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可控源音频大地电磁法三维有限差分正演模拟及场源效应研究
引言
大地电磁法是一种非侵入性地球物理勘探技术，其基于地下物质的电导率和介电常数的异质性来探测地下构造体和地下水。可控源大地电磁法是一种新的勘探方法，它通过在地下埋放电源以及在地表埋放接收器来记录地下电磁场，从而获取地下构造体的电性参数。其中，可控源音频大地电磁法是可控源大地电磁法中的一种，它采用音频频率的电流信号作为地下埋放的电源信号，以提高勘探的分辨率和深度。
本文通过三维有限差分正演模拟的方法，研究了在可控源音频大地电磁法中场源效应的影响，以期为实际勘探中的数据处理和解释提供更为准确的基础。
正文
1.可控源音频大地电磁法的基本原理
可控源大地电磁法的基本原理是电磁感应定律。当电源通电时，产生的交变电流和变化的磁场会在地下物质中产生涡流，这些涡流又会产生一个与电磁场相反的磁场。接收器记录到的电磁信号就是这个反向磁场所产生的电磁感应信号。
可控源音频大地电磁法采用的是低频电源信号，频率在1到1000Hz范围内，通常为10Hz。相比高频电源信号，低频信号产生的磁场更容易穿透地下物质，同时较低的频率也能够提高地下构造体的电性参数分辨率。
2.场源效应的影响
场源效应是指电源在地下埋放时所引起的电流空间分布的不确定性，这会对磁场的观测产生影响，从而影响到勘探结果。在可控源音频大地电磁法中，由于低频信号的电阻容性控制特性，导致了电流更倾向于在离电源较近的地方流动，产生所谓的场源效应。
场源效应的大小与电源和接收器之间的距离、地下物质的电性参数均有关系。在勘探实践中，常常将场源效应视为一种背景噪音进行处理，但是在高精度的勘探中，场源效应必须得到考虑。
3.模拟方法
本文采用三维有限差分正演模拟（FDTD）的方法，利用电磁场方程模拟在不同的场源效应情况下的地下电流、电势分布以及磁场分布情况。其中，边界条件采用吸收边界条件，进行了高精度的数值计算。
4.模拟结果与分析
通过模拟，我们可以发现场源效应对勘探结果的影响是非常明显的。当地下电导率与介电常数分布较为均匀时，场源效应对磁场的影响相对较小；但是当地下介电常数的分布不均衡时，场源效应对磁场的影响就非常大，从而影响到了勘探的精度。
同时，我们也发现在模拟中，场源效应对磁场的影响明显地减弱了信号质量随深度变化的趋势。这说明在实际勘探中，通过获得不同深度的信号，可以有效地减少场源效应对勘探结果的影响。
结论
本文通过三维有限差分正演模拟的方法，研究了在可控源音频大地电磁法中场源效应的影响。模拟结果表明，场源效应对勘探结果的影响是非常明显的，需要得到考虑，并可通过获得不同深度的信号来有效地减少其影响。因此，在实际勘探中，对场源效应的影响应该引起足够的重视，以提高勘探精度和准确性。