磁性源半航空瞬变电磁矢量有限元法三维正演.pdfVIP

·284 · 中国地球科学联合学术年会 2014 磁性源半航空瞬变电磁矢量有限元法三维正演 毛立峰 王绪本* 成都理工大学地球探测与信息技术教育部重点实验室 成都 610059 半航空瞬变电磁方法的工作方式是在地面上放置激励源，用飞行器在空中采集瞬变响应，从而能够 高效地完成数据采集工作。半航空瞬变电磁可使用无人机作为数据接收平台在地表环境复杂的区域进行 勘探作业，且其资料品质要好于航空瞬变电磁，故有着良好的应用前景。本文阐述了一种磁性源半航空 瞬变电磁的正演计算方法，计算地下三维目标体模型的半航空瞬变响应。方法是先在频率域用解析法计 算频率域的空间背景电磁场，然后由三维矢量有限元数值模拟方法计算异常场响应，用余弦变换转换到 时间域，再与背景响应叠加便得到半航空瞬变电磁响应结果。 ) ) iωt p s 设时谐因子为e ，则层状背景空间中的频率域背景电场E 可解析计算得到。异常场E 采用矢量 [2] [3] 有限元方法 数值计算，并用预条件的 BICGSTAB （m)方法 求解系统方程组。 设地面垂直磁偶极子源的磁矩 M 为 10 万 Am2 ，位于（-500,0,0 ）米处，激励周期双极性矩形脉冲， 其中供电时间为 10ms，断电时间为 15ms。设 100 欧姆米的均匀半空间中有一个 400*400*50 米的板状 目标体模型，埋深为300 米。源距离目标体中心横向距离为 500 米，有限元网格剖分个数为 73*73*47， 最小网格大小为 20 米。 图 1 是接收线圈高度为 100m、y=0m 测线上的 5 个时刻点的垂直感生电动势 响应曲线，图 2 是目标体电阻率不同时，（0,0，-100 ）m 处的异常响应曲线。可见，瞬变响应近源处为 正值，随断电时间增加，响应值变号。近源处的正值响应范围逐渐增加。目标体导电性越强，异常响应 值也越大，目标也越易识别。 sx=-500m x=0m, y=0m,z=0m 4000 4 3500 2 t=0.1ms 3000 t=0.42832ms 0