Transient electromagnetic modelling of an isolated wire loop over a conductive medium

Abstract

A large closed wire loop is generally used in field experiments for testing airborne electrical exploration equipment. Thus, methods are required for the precise calculation of an electromagnetic response in the presence of a closed wire loop. We develop a fast and precise scheme for calculating the transient response for such a closed loop laid out at the surface of a horizontally layered conductive ground. Our scheme is based on the relationship between the magnetic flux flowing through a closed loop and the current induced in it. The developed scheme is compared with 2D and 3D finite‐element modelling for several positions of an airborne electromagnetic system flying over a closed loop. We also study the coupling effect between the current flowing in the closed loop and the current flowing in the horizontally layered conductive medium. The result shows that for the central position of the transmitter, the difference between axisymmetrical finite‐element modelling and our scheme is less than 1%. Moreover, for the non‐coaxial transmitter–receiver–loop system, the solution obtained by our scheme is in good agreement with full 3D finite‐element modelling, and our total simulation time is substantially lower: 1 minute versus 120 hours.

On‐site calibration of air‐coil sensor for transient electromagnetic exploration

“…Figure depicts three calibration models set up for simulation. Model 1 is derived from Air‐TEM in Kozhevnikov () and Persova (), Model 2 places the ACS horizontally above the ground, and Model 3 places the ACS vertically above the ground. Coil 1 represents the ACS under test with a radius of 0.11 m and 300 turns; Coil 2 represents the conductive loop with a radius of 1 m and time constant ; Coil 3 represents the transmitter coil in Air‐TEM with a radius of 0.6 m and 12 turns.…”

“…Air‐TEM equipment on‐site calibration system based on a conductive loop has been reported to achieve quantitative analysis of the transition process (Kozhevnikov ; Persova ). However, due to the existence of various undesired jitters, it is difficult to reconstruct from by a functional relationship.…”

Application of non-conforming meshes with hexahedral cells for 3D modelling of airborne electromagnetic technologies

“…Вектор-потенциал p A  может быть рассчитан как аналитически (с использованием закона Био-Савара-Лапласа), так и численно в результате решения осесимметричной задачи [5,22]. Эквивалентная вариационная формулировка для уравнения (2) имеет вид…”

“…Построе-ние таких сеток, в свою очередь, выполняется следующим образом. Сначала стро-ятся псевдорегулярные прямоугольные сетки в шаблонных координатах   , ,    с оптимизацией числа узлов (в результате чего в сетке появляются так называе-мые терминальные (висячие) узлы [5,17,[19][20][21][22]) по четырехэтапному алгоритму, который представлен в работе [17]. Затем выполняется их отображение в реаль-ные координаты с необходимыми деформациями с использованием функций…”

“…Эти техно-логии позволяют обследовать большие площади за достаточно короткое время, обеспечивая при этом высокую плотность наблюдений. Отдельной проблемой является разработка математического аппарата и программного обеспечения для решения задач тестирования аэроэлектроразведочной аппаратуры [4,5].…”