[发明专利]一种基于非线性方程校准拉力试验机中视电阻率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及视拉力试验机技术领域，特别是一种基于非线性方程校准拉力试验机中视电阻率的方法。

背景技术

目前，拉力试验机的校准方法比较困难，但通过校准拉力试验机中的视电阻率则可以避免目前出现的困难。而目前视电阻率大多采用反向传播网络计算方法：构建中心回线装置下二次磁场随时间变化率表达式中核函数的定义及视电阻率求解函数，以核函数值为输入、瞬变参数输出的反训练法计算视电阻率。二次磁场随时间变化率表达式中的核函数是双值函数，且在某些值域出现无解现象，求解视电阻率值也存在划分区间或无解的情况，这样求解视电阻率问题复杂化。因此，本申请采用非线性方程求解视电阻率。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的就是提供一种基于非线性方程校准拉力试验机中视电阻率的方法，能够构建非线性方程及神经网络结构，再带入实测数据进行计算，求解得到给定时刻对应的视电阻率的方法，简化了计算视电阻率的核心步骤，易于编程，节省计算时间、效率高，解决视电阻率多值或假值问题，避免对电性参数的模糊反映，且能快速的实现瞬变电磁实测数据的处理，对瞬变电磁快速成像提供较好的视电阻率计算基础。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种基于非线性方程校准拉力试验机中视电阻率的方法，它包括有：所述方法步骤如下：

1)构建以瞬变电磁中心回线装置下二次中心垂直磁场响应表达式为基础的非线性方程，由实测数据进行初步计算；

2)根据所建的非线性方程，构建求解实测数据对应视电阻率的函数；

3)在已经建立的非线性方程模式下构建神经网络结构；

4)将求解得到的函数值带入构建好的神经网络结构中，进行仿真后得到实测数据对应的变量值；

5)根据设置的发射装置参数与接收装置参数，带入求得的变量值，得到实测数据对应的视电阻率值。

进一步，步骤1)中所述的构建以瞬变电磁中心回线装置下二次中心垂直磁场响应表达式为基础的非线性方程的具体过程如下：

1-1)通过下式将实测数据感应电压V_z(t)转换成二次中心垂直磁场B_z(t)：

其中，S表示接收线框的有效面积，n表示线圈匝数，t_N表示最后采样时间，t表示二次场的衰减时间；

1-2)将转换后的二次中心磁场写成非线性方程模式的表达式，中心回线装置下，二次磁场垂直方向分量B_Z非线性方程表达式为：

其中：

上式中，B_Z表示垂直方向的磁感应强度，I表示发射电流值，ρ表示视电阻率值，a表示发射线框半径，t表示二次场的衰减时间，erf(u)表示误差函数，μ≈4π×10^-7H/m表示真空磁导率；

1-3)将磁感应强度B_Z的表达式改写成如下非线性方程模式，并将表达式右边项

定义为关于自变量u的的函数Y(u)，表达式如下：

将实测数据带入进行初步计算，得到衰减时间t时关于变量u的非线性方程。

进一步，根据所构建的非线性方程为基础，给定衰减时刻t的二次垂直磁场的衰减值，构造的求解该时刻视电阻率ρ值的函数过程为：

首先构造非线性方程为：

带入实测数据计算由于Y(u)只含变量u，则f(u)中同样只含变量u，令f(u)＝0，可解出变量u值，

再结合上式，计算出对应的视电阻率ρ值。

进一步，在已经构建好的非线性方程模式下，来构建神经网络结构：

3-1)选择有效的样本数据，根据被探测目标物的电性特征电阻率范围及发射、接收系统的装置参数，确定变量u取值范围为[10^-3,200]；

3-2)将已经确定取值范围的变量u值带入非线性方程表达式(6)，得到变量u值所对应的函数Y(u)的值；

3-3)选择三层BP网络，其中隐含层单元个数为10个，然后选择训练算法对所选择的网络进行训练。

进一步，将所求得的函数Y(u)的值带入已经构建好的神经网络结构中，进行仿真后得到函数Y(u)所对应的待求变量u的值。

进一步，根据发射、接收系统的装置参数，带入所求得的变量u值到式(7)中，计算出实测数据所对应的视电阻率ρ的值。

进一步，所述的实测数据值如下：