[发明专利]基于空间波数域的强磁介质的磁感应强度计算方法

说明书

基于空间波数域的强磁介质的磁感应强度计算方法，剖分包含异常体的初始棱柱体模型，得到一系列的节点，对每个节点进行磁化率赋值，磁化率为标量；设定高斯参数，计算离散偏移波数，计算空间域背景场磁场强度，获得磁化强度模型；将空间域异常场磁位和磁化强度满足的方程转为空间波数域一维常微分方程；结合设定的空间波数域异常场磁位的边界条件，将空间波数域异常场磁位满足的边值问题模型等价转化为变分问题模型并求解，得到空间波数域异常场磁位、空间波数域异常场磁场强度后将其转换为空间域异常场磁位及空间域异常场磁场强度，根据输出的空间域异常场磁场强度求得空间域磁感应强度。本发明能更准确的对强磁性介质进行磁场数值模拟。

技术领域

本发明属于强磁体数值模拟技术领域，特别涉及一种基于空间波数域的强磁介质的磁感应强度计算方法。

背景技术

当介质的磁化率值大于0.1 SI时，通常被认为是强磁性介质，其形成的磁场中自退磁场不可忽略。而目前对于强磁性介质磁场磁感应强度的计算通常忽略其自退磁场，即当做弱磁情况进行近似，从而导致数值模拟得到的磁感应强度与实际磁感应强度值有较大偏差，不利于磁测资料的处理和解释。

对于强磁性介质的磁场计算，相关学者的研究方法主要分为空间域和频率域方法。在空间域方法中，文献（Vogel A. The application of electronic computers tothe calculation of effective magnetization [J]. Geophysical Prospecting.1963.11(1):51-58.）提出用向量级数表示磁体内部各体积元的有效磁化强度，并使用逐次逼近求解，但是当磁化率较高时，该向量级数收敛很慢甚至发散，且计算效率低。文献（Purss, M. B. J., and J. P. Cull, A new iterative method for computing themagnetic field at high magnetic susceptibilities: Geophysics, 2005. 70: 53-62.）通过由均匀任意直径的球形体素定义的分段模型，在迭代的基础上计算高磁化率磁性体的磁场，但是高磁化率计算结果误差较大。在频率域方法中，文献（Wu, L. Y., and G.Tian, High-precision Fourier forward modeling of potential fields:Geophysics, 2014. 79, no. 5, G59–G68, doi: 10.1190/geo2014-0039.1.）基于移位采样方法，提出了一种新的高斯FFT方法，成功应用于重力和磁法的数值模拟中，但是仍然只适用于低磁化率的情况。文献（李昆, 戴世坤, 陈轻蕊等.空间波数混合域磁异常场积分解三维数值模拟. 地球物理学报. 2019. 62(11)）利用磁位三维空间域积分为卷积的特点，沿水平方向进行二维傅里叶变换，把空间域磁位满足的三维积分问题转化为不同波数之间相互独立的垂向一维积分问题，但是只适合于磁化率较低的情况。

基于目前以上研究现状，可知目前磁感应强度计算方法很少考虑到强磁，而一些考虑到强磁的计算方法的效率较低且精度不高。因此提出一种高效高精度的适用于强磁体的磁感应强度计算方法势在必行。

发明内容

针对目前对于强磁体磁感应强度的计算较少考虑自退磁效应，少数考虑自退磁效应的研究又存在精度不足且效率较低的问题，本发明旨在提出一种基于空间波数域的强磁介质的磁感应强度计算方法。

为实现上述技术目的，本发明提出的技术方案为：

一方面，本发明提供一种基于空间波数域的强磁介质的磁感应强度计算方法，包括：

获取包含异常体在内的三维目标区域，建立包含三维目标区域的初始棱柱体模型；