电源激发下SNMR技术的可行探讨教学课件.ppt

,电源激发下SNMR技术的可行性探讨,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,冯 奎 专业：地球物理与动力学 Email: 指导老师：XXX,地球物理与空间信息学院（IGG）,1,中国地质大学08学士论文答辩,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,报告提纲：,1、SNMR研究现状，问题引出 2、NMR原理，中心回线激发方式 3、电源激发下的磁场计算 4、结论与建议 致 谢,2,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,1.1、SNMR研究现状,1978年前苏联研制出首台核磁共振找水仪器Hydroscope，1994年，法国地调局（BRGM）与俄罗斯合作，由法国IRIS公司制造，于 1997年生产出6套核磁共振感应系统（NUMIS）。 NUMIS系统是俄罗斯 hydroscope的改进型， 在制造工艺、重量和抗干扰能力方面有许多改进。1999年NUMIS （勘探深度100米）升级为Numisplus（勘探深度150米）。2003年法国IRIS公司又研制出轻便型的NUMISLite （勘探深度为50米）。,3,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,Hydroscope,NUMIS,4,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,SNMR技术在地质工程，环境保护等领域都表现出巨大的发展潜力。 用来监测滑坡面附近的地下水活动 用来检测水中烃有机物的污染 用来解决堤坝渗漏、高速公路检测、考古研究等问题 应用范围的拓展使传统的中心回线收发方式已经不能满足更多特定需求，如，在解决堤坝渗漏问题上，需要一种占地面积小，铺设简单，主要针对浅部的激发方式，所以对于电源激发方式的研究探索有着重要的切实意义。,5,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,使用电源（有限长接地导线）激发的优点是：,铺设简单，占地面积小，能适用苛刻工作条件 一次激发，多道接收，大大提高工作效率 改点状接收为面状接收，还可使用竖直小线圈接收横向信号 信息丰富，反演不需插值，有效提高反演精度 可以在接收过程中综合其它电阻率方法，实现多参数反演,6,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,2.1 NMR现象,图2.1-1 磁矩在磁场中的旋进运动,图2.1-2 核的弛豫过程,7,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,2.2 SNMR的工作原理,8,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,SNMR技术特点,9,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,2.3中心回线激发模式,10,通常，两端接地的载流直导线产生的场不能近似的当作电偶极的场，只有当观测点距载流导线中心的距离不小于导线长度的5-10倍时，它的场才能用偶极场近似。观测点较近时，需对场量沿导线积分。,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,3.1 电源激发下载流导线的磁场,11,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,12,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,13,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,Hankel变换的求解,14,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,高斯七点求积的权系数和节点：,利用高斯七点求积公式计算的Hankel积分的值（实部）,15,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,均匀半空间下线元的场,电流分布关于主剖面对称，垂向分量叠加为零，磁场只有水平分量,已知介质均匀充满Z0的半空间，异性点源在X轴正负100m 位置激发，最大激发电流50A，频率2000Hz，只考虑量值大小，下图给出了0.2s线元主剖面（XZ平面）上的磁场分布,16,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,17,YZ剖面磁场垂向分量,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,18,YZ剖面磁场水平分量,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,电源激发和中心回线激发的磁场量值比较 （YZ剖面）,19,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,1、同种电流强度下，相比于回线激发的磁场值来讲，线元激发的场值偏小，而且沿深度和横向衰减都很快。 2、可行性：电源激发的磁场量值几乎和背景地磁场数量级相当（万Nt），因为地磁场可以使地下含水层中的氢质子产生进动，那么电源激发的磁场同样可以产生这一效果，如果进一步加大激发电流，激发的磁场会更大，所以采用电源激发从理论上讲是可行的。进一步可以研究弱磁环境下的SNMR技术。 3、 电源主要激发出的是横向磁场，在接收时可以考虑增加竖直线圈接收，这样就可以同时获得地下含水层横向的信息。,小结,20,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,3.2 电源激发下异性点源的磁场,均匀半空间：,层状介质：,21,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,22,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,X从060m，Z从080m范围的磁场值变化,3040m深度内磁场衰减较快，尤其在两极附近,磁场大小几乎无变化,23,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,YZ剖面上的磁场变化,磁场沿Z向 变化比沿Y向剧烈,24,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,4.1 结论,使用电源激发的磁场量值和地磁场相当，证明了电源也可以使地下含水层中氢质子产生进动，进而产生FID信号的可能性。,4.1 结论,可行性,主要激发出横向磁场，衰减快，穿透深度有限，但距离越深衰减越慢。 占地面积小，信息丰富，可以一次激发，多道接收，实现面状采集。 可以用竖直线圈和水平线圈同时接收，得到目标含水层的垂向和横向信息。,优缺点,25,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,4.2 建议,用电源代替磁源作为SNMR激发源的是一个开创性的大胆设想。目前SNMR在一维方向上的发展已趋于成熟，如何突破一维的限制向高维方向发展，是SNMR技术当今发展的难点也是热点问题。本文针对性的提出了电源激发的模式，在第三章用大量篇幅推导了层状介质下电源激发的磁场公式， 限于时间关系，本文只对均匀半空间的磁场进行了模拟，并且经过数值对比证实了这一设想的可行性，但并没有对层状大地的模型进行更深入的探讨，但如果要证明本文结论的正确性，对层状模型的模拟和异性点源在不同剖面内的磁场特征都须作进一步探讨。,26,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,Forward Study,在SNMR现有的发展水平上，对以下任何方向的研究都将是有价值的： （1）介质不均匀性、地形和界 面起伏等对结果造成的影响 （2）复杂地质模型的正反演 （3）反演速度和精度，仪器和解释软件的国产化 （4）不同激发方式，多道接收，分离线圈 （5）结合其它地球物理方法、多参数的联合反演 （6）不同收发方式的噪声压制 （7）扩大应用范围，最大限度的为国民生产服务,27,CHINA UNIVERSITY OF GEOSCIENCES,二零零八年六月,地球物理与空间信息学院（IGG）,谢谢大家！,欢迎各位评委老师提问、指正！,中国地质大学08