[发明专利]一种电性源感应-极化效应的快慢关断靶向激励方法

说明书

本发明涉及一种电性源感应‑极化效应的快慢关断靶向激励方法，目的在于以快关断和慢关断的发射电流分别靶向激励地下目标体的感应效应和极化效应，实现精细化探测。本发明基于感应‑极化模型计算不同关断时间的电磁响应；针对感应场计算快关断时间，基于有源钳位实现发射系统快关断控制；针对极化场计算慢关断时间，基于直流斩波实现发射系统慢关断控制；在一个发射周期内输出两个关断时间的双梯形波大功率发射电流，分别增强导电介质的感应效应和极化效应；对快慢关断的电磁响应数据联合反演，同时获取导电和极化信息。本发明有利于解决深部目标体的极化效应难观测的问题，令感应‑极化磁场响应更明显，提高时域电磁方法的探测精度。

技术领域

本发明涉及时间域电磁勘探领域，具体地来讲为一种电性源感应-极化效应的快慢关断靶向激励方法。

背景技术

在时间域电磁勘探领域中，电性源方式能够提供更大的发射电矩和探测深度，因此被广泛应用。基于电性源的时间域电磁法，通过大功率电性源发射系统向大地提供双极性梯形波发射电流，产生一次磁场激励，采集的二次磁场(及其变化率)数据中包含感应响应和极化响应，可以对电阻率和极化率联合提取。电流关断后早期的感应场快速衰减，感应场和极化场共存，二次磁场数据为正值；中晚期感应场迅速衰减，主要为极化场，二次磁场数据为负值。因此，感应-极化响应曲线存在符号反转现象，通常用符号反转时刻和最大负响应幅值表示极化特征。其中，符号反转时刻越早，最大负响应幅值越大，极化特征越明显。

发射电流的关断时间影响感应场和极化场的大小。关断时间越短，感应场越强，极化场的充电时间越短，极化场越弱；关断时间延长，感应场减弱，极化场的充电时间增加，极化场增强；但关断时间过长，激励的一次磁场能量过小，感应场和极化场都难以被观测。感应场和极化场的大小分别影响对电阻率和极化率的提取结果，而对两者的联合提取有利于实现对深部矿产的勘探和准确识别。由于极化场的量级远小于感应场的量级，因此需要选择合适的关断时间使极化特征尽量明显。目标体的极化效应不同，对关断时间大小的要求也不同。由于二次磁场的大小与发射电流幅值成正比，因此针对感应-极化效应，研究电性源方式下大电流的快慢关断控制实现感应-极化效应的靶向激励是必要的。

CN108227011A公布了一种可控下降沿的双梯形波发射系统和控制方法，分别通过高压瞬态抑制二极管和低压瞬态抑制二极管将发射线圈两端电压钳位在高电平或低电平上，使发射电流快关断或慢关断。但该方法由于瞬态抑制二极管的额定电压有限，无法应用于大功率大电流的电性源发射系统的慢关断控制中，且没有建立关断时间和被观测目标体之间关系。

CN112698410A公布了一种电性源双相导电介质感应-极化共生时域电磁探测方法，表征了双相导电介质的非线性特征，构建感应-极化共生效应的电导率模型，实现单磁场测量双相导电介质感应-极化共生效应的高精度探测。但该方法主要内容为实现双时间分数阶电导率模型的电磁数值模拟和对实测数据处理和成像，没有建立关断时间和被观测目标体的感应-极化效应之间关系，采用的双下降沿方法也无法移植于大功率大电流的发射系统控制中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种电性源感应-极化效应的快慢关断靶向激励方法，解决单一发射电流波形无法有效激励感应-极化效应的问题，提出最短关断时间和最优关断时间，基于电性源发射系统的快慢关断控制分别实现对感应场和极化场的靶向激励，令采集到的二次磁场响应数据中的感应响应和极化特征更为明显，提高对地下目标体的分辨率和解释精度。

本发明是这样实现的，

一种电性源感应-极化效应的快慢关断靶向激励方法，该方法包括，在一个发射周期内，控制大功率电性源发射系统输出两个关断时间的双梯形波大功率发射电流，经接地导线提供给大地，实现对感应-极化共生效应的靶向激励；两个关断时间包括快关断方式的最短关断时间和慢关断方式的最优关断时间；

对快关断和慢关断的电磁响应数据联合反演，提取地下目标体的电阻率和极化率信息。