武彪：提升海洋电磁探测性能：MCSEM发射机电偶极子极间电阻建模与优化[Measurement,2026]
海洋可控源电磁法是探测海底油气、天然气水合物等资源的重要地球物理方法，能够有效弥补天然场源高频信号能量较弱的不足，实现对海底浅部电性结构的精细成像。电磁发射系统作为该方法中的人工源激励设备，其电流输出能力直接决定了人工源场的激发强度，进而影响探测深度与探测精度。然而，发射天线回路中极间电阻的传统理论公式计算值与实际海上作业结果存在显著偏差，导致发射电流难以准确预测，制约了发射系统效率与探测效果。
针对上述问题，本文提出了一种基于COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件的极间电阻分析方法。该方法的核心是建立球状与棒状电极在海水中的三维电场模型（图1、图2），通过有限元仿真构建可控的数值模拟环境，有效降低了对实际海洋试验条件的依赖，实现了在陆上条件下对复杂海洋电性环境的准确模拟。本研究所建立的极间电阻模型与仿真方法，量化分析了电极长度、半径、极间距离及海水电阻率等多个因素对极间电阻的影响程度，在计算效率与准确性方面均体现出显著优势。
在此基础上，构建了发射天线总回路的等效电路模型（图3），并结合仿真分析（图4-图6）与海上实际测试结果（表1），提出了适用于海上作业的天线总回路电阻经验公式 。该经验公式大幅降低了天线总回路电阻的计算误差。与传统理论公式相比，该经验公式与海上实测数据的平均误差由30.52%降至9.23%，为发射系统设计与作业参数优化提供了可靠依据。
本研究建立的极间电阻模型与仿真方法，为MCSEM发射电极的设计与优化提供了理论依据与技术支撑，对提升海洋电磁探测的信噪比与探测深度具有重要意义。未来工作中，将进一步集成电化学极化模型，提升极间电阻预测在复杂海洋环境中的适用性与准确性。
本研究得到了国家自然科学基金项目（项目号：42327901、42374221）和国家重点研发计划项目（2022YFC2807900）的支持。研究工作由中国地质大学（北京）海南研究院与地球物理与信息技术学院共同开展完成。通讯作者为王猛教授，研究由王猛教授与叶高峰教授共同指导完成。
上述研究成果已发表于国际权威期刊《Measurement》（JCR 1区），文章的引用信息如下：
Biao WU, Meng Wang*, Gaofeng Ye, Chentao Wang, Chenyu Rao, Tailong Chen, et al. Modeling and optimization of inter-electrode resistance for MCSEM transmitters via multi-factor COMSOL simulation and experimental validation. Measurement. 2026;273:121118.
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.measurement.2026.121118
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