吉林大学学报(地球科学版) ›› 2024, Vol. 54 ›› Issue (3): 993-1002.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230069

• 地球探测与信息技术 • 上一篇    下一篇

基于改进粒子群优化的超顺磁效应多参数提取

刘怀湜,赵雪娇,刘雨新,房庭瑞,张静,嵇艳鞠   

  1. 吉林大学仪器科学与电气工程学院,长春130026
  • 出版日期:2024-05-26 发布日期:2024-05-26
  • 通讯作者: 嵇艳鞠(1972—),女,教授,博士生导师,主要从事时域电磁探测方法研究,Email: jiyj@jlu.edu.cn
  • 作者简介:刘怀湜(1998—), 男, 博士研究生, 主要从事超顺磁效应方面的研究, Email: liuhs20@mails.jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(42104140,42030104);吉林省自然科学基金项目(20210101475JC,YDZJ202101ZYTS023);吉林大学大学生创新创业训练计划项目(202110183274)

Multi-Parameter Extraction of Superparamagnetic Effect Based on Improved Particle Swarm Optimization

Liu Huaishi,Zhao Xuejiao,Liu Yuxin,Fang Tingrui,Zhang Jing,Ji Yanju   

  1. College of Instrumentation and Electrical Engineering,Jilin University,Changchun 130026,China
  • Online:2024-05-26 Published:2024-05-26
  • Supported by:
    Supported by the National Natural Science Foundation of China (42104140,42030104), the Natural Science Foundation of Jilin Province (20210101475JC,YDZJ202101ZYTS023)  and the Innovation and Entrepreneurship Training Program of Jilin University (202110183274)

摘要: 时域电磁法中的超顺磁效应一般由磁异常体或磁化层引起,并在响应中后期出现呈近似1次幂律衰减的慢扩散现象,同时也是地下磁性介质信息的重要表征。传统参数提取方法在对磁性环境的实测数据进行处理时,会由于忽略这种效应导致数据的错误解释。为了实现对含有超顺磁效应数据的准确解释,本文基于改进粒子群优化算法进行了超顺磁效应的多参数提取研究,通过引入ColeCole磁化率模型实现了层状超顺磁效应的数值模拟,证明了磁化率、电导率可以影响超顺磁响应的幅值与衰减斜率,并结合改进粒子速度和位置更新策略的粒子群优化算法实现了对磁化率、电导率等参数的提取。结果表明,本文的方法在对超顺磁效应多参数进行提取时最大相对误差不超过2%,验证了方法的有效性。


关键词: 超顺磁效应, 数值模拟, 粒子群优化, 参数提取

Abstract:  Superparamagnetic (SPM) effects in  timedomain electromagnetic  method is generally caused by magnetic anomalies or magnetic layers, and cause the slow diffusion phenomenon of approximately1 power law decay in the middle and late stages of the response. Meanwhile, it is also an important representation of the underground magnetic media information. However, ignoring the SPM effects will lead to an incorrect data interpretation using  traditional parameter extraction method to process the magnetic environment data. In order to interpret the SPM response accurately, this paper proposes a multiparameter extraction of SPM effects based on the improved particle swarm optimization (PSO) algorithm. The numerical simulation of the layered SPM effect is realized based on the ColeCole susceptibility model, and magnetic susceptibility and conductivity can affect the amplitude and attenuation slope of SPM responses. We improve the PSO algorithm with the particle velocity and position update strategy to realize the extraction of magnetic susceptibility, conductivity and other parameters. The results show that the maximum relative error of the proposed method is less than 2 % when extracting multiple parameters of SPM effect, which verifies the effectiveness of this method.


Key words: superparamagnetic effect, numerical simulation, particle swarm optimization, parameter extraction

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[1] 夏英杰, 陈华斌, 陈健, 姚明宇, 杨海. 不同施工参数下深层页岩水力压裂数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 924-936.
[2] 涂君汕, 陈辉, 邓居智, 陈康, 李焱, 余辉. 水库堤坝对高密度电法的影响及校正技术[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1013-1025.
[3] 束龙仓, 位书静, 澈丽木格, 温中琦, 刘波. 西辽河平原生态输水的地下水响应及不确定性量化[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 647-660.
[4] 黄兴国, 翁央央, 韩丽. 基于广义递归卷积的孔隙黏弹地震波正演模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 377-385.
[5] 周柳湘, 余思琴, 陈俊华, 刘城, 陈义, 张鑫鑫, . 潜孔锤与冲击钻机联合钻进工艺成孔碎岩过程数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1608-1618.
[6] 苑成旺, 张敏, 张少龙, 秦磊, 郭海洋, 墨海滢, 信旸. 长春地铁基坑支护结构变形与地表沉降特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 879-892.
[7] 于子望, 卢帅屹, 白林, 郑天琪. CO2地质封存岩石力学问题研究进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 930-942.
[8] 程瑶, 陆丹丹, 赵龙飞.

微波加热油页岩储层的热响应 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 387-400.

[9] 刁国君, 何昕.

地铁明挖车站下穿越既有建筑物的局部暗扩挖施工关键技术 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 536-549.

[10] 蔺学旻, 肖红琳. 缝洞型储层声波远探测测井响应模拟及应用——以塔河油田碳酸盐岩缝洞型储层为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(1): 312-327.
[11] 魏虹羽, 李世超, 王伟安. 地球动力学数值模拟算法的应用现状与展望[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(1): 98-124.
[12] 吴泽坤, 何来胜, 白晓宇, 麻栋栋, 牛永昌, 赵广, 桑松魁, 闫楠, 张明义. 层状土中静压桩连续贯入现场试验与数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(4): 1291-1304.
[13] 庞志超, 肖华, 毛晨飞, 陈国军, 梁琬坤, 高明, 张啸. 准噶尔盆地南缘地区含膏质地层岩性特征及测井识别方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(4): 1419-1431.
[14] 韩长玉, 赵浩汀.

路基填筑短期内热棒高导热性影响 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(2): 570-580.

[15] 刘国东, 杜成鸿, 侯杰, 杨梦溪, 陈宇, 谢杨.

基于用高斯分布生成管道的岩溶地下水流数值模拟 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(2): 592-603.

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[1] 刘建峰,迟效国,周燕,王铁夫,金巍,周建波,董春艳,黎广荣. 小兴安岭东北部金林岩体全岩-角闪石Rb-Sr年龄[J]. J4, 2005, 35(06): 690 -0693 .
[2] 黄冠星, 孙继朝, 张英, 刘景涛, 张玉玺, 荆继红. 珠江三角洲污灌区地下水重金属含量及其相互关系[J]. J4, 2011, 41(1): 228 -234 .
[3] 肖长来,梁秀娟,崔建铭,兰盈盈,张君,李书兰,梁瑞奇,郑策. 确定含水层参数的全程曲线拟合法[J]. J4, 2005, 35(06): 751 -0755 .
[4] 郭振华,王璞珺,印长海,黄玉龙. 松辽盆地北部火山岩岩相与测井相关系研究[J]. J4, 2006, 36(02): 207 -0214 .
[5] 孙永河,付晓飞,吕延防,付广,阎冬. 地震泵抽吸作用与油气运聚成藏物理模拟[J]. J4, 2007, 37(1): 98 -0104 .
[6] 谢忠雷,陈卓,孙文田,尹波. 不同茶园茶叶氟含量及土壤氟的形态分布[J]. J4, 2008, 38(2): 293 -0298 .
[7] 贾军涛,王璞珺,邵 锐,程日辉,张 斌,侯景涛,李金龙,边伟华. 松辽盆地东南缘营城组地层序列的划分与区域对比[J]. J4, 2007, 37(6): 1110 -1123 .
[8] 康立明,任战利. 多参数定量研究流动单元的方法--以鄂尔多斯盆地W93井区为例[J]. J4, 2008, 38(5): 749 -0756 .
[9] 薛永超, 程林松. 白豹油田长8油藏成岩储集相[J]. J4, 2011, 41(2): 365 -371 .
[10] 姜纪沂, 张宇东, 谷洪彪, 左兰丽. 基于灰色关联熵的地下水环境演化模式判别模型研究[J]. J4, 2009, 39(6): 1111 -1116 .