0 引言
跨孔电磁波技术广泛应用在工程环境物探、矿产勘查、石油勘探等领域中,根据应用场所和测量特点不同,有坑透CT、跨孔雷达、井间电磁法等诸多方法[1 ] 。这些方法的原理是相似的,都是通过在两个钻孔(坑道)中分别发射和接收电磁波来反演钻孔(坑道)间地层的物性信息。用于煤矿和工程勘察的坑透和井间电波透视操作频率一般为1 MHz~32 MHz,而用于油田的井间电波法操作频率为10 Hz~10 kHz,跨孔雷达的操作频率一般为100 MHz。
衰减层析成像是一种利用了电磁波振幅信息或者质心频率信息来反演衰减常数分布的方法。衰减层析成像有三个主要的误差来源:观测误差、初始振幅的不确定性以及近区场效应[2 ] 。初始振幅也被称为初始场强或发射机振幅,一般情况下是未知的,需要在反演前得到或者通过特殊反演方法来处理。
最直接求取初始振幅的方法就是计算法[3 ] ,但是由于仪器参数难以获取,在实际中很少应用[4 ] 。实际应用中普遍使用的是线性拟合方法[2 ,5 ] ,基于线性拟合的改进方法也比较多[6 ,7 ] 。另外,曹俊兴等提出了一种双频电磁波电导率层析成像方法,把两种不同频率的电磁波振幅相比来消除初始场强的影响[8 ] 。Holliger等通过把初始振幅也当成一个未知数,参与到反演计算中,从而解决了初始振幅需要提前求取的问题[9 ] 。张辉等详细研究了坑透法中初始场强的问题,发现初始场强偏大或偏小都会导致不同形态的异常,具有其规律特点从而可以通过反演结果来判断初始场强是否合适,指导选择正确的初始场强[10 ] 。肖玉林等提出了利用发射巷近场源区场强数据计算初始场强值,再利用该初始场强值和接收巷透视场强数据计算吸收系数的方法[11 ] 。
初始振幅难以求取[12 ,13 ] ,是跨孔雷达、坑透CT、井间电磁法等电磁波方法的共性问题。此次以跨孔雷达衰减层析成像为对象,研究了上述初始振幅处理方法,总结出4种初始振幅处理方法。
1 衰减层析成像原理
衰减层析成像最常用的一种方法是时间域的振幅比法[14 ,15 ] 。在振幅比法中,衰减常数通过发射振幅和接收振幅之间的比值获得。理论上,平面波发射脉冲的振幅在均匀介质中按指数规律衰减[16 ] 。电磁波从发射端到接收端的振幅变化可以表示为
(1) E r = E 0 e - αr 。
式中:Er 为接收端的振幅,E 0 为发射端的初始振幅,r 为电磁波的传播距离,α 为衰减常数。实际测量中还需要考虑天线辐射模式和远场区几何扩散[16 ] ,故式(1)还需考虑这两项:
(2) E r = E 0 e - αr T 1 ( θ 1 ) T 2 ( θ 2 ) r 。
式中:T 1 (θ 1 )表示发射天线与射线成θ 1 角时的指向性增益,T 2 (θ 2 )表示接收天线与射线成θ 2 角时的指向性增益。
(3) αr = ln E 0 T 1 ( θ 1 ) T 2 ( θ 2 ) E r r ,
(4) ∑ j = 1 M r ij α j = ln E 0 T 1 ( θ 1 ) T 2 ( θ 2 ) E r r i ,
(5) d i = ∑ j = 1 M r ij α j 。
式中:rij 为第i 条射线在第j 个网格的射线长度;αj 表示第j 个网格的衰减常数。该矩阵可以通过代数重建法(ART)、联合迭代法(SIRT)、最小二乘QR分解法(LSQR)等诸多方法求解。LSQR算法由Paige和 Saunders在1982年提出,被广泛应用在层析成像领域[17 ] 。该算法在求解过程中涉及QR分解法,简单来说,QR分解法把矩阵分解成一个半正交矩阵与一个上三角矩阵的积。LSQR算法通过利用矩阵的稀疏性来简化计算,具有计算量小、内存要求低、迭代快的优点,适合求解大型稀疏矩阵[18 ] 。在之后的反演中,都选择使用了LSQR算法。
2 初始振幅计算方法
初始振幅E 0 是一个比例因子,取决于发射机功率、接收机增益和天线效率的综合影响[14 ] 。E 0 是未知的,需要在反演前得到或者通过特殊反演方法来处理。理想情况下,可以监控发射机性能,通过记录输入电流和阻抗来引导数据中的E 0 校正[4 ] 。但是一般雷达系统不记录这些发射机参数,因此需要其它合适的方法来解决。本节总结了四种初始振幅处理方法,分别为线性拟合法、矩阵反演法、双频电磁波法和相邻道比值法。
2.1 线性拟合法
E 0 是未知的,但通常假设在测量时是恒定的,因此可以在振幅反演过程中作为一个未知量[9 ] 。通过线性拟合来求取初始振幅的方法是最常用的[2 ,5 ] ,对其改进方法也比较多[6 ,7 ] 。线性拟合法的关键就在于消除掉异常区的干扰,从而通过只反映背景值的数据进行线性拟合得到准确的初始振幅。下面介绍最基本的线性拟合方法。
(6) M i = - ∑ ij r ij α j + ln E 0 , M i = ln E r r T 1 ( θ ) T 2 ( θ ) i 。
在物性变化不太大的区域,每条射线经过的网格衰减常数都相近,相当于各条射线的 ∑ ij r ij α j α ̅ ri 。首先对接收端的振幅进行几何校正和天线指向性校正,然后取自然对数得中间参数Mi ,最后让Mi 与射线长度ri 数据进行线性拟合,得到一条拟合直线,可以表示为:
(7) M ˙ i = A r i + B 。
式中:A 为拟合直线的斜率,即平均衰减常数;B 为拟合直线的截距。根据拟合直线的截距就可以算出初始振幅,即E 0 =eB
2.2 矩阵反演法
线性拟合法是在反演之前就算出初始振幅,这一节介绍一种无需提前计算初始振幅的方法[9 ,19 ] ,笔者把这种方法命名为矩阵反演法。
改写式(4),将其中初始振幅项lnE 0 整合到 ∑ ij r ij α j
(7) d i = ∑ ij r ij α j , d i = ln T 1 ( θ 1 ) T 2 ( θ 2 ) E r r i , α j = [ - ln E 0 α 1 α 2 … α m ] T 。
式中:αj 表示的是初始振幅项加上衰减常数的m +1阶列向量;rij 是由都为1的列向量I 和网格长度矩阵R 合并而成,可以表示为[I ,R ]。为了方便理解,对式(8)进行示例:
(9) 1 r 11 r 12 … r 1 m 1 r 21 ⋮ 1 ⋱ ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ 1 r n 1 … … r nm - ln E 0 α 1 α 2 ⋮ α m = d 1 d 2 d 3 ⋮ d n 。
只要解式(8)的矩阵,就可以同时解出初始振幅和衰减常数分布。
2.3 双频电磁波法
文献[8 ]提供了一种新方法,笔者把其命名为双频电磁波法,这种方法可以避开初始振幅计算问题。
(10) α = ω με 2 1 + σ ωε 2 - 1 ,
其中:ω 表示角频率,ω =2πf ;μ 表示磁导率,一般就用μ 0 ;ε 表示介电常数,ε =εr ε 0 ;σ 表示电导率。
从上式可以看出,衰减常数受多种因素影响。当雷达采用两种不同频率ω 1 、ω 2 时,介质衰减常数也会不同,可以分别表示为α 1 、α 2 。衰减常数的不同,也会使得两种频率下接收端测得的振幅不同:
(11) E 1 = E 0 e - α 1 r T 1 ( θ 1 ) T 2 ( θ 2 ) r ,
(12) E 2 = E 0 e - α 2 r T 1 ( θ 1 ) T 2 ( θ 2 ) r 。
其中:E 1 表示采用ω 1 时的振幅,E 2 表示采用ω 2 时的振幅。把式(11)、式(12)相比值,可以得到:
(13) E 1 E 2 = e ( α 2 - α 1 ) r ,
可以看到初始振幅E 0 、射线长度r 和天线方向性增益T 已被消去。对式(13)两边取自然对数得:
(14) ln E 1 - ln E 2 = ( α 2 - α 1 ) r 。
在良导体介质中,损耗角正切满足:σ/ωε ≫1。当σ/ωε >10时,就可以看成是良导体,此时的衰减常数可以近似为[20 ] :
(15) α ≈ ωμσ 2 。
(16) ln E 1 - ln E 2 = ω 2 μσ 2 - ω 1 μσ 2 r 。
(17) σ · r = 2 μ ln E 1 - ln E 2 ω 2 - ω 1 ;
(18) d i = ∑ j = 1 M r ij b j = 2 μ ln E 1 - ln E 2 ω 2 - ω 1 ,
式中,rij 表示第i 条射线在第j 个网格中的长度;bj 表示第j 个网格中的根号电导率 σ σ
(19) α ≈ σ 2 μ 2 - σ 3 με 16 ω 2 ε 3 。
但是,由于这种情况下频率对衰减常数的影响很小,两种不同频率得到的振幅对于现有仪器是分辨不出来的,因而在低损耗介质中简化衰减常数的思路不可行。
2.4 相邻道比值法
衰减层析成像不仅在跨孔雷达中应用,在跨孔地震中也有应用。在跨孔地震中也存在震源振幅A 0 难以获得的问题。为了解决这个问题,跨孔地震衰减层析成像中出现了一种利用共炮点道集同源的特点,采取相邻道循环对比的方法[22 ] 。由于跨孔雷达和跨孔地震的相似性,把这种方法也引入到跨孔雷达衰减层析成像中。
对于同一个发射端相邻接收点的数据,可以分别表示为:
E i = E 0 e - ∑ j = 1 m α j r i , j T 1 ( θ 1 ) i T 2 ( θ 2 ) i / ∑ j = 1 m r i , j , E i + 1 = E 0 e - ∑ j = 1 m α j r i + 1 , j T 1 ( θ 1 ) i + 1 T 2 ( θ 2 ) i + 1 / ∑ j = 1 m r i + 1 , j ,
(20) E i E i + 1 = e ∑ j = 1 m ( r i + 1 , j - r i , j ) α j T 1 ( θ 1 ) i T 2 ( θ 2 ) i ∑ j = 1 m r i + 1 , j T 1 ( θ 1 ) i + 1 T 2 ( θ 2 ) i + 1 ∑ j = 1 m r i , j 。
可以看到初始振幅E 0 已经被消去,因此不需要再考虑初始振幅的问题。
(21) ∑ j = 1 m ( r i + 1 , j - r i , j ) α j = ln E i T 1 ( θ 1 ) i + 1 T 2 ( θ 2 ) i + 1 ∑ j = 1 m r i , j E i + 1 T 1 ( θ 1 ) i T 2 ( θ 2 ) i ∑ j = 1 m r i + 1 , j ,
d i = ∑ j = 1 M Δ r ij α j = ln E i T 1 ( θ 1 ) i + 1 T 2 ( θ 2 ) i + 1 ∑ j = 1 m r i , j E i + 1 T 1 ( θ 1 ) i T 2 ( θ 2 ) i ∑ j = 1 m r i + 1 , j , Δ r ij = r i + 1 , j - r i , j 。
式中:di 可以由第i 和第i +1条射线的接受端振幅、天线指向性和射线长度算出;Δrij 表示的是相邻两条射线i 和i +1在第j 个网格中的长度差。解该矩阵方程就能得到研究区域的衰减常数分布。
3 方法效果分析
本文主要侧重于初始振幅的处理方法研究,故采用较为简单明确的直射线追踪算法,层析成像算法都采用LSQR算法。下面通过合成数据反演来说明上述四种方法的优缺点。为了对比研究方便,四种方法采用同一个形态的模型(图1 )。采用该种模型可以较好地观察层析成像结果横向和纵向的分辨情况,高阻异常区和低阻异常区都存在也比较符合实际复杂地质情况。
图1
图1
模型示意
Fig.1
Model diagram
该模型纵向长度为16 m,横向长度为16 m。网格划分为16×16,纵向网格间距1 m,横向网格间距1 m。测点位置在纵向网格的中点处,测点间距1 m。接收点和发射点位置相同,这样一共可以有256条射线(图2 )。
图2
图2
观测系统示意
Fig.2
Observation system
3.1 线性拟合
线性拟合法、矩阵反演法、相邻道比值法使用的都是同一物性参数的模型。模型物性参数为:高阻异常区电导率0.004 S/m,介电常数3.2ε 0 ;低阻异常区电导率0.006 S/m,介电常数4.2ε 0 ;背景介质电导率0.005 S/m,介电常数4ε 0 。跨孔雷达频率选择为100 MHz,磁导率为真空中磁导率,初始振幅设置为1×107 ,相当于140 dB。把上述参数代入式(10)可以得到的衰减常数(单位为国际单位制Np/m)模型,见图3 a。
图3
图3
衰减常数模型与三种方法层析成像对比
a—衰减常数模型;b—线性拟合法衰减层析成像结果;c— 矩阵反演法衰减层析成像结果;d—相邻道比值法衰减层析成像结果
Fig.3
Comparison of attenuation constant model and tomography of three methods
a—attenuation constant model diagram;b—attenuation tomogram of linear fitting method;c—attenuation tomogram of matrix inversion method;d—attenuation tomogram of neighboring traces method
图4 为通过合成数据进行线性拟合得到的拟合直线,纵轴上的黑点代表截距点。通过拟合直线的截距,可以算出初始振幅为7.03×106 ,这与真实初始振幅1×107 相差较大。使用线性拟合得到的初始振幅,进行后续层析成像得到结果见图3 b。
图4
图4
线性拟合曲线
Fig.4
Linear fit graph
对比图3 a和图3 b可以看到,使用有偏差的初始振幅反演出的图像也能圈定出异常区的位置,但是异常区对应的衰减常数值与真实值相差较大。另外层析成像图像周围出现一些假异常,尤其是底部假异常区面积很大,数值上也明显偏离真实背景值。可以说,初始振幅误差带来的层析成像误差已经很大程度上影响到了异常的判断。
线性拟合法产生初始振幅误差是由于异常区的存在,从而导致物性分布不均匀。这种情况下,平均衰减常数不再是个定值,而是一个随射线路径而变化的值。举例来说,穿过低阻异常区射线的平均衰减常数要大于只穿过背景介质射线的平均衰减常数。当拟合点的平均衰减常数是同一个值时,通过拟合直线截距算出的初始振幅是准确的。但当拟合点的平均衰减常数不都是相同时,通过拟合直线截距算出的初始振幅就会有误差了。
为了解决这个问题,出现了一些线性拟合的改进方法[6 ,7 ] 。这些方法的核心思想都是剔除出经过异常区的射线,把剩下反映背景介质信息的射线数据进行线性拟合。这样相当于把具有相同平均介电常数的射线进行拟合,就能得到准确的初始振幅。
线性拟合方法是除了计算法之外唯一的能提前获取初始振幅的方法。只要异常区域面积相对背景区域不是太大,就能取得较好的层析成像效果。但是实际中物性分布未知,且地下介质情况是十分复杂的,直接使用该种方法会导致假异常的出现。对线性拟合法的进行改进,剔除出一些经过异常区的射线数据,能一定程度上减小初始振幅误差,改善层析成像效果。因此,线性拟合方法适用于异常区域较小、物性分布较均匀的情况。
3.2 矩阵反演法
通过矩阵反演法得到的初始振幅十分接近真实初始振幅。使用该种方法得到的层析成像结果(图3 c)与衰减常数模型(图3 a)基本一致,上下两侧及两个高阻异常之间有一些轻微的假异常。这些类似的假异常在其他初始振幅处理方法中也有出现。为了分清这些假异常是由初始振幅处理方法导致还是由层析成像算法(LSQR算法)导致,本文这里使用准确的初始振幅进行反演,得到了与初始振幅处理方法无关的反演结果(图5 )。
图5
图5
已知初始振幅时的衰减层析成像
Fig.5
Attenuation tomography with known initial amplitude
比较图3 b、图3 c、图3 d与图5 可以看到,两个高阻区间的假异常和低阻区下部的假异常在各个图像中都存在,可以判断出假异常是由层析成像算法导致的。层析成像算法产生假异常,根本上归结于数据量太少,而未知网格较多,方程组欠定。
矩阵反演法无需提前获取初始振幅,只需要对矩阵进行改动就可以直接反演出衰减常数,因此相比线性拟合方法,这种方法更加方便。然而反演矩阵中多了一个与初始振幅相关未知数,且未知数对反演结果影响很大,故该方法对迭代精度和迭代次数要求高。另一方面,迭代精度和迭代次数要求高也导致了计算量的增加。综上所述,矩阵反演法对介质物性均匀程度没有要求,尽管计算量有所增大,但其应用范围相比线性拟合方法可以更加广泛。
3.3 双频电磁波法
在实际数据采集过程中,由于发射天线面积、供电电源电压及周围环境中低阻物体的影响,会导致初始振幅随发射端的位置变化而发生改变[4 ,10 -12 ] 。因此,认为初始振幅不变的前两种方法处理实际数据时会产生一些误差。
对于双频电磁波法,先发射两种频率的电磁波,再把接收到的这两种电磁波的振幅进行比值,这样就可以消去初始振幅项,从而消除初始振幅的影响的。
由于要符合良导体条件,对模型电导率和雷达频率有要求,因而需要重新设计一个模型(图6 a)。新模型物性参数为:高阻异常区电导率0.04 S/m,介电常数3.2ε 0 ;低阻异常区电导率0.06 S/m,介电常数 4.2ε 0 ;背景介质电导率0.05 S/m,介电常数4ε 0 。跨孔雷达的两种频率分别是1 MHz和1.2 MHz,磁导率为真空中磁导率,初始振幅设置为1×107 。
图6
图6
双频电磁波法电导率模型与两组频率电导率层析成像结果对比
a—良导体电导率模型;b—双频电磁波法电导率层析成像结果(1 MHz,1.2 MHz);c—双频电磁波法电导率层析成像结果(10 MHz,12 MHz)
Fig.6
Comparison of dual-frequency electromagnetic wave method conductivity model and two sets of frequency conductivity tomography results
a—conductivity model diagram in the case of good conductor;b—conductivity tomography of dual-frequency electromagnetic wave method (1 MHz & 1.2 MHz);c—conductivity tomography of dual-frequency electromagnetic wave method (10 MHz & 12 MHz)
由图6 a和图6 b对比可知,该种方法层析成像结果和模型基本一致,两者间存在的差异也是由于层析成像算法。通过两种频率的振幅比值来消去初始振幅,可以完全消除初始振幅误差对层析成像的影响。另外,良导体情况下的双频电磁波法无需进行衰减常数计算就可实现电导率层析成像。但是这种方法只能应用到良导体介质中,有其局限性。
良导体情况下的双频电磁波法尤其需要注意雷达频率及频率差的选择。图6 c中雷达使用的频率是10 MHz和12 MHz,它的层析成像效果明显比图6 b要差。经过试验,发现雷达频率选择地越低越好,这是因为在电导率固定的情况下,频率越低,式(15)的近似效果越好。而频率差的选择主要取决于电导率[23 ] 。
双频电磁波法是利用了衰减常数的频散效应。事实上,电导率、介电常数也会有频散效应,在低频时尤其需要明显[24 ] 。电导率和介电常数与频率的关系十分复杂,故本文中只能通过选择合适频率来减小这两者的频散效应。
3.4 相邻道比值法
对于相邻道比值法,它是通过相邻射线的振幅比值来消除初始振幅的影响的。初始振幅的变化也不会影响到这种方法的成像效果。对比图3 a和图3 d可以看到,相邻道比值法成像效果良好。
这种方法适用于任何地质情况,计算量也没有显著地增加。同时,该种方法不受初始振幅变化的影响,且比起双频电磁波法,还不用考虑介质导电性问题。唯一的缺点就是相邻射线间的长度差异不大,射线的振幅差异较小,如果干扰因素比较严重,容易造成错误结果。
4 结论
1) 初始振幅的精度会很大程度上影响到反演效果,因此要足够重视初始振幅处理方法的选择。
2) 初始振幅会随发射点位置变化而发生改变是一个值得深入研究的问题。线性拟合法和矩阵反演法将不再适用,双频电磁波法和相邻道比值法能较好的解决这个问题。
3) 线性拟合法是除了计算法之外唯一的能提前获取初始振幅的方法。在异常区域较小、物性分布较均匀时,层析成像效果好;在异常区域大、物性分布不均匀时,层析成像效果差。
4) 矩阵反演法无需提前获取初始振幅,不受物性分布情况影响,但迭代精度和迭代次数要求高,计算量较大。
5) 双频电磁波法只适用于良导体介质,是其特点也是限制之处。另外,这种方法无需进行衰减常数计算即可实现电导率成像。
6) 相邻道比值法的适用性最广,但是由于相邻射线间的长度差异不大,射线的振幅差异较小,较容易受干扰因素影响。
4种初始振幅处理方法都有其优缺点,没有适用于任何情况的方法。因此,实际应用中要根据研究区域的特点及测量状况,综合考虑选取初始振幅处理方法。
The authors have declared that no competing interests exist.
作者已声明无竞争性利益关系。
参考文献
View Option
[1]
王均双 , 薄夫利 , 马冲 . 坑透 CT 成像技术在工作面地质构造探测中的应用
[J]. 煤炭科学技术 , 2008 ,36 (10 ):93 -96 .
[本文引用: 1]
Wang J S Bo F L Ma C . Application of mine penetration CT imaging technology to probe geological tectonics of fully mechanized top coal caving mining face
[J]. Coal Science and Technology , 2008 ,36 (10 ):93 -96 .
[本文引用: 1]
[2]
Fullagar P K Livelybrooks D W Zhang P , et al . Radio tomography and borehole radar delineation of the McConnell nickel sulfide deposit, Sudbury, Ontario, CanadaRadio and Radar Delineation
[J]. Geophysics , 2000 ,65 (6 ):1920 -1930 .
DOI:10.1190/1.1444876
URL
[本文引用: 3]
[3]
肖玉林 . 煤矿综采工作面无线电波透视技术研究
[D]. 合肥:安徽理工大学 , 2010 .
[本文引用: 1]
XiaoY L . Study on Radio Wave Penetration Technology for Mechanized Coal Face
[D]. Hefei:Anhui University Of Science & Technology , 2010 .
[本文引用: 1]
[4]
Zhou B Fullagar P K . Delineation of sulphide ore-zones by borehole radar tomography at Hellyer Mine, Australia
[J]. Journal of Applied Geophysics , 2001 ,47 (3-4 ):261 -269 .
DOI:10.1016/S0926-9851(01)00070-2
URL
[本文引用: 3]
[5]
Peterson, Jr J E . Pre-inversion corrections and analysis of radar tomographic data
[J]. Journal of Environmental & Engineering Geophysics , 2001 ,6 (1 ):1 -18 .
[本文引用: 2]
[6]
于师建 , 颜世杰 . “三软煤层” 电磁波吸收特征分析
[J]. 煤田地质与勘探 , 1999 ,27 (6 ):60 -62 .
[本文引用: 3]
Yu S J Yan S J . Analysis on the absorpting characteristics of electromagnetic wave in coal seam with soft coal,roof and floor
[J]. Coal Geology & Exporation , 1999 ,27 (6 ):60 -62 .
[本文引用: 3]
[7]
郭方 , 李培根 , 齐顺 , 等 . 基于测线分类的无线坑透初始场强求取探讨
[J]. 煤炭科学技术 , 2013 ,41 (12 ):97 -99,104 .
Magsci
[本文引用: 3]
针对井下坑透探测过程中噪声对同一扇区内不同射线接收场强对初始场强求取结果影响大的问题，提出一种利用整个工作面接收的所有场强来求取初始场强的新思路，探索了测线长度分类对优化初始场强求取过程中的作用。首先将相同长度测线对应的接收场强分类，然后求出分类后每条测线对应的近似接收背景场强，并代入电磁波衰减公式组成方程组，最后利用最小二乘法求解出相应的初始场强和背景强度。理论仿真结果表明：此方法能很好地利用整个工作面所接收的场强，结果误差约5%，基本满足生产需要，对现场初始场强的求取具有一定指导作用。
Guo F Li P G Qi S , et al . Discussion of solving initial field intensity of radio tunnel perspective based on classified probe lines
[J]. Coal Science and Technology , 2013 ,41 (12 ):97 -99,104 .
Magsci
[本文引用: 3]
[8]
曹俊兴 , 朱介寿 . 双频电磁波电导率层析成象
[J]. 物探化探计算技术 , 1997 ,19 (4 ):329 -332 .
[本文引用: 2]
Cao J X Zhu J S . Transmission EM condictivity tomography
[J]. Computing Techniqes for Geophysical and Geochemical Exploration , 1997 ,19 (4 ):329 -332 .
[本文引用: 2]
[9]
Holliger K Musil M Maurer H R . Ray-based amplitude tomography for crosshole georadar data: A numerical assessment
[J]. Journal of Applied Geophysics , 2001 ,47 (3-4 ):285 -298 .
DOI:10.1016/S0926-9851(01)00072-6
URL
[本文引用: 3]
[10]
张辉 , 潘冬明 , 刘朋 , 等 . 模拟分析初始场强对坑透反演结果的影响
[J]. 地球物理学进展 , 2016 ,31 (6 ):2788 -2795 .
[本文引用: 2]
Zhang H Pan D M Liu P , et al . Simulation and analysis of the influence of initial field intensity on the inversion results
[J]. Progress in Geophysics , 2016 ,31 (6 ):2788 -2795 .
[本文引用: 2]
[11]
肖玉林 , 吴荣新 , 严家平 , 等 . 工作面坑透场强传播规律及有效透视宽度研究
[J]. 煤炭学报 , 2017 ,42 (3 ):712 -718 .
[本文引用: 1]
Xiao Y L Wu R X Yan J P , et al . Field strength propagation law of radio wave penetration and effective perspective width for coal face
[J]. Journal of China Coal Society , 2017 ,42 (3 ):712 -718 .
[本文引用: 1]
[12]
宁书年 , 张绍红 , 杨峰 , 等 . 无线电波层析成像技术及在矿井坑透中的应用
[J]. 煤炭学报 , 2001 ,26 (5 ):468 -472 .
[本文引用: 2]
Ning S N Zhang S H Yang F , et al . Radio wave tomography rechnique and its application in underground radio wave probing
[J]. Journal of China Coal Society , 2001 ,26 (5 ):468 -472 .
[本文引用: 2]
[13]
刘鑫明 , 刘树才 , 姜志海 , 等 . 有耗媒质中任意入射角电磁波传播衰减特性研究
[J]. 煤炭科学技术 , 2012 ,40 (6 ):96 -99 .
DOI:
Magsci
[本文引用: 1]
为提高无线电波透视技术的探测精度，给出了含入射角度参数的振幅衰减常数表达式。指出在工作频率和媒质参数一定的前提下振幅衰减常数与电磁波入射角度两者满足正弦关系，在0~π/2区间，振幅衰减常数的值随入射角度的增大而增大。采用改进的振幅衰减常数计算得到的数据进行无线电磁波层析成像，结果表明：改进后的振幅衰减常数计算得到的数据层析成像效果显著优于经典振幅衰减常数得到数据的层析成像效果，层析成像剖面图与实测地质剖面吻合较好。证明了采用改进后的振幅衰减常数可以在一定程度上提高无线电波透视的精度。
Liu X M Liu S C Jiang Z H , et al . Study on propagation attenuation features of random incidence angle electromagetic wave in lossy medium
[J]. Coal Science and Technology , 2012 ,40 (6 ):96 -99 .
Magsci
[本文引用: 1]
[14]
Olsson O Falk L Forslund O , et al . Borehole radar applied to the characterization of hydraulically conductive fracture zones in crystalline rock 1
[J]. Geophysical prospecting , 1992 ,40 (2 ):109 -142 .
DOI:10.1111/gpr.1992.40.issue-2
URL
[本文引用: 2]
[15]
Holliger K Bergmann T . Numerical modeling of borehole georadar data
[J]. Geophysics , 2002 ,67 (4 ):1249 -1257 .
DOI:10.1190/1.1500387
URL
[本文引用: 1]
[16]
王飞 . 跨孔雷达走时层析成像反演方法的研究
[D]. 吉林大学 , 2014 .
[本文引用: 2]
Wang F . Reseach on crosshole radar traveltime tomography
[D]. Jinlin University , 2014 .
[本文引用: 2]
[17]
Paige C C Saunders M A . LSQR: An algorithm for sparse linear equations and sparse least squares
[J]. ACM Transactions on Mathematical Software (TOMS) , 1982 ,8 (1 ):43 -71 .
DOI:10.1145/355984.355989
URL
[本文引用: 1]
[18]
杨薇 , 刘四新 , 冯彦谦 . 跨孔层析成像 LSQR 算法研究
[J]. 物探与化探 , 2008 ,32 (2 ):199 -202 .
Magsci
[本文引用: 1]
<p>目前广泛应用于工程、环境、水文等领域的探地雷达跨孔层析成像技术具有分辨率高,探测范围广,得到的图像结果直观,便于工作者分析地下地层结构等特点。层析成像的关键在于解系数矩阵为大型稀疏矩阵的方程组,笔者采用LSQR算法。此方法具有速度快,对不适定问题数值稳定以及从迭代过程很容易求得数值分析的数值的优点,用其解大型稀疏矩阵方程组得到的的结果清晰可靠,在各种层析成像中LSQR算法得到了广泛的应用。</p>
Yang W Liu S X Feng Y Q . A study of the LSQR algorithm for cross-hole tomography
[J]. Feophysical & Geochemical Exploration , 2008 ,32 (2 ):199 -202 .
Magsci
[本文引用: 1]
[19]
Maurer H Musil M . Effects and removal of systematic errors in crosshole georadar attenuation tomography
[J]. Journal of Applied Geophysics , 2004 ,55 (3-4 ):261 -270 .
DOI:10.1016/j.jappgeo.2004.02.003
URL
[本文引用: 1]
[20]
王文娟 , 潘克家 , 曹俊兴 , 等 . 基于 Tikhonov 正则化的双频电磁波电导率成像反演
[J]. 地球物理学报 , 2009 ,52 (3 ):750 -757 .
DOI:
Magsci
[本文引用: 1]
<FONT face=Verdana>本文将Tikhonov正则化方法与active-set算法相结合，利用双频电磁波电导率成像原理，求解其反演成像方程.不仅对现有算法进行了改进，也促进了算法的实际应用.本文研究了在双频电磁波电导率成像方程建立后，如何根据其严重病态性质，选择合适的算法求解矩阵成像方程.针对电导率非负的特性，引入正则化参数，将问题转化为一个非负最小二乘问题，并用active-set算法求解.采用改进后的迭代算法对理论模型进行了数值模拟计算，验证了该方法的有效性.应用到实际电导率成像反演，与常规的LSQR、SP-LSQR、Tikhonov正则化等算法进行比较，取得了满意的结果.</FONT>
Wang W J Pan K J Cao J X , et al . Electrical conductivity imaging using dual-frequency EM data based on Tikhonov regularization
[J]. Chinese Journal of Geophysics , 2009 ,52 (3 ):750 -757 .
Magsci
[本文引用: 1]
[21]
Gloaguen E Marcotte D Giroux B , et al . Stochastic borehole radar velocity and attenuation tomographies using cokriging and cosimulation
[J]. Journal of Applied Geophysics , 2007 ,62 (2 ):141 -157 .
DOI:10.1016/j.jappgeo.2006.10.001
URL
[22]
王辉 , 常旭 , 刘伊克 , 等 . 时间域相邻道地震波衰减成像研究
[J]. 地球物理学报 , 2001 ,44 (3 ):396 -403 .
DOI:
Magsci
[本文引用: 1]
在时间域中,利用地震记录中的振幅与上升时间信息可以计算出岩石介质的品质因子Q值.由于震源能量难以测量,本文通过共炮点道集相邻道循环对比的方法,消除了震源对计算过程的影响,推导出时间域相邻道振幅与上升时间衰减成像的计算公式,并在振幅衰减成像的计算过程中,去除了非粘滞性衰减成分.为了更全面地综合利用波形信息,并充分利用各种方法的长处,将波速成像、振幅衰减成像、上升时间衰减成像集成到一个处理流程中,通过在岩体结构研究中的实际应用,证明这种综合方法具有灵活、实用、可靠的特点.
Wang H Chang X Liu Y K , et al . Seismic neighboring traces attenuation tomography in time domain
[J]. Chinese Journal of Geophysics , 2001 ,44 (3 ):396 -403 .
Magsci
[本文引用: 1]
[23]
Cao J He Z Zhu J , et al . Conductivity tomography at two frequencies
[J]. Geophysics , 2003 ,68 (2 ):516 -522 .
DOI:10.1190/1.1567219
URL
[本文引用: 1]
[24]
曾昭发 , 刘四新 , 冯晅 . 探地雷达原理与应用 [M]. 北京 : 电子工业出版社 , 2010 .
[本文引用: 1]
Zao S F Liu S X Feng X Ground penetrating radar principle and application [M]. Beijing : Publishing House of Electronics Industry , 2010 .
[本文引用: 1]
CT 成像技术在工作面地质构造探测中的应用
1
2008
... 跨孔电磁波技术广泛应用在工程环境物探、矿产勘查、石油勘探等领域中,根据应用场所和测量特点不同,有坑透CT、跨孔雷达、井间电磁法等诸多方法[1 ] .这些方法的原理是相似的,都是通过在两个钻孔(坑道)中分别发射和接收电磁波来反演钻孔(坑道)间地层的物性信息.用于煤矿和工程勘察的坑透和井间电波透视操作频率一般为1 MHz~32 MHz,而用于油田的井间电波法操作频率为10 Hz~10 kHz,跨孔雷达的操作频率一般为100 MHz. ...
CT 成像技术在工作面地质构造探测中的应用
1
2008
... 跨孔电磁波技术广泛应用在工程环境物探、矿产勘查、石油勘探等领域中,根据应用场所和测量特点不同,有坑透CT、跨孔雷达、井间电磁法等诸多方法[1 ] .这些方法的原理是相似的,都是通过在两个钻孔(坑道)中分别发射和接收电磁波来反演钻孔(坑道)间地层的物性信息.用于煤矿和工程勘察的坑透和井间电波透视操作频率一般为1 MHz~32 MHz,而用于油田的井间电波法操作频率为10 Hz~10 kHz,跨孔雷达的操作频率一般为100 MHz. ...
Radio tomography and borehole radar delineation of the McConnell nickel sulfide deposit, Sudbury, Ontario, CanadaRadio and Radar Delineation
3
2000
... 衰减层析成像是一种利用了电磁波振幅信息或者质心频率信息来反演衰减常数分布的方法.衰减层析成像有三个主要的误差来源:观测误差、初始振幅的不确定性以及近区场效应[2 ] .初始振幅也被称为初始场强或发射机振幅,一般情况下是未知的,需要在反演前得到或者通过特殊反演方法来处理. ...
... 最直接求取初始振幅的方法就是计算法[3 ] ,但是由于仪器参数难以获取,在实际中很少应用[4 ] .实际应用中普遍使用的是线性拟合方法[2 ,5 ] ,基于线性拟合的改进方法也比较多[6 ,7 ] .另外,曹俊兴等提出了一种双频电磁波电导率层析成像方法,把两种不同频率的电磁波振幅相比来消除初始场强的影响[8 ] .Holliger等通过把初始振幅也当成一个未知数,参与到反演计算中,从而解决了初始振幅需要提前求取的问题[9 ] .张辉等详细研究了坑透法中初始场强的问题,发现初始场强偏大或偏小都会导致不同形态的异常,具有其规律特点从而可以通过反演结果来判断初始场强是否合适,指导选择正确的初始场强[10 ] .肖玉林等提出了利用发射巷近场源区场强数据计算初始场强值,再利用该初始场强值和接收巷透视场强数据计算吸收系数的方法[11 ] . ...
... E 0 是未知的,但通常假设在测量时是恒定的,因此可以在振幅反演过程中作为一个未知量[9 ] .通过线性拟合来求取初始振幅的方法是最常用的[2 ,5 ] ,对其改进方法也比较多[6 ,7 ] .线性拟合法的关键就在于消除掉异常区的干扰,从而通过只反映背景值的数据进行线性拟合得到准确的初始振幅.下面介绍最基本的线性拟合方法. ...
煤矿综采工作面无线电波透视技术研究
1
2010
... 最直接求取初始振幅的方法就是计算法[3 ] ,但是由于仪器参数难以获取,在实际中很少应用[4 ] .实际应用中普遍使用的是线性拟合方法[2 ,5 ] ,基于线性拟合的改进方法也比较多[6 ,7 ] .另外,曹俊兴等提出了一种双频电磁波电导率层析成像方法,把两种不同频率的电磁波振幅相比来消除初始场强的影响[8 ] .Holliger等通过把初始振幅也当成一个未知数,参与到反演计算中,从而解决了初始振幅需要提前求取的问题[9 ] .张辉等详细研究了坑透法中初始场强的问题,发现初始场强偏大或偏小都会导致不同形态的异常,具有其规律特点从而可以通过反演结果来判断初始场强是否合适,指导选择正确的初始场强[10 ] .肖玉林等提出了利用发射巷近场源区场强数据计算初始场强值,再利用该初始场强值和接收巷透视场强数据计算吸收系数的方法[11 ] . ...
煤矿综采工作面无线电波透视技术研究
1
2010
... 最直接求取初始振幅的方法就是计算法[3 ] ,但是由于仪器参数难以获取,在实际中很少应用[4 ] .实际应用中普遍使用的是线性拟合方法[2 ,5 ] ,基于线性拟合的改进方法也比较多[6 ,7 ] .另外,曹俊兴等提出了一种双频电磁波电导率层析成像方法,把两种不同频率的电磁波振幅相比来消除初始场强的影响[8 ] .Holliger等通过把初始振幅也当成一个未知数,参与到反演计算中,从而解决了初始振幅需要提前求取的问题[9 ] .张辉等详细研究了坑透法中初始场强的问题,发现初始场强偏大或偏小都会导致不同形态的异常,具有其规律特点从而可以通过反演结果来判断初始场强是否合适,指导选择正确的初始场强[10 ] .肖玉林等提出了利用发射巷近场源区场强数据计算初始场强值,再利用该初始场强值和接收巷透视场强数据计算吸收系数的方法[11 ] . ...
Delineation of sulphide ore-zones by borehole radar tomography at Hellyer Mine, Australia
3
2001
... 最直接求取初始振幅的方法就是计算法[3 ] ,但是由于仪器参数难以获取,在实际中很少应用[4 ] .实际应用中普遍使用的是线性拟合方法[2 ,5 ] ,基于线性拟合的改进方法也比较多[6 ,7 ] .另外,曹俊兴等提出了一种双频电磁波电导率层析成像方法,把两种不同频率的电磁波振幅相比来消除初始场强的影响[8 ] .Holliger等通过把初始振幅也当成一个未知数,参与到反演计算中,从而解决了初始振幅需要提前求取的问题[9 ] .张辉等详细研究了坑透法中初始场强的问题,发现初始场强偏大或偏小都会导致不同形态的异常,具有其规律特点从而可以通过反演结果来判断初始场强是否合适,指导选择正确的初始场强[10 ] .肖玉林等提出了利用发射巷近场源区场强数据计算初始场强值,再利用该初始场强值和接收巷透视场强数据计算吸收系数的方法[11 ] . ...
... 初始振幅E 0 是一个比例因子,取决于发射机功率、接收机增益和天线效率的综合影响[14 ] .E 0 是未知的,需要在反演前得到或者通过特殊反演方法来处理.理想情况下,可以监控发射机性能,通过记录输入电流和阻抗来引导数据中的E 0 校正[4 ] .但是一般雷达系统不记录这些发射机参数,因此需要其它合适的方法来解决.本节总结了四种初始振幅处理方法,分别为线性拟合法、矩阵反演法、双频电磁波法和相邻道比值法. ...
... 在实际数据采集过程中,由于发射天线面积、供电电源电压及周围环境中低阻物体的影响,会导致初始振幅随发射端的位置变化而发生改变[4 ,10 -12 ] .因此,认为初始振幅不变的前两种方法处理实际数据时会产生一些误差. ...
Pre-inversion corrections and analysis of radar tomographic data
2
2001
... 最直接求取初始振幅的方法就是计算法[3 ] ,但是由于仪器参数难以获取,在实际中很少应用[4 ] .实际应用中普遍使用的是线性拟合方法[2 ,5 ] ,基于线性拟合的改进方法也比较多[6 ,7 ] .另外,曹俊兴等提出了一种双频电磁波电导率层析成像方法,把两种不同频率的电磁波振幅相比来消除初始场强的影响[8 ] .Holliger等通过把初始振幅也当成一个未知数,参与到反演计算中,从而解决了初始振幅需要提前求取的问题[9 ] .张辉等详细研究了坑透法中初始场强的问题,发现初始场强偏大或偏小都会导致不同形态的异常,具有其规律特点从而可以通过反演结果来判断初始场强是否合适,指导选择正确的初始场强[10 ] .肖玉林等提出了利用发射巷近场源区场强数据计算初始场强值,再利用该初始场强值和接收巷透视场强数据计算吸收系数的方法[11 ] . ...
... E 0 是未知的,但通常假设在测量时是恒定的,因此可以在振幅反演过程中作为一个未知量[9 ] .通过线性拟合来求取初始振幅的方法是最常用的[2 ,5 ] ,对其改进方法也比较多[6 ,7 ] .线性拟合法的关键就在于消除掉异常区的干扰,从而通过只反映背景值的数据进行线性拟合得到准确的初始振幅.下面介绍最基本的线性拟合方法. ...
“三软煤层” 电磁波吸收特征分析
3
1999
... 最直接求取初始振幅的方法就是计算法[3 ] ,但是由于仪器参数难以获取,在实际中很少应用[4 ] .实际应用中普遍使用的是线性拟合方法[2 ,5 ] ,基于线性拟合的改进方法也比较多[6 ,7 ] .另外,曹俊兴等提出了一种双频电磁波电导率层析成像方法,把两种不同频率的电磁波振幅相比来消除初始场强的影响[8 ] .Holliger等通过把初始振幅也当成一个未知数,参与到反演计算中,从而解决了初始振幅需要提前求取的问题[9 ] .张辉等详细研究了坑透法中初始场强的问题,发现初始场强偏大或偏小都会导致不同形态的异常,具有其规律特点从而可以通过反演结果来判断初始场强是否合适,指导选择正确的初始场强[10 ] .肖玉林等提出了利用发射巷近场源区场强数据计算初始场强值,再利用该初始场强值和接收巷透视场强数据计算吸收系数的方法[11 ] . ...
... E 0 是未知的,但通常假设在测量时是恒定的,因此可以在振幅反演过程中作为一个未知量[9 ] .通过线性拟合来求取初始振幅的方法是最常用的[2 ,5 ] ,对其改进方法也比较多[6 ,7 ] .线性拟合法的关键就在于消除掉异常区的干扰,从而通过只反映背景值的数据进行线性拟合得到准确的初始振幅.下面介绍最基本的线性拟合方法. ...
... 为了解决这个问题,出现了一些线性拟合的改进方法[6 ,7 ] .这些方法的核心思想都是剔除出经过异常区的射线,把剩下反映背景介质信息的射线数据进行线性拟合.这样相当于把具有相同平均介电常数的射线进行拟合,就能得到准确的初始振幅. ...
“三软煤层” 电磁波吸收特征分析
3
1999
... 最直接求取初始振幅的方法就是计算法[3 ] ,但是由于仪器参数难以获取,在实际中很少应用[4 ] .实际应用中普遍使用的是线性拟合方法[2 ,5 ] ,基于线性拟合的改进方法也比较多[6 ,7 ] .另外,曹俊兴等提出了一种双频电磁波电导率层析成像方法,把两种不同频率的电磁波振幅相比来消除初始场强的影响[8 ] .Holliger等通过把初始振幅也当成一个未知数,参与到反演计算中,从而解决了初始振幅需要提前求取的问题[9 ] .张辉等详细研究了坑透法中初始场强的问题,发现初始场强偏大或偏小都会导致不同形态的异常,具有其规律特点从而可以通过反演结果来判断初始场强是否合适,指导选择正确的初始场强[10 ] .肖玉林等提出了利用发射巷近场源区场强数据计算初始场强值,再利用该初始场强值和接收巷透视场强数据计算吸收系数的方法[11 ] . ...
... E 0 是未知的,但通常假设在测量时是恒定的,因此可以在振幅反演过程中作为一个未知量[9 ] .通过线性拟合来求取初始振幅的方法是最常用的[2 ,5 ] ,对其改进方法也比较多[6 ,7 ] .线性拟合法的关键就在于消除掉异常区的干扰,从而通过只反映背景值的数据进行线性拟合得到准确的初始振幅.下面介绍最基本的线性拟合方法. ...
... 为了解决这个问题,出现了一些线性拟合的改进方法[6 ,7 ] .这些方法的核心思想都是剔除出经过异常区的射线,把剩下反映背景介质信息的射线数据进行线性拟合.这样相当于把具有相同平均介电常数的射线进行拟合,就能得到准确的初始振幅. ...
基于测线分类的无线坑透初始场强求取探讨
3
2013
... 最直接求取初始振幅的方法就是计算法[3 ] ,但是由于仪器参数难以获取,在实际中很少应用[4 ] .实际应用中普遍使用的是线性拟合方法[2 ,5 ] ,基于线性拟合的改进方法也比较多[6 ,7 ] .另外,曹俊兴等提出了一种双频电磁波电导率层析成像方法,把两种不同频率的电磁波振幅相比来消除初始场强的影响[8 ] .Holliger等通过把初始振幅也当成一个未知数,参与到反演计算中,从而解决了初始振幅需要提前求取的问题[9 ] .张辉等详细研究了坑透法中初始场强的问题,发现初始场强偏大或偏小都会导致不同形态的异常,具有其规律特点从而可以通过反演结果来判断初始场强是否合适,指导选择正确的初始场强[10 ] .肖玉林等提出了利用发射巷近场源区场强数据计算初始场强值,再利用该初始场强值和接收巷透视场强数据计算吸收系数的方法[11 ] . ...
... E 0 是未知的,但通常假设在测量时是恒定的,因此可以在振幅反演过程中作为一个未知量[9 ] .通过线性拟合来求取初始振幅的方法是最常用的[2 ,5 ] ,对其改进方法也比较多[6 ,7 ] .线性拟合法的关键就在于消除掉异常区的干扰,从而通过只反映背景值的数据进行线性拟合得到准确的初始振幅.下面介绍最基本的线性拟合方法. ...
... 为了解决这个问题,出现了一些线性拟合的改进方法[6 ,7 ] .这些方法的核心思想都是剔除出经过异常区的射线,把剩下反映背景介质信息的射线数据进行线性拟合.这样相当于把具有相同平均介电常数的射线进行拟合,就能得到准确的初始振幅. ...
基于测线分类的无线坑透初始场强求取探讨
3
2013
... 最直接求取初始振幅的方法就是计算法[3 ] ,但是由于仪器参数难以获取,在实际中很少应用[4 ] .实际应用中普遍使用的是线性拟合方法[2 ,5 ] ,基于线性拟合的改进方法也比较多[6 ,7 ] .另外,曹俊兴等提出了一种双频电磁波电导率层析成像方法,把两种不同频率的电磁波振幅相比来消除初始场强的影响[8 ] .Holliger等通过把初始振幅也当成一个未知数,参与到反演计算中,从而解决了初始振幅需要提前求取的问题[9 ] .张辉等详细研究了坑透法中初始场强的问题,发现初始场强偏大或偏小都会导致不同形态的异常,具有其规律特点从而可以通过反演结果来判断初始场强是否合适,指导选择正确的初始场强[10 ] .肖玉林等提出了利用发射巷近场源区场强数据计算初始场强值,再利用该初始场强值和接收巷透视场强数据计算吸收系数的方法[11 ] . ...
... E 0 是未知的,但通常假设在测量时是恒定的,因此可以在振幅反演过程中作为一个未知量[9 ] .通过线性拟合来求取初始振幅的方法是最常用的[2 ,5 ] ,对其改进方法也比较多[6 ,7 ] .线性拟合法的关键就在于消除掉异常区的干扰,从而通过只反映背景值的数据进行线性拟合得到准确的初始振幅.下面介绍最基本的线性拟合方法. ...
... 为了解决这个问题,出现了一些线性拟合的改进方法[6 ,7 ] .这些方法的核心思想都是剔除出经过异常区的射线,把剩下反映背景介质信息的射线数据进行线性拟合.这样相当于把具有相同平均介电常数的射线进行拟合,就能得到准确的初始振幅. ...
双频电磁波电导率层析成象
2
1997
... 最直接求取初始振幅的方法就是计算法[3 ] ,但是由于仪器参数难以获取,在实际中很少应用[4 ] .实际应用中普遍使用的是线性拟合方法[2 ,5 ] ,基于线性拟合的改进方法也比较多[6 ,7 ] .另外,曹俊兴等提出了一种双频电磁波电导率层析成像方法,把两种不同频率的电磁波振幅相比来消除初始场强的影响[8 ] .Holliger等通过把初始振幅也当成一个未知数,参与到反演计算中,从而解决了初始振幅需要提前求取的问题[9 ] .张辉等详细研究了坑透法中初始场强的问题,发现初始场强偏大或偏小都会导致不同形态的异常,具有其规律特点从而可以通过反演结果来判断初始场强是否合适,指导选择正确的初始场强[10 ] .肖玉林等提出了利用发射巷近场源区场强数据计算初始场强值,再利用该初始场强值和接收巷透视场强数据计算吸收系数的方法[11 ] . ...
... 文献[8 ]提供了一种新方法,笔者把其命名为双频电磁波法,这种方法可以避开初始振幅计算问题. ...
双频电磁波电导率层析成象
2
1997
... 最直接求取初始振幅的方法就是计算法[3 ] ,但是由于仪器参数难以获取,在实际中很少应用[4 ] .实际应用中普遍使用的是线性拟合方法[2 ,5 ] ,基于线性拟合的改进方法也比较多[6 ,7 ] .另外,曹俊兴等提出了一种双频电磁波电导率层析成像方法,把两种不同频率的电磁波振幅相比来消除初始场强的影响[8 ] .Holliger等通过把初始振幅也当成一个未知数,参与到反演计算中,从而解决了初始振幅需要提前求取的问题[9 ] .张辉等详细研究了坑透法中初始场强的问题,发现初始场强偏大或偏小都会导致不同形态的异常,具有其规律特点从而可以通过反演结果来判断初始场强是否合适,指导选择正确的初始场强[10 ] .肖玉林等提出了利用发射巷近场源区场强数据计算初始场强值,再利用该初始场强值和接收巷透视场强数据计算吸收系数的方法[11 ] . ...
... 文献[8 ]提供了一种新方法,笔者把其命名为双频电磁波法,这种方法可以避开初始振幅计算问题. ...
Ray-based amplitude tomography for crosshole georadar data: A numerical assessment
3
2001
... 最直接求取初始振幅的方法就是计算法[3 ] ,但是由于仪器参数难以获取,在实际中很少应用[4 ] .实际应用中普遍使用的是线性拟合方法[2 ,5 ] ,基于线性拟合的改进方法也比较多[6 ,7 ] .另外,曹俊兴等提出了一种双频电磁波电导率层析成像方法,把两种不同频率的电磁波振幅相比来消除初始场强的影响[8 ] .Holliger等通过把初始振幅也当成一个未知数,参与到反演计算中,从而解决了初始振幅需要提前求取的问题[9 ] .张辉等详细研究了坑透法中初始场强的问题,发现初始场强偏大或偏小都会导致不同形态的异常,具有其规律特点从而可以通过反演结果来判断初始场强是否合适,指导选择正确的初始场强[10 ] .肖玉林等提出了利用发射巷近场源区场强数据计算初始场强值,再利用该初始场强值和接收巷透视场强数据计算吸收系数的方法[11 ] . ...
... E 0 是未知的,但通常假设在测量时是恒定的,因此可以在振幅反演过程中作为一个未知量[9 ] .通过线性拟合来求取初始振幅的方法是最常用的[2 ,5 ] ,对其改进方法也比较多[6 ,7 ] .线性拟合法的关键就在于消除掉异常区的干扰,从而通过只反映背景值的数据进行线性拟合得到准确的初始振幅.下面介绍最基本的线性拟合方法. ...
... 线性拟合法是在反演之前就算出初始振幅,这一节介绍一种无需提前计算初始振幅的方法[9 ,19 ] ,笔者把这种方法命名为矩阵反演法. ...
模拟分析初始场强对坑透反演结果的影响
2
2016
... 最直接求取初始振幅的方法就是计算法[3 ] ,但是由于仪器参数难以获取,在实际中很少应用[4 ] .实际应用中普遍使用的是线性拟合方法[2 ,5 ] ,基于线性拟合的改进方法也比较多[6 ,7 ] .另外,曹俊兴等提出了一种双频电磁波电导率层析成像方法,把两种不同频率的电磁波振幅相比来消除初始场强的影响[8 ] .Holliger等通过把初始振幅也当成一个未知数,参与到反演计算中,从而解决了初始振幅需要提前求取的问题[9 ] .张辉等详细研究了坑透法中初始场强的问题,发现初始场强偏大或偏小都会导致不同形态的异常,具有其规律特点从而可以通过反演结果来判断初始场强是否合适,指导选择正确的初始场强[10 ] .肖玉林等提出了利用发射巷近场源区场强数据计算初始场强值,再利用该初始场强值和接收巷透视场强数据计算吸收系数的方法[11 ] . ...
... 在实际数据采集过程中,由于发射天线面积、供电电源电压及周围环境中低阻物体的影响,会导致初始振幅随发射端的位置变化而发生改变[4 ,10 -12 ] .因此,认为初始振幅不变的前两种方法处理实际数据时会产生一些误差. ...
模拟分析初始场强对坑透反演结果的影响
2
2016
... 最直接求取初始振幅的方法就是计算法[3 ] ,但是由于仪器参数难以获取,在实际中很少应用[4 ] .实际应用中普遍使用的是线性拟合方法[2 ,5 ] ,基于线性拟合的改进方法也比较多[6 ,7 ] .另外,曹俊兴等提出了一种双频电磁波电导率层析成像方法,把两种不同频率的电磁波振幅相比来消除初始场强的影响[8 ] .Holliger等通过把初始振幅也当成一个未知数,参与到反演计算中,从而解决了初始振幅需要提前求取的问题[9 ] .张辉等详细研究了坑透法中初始场强的问题,发现初始场强偏大或偏小都会导致不同形态的异常,具有其规律特点从而可以通过反演结果来判断初始场强是否合适,指导选择正确的初始场强[10 ] .肖玉林等提出了利用发射巷近场源区场强数据计算初始场强值,再利用该初始场强值和接收巷透视场强数据计算吸收系数的方法[11 ] . ...
... 在实际数据采集过程中,由于发射天线面积、供电电源电压及周围环境中低阻物体的影响,会导致初始振幅随发射端的位置变化而发生改变[4 ,10 -12 ] .因此,认为初始振幅不变的前两种方法处理实际数据时会产生一些误差. ...
工作面坑透场强传播规律及有效透视宽度研究
1
2017
... 最直接求取初始振幅的方法就是计算法[3 ] ,但是由于仪器参数难以获取,在实际中很少应用[4 ] .实际应用中普遍使用的是线性拟合方法[2 ,5 ] ,基于线性拟合的改进方法也比较多[6 ,7 ] .另外,曹俊兴等提出了一种双频电磁波电导率层析成像方法,把两种不同频率的电磁波振幅相比来消除初始场强的影响[8 ] .Holliger等通过把初始振幅也当成一个未知数,参与到反演计算中,从而解决了初始振幅需要提前求取的问题[9 ] .张辉等详细研究了坑透法中初始场强的问题,发现初始场强偏大或偏小都会导致不同形态的异常,具有其规律特点从而可以通过反演结果来判断初始场强是否合适,指导选择正确的初始场强[10 ] .肖玉林等提出了利用发射巷近场源区场强数据计算初始场强值,再利用该初始场强值和接收巷透视场强数据计算吸收系数的方法[11 ] . ...
工作面坑透场强传播规律及有效透视宽度研究
1
2017
... 最直接求取初始振幅的方法就是计算法[3 ] ,但是由于仪器参数难以获取,在实际中很少应用[4 ] .实际应用中普遍使用的是线性拟合方法[2 ,5 ] ,基于线性拟合的改进方法也比较多[6 ,7 ] .另外,曹俊兴等提出了一种双频电磁波电导率层析成像方法,把两种不同频率的电磁波振幅相比来消除初始场强的影响[8 ] .Holliger等通过把初始振幅也当成一个未知数,参与到反演计算中,从而解决了初始振幅需要提前求取的问题[9 ] .张辉等详细研究了坑透法中初始场强的问题,发现初始场强偏大或偏小都会导致不同形态的异常,具有其规律特点从而可以通过反演结果来判断初始场强是否合适,指导选择正确的初始场强[10 ] .肖玉林等提出了利用发射巷近场源区场强数据计算初始场强值,再利用该初始场强值和接收巷透视场强数据计算吸收系数的方法[11 ] . ...
无线电波层析成像技术及在矿井坑透中的应用
2
2001
... 初始振幅难以求取[12 ,13 ] ,是跨孔雷达、坑透CT、井间电磁法等电磁波方法的共性问题.此次以跨孔雷达衰减层析成像为对象,研究了上述初始振幅处理方法,总结出4种初始振幅处理方法. ...
... 在实际数据采集过程中,由于发射天线面积、供电电源电压及周围环境中低阻物体的影响,会导致初始振幅随发射端的位置变化而发生改变[4 ,10 -12 ] .因此,认为初始振幅不变的前两种方法处理实际数据时会产生一些误差. ...
无线电波层析成像技术及在矿井坑透中的应用
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2001
... 初始振幅难以求取[12 ,13 ] ,是跨孔雷达、坑透CT、井间电磁法等电磁波方法的共性问题.此次以跨孔雷达衰减层析成像为对象,研究了上述初始振幅处理方法,总结出4种初始振幅处理方法. ...
... 在实际数据采集过程中,由于发射天线面积、供电电源电压及周围环境中低阻物体的影响,会导致初始振幅随发射端的位置变化而发生改变[4 ,10 -12 ] .因此,认为初始振幅不变的前两种方法处理实际数据时会产生一些误差. ...
有耗媒质中任意入射角电磁波传播衰减特性研究
1
2012
... 初始振幅难以求取[12 ,13 ] ,是跨孔雷达、坑透CT、井间电磁法等电磁波方法的共性问题.此次以跨孔雷达衰减层析成像为对象,研究了上述初始振幅处理方法,总结出4种初始振幅处理方法. ...
有耗媒质中任意入射角电磁波传播衰减特性研究
1
2012
... 初始振幅难以求取[12 ,13 ] ,是跨孔雷达、坑透CT、井间电磁法等电磁波方法的共性问题.此次以跨孔雷达衰减层析成像为对象,研究了上述初始振幅处理方法,总结出4种初始振幅处理方法. ...
Borehole radar applied to the characterization of hydraulically conductive fracture zones in crystalline rock 1
2
1992
... 衰减层析成像最常用的一种方法是时间域的振幅比法[14 ,15 ] .在振幅比法中,衰减常数通过发射振幅和接收振幅之间的比值获得.理论上,平面波发射脉冲的振幅在均匀介质中按指数规律衰减[16 ] .电磁波从发射端到接收端的振幅变化可以表示为 ...
... 初始振幅E 0 是一个比例因子,取决于发射机功率、接收机增益和天线效率的综合影响[14 ] .E 0 是未知的,需要在反演前得到或者通过特殊反演方法来处理.理想情况下,可以监控发射机性能,通过记录输入电流和阻抗来引导数据中的E 0 校正[4 ] .但是一般雷达系统不记录这些发射机参数,因此需要其它合适的方法来解决.本节总结了四种初始振幅处理方法,分别为线性拟合法、矩阵反演法、双频电磁波法和相邻道比值法. ...
Numerical modeling of borehole georadar data
1
2002
... 衰减层析成像最常用的一种方法是时间域的振幅比法[14 ,15 ] .在振幅比法中,衰减常数通过发射振幅和接收振幅之间的比值获得.理论上,平面波发射脉冲的振幅在均匀介质中按指数规律衰减[16 ] .电磁波从发射端到接收端的振幅变化可以表示为 ...
跨孔雷达走时层析成像反演方法的研究
2
2014
... 衰减层析成像最常用的一种方法是时间域的振幅比法[14 ,15 ] .在振幅比法中,衰减常数通过发射振幅和接收振幅之间的比值获得.理论上,平面波发射脉冲的振幅在均匀介质中按指数规律衰减[16 ] .电磁波从发射端到接收端的振幅变化可以表示为 ...
... 式中:Er 为接收端的振幅,E 0 为发射端的初始振幅,r 为电磁波的传播距离,α 为衰减常数.实际测量中还需要考虑天线辐射模式和远场区几何扩散[16 ] ,故式(1)还需考虑这两项: ...
跨孔雷达走时层析成像反演方法的研究
2
2014
... 衰减层析成像最常用的一种方法是时间域的振幅比法[14 ,15 ] .在振幅比法中,衰减常数通过发射振幅和接收振幅之间的比值获得.理论上,平面波发射脉冲的振幅在均匀介质中按指数规律衰减[16 ] .电磁波从发射端到接收端的振幅变化可以表示为 ...
... 式中:Er 为接收端的振幅,E 0 为发射端的初始振幅,r 为电磁波的传播距离,α 为衰减常数.实际测量中还需要考虑天线辐射模式和远场区几何扩散[16 ] ,故式(1)还需考虑这两项: ...
LSQR: An algorithm for sparse linear equations and sparse least squares
1
1982
... 式中:rij 为第i 条射线在第j 个网格的射线长度;αj 表示第j 个网格的衰减常数.该矩阵可以通过代数重建法(ART)、联合迭代法(SIRT)、最小二乘QR分解法(LSQR)等诸多方法求解.LSQR算法由Paige和 Saunders在1982年提出,被广泛应用在层析成像领域[17 ] .该算法在求解过程中涉及QR分解法,简单来说,QR分解法把矩阵分解成一个半正交矩阵与一个上三角矩阵的积.LSQR算法通过利用矩阵的稀疏性来简化计算,具有计算量小、内存要求低、迭代快的优点,适合求解大型稀疏矩阵[18 ] .在之后的反演中,都选择使用了LSQR算法. ...
跨孔层析成像 LSQR 算法研究
1
2008
... 式中:rij 为第i 条射线在第j 个网格的射线长度;αj 表示第j 个网格的衰减常数.该矩阵可以通过代数重建法(ART)、联合迭代法(SIRT)、最小二乘QR分解法(LSQR)等诸多方法求解.LSQR算法由Paige和 Saunders在1982年提出,被广泛应用在层析成像领域[17 ] .该算法在求解过程中涉及QR分解法,简单来说,QR分解法把矩阵分解成一个半正交矩阵与一个上三角矩阵的积.LSQR算法通过利用矩阵的稀疏性来简化计算,具有计算量小、内存要求低、迭代快的优点,适合求解大型稀疏矩阵[18 ] .在之后的反演中,都选择使用了LSQR算法. ...
跨孔层析成像 LSQR 算法研究
1
2008
... 式中:rij 为第i 条射线在第j 个网格的射线长度;αj 表示第j 个网格的衰减常数.该矩阵可以通过代数重建法(ART)、联合迭代法(SIRT)、最小二乘QR分解法(LSQR)等诸多方法求解.LSQR算法由Paige和 Saunders在1982年提出,被广泛应用在层析成像领域[17 ] .该算法在求解过程中涉及QR分解法,简单来说,QR分解法把矩阵分解成一个半正交矩阵与一个上三角矩阵的积.LSQR算法通过利用矩阵的稀疏性来简化计算,具有计算量小、内存要求低、迭代快的优点,适合求解大型稀疏矩阵[18 ] .在之后的反演中,都选择使用了LSQR算法. ...
Effects and removal of systematic errors in crosshole georadar attenuation tomography
1
2004
... 线性拟合法是在反演之前就算出初始振幅,这一节介绍一种无需提前计算初始振幅的方法[9 ,19 ] ,笔者把这种方法命名为矩阵反演法. ...
Tikhonov 正则化的双频电磁波电导率成像反演
1
2009
... 在良导体介质中,损耗角正切满足:σ/ωε ≫1.当σ/ωε >10时,就可以看成是良导体,此时的衰减常数可以近似为[20 ] : ...
Tikhonov 正则化的双频电磁波电导率成像反演
1
2009
... 在良导体介质中,损耗角正切满足:σ/ωε ≫1.当σ/ωε >10时,就可以看成是良导体,此时的衰减常数可以近似为[20 ] : ...
Stochastic borehole radar velocity and attenuation tomographies using cokriging and cosimulation
0
2007
时间域相邻道地震波衰减成像研究
1
2001
... 衰减层析成像不仅在跨孔雷达中应用,在跨孔地震中也有应用.在跨孔地震中也存在震源振幅A 0 难以获得的问题.为了解决这个问题,跨孔地震衰减层析成像中出现了一种利用共炮点道集同源的特点,采取相邻道循环对比的方法[22 ] .由于跨孔雷达和跨孔地震的相似性,把这种方法也引入到跨孔雷达衰减层析成像中. ...
时间域相邻道地震波衰减成像研究
1
2001
... 衰减层析成像不仅在跨孔雷达中应用,在跨孔地震中也有应用.在跨孔地震中也存在震源振幅A 0 难以获得的问题.为了解决这个问题,跨孔地震衰减层析成像中出现了一种利用共炮点道集同源的特点,采取相邻道循环对比的方法[22 ] .由于跨孔雷达和跨孔地震的相似性,把这种方法也引入到跨孔雷达衰减层析成像中. ...
Conductivity tomography at two frequencies
1
2003
... 良导体情况下的双频电磁波法尤其需要注意雷达频率及频率差的选择.图6 c中雷达使用的频率是10 MHz和12 MHz,它的层析成像效果明显比图6 b要差.经过试验,发现雷达频率选择地越低越好,这是因为在电导率固定的情况下,频率越低,式(15)的近似效果越好.而频率差的选择主要取决于电导率[23 ] . ...
1
2010
... 双频电磁波法是利用了衰减常数的频散效应.事实上,电导率、介电常数也会有频散效应,在低频时尤其需要明显[24 ] .电导率和介电常数与频率的关系十分复杂,故本文中只能通过选择合适频率来减小这两者的频散效应. ...
1
2010
... 双频电磁波法是利用了衰减常数的频散效应.事实上,电导率、介电常数也会有频散效应,在低频时尤其需要明显[24 ] .电导率和介电常数与频率的关系十分复杂,故本文中只能通过选择合适频率来减小这两者的频散效应. ...
