频率和收发距广普适用的均匀层状介质电磁场直接积分算法

在地球物理勘探中,均匀层状介质电磁场解析表达式含有汉克尔积分,其核函数为0阶和1阶Bessel函数,随着其宗量的增大,Bessel函数呈现出快速振荡和慢衰减的特性,由此造成汉克尔积分难以高效、高精度计算,特别是高频和大收发距情况下难度更大.针对这个问题,提出一种高效、高精度的直接积分方法(Direct integration method),其基本思想是Bessel函数可以在两个区间并分别用不同的多项式展开,每一区间的汉克尔积分可离散为多个单元积分之和,每个单元被积函数可采用三次样条插值函数表示,由此可求得单元积分的解析解,通过叠加,从而求得汉克尔积分的数值解.在此基础上,利用均匀全空间电偶极子电磁场的解析解,正确选取积分范围并合理剖分积分单元.数值解与解析解的对比表明该算法正确可靠.与数字滤波类算法的计算结果对比表明,该算法广泛适用于不同频率和不同收发距条件下电磁场的计算,具有较强的普适性.