Conceptos básicos del método de inducción electromagnética
7.1.1 Propiedades eléctricas de rocas y minerales en campos electromagnéticos
En campos electromagnéticos alternos, las rocas y minerales no solo muestran corriente de conducción relacionada con la resistividad, sino que también muestran resistencia a los medios. Corriente de desplazamiento relacionada con la constante eléctrica. Por lo tanto, la densidad de corriente total es
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jP y jD representan la densidad de corriente de conducción y la densidad de corriente de desplazamiento respectivamente, y
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En la fórmula: D es el desplazamiento eléctrico del punto de observación; E es la intensidad del campo eléctrico.
Supongamos que E es un campo armónico, E=E0e-iωt, entonces jD=-iωεE, por lo que la fórmula (7.1-1) se convierte en
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Defina j=σ*E, entonces hay conductividad compleja σ*
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o resistividad compleja ρ*
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Defina j=-iωε*E, entonces tenemos la constante dieléctrica compleja ε*
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En la fórmula anterior, la parte imaginaria es igual a lo real La relación de las dos partes da una cantidad física llamada "coeficiente electromagnético (m)" o "tangente de pérdida (tanδ)" del medio, es decir,
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En la fórmula: εr es la constante dieléctrica relativa (εr=ε/ε0, ε0≈8.85×10-12 F/m. Es la constante dieléctrica en el aire).
Sabemos que cualquier medio tiene conductividad y dielectricidad en diversos grados. Como resultado, parte de la energía electromagnética se convierte en calor y se pierde. El ángulo de pérdida δ es un parámetro para medir esta pérdida. Su otra función (expresada por el coeficiente electromagnético m) es indicar las propiedades del medio. tanδ (o m) = 1, lo que significa que la corriente de conducción y la corriente de desplazamiento son de igual importancia, es decir, la conductividad y las propiedades dieléctricas del medio son equivalentes. tanδ (o m) > 1 significa que la corriente de conducción que genera la pérdida de calor se vuelve más importante y el medio es similar a un conductor eléctrico. tanδ (o m) <1, lo que indica que la corriente de desplazamiento que genera la pérdida de calor se vuelve más importante. Un medio es similar a un dieléctrico. La frecuencia correspondiente a m=1 es muy importante. Distingue conductores y dieléctricos, por lo que esta frecuencia se denomina frecuencia crítica.
Como puede verse en la Tabla 7-1, la constante dieléctrica relativa de la mayoría de los minerales formadores de rocas no excede de 10 a 11. Sin embargo, algunos óxidos, sulfuros y carbonatos tienen valores de εr de 20 o incluso de 80 a 170 (como el rutilo). El rango εr de las rocas ígneas es de 7 a 15, entre las cuales las rocas básicas y ultrabásicas son relativamente altas, las rocas ácidas son relativamente bajas, el εr de las rocas metamórficas varía de 5 a 17, y el rango de rocas sedimentarias es más amplio (2,5 a 15). 17). Además de que la composición mineral es un factor importante que afecta la εr de rocas sólidas y secas, para rocas ampliamente distribuidas, especialmente rocas sedimentarias, el principal factor que afecta la permitividad relativa es la humedad, y la polarización de las moléculas de agua es la principal causa de la polarización de los medios. . Para la mayoría de las rocas sedimentarias sueltas, la constante dieléctrica relativa aumenta con el aumento de la humedad de la roca, consulte la Figura 7-1. Se puede ver en la figura que a medida que aumenta la humedad, εr aumenta rápidamente al principio y finalmente alcanza el valor de saturación de 100. En campos eléctricos de baja frecuencia, se produce un fuerte aumento de εr cuando la humedad es baja (1), mientras que en campos eléctricos de alta frecuencia, se produce un fuerte aumento de εr sólo cuando la humedad es muy alta (10 a 30).
Tabla 7-1 Tangente de pérdida de la constante dieléctrica relativa de rocas y minerales a 20 ℃
La amplitud de la resistividad compleja se puede obtener a partir de la fórmula (7.1-4)
Figura 7-1 La curva de relación entre εr y la humedad W() de arena de cuarzo en diferentes condiciones de frecuencia (la línea de puntos representa la curva hipotética)
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Desde arriba se puede ver en la fórmula que cuando m ≥ 10, aproximadamente |ρ*| no cambia con la frecuencia, es decir,
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Cuando m ≤ 0,1, ρ* es inversamente proporcional a la frecuencia, es decir
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Esta fórmula muestra la conductividad de un cuerpo dieléctrico completo en el sistema de coordenadas logarítmicas, es una recta. línea con una pendiente de -1, que equivale a Para muestras de roca completamente secas. Antes de la frecuencia crítica, la resistividad compleja es una línea horizontal, característica de la conductividad eléctrica, como ocurre con la conductividad iónica cuando las rocas contienen agua.
La Figura 7-2 es la curva de medición de muestra de la dependencia de la frecuencia de la constante dieléctrica relativa, la tangente de pérdida, la resistividad y otros parámetros del gabro húmedo y seco. Se puede ver en la figura que a medida que aumenta la frecuencia, la constante dieléctrica y el ángulo de pérdida de la muestra húmeda disminuyen y se acercan a los valores constantes del estado seco. Por el contrario, para la curva de resistividad compleja, la resistividad de la muestra húmeda comienza a disminuir de 105 a 106 Hz y se acerca a la asíntota del ángulo de 45° del estado seco. Esta frecuencia se puede llamar frecuencia crítica. Se puede ver que en campos electromagnéticos de baja frecuencia (f Figura 7-2 Curvas de espectro eléctrico constante del gabro húmedo y seco La permeabilidad magnética es otro parámetro importante utilizado en el método de inducción electromagnética parámetro de propiedad, que Caracteriza la naturaleza de las líneas de campo magnético concentrado de la materia bajo magnetización. Como todos sabemos, existe la siguiente relación entre la intensidad de inducción magnética B y la intensidad del campo magnético H Ingeniería de Tecnología de Exploración donde μ es la permeabilidad magnética del medio, o permeabilidad magnética absoluta, generalmente expresada como Ingeniería de Tecnología de Exploración donde μ0=4π×10-7 H/m es la permeabilidad magnética del vacío μr; es la permeabilidad magnética relativa. La Tabla 7-2 enumera los valores de μr de varios minerales comunes. Tabla 7-2 Permeabilidad magnética relativa de minerales comunes Como se puede observar en la tabla, a excepción de unos pocos minerales ferromagnéticos (magnetita, pirrotita e ilmenita), la permeabilidad magnética μ de otros minerales es muy diferente del valor μ0. Sólo cuando una roca o un mineral contiene una gran cantidad de minerales ferromagnéticos, su permeabilidad magnética relativa μr es significativamente mayor que 1. 7.1.2 Propagación del campo electromagnético alterno en medios conductores 7.1.2.1 Ecuación de onda Las ecuaciones de Maxwell son el resultado de un análisis exhaustivo de las leyes básicas de los campos electromagnéticos, es la misma ley que debe seguir el campo electromagnético en el medio. En el Sistema Internacional de Unidades, las ecuaciones de Maxwell en el dominio del tiempo se pueden escribir como Ingeniería de tecnología de exploración donde E es la intensidad del campo eléctrico (V/m o N/C). ; B es la intensidad de la inducción magnética (T=N/(A·m)=Wb/m2); H es la intensidad del campo magnético (A/m2); densidad (A/m2); q es la densidad de carga libre (C/m3). Teniendo en cuenta la influencia del medio en el campo electromagnético, también se debe añadir un conjunto de ecuaciones de materiales Ingeniería de tecnología de exploración En un medio uniforme sin -Conductividad cero En el medio conductor, la carga del cuerpo no se puede acumular en un lugar determinado y será conducida por el medio después de un período de tiempo (t <10-6 s). Por lo tanto, en el medio conductor que se encuentra en la exploración eléctrica <. /p> Ingeniería de Tecnología de Exploración En este momento, tres de las cinco variables en las ecuaciones de Maxwell se pueden eliminar aplicando la ecuación (7.1-9) y considerando la ecuación (7.1-10). , obtenemos Ingeniería de tecnología de exploración Realice el cálculo de curvatura en ambos lados de la primera ecuación de la ecuación anterior y sustituya la segunda ecuación en la segunda ecuación para obtener Ingeniería de Tecnología de Exploración Utiliza la identidad del vector ▽×▽ ×H=▽▽·H-▽2H, y considerando la tercera fórmula de (7.1-11), finalmente obtenemos Ingeniería de Tecnología de Exploración Del mismo modo, podemos obtener p> Ingeniería de Tecnología de Exploración Las ecuaciones (7.1-12) y (7.1 -13) son las ecuaciones de onda en el dominio del tiempo que H y E satisfacen respectivamente, también conocida como ecuación del telégrafo. Si la frecuencia del campo es muy alta y para un medio de alta resistencia (ρ→∞), se puede ignorar el primer término del lado derecho de las dos ecuaciones anteriores. En este punto la ecuación se vuelve puramente ondulatoria. Por el contrario, en el caso de medios de baja frecuencia y bien conductores (ρ → 0), el segundo término del lado derecho puede ignorarse y la ecuación se vuelve térmicamente conductora (o difusiva). Se puede observar que en un medio bien conductor o fuertemente absorbente, la propagación de perturbaciones electromagnéticas no sigue la ley de las ondas, sino que se propaga según la ley de difusión, que es similar al proceso de conducción de calor. También es importante analizar la ecuación de onda en el dominio de la frecuencia, donde la forma de función variable en el tiempo más importante es el campo electromagnético alterno que cambia armoniosamente con el tiempo. Sea H=, E=, sustituya estas relaciones en la ecuación (7.1-11) y obtenga Ingeniería de tecnología de exploración Donde ε*= ε i es la constante dieléctrica compleja. A partir de la ecuación (7.1-14), es fácil obtener la ecuación diferencial básica del campo electromagnético armónico: la ecuación homogénea de Helmholtz Ingeniería de tecnología de exploración En la fórmula Ingeniería de Tecnología de Exploración se llama número de onda o coeficiente de propagación, cuando se ignora la corriente de desplazamiento Ingeniería de Tecnología de Exploración En Al resolver el problema del valor límite del campo electromagnético, es muy inconveniente utilizar un par de vectores H y E. Si se introduce un bit vectorial, se reducirá el número de incógnitas en el proceso de solución. El bit vectorial A causado por la fuente actual se introduce de la siguiente manera: A partir de ▽·H=0, y usando la identidad ▽·▽×A=0, podemos hacer Ingeniería de Tecnología de Exploración Sustituyendo la ecuación (7.1-18) en la segunda ecuación de la ecuación (7.1-14), obtenemos Ingeniería de tecnología de exploración Dado que los vectores entre paréntesis de la La ecuación anterior es irrotacional, por lo que se puede expresar mediante el gradiente de cualquier escalar, es decir, tome o Ingeniería de tecnología de exploración donde U es el bit escalar del campo electromagnético. En un campo eléctrico de CC, desde ω=0, E=-▽U. Considerando las ecuaciones (7.1-18) y (7.1-20), escriba la primera ecuación de (7.1-14) como Ingeniería de tecnología de exploración o Ingeniería de Tecnología de Exploración Agrupa los términos con gradientes y hazlos cero Ingeniería de Tecnología de Exploración o Ingeniería de tecnología de exploración Entonces Ingeniería de tecnología de exploración es el timón de la ecuación de Hotz de bits vectoriales. Sustituyendo la ecuación (7.1-21) en la ecuación (7.1-20), obtenemos Ingeniería de tecnología de exploración Se puede ver que solo necesitamos resolver la ecuación de bits del vector lineal ( 7.1-22), el campo magnético y el campo eléctrico se pueden obtener respectivamente mediante las operaciones diferenciales de (7.1-18) y (7.1-23). Estas tres fórmulas forman un sistema de ecuaciones Ingeniería de tecnología de exploración Si se utiliza una fuente de excitación magnética (dipolo magnético, bucle sin conexión a tierra, etc.), se generará en el suelo. Corrientes de Foucault. Sus características son Ingeniería de tecnología de exploración Por lo que también se puede introducir el bit vectorial A* de la fuente magnética, es decir, Ingeniería de tecnología de exploración Después de una derivación similar, se puede obtener el conjunto de ecuaciones correspondiente Ingeniería de tecnología de exploración Del conjunto de ecuaciones (7.1-14), (7.1-24) y (7.1-26) No es difícil ver que la relación de analogía electromagnética entre el conjunto de ecuaciones de la fuente eléctrica y el conjunto de ecuaciones de la fuente magnética o el proceso de conversión inversa es Ingeniería de tecnología de exploración Por lo tanto, en muchos En este caso, no es necesario resolver por separado las soluciones directas de la fuente eléctrica y la fuente magnética, pero se puede escribir directamente otro tipo de solución utilizando la relación de analogía. 7.1.2.2 Condiciones de frontera Para encontrar la solución única a la ecuación de onda, se deben agregar condiciones de frontera para convertirlo en un problema de solución definitiva. Si hay medio 1 y medio 2, sus parámetros electromagnéticos son μ1, ε1, σ1 y μ2, ε2, σ2 respectivamente. Seleccione el siguiente sistema de coordenadas rectangulares en la interfaz de los dos medios: los ejes xey están ubicados en la interfaz. y el eje z perpendicular a la interfaz. En este caso, las componentes tangentes del campo eléctrico y del campo magnético son continuas, mientras que las componentes normales del desplazamiento eléctrico y la intensidad de la inducción magnética son continuas, es decir, Ingeniería de Tecnología de Exploración El subíndice t en la fórmula representa el componente tangencial y n representa el componente normal. La fórmula anterior también se puede escribir específicamente como Ingeniería de tecnología de exploración A continuación usaremos las condiciones de contorno del vector de campo para derivar las condiciones de contorno del bit A del vector de fuente eléctrica. Al derivar, solo necesitamos usar E y H, sustituir las ecuaciones (7.1-18) y (7.1-23) en (7.1-29) para obtener Ingeniería de tecnología de exploración A partir de la ecuación anterior, podemos obtener las condiciones de contorno de la posición del vector fuente A. Ingeniería de tecnología de exploración La ecuación anterior se puede combinar en Ingeniería de tecnología de exploración Siempre que reemplace A con A* y μ con -ε*, entonces, de acuerdo con la ecuación (7.1-27), las condiciones de contorno del vector fuente magnético A* se pueden obtener directamente de la ecuación anterior. Ingeniería de Tecnología de Exploración 7.1.2.3 Propagación de ondas electromagnéticas planas en medios infinitos isotrópicos uniformes Las ondas electromagnéticas con un frente de onda plano se denominan ondas electromagnéticas planas. Si la cantidad del campo (campo eléctrico E o campo magnético H) solo cambia a lo largo de su dirección de propagación y no cambia en este plano (la amplitud es constante), se llama onda plana uniforme; de lo contrario, es una onda plana no uniforme. . Seleccione el siguiente sistema de coordenadas en un medio infinito isotrópico uniforme con resistividad ρ: xey están ubicados en el plano de polarización de la onda, y el eje z está ubicado en la dirección de propagación de la onda. Dado que el plano xoy está en el campo Las amplitudes de > Obviamente, la solución de la fórmula anterior es Ingeniería de tecnología de exploración El primer término de la fórmula es el avance onda, lo que significa que la amplitud se atenúa gradualmente a medida que se aleja de la fuente del campo, y el binomio es la onda negativa reflejada. Dado que el medio es un medio infinito isotrópico uniforme, es imposible que aparezcan ondas negativas, es decir, C2 = 0, por lo que la solución final es Ingeniería de tecnología de exploración Seguir ( 7.1-24) la fórmula se puede usar para escribir las expresiones de los componentes de H y E, sea ?Ai/?x=?Ai/?y=0, y sustituya la fórmula anterior para obtener las expresiones de cada componente del campo electromagnético Ingeniería de tecnología de exploración La fórmula anterior es un número complejo y decae exponencialmente a lo largo de la dirección positiva del eje Z. Ahora divide el número de onda k en partes real e imaginaria. Por esta razón, Ingeniería de Tecnología de Exploración se equipara con la expresión del número de onda (7.1-16), y después de elevarla al cuadrado, obtenemos Tecnología de Exploración Ingeniería En la fórmula, m= es el coeficiente electromagnético del medio. Sustituyendo la Ecuación (7.1-35) en la Ecuación (7.1-34), se obtiene la componente Ex. Ingeniería de Tecnología de Exploración La amplitud y la fase son respectivamente Ingeniería de Tecnología de Exploración La primera fórmula anterior muestra que cuando una onda se propaga en un medio, su amplitud disminuye con una ley exponencial, por lo que la parte real b de k se llama coeficiente de atenuación. . Dado que cuando el campo eléctrico avanza una distancia de 1/b a lo largo de la dirección z, la amplitud se atenúa 1/e veces, se acostumbra llamar a δ = 1/b la profundidad de la piel de la onda electromagnética. La segunda ecuación anterior muestra que la correlación entre la señal medida y la fuente de corriente cambia con el tiempo, por lo que la parte imaginaria a de k se llama coeficiente de fase. Deje que el frente de onda de la onda plana experimente un desplazamiento de Δz en Δt tiempo, entonces Ingeniería de Tecnología de Exploración Considerando que las fases son iguales, existe una ecuación Ingeniería de Tecnología de Exploración Así, la se obtiene la velocidad de fase Ingeniería de tecnología de exploración En un medio bien conductor, o la frecuencia de la onda es muy baja, de modo que cuando m?1, la corriente de desplazamiento puede ser ignorado, como se muestra en las fórmulas (7.1-17) y (7.1-36), existe Ingeniería de tecnología de exploración En medios no magnéticos, μr=1, μ=μ0 =4π×10-7 H/m, entonces La velocidad de fase es Ingeniería de tecnología de exploración La longitud de onda es Exploración Ingeniería Tecnológica Profundidad de la piel para Ingeniería de Tecnología de Exploración Se puede observar que la profundidad de la piel de las ondas electromagnéticas aumenta con el aumento de la resistividad y la disminución de frecuencia. Por lo tanto, los estudios geológicos profundos deberían utilizar frecuencias operativas más bajas. Sustituyendo la segunda ecuación de (7.1-38) en (7.1-35), el número de onda se puede expresar como Ingeniería de tecnología de exploración Considerando ( 7.1 -39) y la cuarta fórmula de (7.1-38), de la fórmula anterior también podemos obtener Ingeniería de tecnología de exploración El modelo de k es Ingeniería en tecnología de exploración 7.1.2.4 Impedancia de onda Para eliminar los coeficientes desconocidos Cx y Cy en (7.1-34), se toma la siguiente relación Exploración Tecnología Ingeniería Ciencia Se puede ver que esta relación tiene la dimensión de impedancia. Es la impedancia de onda compleja que se encuentra cuando las ondas electromagnéticas planas se propagan en un medio conductor isotrópico uniforme. Característica del medio para la propagación de ondas electromagnéticas. La fórmula anterior muestra que en un medio isotrópico uniforme, las impedancias Zxy y Zyx tienen la misma amplitud y fases opuestas. Usando la primera fórmula de (7.1-38), la primera fórmula de (7.1-41) se puede escribir como Ingeniería de tecnología de exploración Esta fórmula muestra que, en un medio homogéneo, el campo eléctrico está retrasado con respecto al campo magnético en fase en π/4. Si el medio no es uniforme, la fase entre los campos eléctrico y magnético difiere de π/4. Ésta es la base para utilizar las características de fase en métodos electromagnéticos. Se puede escribir a partir de la fórmula (7.1-42) Ingeniería de tecnología de exploración o Ingeniería de tecnología de exploración La fórmula anterior muestra que cuando una onda plana incide verticalmente sobre un medio isotrópico uniforme, la resistividad del medio se puede determinar midiendo los componentes mutuamente ortogonales del campo eléctrico y del campo magnético. Si el medio no es uniforme, la resistividad calculada es la resistividad aparente. También se puede ver en la ecuación (7.1-43) que si se conoce la resistividad del medio, se puede determinar la permeabilidad magnética del medio Ingeniería de Tecnología de Exploración 7.1.3 Distribución de campos electromagnéticos alternos en la tierra 7.1.3.1 Campos electromagnéticos armónicos de fuentes artificiales (1) Características de distribución de campos armónicos El campo de ondas comúnmente utilizado en los métodos electromagnéticos en el dominio de la frecuencia es el campo armónico. Entre ellos, la intensidad del campo, la densidad de corriente y otras cantidades cambian según la ley del coseno o del seno, es decir, Ingeniería de tecnología de exploración Aquí φH y φE son las fases iniciales. Con la ayuda de dispositivos transmisores de corriente alterna, como osciladores, generadores, etc., se establece un campo armónico en el suelo y el aire. Los métodos de excitación son generalmente aterrizados e inductivos. El primer método es el mismo que el método de CC, utilizando los electrodos de fuente de alimentación A y B para conectar directamente la fuente de alimentación de CA a tierra, consulte la Figura 7-3(a). Dado que el cable de alimentación y la tierra no solo tienen resistencia, sino también inductancia, el campo de corriente primario transmitido directamente al suelo desde los electrodos A y B cambia de fase desde la fase de alimentación. La corriente dispersa en el suelo y la corriente concentrada en el cable de alimentación generan un campo magnético primario alterno a su alrededor. Este último induce un campo eléctrico secundario en el suelo, que es un campo eléctrico de vórtice cerrado. Estrictamente hablando, además de estos dos campos, como la frecuencia de la fuente de alimentación es diferente, se genera otro campo eléctrico en el suelo: se genera un campo de polarización excitado a frecuencias ultrabajas, un campo de corriente de desplazamiento a frecuencias ultrabajas; altas frecuencias. Estos campos generalmente no se consideran en los métodos de inducción electromagnética, es decir, son lo suficientemente pequeños como para ignorarlos. Si el medio subterráneo es desigual, se generarán campos eléctricos de vórtice en la sobrecarga, las rocas circundantes y los conductores locales. La densidad de corriente depende de la resistividad de cada cuerpo geológico, que está determinada por la ley de Ohm. Se puede ver que la ley de Ohm y la ley de inducción electromagnética de Faraday son la base física de la ley electromagnética. Además del campo eléctrico del vórtice, la carga acumulada generada en la interfaz de resistividad pasada por la línea de corriente y la carga magnética inducida generada en la interfaz con diferente permeabilidad magnética también son fuentes de anomalías en el método electromagnético. Figura 7-3 Método de excitación del campo armónico El campo eléctrico de conducción y el campo eléctrico de inducción se superponen. Si la observación se realiza cerca de la línea que conecta A y B (es decir, la zona cercana), se observa el campo total de la superposición de los dos campos. Para debilitar el campo conductor, los electrodos de alimentación A y B pueden enterrarse lejos del área de medición. En este momento, el campo eléctrico conductor puede ignorarse en comparación con el campo de inducción dentro del área de medición, es decir, el campo conductor. Se estudia el campo de inducción pura. Este método se llama método del alambre infinito. Si el punto de observación está lejos de la línea que conecta A y B, entonces los electrodos de alimentación de A y B se han convertido en dipolos eléctricos. La segunda forma de excitar el campo electromagnético alterno es colocar un bucle sin conexión a tierra o una pequeña bobina transmisora de varias vueltas en la superficie del suelo: un dipolo magnético (consulte la Figura 7-3(b)). Se genera un campo magnético alterno alrededor del bucle o bobina, que excita el campo eléctrico secundario en el suelo, generando así un campo magnético secundario. Los métodos de excitación inductiva se utilizan principalmente en lugares con malas condiciones de conexión a tierra. En este momento, la dificultad de conexión a tierra se puede eliminar por completo. El campo magnético primario de la fuente de alimentación y el campo magnético secundario del suelo se superponen para formar un campo magnético total. Lejos de la fuente de emisión (zona lejana), domina el campo magnético secundario. El campo magnético tiene las características de ondas planas no uniformes en la superficie terrestre y se propaga verticalmente desde la superficie terrestre hasta las profundidades subterráneas (ver Figura 7-4). En particular, nos referimos a esta "región lejana" con ondas planas que se propagan verticalmente hacia abajo como la "región de ondas". Los electrodos de fuente de alimentación A y B en la figura se pueden reemplazar por marcos de cables de emisión. Figura 7-4 Diagrama esquemático de la formación de ondas planas no uniformes en la zona lejana (2) Características estructurales del campo armónico Estructura características de los campos eléctricos y magnéticos secundarios en la tierra La frecuencia es la misma que la frecuencia de los campos eléctricos y magnéticos primarios que los excitan, pero la fase del campo secundario va por detrás del campo primario en una fase φ. El desfase se debe a las propiedades resistivas e inductivas del medio subterráneo. Dado que el campo primario y el campo secundario tienen diferentes orientaciones espaciales en el punto de observación, el resultado combinado de los dos campos debe formar una elipse. Un campo en el que la trayectoria de los puntos finales del vector del campo magnético total (o campo eléctrico total) que cambian con el tiempo es una elipse se denomina campo de polarización elíptica. Se supone que el campo magnético primario en la dirección horizontal es H1=H10cosωt, y el campo magnético secundario tiene un desplazamiento de fase φ, entonces H2=H20cos (ωtφ). El componente horizontal del campo magnético total es Ingeniería de Tecnología de Exploración donde H2x0 es el componente horizontal de la amplitud del campo magnético secundario. La componente vertical del campo magnético total es. Su amplitud es diferente y su fase también es diferente. En general, se puede escribir como Ingeniería de tecnología de exploración A continuación se analiza la polarización de los campos Hx y Hz en el plano XOZ. Dado que Ingeniería de Tecnología de Exploración usa la fórmula (7.1-45) para organizar la ecuación anterior en Ingeniería de Tecnología de Exploración Después elevando al cuadrado ambos extremos, obtenemos Ingeniería de tecnología de exploración Esta fórmula es una ecuación elíptica con Hx y Hz como variables. Cuando φx = φz, es decir, cuando no hay diferencia de fase en el plano XOZ, la fórmula anterior se convierte en Ingeniería de tecnología de exploración Esto significa que la elipse degenera en una línea recta. , que es un campo polar lineal, pero la polarización elíptica todavía es posible en los otros dos planos. Si φx-φz=π/2 y Hx0=Hz0, el campo está polarizado circularmente en el plano XOZ. Supongamos que el ángulo entre el eje mayor de la elipse de polarización y la >Ingeniería de Tecnología de Exploración El fenómeno de polarización elíptica del campo electromagnético en la Tierra es una característica estructural importante del sistema electromagnético. campo de inducción. Puede reflejar la existencia de diferentes cuerpos geológicos conductores bajo tierra y sus cambios reflejan cambios en los parámetros eléctricos. En general, H2 ? Está relacionado con la relación entre la componente imaginaria y la componente real del campo secundario con respecto al campo primario H1. 7.1.3.2 Campo electromagnético transitorio Ingrese una corriente de paso en el dispositivo que se muestra en la Figura 7-3. En este momento, actúa la fuente de corriente de cambio de paso (encendido o apagado). En esta condición, el campo electromagnético inducido generado por el proceso de transición en el suelo tendrá las características de cambios instantáneos. Este campo electromagnético se denomina campo electromagnético transitorio. Como en el caso de los campos armónicos, existen dos formas de excitar campos transitorios: puesta a tierra e inducción. (1) Cómo cambia el campo transitorio con el tiempo En la etapa inicial del proceso, el componente de alta frecuencia domina el espectro del campo transitorio, por lo que la corriente parásita se distribuye principalmente cerca de la superficie y dificultan la propagación en profundidad de los campos electromagnéticos. Durante este tiempo, el campo electromagnético refleja principalmente información geológica poco profunda y tiene una fuerte capacidad de estratificación. A medida que pasa el tiempo, la parte de alta frecuencia del campo medio se atenúa (pérdida de calor), mientras que el papel de la parte de baja frecuencia se vuelve relativamente evidente, aumentando la profundidad de penetración. Durante el proceso de propagación descendente, si encuentra una formación bien conductora, se generará una fuerte corriente parásita y su duración será larga. En la última etapa del proceso, las corrientes de Foucault locales en realidad se atenúan, y la interacción continua entre los campos magnéticos de Foucault generados por cada capa promedia el campo y decae casi simultáneamente, de modo que toda la sección de capas puede Es equivalente a una capa con una conductancia longitudinal total S. En este momento, sólo se pueden determinar la conductancia longitudinal total y el espesor total de la capa de cubierta depositada, lo cual es beneficioso para determinar el relieve del sustrato. El parámetro básico del estado del campo electromagnético transitorio es el tiempo. Este tiempo depende de la conductividad de la roca y de la distancia de inicio al receptor. En rocas de alta resistencia en la zona cercana, el campo transitorio se acumula y desaparece rápidamente (de decenas a cientos de milisegundos). En formaciones bien conducidas, este proceso se vuelve más lento. Este proceso puede durar desde unos pocos segundos hasta decenas de segundos en áreas remotas, y puede durar hasta un minuto o más en cuerpos geológicos conductores más gruesos. Se puede observar que estudiando el patrón de cambio de los campos electromagnéticos transitorios a lo largo del tiempo, podemos detectar la distribución de formaciones con diferentes conductividades (la conductancia longitudinal de cada capa o la conductancia longitudinal total de la formación) , y también podemos descubrir la existencia subterránea. Un yacimiento mineral más grande y conductor de pozos. (2) Características estructurales de los campos transitorios Los campos electromagnéticos transitorios se propagan de dos maneras. La primera forma es que las ondas electromagnéticas se propagan rápidamente en el aire a varios puntos de la superficie a la velocidad de la luz. Según el principio de Huygens, cada punto del frente de onda en la superficie se convierte en una fuente de ondas esférica, que transmite parte de la energía electromagnética al interior. suelo. A una distancia suficiente del dispositivo transmisor (es decir, la zona lejana), se forma en la superficie terrestre una onda plana desigual que se propaga verticalmente hacia abajo. La segunda forma es que la corriente que fluye hacia el suelo desde el punto de conexión a tierra del dispositivo transmisor o la corriente inducida por el campo magnético primario en el medio conductor forma un campo magnético que transmite directamente la energía electromagnética al suelo. Reactancia de la tierra, el campo transitorio establecido en este momento. El campo transitorio establecido por el primer enfoque es más lento. Así, al principio del proceso, los campos establecidos por las dos excitaciones se separan en el tiempo. Con el tiempo, estos dos campos se superponen y se manifiestan en forma de intensidades de campo máximas. En la etapa posterior, el campo establecido por el primer enfoque decae en todas partes, y el campo establecido por el segundo enfoque toma una posición dominante en el terreno. Comparado con el campo armónico, la estructura del campo transitorio es muy diferente. La estructura del campo armónico está determinada por la interacción de campos magnéticos de corrientes parásitas de frecuencia fija. La estructura del campo transitorio está determinada desde el inicio del proceso por la interacción de corrientes parásitas y campos magnéticos de múltiples frecuencias. La estructura del campo eléctrico en el suelo generado por la excitación mediante el primer método es consistente con el campo armónico, excepto que los componentes de frecuencia son diferentes. El campo eléctrico en el suelo generado por la segunda vía de excitación obedece a la ley de conducción del calor. Su característica estructural es que a medida que pasa el tiempo, el campo se propaga gradualmente hacia afuera a medida que se propaga en profundidad. Por lo tanto, puede producirse el efecto de "anillo de humo". utilizado para describir su vórtice. La figura 7-5 muestra vívidamente la estructura de las corrientes parásitas en campos armónicos y campos transitorios. Figura 7-5 Estructura de las corrientes parásitas en campo armónico (zona lejana) y campo transitorio (período tardío)