一种电性源时变接地负载的测量和参数提取方法技术

本发明专利技术涉及一种电性源时变接地负载的测量和参数提取方法，根据实际电性源工作方式和负载构成，建立电性源时变接地负载等效电路模型；分别采用1次恒压直流供电和多次不同频率的正弦交流供电激励，测量输出的电压和电流的幅值、相位；将电性源等效电路模型转换为相量模型，根据多次测量的数据建立目标函数并设定约束范围；采用粒子群归一算法实现参数提取，迭代过程中成比例调整最优解粒子的各维度位置，使各维度的约束范围在同一数量级；发射系统控制时序实现动态负载实时匹配。本发明专利技术的目的在于考虑了实际电性源负载的时变特性和复杂构成，能够保证正常工作时发射电流波形的线性度，提取结果有利于剔除数据中一次场和实现目标地下介质的反演。目标地下介质的反演。目标地下介质的反演。

【技术实现步骤摘要】
一种电性源时变接地负载的测量和参数提取方法


[0001]本专利技术涉及地球物理勘探领域，具体地来讲为一种电性源时变接地负载的测量和参数提取方法。

技术介绍

[0002]在地球物理勘探领域，当采用电性源勘探方法(特别是在可控源音频大地电磁法(CSAMT)、瞬变电磁法(TEM)、频率域激发极化法(SIP))时，通常采用大功率发射系统供电，经长导线向大地发射大电流，实现地下介质的激励。在实际野外工作中，发射电流的大小和关断时间主要取决于负载电阻，其中负载电阻一般由供电电缆的阻抗、接地电极与土壤的接触阻抗和地下地质体阻抗组成。为提高发射能量，需要减小负载电阻，而电极间的距离由探测方案决定，因此可以人工调整的部分只有接触阻抗。实际施工中，采用大面积接地电极和增加盐水来降低接触阻抗。过去通常认为电性源负载电阻的阻值是始终不变的。然而在工作过程中电流会导致电极坑内的带电粒子移动，产生极化效应，使接触阻抗除了电阻特性还体现出电容特性。随着电流大小与时间的累积，接地电极发热和盐水流失都会导致接地电极与土壤的接触阻抗发生变化。随时间变化的电性源负载阻抗，不仅会影响本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电性源时变接地负载的测量和参数提取方法，其特征在于，该方法包括：1)铺设长导线并测量长导线电感L和长导线电阻R
L
，长导线两端通过铺有锡纸、浇灌盐水的电极坑与大地连接，通过发电机经电性源发射系统与长导线相连；2)根据电性源负载的构成，建立电性源负载等效电路模型；3)控制电性源发射系统向电性源负载提供恒压直流电，通过电压电流传感器测量直流电压值U
d
和通过长导线的电流值I
d
；4)控制电性源发射系统向电性源负载分别提供n种不同频率ω1，ω2，
……
，ω
n
的正弦交流电，其中n≥6，通过电压电流传感器分别测量n种频率对应的交流电压幅值和通过长导线的电流幅值，以及电压相位和电流相位；5)将电性源负载等效电路模型转换为相量模型，将恒压直流电和n种频率正弦交流电激励下的方程组作为目标函数，根据步骤1)、步骤3)和步骤4)的测量结果设定各个参数的初始约束范围，基于粒子群归一算法实现对7个未知参数的提取；6)在工作前和每1小时的工作间隔都重复一次步骤3)至步骤5)，纪录电性源时变接地负载参数，并调整发射系统控制时序实现动态负载匹配，使发射电流波形保持较好的线性度。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中的电性源负载等效电路模型，包括可以直接测得的长导线电感L和长导线电阻R
L
，以及未知的电极间大地电阻R
ee
和两个接地电极分别与大地的接触阻抗，其中每个接触阻抗的极化特性分别由Debye模型的3个参数表示，即分别为由土壤电阻R
e1
、极化电容C
p1
和极化回路电阻R
p1
构成的第一接触阻抗和由土壤电阻R
e2
、极化电容C
p2
和极化回路电阻R
p2
构成的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：嵇艳鞠，邱仕林，王世鹏，于一兵，吴琼，王远，李刚，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：