一种时间域电磁法的物理模拟方法、装置及系统

1.本发明涉及地球物理勘探技术领域，具体而言，涉及一种时间域电磁法的物理模拟方法、装置及系统。


背景技术：

2.时间域井地电磁法结合了常规时间域电磁法和井中物探方法的优势和特点，一直是深部资源和能源探查的重要手段之一，具有分辨率高、抗干扰能力强、勘探深度深等优势，此外在储层流体性质识别中，效率高、成本低、有效适应复杂地形。然而由于观测条件的限制，时间域井地电磁法的电磁场分布规律需要进一步认识，采集的电磁场数据和地质结构映射关系还须进一步研究。因此，通过物理模拟对该方法开展系统研究十分必要。
3.由于物理模拟直观且可重复，电磁勘探方法的物理模拟一直是研究三维目标体电磁响应和验证方法可靠性的有力工具，是电磁勘探工作设计及资料解释，验证方法的有效性并制定探测方法的设计和对设计进行优化与改进的依据，也是检验数值模拟结果的主要手段。目前时间域电磁法物理模拟的研究无法像频率域物理模拟那样，可以通过大比例提高发射频率来满足相似准则。因此，在可以调整的时间尺度上选择合适的模型系统性能指标和实验模型材料，设计合适的时间域电磁法物理模拟方法，成为目前实施时间域电磁法物理模拟的最大困难。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种时间域电磁法的物理模拟方法、装置及系统，通过选择合适的模型系统性能指标和实验模型材料，模拟研究井地时间域磁场的时间变化特征，论证该方法在实际深地勘探中的有效性和实用性。
5.为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
6.第一方面，本发明实施例提供了一种时间域电磁法的物理模拟方法，所述方法包括：确定物理模拟模型的制作材料，所述物理模拟模型包括围岩部分与异常体部分；依据所述异常体部分的时间常数，确定符合预设发射条件的发射信号的脉冲宽度及关断时间，所述预设发射条件为接收的信号数据的畸变因子处于预设范围；依据所述围岩部分的参数特性，确定所述发射信号随时间变化在所述围岩部分的扩散距离，并依据所述扩散距离选定数据采集时间段；控制所述发射信号依据所述脉冲宽度及关断时间进行发射，并采集所述数据采集时间段内的信号数据进行分析，所述信号数据包括电场数据及磁场数据。
7.第二方面，本发明实施例还提供了一种时间域电磁法的物理模拟装置，所述装置包括：第一确定模块，用于确定物理模拟模型的制作材料，所述物理模拟模型包括围岩部分与异常体部分；第二确定模块，用于依据所述异常体部分的时间常数，确定符合预设发射条件的发射信号的脉冲宽度及关断时间，所述预设发射条件为接收的信号数据的畸变因子处于预设范围；第三确定模块，用于依据所述围岩部分的参数特性，确定所述发射信号随时间变化在所述围岩部分的扩散距离，并依据所述扩散距离选定数据采集时间段；控制模块，用
第三确定模块；140-控制模块；200-时间域电磁法的物理模拟系统；210-电磁信号发射机；220-直流稳定电源；230-接收机；240-瞬变电磁信号采集仪；231-铜球；232-石墨块；233-有机玻璃外壳；234-发射电极架；235-接收电极架；236-发射电极；237-接收电极；238-磁通门。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
20.目前，加强重要能源、矿产资源国内勘探开发和增储上产，是中国矿产资源勘探的重要目标。而时间域井地电磁法结合了常规时间域电磁法和井中物探方法的优势和特点，具有分辨率高、抗干扰能力强、勘探深度深等优势，可以在储层流体性质识别中，效率高、成本低、有效适应复杂地形。但该方法尚没有很成熟，其还需要进一步研究，本方案即使通过提供一种时间域电磁法的物理模拟方法，对该时间域井地电磁法应用于地理勘探进行模拟，论证该时间域井地电磁法在深地勘探中的有效性和实用性，为深地资源勘探提供辅助和参考。
21.请参照图1，是本发明实施例提供的一种时间域电磁法的物理模拟方法的流程示意图，该方法包括：
22.s110，确定物理模拟模型的制作材料，所述物理模拟模型包括围岩部分与异常体部分。
23.具体为，该时间域电磁法的物理模拟需要遵循相似准则，并在实验室条件下以一定的比例尺(如1∶100～1∶1000000)缩小，进而来模拟地下介质的电磁响应，以观测其变化规律。
24.该相似准则细分为时间域和频率域，其相似准则具体为：
25.l
′2/ρ
′
t
′
＝l2/ρt
26.其中，带
′
表示物理模拟模型参数，不带
′
表示野外系统参数，ρ为电阻率、t为时间、i为线性尺度。
27.需要说明的是，时间域电磁法的物理模拟相较于频率域电磁法的物理模拟而言更具挑战性。因为该方法的观测数据采集的是随时间变化的场，因此无论是模型系统的时间(t
′
)，还是野外系统的时间(t)，都无法按照相似准则的比例尺进行压缩调整。也就是说，时间域电磁法的物理模拟模型无法像频率域电磁法物理模拟那样，通过将模型系统发射频率提高4-5个数量级来满足模型缩小数百倍的尺寸要求，而只能采用电阻率低4-5个数量级的材料来制作模型，而且对模型系统的收发硬件性能指标和实验场地要求更高，因此，在本方
案中，首先需要先确定物理模拟模型的制作材料，来构建时间域电磁法的物理模拟模型进行模拟实验。
28.依据上述相似准则，并考虑到模拟深部矿体规模和实验硬件条件，设置物理模拟模型与野外系统具有相同的时间t，线性尺度l的比例尺设计为1：2500，采用固体良导电材质模拟围岩部分，采用电阻率与围岩部分材质的电阻率相差2-3个数量级的金属来模拟异常体部分。其中，围岩部分可以是地质结构，异常体可以是处于地质结构中的矿体或其他地藏资源。
29.电磁法物理模拟中常采用导电溶液模拟围岩，石蜡等固体模拟异常体，这些固体与导电溶液接触，其固液界面或被液体充填了的固体孔隙所产生的激发极化效应，在低频率段不能忽略。因此，本方案中则是采用固体良导电材质模拟围岩部分，采用金属模拟异常体部分，同时该物理模拟模型的采样时间在毫秒级，可以很好地弱化激电效应。
30.进一步地，在本方案中，使用si-1260阻抗/相位分析仪分别测量了石墨块和石墨粉的阻抗，计算得到石墨块的电阻率为1.02
×
10-5
ω
·
m，石墨粉的电阻率为0.076ω
·
m，可以看出，石墨粉通过压实、烧结后形成的石墨块的电阻率能够很好的满足时间域电磁法物理模拟模型的参数设计要求(如表一)，因此，从电阻率、可塑性、加工工艺、性能价格等多方考虑，该物理模拟模型选择石墨块模拟围岩部分，用电阻率更低的铜(ρ＝1.75
×
10-8
ω
·
m)来模拟异常体部分。容易理解的，还可以根据不同实验的要求，选取其他材质模拟围岩部分以及异常体部分。
31.表一时间域电磁法物理模拟模型参数设计
[0032][0033]
s120，依据所述异常体部分的时间常数，确定符合预设发射条件的发射信号的脉冲宽度及关断时间，所述预设发射条件为接收的信号数据的畸变因子处于预设范围。
[0034]
具体为，确定出物理模拟模型的制作材料，完成物理模拟模型的搭建后，需要确定出发射信号的参数。该发射信号如何发射，需要考虑接收端所接收到的信号数据的畸变因子处于预设范围内。进一步地，该畸变因子为实验采集信号的观测值与单阶跃信号下理论值的比值，为了使得物理模拟模型所采集的观测值更接近理论值，则该畸变因子df需要满足：0.9《df《1。更进一步地，减小发射信号的脉冲宽度d或增加关断时间t
of
都会使得实验观测值畸变从而偏移理论值，进而必须合理设置发射信号的脉冲宽度及关断时间。由于发射信号的衰减速率与物理模拟模型的异常体部分的时间常数τ具有联系，为了达到0.9＜df＜
1，可设置τ/d＜0.4，t
of
/τ≤0.01。
[0035]
进一步地，该异常体部分的时间常数τ可依据该异常体部分的真空磁导率、异常体部分的直径、异常体部分的电阻率进行确定，以该异常体为铜球进行举例说明，其时间常数τ的计算方式为：
[0036]
τ＝μ0a2/ρ
cu
π2[0037]
其中，μ0为真空磁导率，ρ
cu
为铜球的电阻率，a为铜球的直径。进而，为了举例说明，在各个参数明确的情况下，可计算出时间常数τ约为26ms。在满足0.9＜df＜1的情况下，依据τ/d＜0.4，t
of
/τ≤0.01，可计算出的脉冲宽度为d＞65ms，关断时间t
of
≤0.26ms。
[0038]
s130，依据所述围岩部分的参数特性，确定所述发射信号随时间变化在所述围岩部分的扩散距离，并依据所述扩散距离选定数据采集时间段。
[0039]
具体为，由于瞬变场(即发射信号)早期可能无法准确反映地下异常体部分的信息，因此并非对所有时间段的发射信号均需要采集，进而需要选定合理的数据采集时间段。在本发明实施例中，是依据围岩部分的参数特性，确定该发射信号随时间变化在围岩部分的扩散距离，进而依据扩散距离的变化速率选定数据采集时间段。以围岩部分为石墨块举例说明，对于任意时刻t，其发射信号在石墨中的扩散距离δ为：
[0040][0041]
其中，围岩部分的参数特性即包括石墨块的电阻率ρc、真空磁导率μ0。选取不同时刻t，可得到发射信号在不同时刻的扩散距离，如表2所示，从表中可知，发射信号在早期时刻扩散距离较小，在1-10ms时间段内，开始加大扩散，因此在本方案中选择在脉冲关断后的1-10ms内作为数据采集时间段，并在该数据采集时段内开始采集、分析信号。
[0042]
表二不同时刻物理模拟模型的瞬变场扩散距离
[0043][0044]
为了验证该数据采集时间段选取的合理性，本方案还采用了已有的时域有限分井地时间域电磁正演程序对该物理模拟模型进行了一维仿真。需要说明的是，所谓电磁法正演，即是采用电磁相关方法进行的地球物理正演。地球物理勘探方法是人类探索未知地下结构的科学工具。无论是重、磁还是电、震，不同的地球物理勘探方法都需要解决正演问题和反演问题。对于电磁勘探方法，正演问题旨在解决已知地层结构各电性参数的前提下，通过求解麦克斯韦方程组来得出坐标上的电场分量和磁场分量。因此，我们选用正演的方式，一并验证上述参数设置(脉冲宽度、关断时间、数据采集时间段)是否合理。
[0045]
具体为，设置电性线源长为0.05m，中心深度为0.725m，置于该物理模拟模型的横断面中心，发射电流幅值为10a，脉冲宽度为65ms，关断时间为20μs，占空比为1：1，石墨块尺寸为2m
×
2m
×
1.5m。仿真得到电场响应值在10-6-10-7
v/m之间，70ms时降为10-7
v/m以下。仿真结果再次表明，实验脉冲宽度d》65ms、关断时间t
of
≤0.26ms以及起始采样时间为1-10ms的选取范围等参数设置合理，所得到的瞬变场在幅值及衰减时间上能够满足实验对观测点电磁场三分量响应特征及瞬变场扩散规律的观测需求，进而证实本方案提供的物理模拟模
型是切实可行的。
[0046]
s140，控制所述发射信号依据所述脉冲宽度及关断时间进行发射，并采集所述数据采集时间段内的信号数据进行分析，所述信号数据包括电场数据及磁场数据。
[0047]
具体为，在验证完毕上述脉冲宽度、关断时间、数据采集时间段等参数设置合理，具有可实施性后，即可控制发射机按照该脉冲宽度及关断时间的取值范围，选择设置合理数值的脉冲宽度及关断时间进行信号发射，同时控制接收机在选定的数据采集时间段内对信号数据，包括电场数据及磁场数据，进行采集分析，以研究该电磁场数据与物理模拟模型中地质结构之间的映射关系，进而对实际的地理勘探提供参考。
[0048]
需要说明的是，本方案具体实施过程的物理模拟包括两种类型：不带地形模拟和带地形模拟。
[0049]
该不带地形模拟，即为采用形状规则、表面平整的石墨块体，先测量该石墨块体的第一信号数据作为背景场研究，再将铜球嵌入该石墨块体之后，针对嵌入之后的整体采集第二信号数据，进而对第一信号数据和第二信号数据结合分析。
[0050]
该带地形模拟，即为在石墨块体顶面放置设计好的为梯形或者凹槽的另一石墨块体，来模拟地垒或地堑等不同地形。或者直接在该石墨块体顶面模拟不同的地形，设置成不同的结构或粗糙面。再对设置好的石墨块和/或铜球采集信号数据进行分析。
[0051]
由此可见，本方案中可根据时间域电磁法物理模拟的特性，并依据相似准则，选取合适的材料建立模型，本方案中主要选取了物理模拟模型围岩部分为石墨块，异常体部分为铜球，进行举例说明，容易理解的，根据不同的地质环境或实验需求，在可以满足应用的情况下，可以选取其他材质进行实验操作，但其发射信号的参数确定方式，如脉冲宽度与关断时间，接收端数据采集时间等参数，都是依据本方案提供的运算逻辑来进行确定的。可见，通过本方案提供的时间域电磁法的物理模拟方法，可以较好地建立物理模拟模型，并确定出合理的参数，以较好地研究时间域电磁场的时间变化特征，论证该方法在深地勘探中的有效性和实用性。
[0052]
请参见图2，是本发明实施例提供的一种时间域电磁法的物理模拟装置100的结构示意图，该装置包括第一确定模块110、第二确定模块120、第三确定模块130及控制模块140。
[0053]
第一确定模块110，用于确定物理模拟模型的制作材料，所述物理模拟模型包括围岩部分与异常体部分。
[0054]
在本发明实施例中，s110可以由第一确定模块110执行。
[0055]
第二确定模块120，用于依据所述异常体部分的时间常数，确定符合预设发射条件的发射信号的脉冲宽度及关断时间，所述预设发射条件为接收的信号数据的畸变因子处于预设范围。
[0056]
在本发明实施例中，s120可以由第二确定模块120执行。
[0057]
第三确定模块130，用于依据所述围岩部分的参数特性，确定所述发射信号随时间变化在所述围岩部分的扩散距离，并依据所述扩散距离选定数据采集时间段。
[0058]
在本发明实施例中，s130可以由第三确定模块130执行。
[0059]
控制模块140，用于控制所述发射信号依据所述脉冲宽度及关断时间进行发射，并采集所述数据采集时间段内的信号数据进行分析，所述信号数据包括电场数据及磁场数
据。
[0060]
在本发明实施例中，s140可以由控制模块140执行。
[0061]
由于在时间域电磁法的物理模拟方法中已经详细描述，在此不再赘述。
[0062]
请参照图3，是本发明实施例提供的一种时间域电磁法的物理模拟系统200的结构示意图，请同步参照图4，是本发明实施例提供的一种时间域电磁法的物理模拟系统200的另一视角的结构示意图。
[0063]
该物理模拟系统包括电磁信号发射机210、直流稳定电源220、接收机230及瞬变电磁信号采集仪240。
[0064]
该直流稳定电源220用于对电磁信号发射机210供电。
[0065]
该电磁信号发射机210用于发射占空比为1:1的双极性矩形脉冲电流，该双极性矩形脉冲电流的脉冲宽度及关断时间即依据前述方法中的计算方式确定。
[0066]
在本方案中，该接收机230采用石墨块与铜球结合的方式，容易理解的，其选取的材质组合可以根据实际情况进行变动，但需满足上述电阻率的规定。具体为，该接收机230是将铜球231与带长导线的发射电极236预嵌入石墨块232中，烧结后通过有机玻璃外壳233进行封装。该接收机230的表面设置了发射电极架234和接收电极架235，该发射电极架234承载发射电极236以及发射电极236与电磁信号发射机210之间连接的导线，该接收电极架235用于承载接收电极237以及接收电极237与瞬变电磁信号采集仪240之间的导线。此外，在接收机230的表面还设置有磁通门238，该接收电极237和磁通门238分别同步采集电场数据和磁场数据，并转发至瞬变电磁信号采集仪240进行分析。该接收机230采集信号数据的时间段即依据上述方法确定的数据采集时间段进行确定。
[0067]
进一步地，该接收电极237通过带刻度的接收电极架235固定在接收机230的表面，并可以在其表面进行移动，以方便采集不同位置处的电场数据。
[0068]
更进一步地，对比铜、银和铂丝电极，铂丝电极电阻率低，为9
×
10-8
ω
·
m，而且物理化学稳定性和耐腐蚀性最强，因此选用铂丝电极作为接收电极237。磁通门238则选用目前体积较小的mag612u三轴磁通门探头，该探头尺寸为0.02m
×
0.02m
×
0.02m，测量范围为
±
90μt，线性误差为0.0015％，可以较好低满足磁场信号采集要求。
[0069]
此外，时间域电磁法的物理模拟不仅要求严格控制发射的瞬态电流的输出功率、波形和频率等参数，而且采集的信号也需要高精度、高灵敏度和高可靠性。从仪器的发射功率、发射信号脉宽、关断时间以及改造的适应物理模拟等多种因素考虑，本方案优选型号为：iggetem时间域电磁仪。该仪器发射机具有双极性发射、关断速度快、下降沿线性等特点，接收机采样速度快、噪声低、动态范围大，并且改造工程相对较小，只需将发射线圈换成有限长电流源发射，把一台仪器的接收部分的磁道改为电道即可开展实验。如其具体的试验过程可以为：将发射电流设置为10-25a，脉宽设置为65-100ms，关断时间设置为20μs，接收机采样速率设置为10μs。在石墨体表面布置4-10条测线采集电场，测线间距10-20cm，每条测线布置15-30个测点，点距5-10cm，分别采集x和y方向的电场。按照线距40-80cm，点距25-50cm，用微型磁通门采集磁场三分量，采集处理不种类型的模拟数据，完成物理模拟。即是说，可以在设置好仪器发射机，并按照上述方法确认发射参数、接收参数后，在石墨体(围岩部分)根据实验需求，在不同位置布置多条测试线进行电场数据检测，同时在不影响电场布线的情况下，布置多条磁场测试线检测磁场数据，完成物理模拟。
[0070]
综上所述，本发明实施例提供的一种时间域电磁法的物理模拟方法、装置及系统，其系统包括电磁信号发射机、直流稳定电源、接收机，瞬变电磁信号采集仪，该接收机用于承载物理模拟模型的制作材料，该制作材料包括围岩部分与异常体部分；该直流稳定电源用于对电磁信号发射机供电，该电磁信号发射机用于发射双极性矩形脉冲电流，该双极性矩形脉冲电流的脉冲宽度及关断时间依据异常体部分的时间常数确定，保证接收的数据信号的畸变因子处于预设范围；并依据围岩部分的参数特性，确定发射信号随时间变化在围岩部分的扩散距离，并依据该扩散距离选定数据采集时间段，进而接收机将通过设置于其表面的接收电极和磁通门在数据采集时间段内分别同步采集电场数据和磁场数据，并转发至瞬变电磁信号采集仪进行分析；本方案通过选取物理模拟系统的模型材料组建模型，并依据材料特性设置发射信号及接收的信号数据的参数，可以较好地模拟研究电磁场数据和地质结构的映射关系，在地质勘探中具有较高的实用价值。
[0071]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0072]
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
[0073]
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0074]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需
要对其进行进一步定义和解释。
[0075]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种时间域电磁法的物理模拟方法，其特征在于，所述方法包括：确定物理模拟模型的制作材料，所述物理模拟模型包括围岩部分与异常体部分；依据所述异常体部分的时间常数，确定符合预设发射条件的发射信号的脉冲宽度及关断时间，所述预设发射条件为接收的信号数据的畸变因子处于预设范围；依据所述围岩部分的参数特性，确定所述发射信号随时间变化在所述围岩部分的扩散距离，并依据所述扩散距离选定数据采集时间段；控制所述发射信号依据所述脉冲宽度及关断时间进行发射，并采集所述数据采集时间段内的信号数据进行分析，所述信号数据包括电场数据及磁场数据。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定物理模拟模型的制作材料，所述物理模拟模型包括围岩部分与异常体部分的步骤包括：依据相似准则参照野外系统，确定物理模拟模型的围岩部分采用固体良导电材质，所述异常体部分采用与所述围岩部分材质的电阻率相差2-3个数量级的金属。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述物理模拟模型的围岩部分的材质选取为石墨块，所述异常体部分的材质选取为金属铜。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述异常体部分的时间常数的确定方法包括：依据所述异常体部分的真空磁导率、异常体部分的直径、异常体部分的电阻率确定出所述异常体部分的时间常数。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述围岩部分的参数特性，确定所述发2.射信号随时间变化在所述围岩部分的扩散距离，并依据所述扩散距离选定数据采集时间段的步骤包括：依据所述围岩部分的电阻率及真空磁导率，确定所述发射信号随时间变化在所述围岩部分的扩散距离；依据所述扩散距离的变化速率选定数据采集时间段。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物理模拟包括不带地形模拟，所述方法还包括：采用形状规则、表面平整的所述围岩部分，并采集所述围岩部分的第一信号数据；在所述围岩部分中嵌入所述异常体部分后，再采集所述围岩部分与所述异常体部分整体状态下的第二信号数据；结合所述第一信号数据与所述第二信号数据，对所述物理模拟模型进行分析。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物理模拟包括带地形模拟，所述方法还包括：将所述围岩部分的顶面模拟不同的地形设置成不同的形状；对所述围岩部分和/或异常体部分采集信号数据。8.一种时间域电磁法的物理模拟装置，其特征在于，所述装置包括：第一确定模块，用于确定物理模拟模型的制作材料，所述物理模拟模型包括围岩部分与异常体部分；第二确定模块，用于依据所述异常体部分的时间常数，确定符合预设发射条件的发射信号的脉冲宽度及关断时间，所述预设发射条件为接收的信号数据的畸变因子处于预设范
围；第三确定模块，用于依据所述围岩部分的参数特性，确定所述发射信号随时间变化在所述围岩部分的扩散距离，并依据所述扩散距离选定数据采集时间段；控制模块，用于控制所述发射信号依据所述脉冲宽度及关断时间进行发射，并采集所述数据采集时间段内的信号数据进行分析，所述信号数据包括电场数据及磁场数据。9.一种时间域电磁法的物理模拟系统，其特征在于，所述系统包括电磁信号发射机、直流稳定电源、接收机、瞬变电磁信号采集仪，所述接收机用于承载物理模拟模型的制作材料，所述制作材料包括围岩部分与异常体部分；所述直流稳定电源用于对所述电磁信号发射机供电；所述电磁信号发射机用于发射双极性矩形脉冲电流，所述双极性矩形脉冲电流的脉冲宽度及关断时间依据所述异常体部分的时间常数确定；所述接收机通过设置于其表面的接收电极和磁通门分别同步采集电场数据和磁场数据，并转发至所述瞬变电磁信号采集仪进行分析，所述接收机采集所述电场数据及磁场数据的时间段依据所述围岩部分的参数特性确定。10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述异常体部分嵌入所述围岩部分内部，且与所述电磁信号发射机连接的发射电极也嵌入所述围岩部分内部；所述接收电极通过带刻度的电极架固定，并相对于所述接收机表面可移动设置。

技术总结
本发明涉及地球物理勘探技术领域，具体涉及一种时间域电磁法的物理模拟方法、装置及系统，其系统包括电磁信号发射机、直流稳定电源、接收机，瞬变电磁信号采集仪，接收机用于承载物理模拟模型的制作材料围岩部分与异常体部分；直流稳定电源用于对电磁信号发射机供电，电磁信号发射机用于发射双极性矩形脉冲电流，该双极性矩形脉冲电流的脉冲宽度及关断时间依据异常体部分的时间常数确定；并依据围岩部分的参数特性，确定发射信号随时间变化在围岩部分的扩散距离，并依据该扩散距离选定数据采集时间段，进而接收机通过设置于其表面的接收电极和磁通门在数据采集时间段内同步采集电场数据和磁场数据，并转发至瞬变电磁信号采集仪进行分析。仪进行分析。仪进行分析。


技术研发人员：施明智 曹辉 陈小强
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/9/20