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1、大地电磁学实验报告和实验心得姓名：朱帅润学号：201102020205班级：2012050503专业：地球物理学教师：毛立峰目录一、实习目的(1)二、实习要求(1)三、程序代码(1)四、正演公式以及原理(3)1、 计算视电阻率与视相位的通式(3)2、均匀半空间模型(3)3、两层地电模型(3)4、三层H型地电模型(4)5、坐标表达方式(4)五、实验数据输出及成图(4)1、 第一层电阻率变化对K型曲线的影响. (4)2、底层电阻率变化对K型曲线的影响(5)3、中间层电阻率变化对K型曲线的影响(6)4、 二层介质中第一层厚度对视电阻率的影响(7)六、图形分析与解释(7)1、K型曲线分析(7)2、两层
2、介质分析(8)七、实验心得与体会大地电磁一维正演计算实验一、实习目的：1、掌握大地电磁的一维正演理论2、编制一维正演程序3、掌握视电阻率和阻抗相位的概念4、通过对一维地电模型的模拟，在不同厚度的低阻层、不同电阻率 差异、不同深度情况下进行理论模型正演计算，探讨大地电磁对一维 模型的纵向分辨力。二、实习内容：1、二层介质（G型、D型）模型的响应，比较不同电导率比值的二层 介质的视电阻率曲线特征，验证理论曲线对称性。2、 三层介质（K型、H型）模型的响应，比较不同电导率比值、不同 中间层厚度比值的三层介质的视电阻率曲线特征，参考对称性条件进 行对比验证。3、五层介质模型的视电阻率响应（只计算一个模
3、型）。4、观测、总结一维介质理论曲线变化特点，为反演解释打下基础。三、实验程序代码：#include #include #define PI 3.1415926void For1D（i nt nFreq, int nlayer, double Freq,double Res, double high, double app, double phase）;void main（）/主程序定义参数或读取参数和正演计算/给定模型参数：层数（nlayer）、Res（层电阻率）、high（层厚度）；频率 （Freq），频率个数（nFreq）FILE *fp, *fpl, *fp2;/定义文件fp二fope
4、n(zy. txt,r);/读入原始数据fp1=fopen(app .txt ,w);fp2=fopen(phase .txt ,w);int nlayer=3;int nFreq=65;double Res3 = 50.0,500.0,50.0;/K 型曲线double high2 = 1.0,1.5;/double Res3 = 200.0,100.0;/10,30,50,100,150,200 改变参数 /H 型曲线/double high二250;/250,500,1000,2000 改变参数 double Freq65,app65,phase65;for(int i=0;i30;i+
5、) Freqi=0.0;for(int j=0;j=O;k)fprintf(fp1,%lft%lfn,log(1.0/Freqk),log(appk);/ 保存 数据于文件fp1中fpri ntf (fp2,%lf t%lfn,log(1.0/Freqk),phasek);fclose(fp);fclose(fpl);fclose(fp2);void For1D(int nFreq, int nlayer,double Freq,double Res,double high,double app,double phase)int i,j;double t mp1 ,t mp2 ,t mp3,G
6、m,eGm,Am,Bm,un,vn,p,q; for(i=0;i0;j-) /对第 j 层(j=m)层循环计算tmp1=sqrt(Resj/Resj-l)*un;/计算 Lm+ln，即求 p、q 的值； tmp2=sqrt(Resj/Resj1)*vn;t mp3=(1.0+tmp 1)* (1.0+tmp1)+ tmp2 *t mp2; p=(1.0-t mpl *t mpl-t mp2 *t mp2)/ tmp3;q=2.0*tmp2/tmp3;/计算 Rmn；即求 um， vm 的值；Gm=4.0 *PI *highj-1/sqr t(10.0 *Resj-1/Freqi); eGm=e
7、xp(Gm);Am=eGm *(p* cos(Gm)- q* sin(Gm); Bm=eGm *(q* cos(Gm)+p *sin(Gm);t mp3=(1.0+Am )* (1.0+Am)+Bm *Bm;un=(1.0-Am *Am-Bm *Bm)/ tmp3; vn=-2.0*Bm/tmp3;/第i个频率点的视电阻率/第i个频率点的相位appi=Res 0*(un*u n+v n*vn); phasei=a tan(vn-un)/(vn+un);四、正演公式以及原理1、计算视电阻率与视相位的通式PtZ2 .R (0)20,1N=p - R (O)21 N二 tan -1Im Z (0)N
8、Re Z (0)N2、均匀半空间模型(1)h T g可得 p = p , cth (-ik h ) T 1, R (0) = 0，说明均1T11 1N匀半空间得到的视电阻率就是真电阻率，是一个常数，即J，因此 后面结果不再对均匀半空间情况进行讨论。(2)相位也是常数(-45),由此说明模型是电性均一的，相位差不变。3、两层地电模型(1)视电阻率公式为:p 二 p cth(-ik h + cth -1 1巳)(p p )T 11 1p21th (一 ik h + th -11 1(2)当 时，|ikh|Tg，即在图形左部，因为cth8)T1,th(g)t1, 所以pT = -1 ，即高频渐近线趋
9、于第一层的电阻率值。(3)当 T0时，|khjT0式中第一项可以忽略，这是视电阻率趋于第二层电阻率值得p 2；p = p cth (cthT12)二 P (巴)2 二 P I U P14、三层H型地电模型(1)视电阻率公式为：PZ 3(0)1九_ P R (卩小亠，十) 3232 h1(2)高频时，与两层一样的情况，趋于第一层电阻率(3)低频情况时对于H型曲线，当於舒时，视电阻率仅与上面两层的纵向电导有关，而与其中的单个参数无关。(4) S等值性：当H型断面的中间第二层为薄层时，视电阻率值只 与这一层的纵向电导有关。(5) H等值性：当K型地电断面的中间层为薄层、厚度基本不变, 当这层电阻率略
10、有变化时，视电阻率曲线也基本不变。5、坐标表达方式(1) 视电阻率曲线的双对数坐标表示log P _ log P + log F(log 九-log h ),卩T1112(2) 相位曲线一般用单对数坐标(3) 归一化，将P T用P 归一化，厚度九1用深度h 1归一化，可得: log(匕)_ log F log(和),巴厂11五、实验数据输出及成图：1、第一层电阻率变化对K型曲线的影响K型曲线视电阻率50-50050100500-5050-500-502、底层电阻率变化对K型曲线的影响K型曲线视电阻率K型曲线相位曲线3、中间层电阻率变化对K型曲线的影响腔视电阻率曲线KB视相位曲线4、二层介质中第
11、一层厚度对视电阻率的影响：其中P = 100 m，1P 二 1000 m2视电阻率曲线-152. 52. 452. 42. 352. 32. 25IIc c-10-50hl 二250m hl 二500m hl=1000m hl=2000iii51015-15-10视相位曲线-0.74-0. 745 C-0.75 -0.755 -0.76 -0.765 -0.77 -0.775 -0.78 -0.785 -0.79 -1015hl=250mhl=500mhl=1000mhl=2000ni六、图形分析与解释:（一） K型曲线分析由以上各图可以看见K型曲线的视电阻率和视相位曲线受各层 电阻率以及层厚
12、度的影响，其中视相位与视电阻率似乎成对称关系， 在达到稳定之前都会表现出一个反向的次级极小，且形态都一样；对 于一个K型视电阻率图，我们可以看出第一层电阻率直接影响其曲 线左支，也能较好反应其第一层电阻率值，其相位曲线随第一层电阻 率的增大而幅度增大；当第三层电阻率变化时，其视电阻率曲线尾支 上移变大，如果三层电阻率趋于无穷的话，那尾支将呈+63 26角 上升，视相位曲线中间幅度随第三层电阻率增大而有所增大，但尾支 都趋于一致；但当中间底层电阻率变化时，对K型曲线基本没有什 么变化，不过随中间电阻率的增大曲线幅度会增大，其相位曲线亦有 此特征。K型曲线还存在H等值性问题，当K型高阻薄层的电阻率
13、 略有变化，而厚度却基本不变化时，相应的视电阻率曲线实际上可看 为是等值的。其原因在于高阻薄层内没有明显感应电流产生，它主要 是作为电磁波的通路，传递上下岩层之间的电磁场信息。（二）两层介质分析两层介质时，上层电阻小于下层电阻时，观察不同上层厚度对视 电阻率和相位曲线影响的曲线图形，可以看出在高频时，视电阻率趋 于第一层电阻率值，视相位值趋于均匀半空间情况，随着上层厚度的 增加，曲线到达稳定的越早，即此时频率越低。亦可以说明第一层厚 度越厚电磁场传播时频率就得越低才能反映出下层介质的信息。否 则，曲线就近似稳定反映出第一层电阻率值。七、实验心得与体会本次试验让我收获很大，从编程开始就是很是费力，比起电法 和磁法的程
