探测煤矿充水采空区成为煤矿安全生产以及人们在采空区地段进行生产建设的必要手段。
然而,根据传统的经验,人们一直认为充水采空区低阻响应特征是判别异常体的依据,本文通过对瞬变电磁法探测煤矿充水采空区的物性基础和产生二次场的机理分析,加上瞬变电磁一维正反演研究,得出了有悖于传统经验的结论,对瞬变电磁法探测煤矿充水采空区具有一定的指导意义。
首先根据电介质的分子极化理论,对充水采空区的水体和围岩在感应类电磁场中的微观极化特征进行了分析,认为充水采空区低阻的水体感应电压小于高阻的围岩所呈现的感应电压(即是瞬变电磁场的二次场电压)；其次基于激电法的激发极化理论,对充水采空区在电场中的的薄膜效应加以讨论,认为在采空区未引发顶板冒落以及其伴生的裂隙等条件下,充水采空区相当于一个封闭的空间,且相当于一个储藏电能很小的大电池,所以其在电磁场中呈现低于围岩性能的低电压,得出在视电阻率曲线图上呈相对高阻的反映的结论。
在上述分析研究的基础上,本文建立了磁偶源激励条件下充水采空区的一维正演模型,通过分析其瞬变电磁响应特征曲线,得出结论：无论是均匀半空间介质还是水平层状介质,正演结果都是低阻水体的二次场电压值低于高阻围岩的二次场电压值,低阻水体的视电阻率响应值高于高阻围岩的视电阻率响应值。
第1章瞬变电磁法的发展现状
第1章瞬变电磁法的发展现状瞬变电磁法（Transient electromagnetic method）是一种地球物理勘探方法，在国内外得到了广泛应用。
它利用地下储层的电导率差异，通过向地下发送瞬态电磁场信号，并测量地表上相应的电磁响应信号，来了解地下储层的性质和构造。
随着科学技术的发展和对资源勘探的需求增加，瞬变电磁法也得到了不断的发展和改进。
瞬变电磁法早期应用于物探领域，主要用于寻找矿产资源和地下水。
例如，用瞬变电磁法进行的石油和天然气勘探，可以帮助确定地下蕴藏的石油和天然气的位置、分布和储量。
同时，也可以通过瞬变电磁法来寻找地下水资源，帮助农业和城市供水等领域的发展。
随着瞬变电磁法在勘探领域的成功应用，人们开始将其用于环境地质学和工程地质学等领域。
瞬变电磁法可以用于地下污染物的检测和监测，了解地下水域和土壤的污染状况，并帮助制定环境保护和修复策略。
此外，瞬变电磁法还可以用于地质灾害的预测和风险评估，例如地下水涌出、滑坡等。
为了进一步改进瞬变电磁法的应用效果，研究人员从多个方面进行了探索和改进。
首先，他们提出了一种新的瞬变电磁法测量方式，多频段法，该方法将不同频率的电磁信号同时发送到地下，测量并分析不同频率下的电磁响应信号，从而提高了勘探的精度和有效性。
其次，研究人员也对瞬变电磁法的数据处理和解释进行了改进。
他们引入了先进的数学模型和算法，利用计算机技术和数据处理软件来处理和解释瞬变电磁法的数据。
这使得对地下储层的结构和性质进行更准确的分析和判断成为可能。
另外，为了提高瞬变电磁法的勘探深度和分辨率，研究人员还利用成像技术和高性能电磁感应仪器相结合，研发了一系列新的瞬变电磁仪器和设备。
这些仪器和设备具有更高的信噪比和更快的采样速度，能够更好地探测和分析地下储层的电导率异质性。
总之，瞬变电磁法作为一种地球物理勘探方法，在矿产资源勘探、环境地质学、工程地质学等领域得到了广泛应用。
随着科学技术的发展，瞬变电磁法不断改进和创新，为地下资源勘探和环境保护提供了更精确和可靠的信息，对于我国资源勘探和环境保护具有重要意义。
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瞬变电磁法论文
【摘要】瞬变电磁法可以通过连续追踪含水标志层的空间延伸特征，如中断或突然缺失，能够有效地推测采空区断层的隐伏状况，从而较好地解决采空区探测等地质问题，取得令人满意的探测结果。
1.绪论
当前，随着我国对安全生产的愈加重视，煤矿安全已经成为社会越来越加关注的问题。
矿井采空富水区是煤矿生产中经常遇到的问题，尤其在一些开采时间较长及规范程度较低的矿区，采空区积水往往严重威胁着煤矿的生产安全。
因此，如何能够切实有效地查明采空富水区，探明其形状、大小、位置等信息，对于矿井的安全开采具有重要意义。
2. 采空区瞬变电磁勘查
2.1采空区瞬变电磁勘查原理
地层之间的差异决定了岩层之间必然存在一定的电性差异，为采用瞬变电磁技术了解地下岩性的变化奠定了地球物理基础。
在理论上，干燥的岩石、煤层和空气的电阻率相对极大，但实际上岩石中的孔隙、裂隙总是含有若干水份，随着岩石的湿度或者含水饱和度的增加，其电阻率将会急剧下降。
不同的岩层具有不同的电阻率，电磁勘探就是通过测定地下不同地点不同深度的电阻率值间差异来达到寻找目标地质体的目的，从而寻找煤层顶底板富水区和断层含水性的问题就转换为寻找含煤岩层中低阻异常分布的问题，这就是采空区瞬变电磁勘查原理。
2.2瞬变电磁的基本原理
瞬变电磁法是一种时间域电磁感应方法，其探测原理为：在发送回线上供一个电流脉冲方波，在方波后沿下降的瞬间，产生一个向回线法线向传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，地质体将产生涡流，其大小取决于地质体的导电程度，在一次场消失后，该涡流不会立即消失，它将有一个过渡（衰减）过程。
该过渡过程又产生一个衰减的二次磁场向掌子面传播，由接收回线接收二次磁场，该二次磁场的变化将反映地质体的电性分布情况。
如按不同的延迟时间测量二次感生电动势V（t），就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。
如果没有良导体存在时，将观测到快速衰减的过渡过程；当存在良导体时，由于电源切断的一瞬间，在导体内部将产生涡流以维持一次场的切断，所观测到的过渡过程衰变速度将变慢，从而发现导体的存在。
瞬变电磁场在大地中主要以扩散形式传播，在这一过程中，电磁能量直接在导电介质由于传播而消耗，由于趋肤效应，高频部分主要集中在地表附近，且其分布范围是源下面的局部，较低频部分传播到深处，且分布范围逐渐扩大。
其传播深度：
（1）
传播速度：
（2）
其中：为传播时间，为介质电导率，为真空中的磁导率。
瞬变电磁的探测度与发送磁矩覆盖层电阻率及最小可分辨电压有关。
由（2）
式得：
（3）
时间与表层电阻率，发送磁矩之间的关系为：
（4）
M为发送磁矩，为表层电阻率，为最小可分辨电压，它的大小与目标层几何参数和物理参数，还有和观测时间段有关。
联立（3）（4）式，可得：
（5）
上式为野外工程中常用来计算最大探测深度公式。
瞬变电磁的探测度与发送磁矩，覆盖层电阻率及最小可分辨电压有关。
采用晚期公式计算视电阻率：
（6）
式中（7）
综上所述，瞬变电磁法是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间，利用线圈或接地电极观测地下介质中引起的二次涡流场，从而探测介质电阻率的一种方法。
2.3瞬变电磁法的数据处理与解释
正常沉积的同一地层视电阻率大体相当或呈缓慢变化，若受采空区的影响局部视电阻率就会发生相应变化，特别是采空区上部冒落带局部破碎形成高阻异常（如充水为低阻异常），测试的视电阻率会在相应地段出现明显的异常变化。
根据测试的视电阻率变化与分布情况，就可以判定地层是否有采空区的存在。
资料解释过程首先依据各条测线视电阻率断面图，对测区内可能存在的地质异常区进行解释。
然后对各顺层视电阻率切片图进行分析，着重分析地质异常区的分布规律。
最后依据视电阻率拟断面图和顺层切片图，结合地质资料进行对比分析，确定富水异常区的分布规律和分布范围。
3.瞬变电磁试验结果与分析
通过视电阻率断面图，可以反应地下岩体视电阻率的变化，从而相对直观地反应岩层或地质异常体赋存状况。
在试验区探测线视电阻率断面图中，我们可以得到以下结论：通过瞬变电磁法对于煤层采空区的探测试验以及绘制并分析视电阻率断面图，可以了解地下破碎岩体含水及富水性，为采空区探测和治理提供了条件。
相信随着该技术的不断发展与完善，必将在煤矿含水构造体的超前预报中发挥越来越重要的作用。
4.结论
本文分析了采空区与视电阻率断面图异常区域的分布关系，结果表明瞬变电磁方法在采空区水害探测中是一个有效、可行的方法。
瞬变电磁法对周围低视电阻率地层、岩层及相对差异很大的断层破碎带反映较好，利用测区内含水性岩层与围岩存在明显的电性差异，通过分析视电阻率断面图上明显的低阻异常，可以了解和评价测区内地质情况。
更为重要的是，瞬变电磁法可以通过连续追踪含水标志层的空间延伸特征，如中断或突然缺失，能够有效地推测采空区断层的隐伏状
况，从而较好地解决采空区探测等地质问题，取得令人满意的探测结果。
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