本书系统地介绍了地面电磁探测(SEP)系统的软硬件分系统及系统整体在典型矿区的应用成果.第2章至第5章主要介绍了电磁法仪器研制中的关键技术.主要包括大功率发射、分布式电磁采集、电场传感器、磁场传感器等.第6章至第8章主要介绍了电磁法数据处理与正反演研究.主要包括电磁法噪声抑制、地形校正、静态校正、可控源音频电磁法 (简称CSAMT法)中的近场校正与大地电磁法 (简称MT法)中参数提取等数据预处理技术.二维、三维CSAMT法和MT法的数值模拟算法.二维、三维CSAMT法和MT法反演算法研究等.第9章详细介绍了SEP系统在典型矿区的应用与效果.
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目录
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第1章 绪言1
1.1 地面电磁探测的主要历史进展1
1.2 地面电磁测深的实践探索2
1.3 国内外仪器研制现状3
1.3.1 国外仪器研制现状及趋势3
1.3.2 国内仪器研制现状5
1.4 本书的宗旨7
参考文献7
第2章 大功率电磁信号发射机9
2.1 大功率电磁信号发射机基本原理9
2.2 大功率电磁信号发射机的研制现状10
2.2.1 基于励磁方式的大功率电磁信号发射机10
2.2.2 脉宽调制DC/DC全桥变换器的大功率电磁信号发射机17
2.3 发射桥的软开关设计19
2.3.1 吸收电容的选择19
2.3.2 移相软开关驱动20
参考文献20
第3章 分布式电磁采集站22
3.1 采集站的构架22
3.2 微弱电磁模拟信号调理23
3.2.1 带通正反馈高频增益补偿23
3.2.2 全差分运放电路24
3.3 信号采集与数据处理24
3.3.1 多接收机的同步25
3.3.2 数据抽取26
3.3.3 基于FPGA的DFT31
3.4 强干扰下微弱地面电磁信号处理34
3.4.1 环境随机干扰的同步叠加34
3.4.2 基于梳状滤波的工频干扰抑制35
3.4.3 尖峰干扰抑制38
3.4.4 低频1/f噪声抑制40
3.5 采集站性能测试与野外实验 41
3.5.1 一致性测试43
3.5.2 与国外仪器的对比测试45
参考文献47
第4章 电场传感器49
4.1 勘探电场传感器的发展历程49
4.2 地面电极的原理与结构50
4.3 地面电极的信号调理51
参考文献54
第5章 磁场传感器56
5.1 磁传感器发展历程56
5.1.1 感应式磁传感器发展历程56
5.1.2 磁通门传感器发展历程57
5.1.3 超导磁传感器发展历程58
5.1.4 地面电磁测深系统中的磁传感器58
5.2 感应式磁传感器的研制59
5.2.1 感应式磁传感器原理59
5.2.2 感应式磁传感器设计61
5.3 磁通门传感器的研制64
5.3.1 磁通门传感器原理64
5.3.2 磁通门传感器设计67
5.4 高温超导磁传感器的研制69
5.4.1 高温超导磁传感器原理69
5.4.2 高温超导磁传感器设计72
参考文献74
第6章 电磁数据预处理76
6.1 预处理流程76
6.2 去噪处理77
6.2.1 方法技术77
6.2.2 数值试验79
6.3 地形校正81
6.3.1 基本理论82
6.3.2 数值试验82
6.4 静态校正86
6.4.1 静校方法86
6.4.2 数值试验87
6.5 近场校正91
6.5.1 基本方法91
6.5.2 数值试验91
6.6 MT参数计算94
6.7 实测数据处理94
6.7.1 CSAMT勘探实测数据处理94
6.7.2 MT勘探实测数据处理96
参考文献98
第7章 地面电磁数据正演模拟99
7.1 大地电磁二维正演99
7.1.1 大地电磁正演模拟理论99
7.1.2 大地电磁二维正演算例102
7.2 大地电磁三维正演104
7.2.1 交错采样有限差分法104
7.2.2 边界条件108
7.2.3 解大型线性代数方程组的共轭梯度法109
7.2.4 三维张量阻抗元素的计算109
7.2.5 大地电磁三维正演算例110
7.3 可控源音频大地电磁二维正演112
7.3.1 2.5维有限元数值模拟112
7.3.2 一次场计算115
7.3.3 边界条件115
7.3.4 稀疏矩阵的CSR存储115
7.3.5 共轭梯度方程求解117
7.3.6 其他分量求取117
7.3.7 2.5维CSAMT正演算例118
7.4 可控源音频大地电磁三维正演120
7.4.1 CSAMT正演的基本方程120
7.4.2 有限长电偶源全空间一维数值模拟121
7.4.3 二次场计算的交错网格有限差分法123
7.4.4 三维CSAMT正演算例127
参考文献135
第8章 电磁数据反演成像137
8.1 大地电磁二维反演137
8.1.1 二维非线性共轭梯度反演方法138
8.1.2 雅可比矩阵的计算139
8.1.3 二维反演示例142
8.2 大地电磁三维反演143
8.2.1 三维快速松弛反演算法的灵敏度函数表达式144
8.2.2 求最小构造的目标函数147
8.2.3 求最小构造的快速松弛反演148
8.2.4 三维反演示例149
8.3 可控源音频大地电磁二维反演153
8.3.1 数据空间反演153
8.3.2 雅可比矩阵154
8.3.3 二维反演示例154
8.4 可控源音频大地电磁三维反演156
8.4.1 目标函数156
8.4.2 反演流程156
8.4.3 三维反演示例157
参考文献160
第9章 系统集成实验与典型矿区野外测试161
9.1 系统总体设计161
9.1.1 发射机接口162
9.1.2 采集站接口162
9.1.3 磁传感器接口162
9.1.4 收发同步协议162
9.2 系统集成与室内测试163
9.2.1 系统参数测试163
9.2.2 系统功能测试164
9.3 SEP系统野外探测试验166
9.3.1 概况166
9.3.2 系统野外比对试验169
参考文献201
第10章 结论和讨论202
10.1 结论202
10.2 讨论204
参考文献207
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