电法实验报告.docx
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电法实验报告
电法实验报告
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实验一
中梯法的电阻率正演模拟
1、实习目的：
根据中间梯度法球体的正演公式及设计空间编写程序，作出正演成果的平面等值线图和中心剖面图，比较和分析不同电性比值时中心剖面图的变化规律。
设计球体的空间位置、物性参数和计算空间不同电性比值正演结果的平面等值线图及中心剖面图，对不同电性比值正演结果中心剖面图的特征分析与解释。
2、实验原理：
在地下半空间条件下，可按镜像法原理将半空间映射成全空间，用地面上方的一个镜像球代替地面影响。
若以球心在地面投影点O为原点，Z轴垂直向下，地面观测点坐标为M（x，y，0），球心坐标为（0,0，h0），如右图所示。
利用全空间球外电位表达式中异常部分加倍的方法，可求得地面电位，进一步求得任一点电场强度，再根据视电阻率微分表达式得中间梯度法球体的正演公式：
根据上式得到正演成果的平面等值线图和中心剖面图
3、成果提交：
程序：
#include
#include
voidmain（）
{
FILE*fp1;
fp1=fopen（"ps.txt","w"）;
FILE*fp2;
fp2=fopen（"pn.txt","w"）;
doublep1=10,p2=50,h0=20,r0=40;
doublex,y;
doublepn[21],ps[21];
doublea,b,c,d,e,f;
inti,j;
for（i=0;i<21;i++）
{
for（j=0;j<21;j++）
{
x=-50+i*5;
y=-50+j*5;
a=（h0*h0+y*y+x*x）;
b=pow（a,5/2）;
c=（p2-p1）/（p1+p2）;
d=（h0*h0+y*y-2*x*x）;
e=r0*r0*r0;
f=2*c*e*d/b;
ps[i]=p1*（1+f）;
pn[i]=ps[i]/p1;
fprintf（fp1,"%f\t%f\t%f\n",x,y,ps[i]）;
if（y==0）
fprintf（fp2,"%f\t%f\t%f\n",x,y,pn[i]）;
}
}
}
成果图：
解释：
根据正演模拟出来的图形，可以看到对球体做中间梯度法时能得到对称的蝴蝶状图形。
去掉高度的影响后，得到一个中间高，两边低的曲线，类似于正态分布的图形。
根据曲线的形态，可以判断球心位于最高点正下方。
实验二
二层电测深电阻率正演模拟
一、实习目的：
掌握电测深电阻率正演方法及二层电测深曲线特征
二、要求：
根据二层电测深正演公式及设计参数编写程序；
设计参数表：
第一层电阻率
50
60
60
100
250
40
30
20
50
5
第二层电阻率
40
30
20
50
5
50
60
60
100
250
第一层厚度
2
4
6
8
10
2
4
6
8
10
r：
{1.5,2,3,4,5,6,9,12,15,20,30,45,60,90}
作出场（绘在同一张图上）
三、成果提交：
程序：
#include"stdio.h"
#include"math.h"
voidmain（）
{
FILE*fp1;
fp1=fopen（"二层电测深电阻率正演数据.txt","w"）;
intn,i,j;
doubleps[10][14],k[10],p[10][14],x[60][60];
intp1[10]={50,60,60,100,250,40,30,20,50,5};
intp2[10]={40,30,20,50,5,50,60,60,100,250};
inth1[10]={2,4,6,8,10,2,4,6,8,10};
doubler[14]={1.5,2,3,4,5,6,9,12,15,20,30,45,60,90};
//赋初值
for（i=0;i<10;i++）
for（j=0;j<14;j++）
{
k[i]=0;
p[i][j]=0;
ps[i][j]=0;
}
//主程序
for（i=0;i<10;i++）//k,p1,p2
{
k[i]=（double）（p2[i]-p1[i]）/（p2[i]+p1[i]）;
for（j=0;j<14;j++）//r
{
for（n=0;n<30;n++）
p[i][j]+=r[j]*pow（k[i],n+1）/sqrt（pow（r[j]*r[j]+2*（n+1）*h1[i],3））;
x[i][j]=log（r[j]/h1[i]）/log（10）;
ps[i][j]=log（1+2*r[j]*r[j]*p[i][j]）/log（10）;
}
}
//输出
for（i=0;i<10;i++）
{
fprintf（fp1,"x轴=%d\t",i+1）;
for（j=0;j<14;j++）
fprintf（fp1,"%lf\t",x[i][j]）;
fprintf（fp1,"\n（%d,%d）%d\t",p1[i],p2[i],h1[i]）;
for（j=0;j<14;j++）
fprintf（fp1,"%lf\t",ps[i][j]）;
fprintf（fp1,"\n"）;
}
}
成果图：
解释：
根据绘出的图形，用控制变量法，可以看到：
在第一层厚度相同的情况下，由于一二层电阻率的比值不同，会出现不同的曲线类型。
当第一层电阻率比第二层电阻率大时，则得到下凹的曲线。
当第一层电阻率比第二层小时，得到上凸的曲线，这类似与G型和D型曲线。
根据图形还可以看出，当一二层的电阻率相差不大时，得到的曲线较为平缓，但随着两者的比值逐渐增大，曲线随之变陡。
同时，根据图形还可以看出曲线首支趋于p1;当p2较小时，曲线的尾支是以水平方向为渐进线；当p2较大时，曲线的尾支以与x轴正方向夹角为45度上升。
实验三
地下偶极源的电位和电场
一、实习目的：
根据电位公式和电场公式得到0°—180°的倾角下的偶极源的电位和电场分布，并作出分析。
地下存在一个偶极源AB，a为AB间的距离，则地面任意一点的电位为：
地下有一倾斜偶极源，其轴线与地面夹角为α，中心埋深为h，这时只须作坐标变换
取电流偶极子中心在地表的投影为坐标原点，因为
所以电场强度表达式为
程序代码
#include
#include
voidmain（）
{
FILE*fp2;
FILE*fp3;
FILE*fp1;
fp2=fopen（"tt.txt","w"）;
fp3=fopen（"ttt.txt","w"）;
fp1=fopen（"PP.txt","w"）;
doublex,y,z,r1,r2,u,e;
doubleI=0.1;
intp=500;
inth=10;
intl=5;
doublea;
scanf（"%f",&a）;
doublex1,y1,z1,x2,y2,z2;
z=0;
x1=-l*cos（a/180*3.14）;
y1=0;
z1=-（h-l*sin（a/180*3.14））;
x2=l*cos（a/180*3.14）;
y2=0;
z2=-（h+l*sin（a/180*3.14））;
for（y=-50;y<51;y=y+5）
{
for（x=-50;x<51;x=x+5）
{
r1=sqrt（（x-x1）*（x-x1）+（y-y1）*（y-y1）+（z-z1）*（z-z1））;
r2=sqrt（（x-x2）*（x-x2）+（y-y2）*（y-y2）+（z-z2）*（z-z2））;
u=I*p/（2*3.14*r1）-I*p/（2*3.14*r2）;
e=-I*p*（x-x1）/（2*3.14*r1*r1*r1）+I*p*（x-x2）/（2*3.14*r2*r2*r2）;
fprintf（fp2,"%f\t%f\t%f\n",x,y,u）;
fprintf（fp3,"%f\t%f\t%f\n",x,y,e）;
if（y==0）
fprintf（fp1,"%f\t%f\n",u,e）;
}
}
}
异常剖面图或平面等值线图:
A=0
A=30
A=45
A=60
A=90
A=120
A=150
A=180
实验解释：
1、电位曲线是不对称的，其左、右两侧分别出现负的和正的极值，由于负流源在左边且距地面较近，故左侧负极值的幅值较右侧正极值大。
2、电场强度曲线也是不对称，在偶极子的右上方，由于电流集中，电场强度出现主极值，两侧有两个次极值点，它们与下行电流到地面的两个集流区对应。
3、地下水平偶极源的电场特点是电位曲线以原点O呈反对称，其左、右两侧分别出现负的和正的极值，电场强度曲线在偶极子正上方出现极小值，而在两侧出现极大值，远离原点处，电位和电场强度变小并逐渐趋于零。
4、地下垂直偶极源的电场特点：
电位曲线为负值曲线，曲线拐点位于x=±h/2处，电场强度曲线以原点呈反对称，且左侧有正极值，右侧有幅值相同的负极值。
5、地下任意倾角偶极源的电场电位特点是偶极子倾角由0°到180°转变，哪一边正电荷向上时，所对应的电场电位幅度则相对变大；反之，则变小。
实验四
电阻率剖面法野外工作方法
一、实习目的：
熟悉电阻率法剖面法（中间梯度法）的野外工作方法流程、仪器认识、资料处理与成图。
二、实习内容
使用中间梯度法对地下未知介质进行测量，可以将某条测线视电阻率的变化用剖面图的形式呈现出来。
由于在测量的过程中固定电极距AB，得到某一深度地质体的分布情况。
由于在中间梯度法中，AB距离远大于MN距离，若地下地质体均匀，MN在一定范围内电场可视为水平，则只需要移动MN就可以达到测深的目的。
三、实习步骤：
◆设计测线、测点，一共有两条测线，每条测线有13个测点。
◆确定坐标，MN的y坐标为0，两条测线的y坐标分别为0、3。
13个测点的x坐标分别为-12、-10、-8、-6、-4、-2、0、2、4、6、8、10、12。
◆调整好仪器，设置合适的参数，确定装置系数K。
◆对视电阻率进行逐点的测量。
◆用程序将每个点的坐标及视电阻率值输入到文本文件中。
◆用Surfer绘制平面等值线图，将文本文件中的数据导入到表格中，将每条测线的剖面图绘制出来。
四、实习结果及分析
根据实验数据制表：
测点
R1（测线1）
R2（测线2）
-12
9.89
9.47
-10
10.93
10.67
-8
11.1
5.23
-6
10.69
89.59
-4
10.64
27.98
-2
10.79
3.87
0
3.42
6.67
2
11.3
-15.64
4
9.9
5.22
6
9.42
-8.87
8
10.63
6.32
10
9.46
9.42
12
9.97
9.3
用excel画出电阻率折线图形，用surfer得到每条测线剖面：
实验分析：
根据图形，可以看到由于测点不同，可以两条不同的电阻率曲线。
第一条曲线相对于第二条较平缓，起伏不大，不过在测点7的位置还是可以看到一个
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