煤矿井下瞬变电磁仪去除电磁干扰信号的方法技术

本发明专利技术提供了一种煤矿井下瞬变电磁仪去除电磁干扰信号的方法，本发明专利技术的方法所采用的煤矿井下瞬变电磁仪包括：高速ARM处理器、大容量存储器、高速16位ADC、接收电路和接收线圈组成；发射机为发射电路和发射线圈组成；接收机和发射机之间用通讯电缆连接，以实现同步控制。采用本发明专利技术所述的方法，可以迅速准确地去除电磁干扰，得到准确的二次场的观测值，来达到精确去除电磁干扰信号的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种地球物理勘探领域，具体地讲，涉及一种煤矿井下瞬变电磁仪去除电磁干扰信号的方法。
技术介绍
瞬变电磁法(TEM) 是地球物理探测领域里一种应用前景十分广阔的新的勘探方法,且目前已经成功地应用于煤矿、金属矿、石油、煤气勘查等工程探测方面。煤矿井下瞬变电磁仪是利用不接地回路（发射线圈）产生激励源，向煤矿井下地质体发送一次场，在其激发下，煤矿井下地质体将产生随时间变化的二次场，在一次场间歇期间利用接收回路（接收线圈）接收二次场。由于二次场含有地质体丰富的地电信息，通过分析煤矿井下瞬变电磁仪所接收的二次场，来达到探测煤矿井下地质体的目的。我国的工业电频率为50Hz，电力线产生的电磁干扰为50Hz及其谐波，在靠近电力线附近干扰电平有可能达到百毫伏级。井下设备等设施运转也会产生电磁干扰，尤其是开启、关闭设备时产生的高值脉冲干扰。我们都把它定义为电磁干扰信号。煤矿井下瞬变电磁二次场的具有早期信号幅度大、衰减快，中晚期信号幅度小，衰减慢，大动态范围变化的特点，这种早、晚期阶段性差异导致电磁干扰信号极易破坏瞬变电磁仪接收的二次场特性，因此，这些干扰噪声会严重影响煤矿井下瞬变电磁仪数据的有效分析。常规的去除电磁干扰信号方法是将负极性二次场的负值信号转成正极性二次场的正值信号，不做任何处理直接参加限幅滤波计算。在限幅滤波计算中，先计算出标准差σ，然后根据需要确定精度系数K（1，2，3，……），对偏离                                                σ*K以外的二次场数据认定为是电磁干扰信号予以剔除，这种处理方式简单，但是会将同极性电磁干扰信号当作有效信号保存下来。瞬变电磁仪对采空（塌陷）区、岩溶发育区、围岩、断层、破碎带等地质体不同的二次场反映，对掌子面或迎头以及巷道侧帮、煤层顶、底板等前方地质现象和赋水区域进行精确成像。但是，常规的去除电磁干扰信号的方法会影响成像的精确度，因此，研究如何去除电磁干扰信号，无论是丰富煤矿井下物探技术，还是推广煤矿井下瞬变电磁仪应用，精确定位赋水位置，提前了解突水隐患，减小或避免透水事故的发生，保障煤矿安全，都具有重大的现实意义和理论意义。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种煤矿井下瞬变电磁仪的去除电磁干扰信号的方法。本专利技术的方法所采用的煤矿井下瞬变电磁仪包括：高速ARM处理器、大容量存储器、高速16位ADC、接收电路和接收线圈组成；发射机为发射电路和发射线圈组成；接收机和发射机之间用通讯电缆连接，以实现同步控制。本专利技术提供的煤矿井下瞬变电磁仪去除电磁干扰信号的方法包括如下步骤：-->a、所述瞬变电磁仪的接收机通过同步控制电缆控制发射电路向发射线圈输送正极性电流，使发射线圈产生正极性一次场；接收机通过同步控制电缆快速关断发射线圈正极性电流，使煤矿井下地质体激励起的感应涡流将产生随时间变化的正极性二次场。b、接收机在激励源关闭的间歇时间域内，通过接收线圈和接收电路连续定时接收煤矿井下地质体正极性二次场，获得连续定时正极性二次场的信号值。c、同理，所述瞬变电磁仪的接收机控制发射电路向发射线圈输送负极性电流，使发射线圈产生负极性一次场；接收机通过同步控制电缆快速关断发射线圈正极性电流，使煤矿井下地质体激励起的感应涡流将产生随时间变化的负极性二次场。d、接收机在激励源关闭的间歇时间域内，通过接收线圈和接收电路连续定时接收煤矿井下地质体负极性二次场，获得负极性二次场的信号值。e、在正极性二次场的信号值中去除负值信号，在负极性二次场的信号值中去除正值信号，得到周期性的去除不同极性干扰的正、负极性二次场的信号值。本专利技术所述的煤矿井下瞬变电磁仪去除电磁干扰信号的方法，还可以进一步包括如下步骤：f、重复上述的a-e步骤若干周期，得到若干周期的正极性二次场信号和负极性二次场信号；g、将负极性二次场的负值信号转成正极性二次场的正值信号；h、分别对周期性正、负二次场采集数据进行限幅滤波法处理，去除同极性的电磁干扰信号；i、计算余下采集值数据的均值作为二次场的观测值。上所述的限幅滤波法具体如下：（1） 将激励源关闭的间歇时间域分成若干个时间窗，把这些时间窗的中心点称为测道。（2）计算每个测道的二次场平均值其中：m：测道二次场采样数量Vi：二次场采样值VI：测道二次场均值（3）求每个测道的标准离差（4）然后确定精度系数K（K=1，2，3，……），把偏离σ/K以外的二次场数据，认定为是同极性的电磁干扰信号予以剔除；（5）经限幅滤波处理后得到去除了同极性电磁干扰信号的数据值。由于常规处理方式不去除正极性二次场信号中的负值信号，也不去除负极性二次场信号中的正值信号，就进行限幅滤波法处理，所计算出的标准差σ会比去除后再处理大的多，这样就会将同极性电磁干扰信号当作有效信号保存下来。常规的精度系数的算法是σ*K，比σ/K也大的多，同样也会将同极性电磁干扰信号当作有效信号保存下来。而-->本专利技术提供的方法是在正极性二次场中去除负值信号，在负极性二次场信号中去除正值信号，就去除了与二次场不同相位的电磁干扰信号；再重复发送正、负极性激励源若干周期，在激励源关闭的间歇时段，通过接收机接收周期性正、负极性二次场后，在正极性二次场的信号值中去除负值信号，在负极性二次场的信号值中去除正值信号，再用标准差限幅滤波法去除二次场同极性的电磁干扰信号，就可以使煤矿井下瞬变电磁仪就达到去除电磁干扰信号的目的，采用本专利技术所述的方法，可以迅速准确地去除电磁干扰，得到准确的二次场的观测值，来达到精确去除电磁干扰信号的目的。附图说明图1是本专利技术激励源信号示意图。图2是本专利技术一次场信号示意图。图3是本专利技术二次场信号示意图。图4是本专利技术周期性二次场示意图。图5是煤矿井下瞬变电磁仪示意图。具体实施方式现结合附图对本专利技术所述煤矿井下瞬变电磁仪去除电磁干扰信号的方法做进一步阐述。本专利技术的方法中所采用的煤矿井下瞬变电磁仪包括发射电路15和发射线圈18组成的发射机19，接收电路9和接收线圈14组成的接收机13，接收机13和发射机19用电缆20实现同步控制。所述发射线圈18和接收线圈14为不接地回路，重叠在煤矿井下地质体（煤层或围岩）上，发射线圈18和接收线圈14分别接到发射电路15和接收电路9上； 接收机13的处理器11，从控制电路12通过同步控制电缆20，向发射机19的控制接口17发出指令，使发射电路15向发射线圈18发送正极性电流，发射线圈18产生正极性激励源1。此时，煤矿井下地质体可建立起相对稳定的正极性一次场3。接收机13通过同步控制电缆20，使发射电路15关断发射线圈18的正极性电流，此时，煤矿井下地质体激励起的感应涡流将产生正极性二次场5。接收机13在关断发射电流的同时，通过接收线圈14和接收电路9开始接收煤矿井下地质体正极性二次场5。同理，接收机13通过同步控制电缆20，使发射电路15向发射线圈18输送负极性电流，发射线圈18产生的负极性激励源2，此时，煤矿井下地质体可建立起相对稳定的负极性一次场4，再次关断发射电流的同时，接收机13开始接收负极性二次场6。由于不同极性的电磁干扰信号7和同极性的电磁干扰信号8都不会随着激励源的极性而变化，会直接叠加在二次场上，被煤矿井下瞬变电磁仪接收，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种煤矿井下瞬变电磁仪去除电磁干扰信号的方法，其特征在于包括如下步骤：ａ、所述瞬变电磁仪的接收机通过同步控制电缆控制发射电路向发射线圈输送正极性电流，使发射线圈产生正极性一次场；接收机通过同步控制电缆快速关断发射线圈正极性电流，使煤矿井下地质体激励起的感应涡流将产生随时间变化的正极性二次场；ｂ、接收机在一次场关闭的间歇时间域内，通过接收线圈和接收电路连续定时接收煤矿井下地质体正极性二次场，获得连续定时正极性二次场的信号；ｃ、同理，所述瞬变电磁仪的接收机控制发射电路向发射线圈输送负极性电流，使发射线圈产生负极性一次场；接收机通过同步控制电缆快速关断发射线圈正极性电流，使煤矿井下地质体激励起的感应涡流将产生随时间变化的负极性二次场；ｄ、接收机在一次场关闭的间歇时间域内，通过接收线圈和接收电路连续定时接收煤矿井下地质体负极性二次场，获得负极性二次场的信号；ｅ、在正极性二次场的信号值中去除负值信号，在负极性二次场的信号值中去除正值信号，得到正极性二次场信号和负极性二次场的观测值。

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下瞬变电磁仪去除电磁干扰信号的方法，其特征在于包括如下步骤：a、所述瞬变电磁仪的接收机通过同步控制电缆控制发射电路向发射线圈输送正极性电流，使发射线圈产生正极性一次场；接收机通过同步控制电缆快速关断发射线圈正极性电流，使煤矿井下地质体激励起的感应涡流将产生随时间变化的正极性二次场；b、接收机在一次场关闭的间歇时间域内，通过接收线圈和接收电路连续定时接收煤矿井下地质体正极性二次场，获得连续定时正极性二次场的信号；c、同理，所述瞬变电磁仪的接收机控制发射电路向发射线圈输送负极性电流，使发射线圈产生负极性一次场；接收机通过同步控制电缆快速关断发射线圈正极性电流，使煤矿井下地质体激励起的感应涡流将产生随时间变化的负极性二次场；d、接收机在一次场关闭的间歇时间域内，通过接收线圈和接收电路连续定时接收煤矿井下地质体负极性二次场，获得负极性二次场的信号；e、在正极性二次场的信号值中去除负值信号，在负极性二次场的信号值中去除正值信号，得到正极性二次场信号和负极性二次场的观测...

【专利技术属性】
技术研发人员：林晓，李培根，许能清，
申请(专利权)人：福州华虹智能科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：35