[發明專利]基于Matlab的瞬變電磁場傳播模擬方法

在審

• 申請號: 201910679963.1
• 申請日: 2019-07-26
• 公開（公告）號: CN112364472A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 陳赟;沈建國
• 申請（專利權）人: 天津大學青島海洋技術研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01R33/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

基于Matlab的瞬變電磁場傳播模擬方法，通過計算空間某一點處的電場頻譜；改變計算位置點，得到多個位置對應的頻譜；對多個位置點的頻譜作ifft計算后，得到對應各位置點的時間域響應：相同時間點不同位置的集合反映了瞬變電磁場的傳播特征，該方法主要用于實現瞬變電磁場傳播過程的模擬，采用對頻譜進行反傅里葉變換的操作，實現到時間域響應的轉換，進而找到極值點對應時間點，將相同時間點進行同種顏色顯示就可得到清晰的、能夠反映瞬變電磁場傳播過程的模擬圖片，為之后利用該傳播特點進行下一步異常體模擬等奠定基礎。

技術領域

本發明屬于瞬變電磁場傳播模擬技術領域，特別涉及一種基于Matlab的瞬變電磁場傳播規律模擬方法。

背景技術

瞬變電磁法基于電磁感應原理，在雙線圈系探測系統中，接收線圈接收到的信號既有從發射線圈直接耦合的部分，也有經過在周圍地層中首先感應出渦旋電流，進而感應出磁場，被接收線圈感應后構成響應的另一部分。經過地層的那一部分響應攜帶了周圍地層的電學特性信息，是我們測井工作希望了解掌握的內容。

從發射線圈到大地渦流，再從大地渦流到接收線圈中的感應電動勢，這中間的能量傳遞都要通過電磁場傳播，所以研究電磁場的傳播規律很有必要，特別是瞬變電磁場的傳播規律。因為通過瞬變激發能夠給我們提供更大幅度的響應信號，更有利于完成測量工作，最終實現地層電學特性的掌握與判斷。由于電磁場的不可見性，在對其進行的相關學習和研究中就會比較抽象和困難，基于此，通過多種模擬手段來展現電磁場傳播特性就很有必要。

目前為止，瞬變電磁場的傳播特性模擬這一研究領域還是空白，對于人們利用該特性進行相關的生產實踐造成了很大的障礙。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明基于Matlab的瞬變電磁場傳播模擬方法，主要用于實現瞬變電磁場傳播過程的模擬，采用對頻譜進行反傅里葉變換的操作，實現到時間域響應的轉換，進而找到極值點對應時間點，將相同時間點進行同種顏色顯示就可得到清晰的、能夠反映瞬變電磁場傳播過程的模擬圖片，為之后利用該傳播特點進行下一步異常體模擬等奠定基礎。

模擬瞬變電磁場的傳播特性，即要描述出瞬變電磁場在介質空間中的響應隨時間的變化情況；在無限大均勻導電介質的條件下，從計算一個空間位置點的電場響應隨時間變化出發，改變位置點坐標，得到多點響應的時間域變化關系；將多位置點響應對應時刻下的響應集合起來，即可得到不同時刻下的介質空間中響應分布，即電磁場傳播情況。

基于matlab的瞬變電磁場傳播模擬方法，具體步驟如下：

步驟A：計算空間某一點處的電場頻譜：

已知線圈在無限大均勻介質中激發的電磁場勢函數為

在給線圈中通以如圖1所示的階躍激勵后，其在空間中的電場分布為

其中為線圈中激勵頻譜，用來統一代替計算電場時忽略的常系數（例如等）；表示頻率；代表虛部符號；為距線圈中心徑向距離；為接收點距線圈中心距離，其中為接收點距線圈中心在方向上的距離；，其中；

空間位置由r和z決定，應用Matlab進行計算時，首先選取其中一個位置例如，通過改變頻率，得到該位置的響應頻譜；

步驟B：改變計算位置點，得到多個位置對應的頻譜：

應用步驟A中的方法，在Matlab中通過改變r和z的值循環計算，得到多個位置點對應的響應頻譜；

步驟C：對多個位置點的頻譜作ifft計算后，得到對應各位置點的時間域響應：

對各頻譜在Matlab中作ifft即反傅利葉變換運算就可得到對應各頻譜的時間域響應波形，該波形與激勵波形在時間上保持一致；