可控源音频大地电磁法视相位信息的获取方法与装置制造方法及图纸

本申请提出一种可控源音频大地电磁法视相位信息的获取方法与装置，涉及煤田水文地质与地球物理领域，包括：获得可控源音频大地电磁CSAMT电场分量电位差数据；通过所述电位差数据获得视电阻率数据；根据所述视电阻率数据，采用比值计算视相位数据，突破“远区”限制，在缺少磁场数据的情况，利用电场单分量数据，获取视相位信息，从而为可控源音频大地电磁法数据解释提供重要的参考依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤田水文地质与地球物理领域，具体涉及可控源音频大地电磁法视相位信息的获取方法与装置。
技术介绍
大地电磁法(Magnetotelluric，MT)和可控源音频大地电磁法(Controlled source audio-frequency magnetotelluric，CSAMT)是频率域电磁法中最常用和最重要的两种工作方法。其中CSAMT法是为了克服天然场源信号微弱而在MT的基本理论之上建立的一种人工源电磁法。实际野外工作中，CSAMT通常观测一组正交的电、磁场分量数据，然后根据电、磁场分量数据的比值计算视电阻率ρs，同时计算视相位 ρ s = 1 μ 0 ω | E x | 2 | H y | 2 ]]>式中，ρs为卡尼亚视电阻率，μ0为真空中磁导率，ω代表角频率，Ex代表电场x方向分量的响应值，Hy代表磁场y方向分量的响应值。式中，为视相位，Im代表电磁场的虚部，Re代表电磁场的实部，E、H分别代表CSAMT的电场分量和磁场分量。视相位参数对薄中间层和高阻基底的反映比振幅曲线更为明显，并且视相位曲线不受静态效应影响。因此，在进行CSAMT处理时，视相位参数是不可或缺的信息。CSAMT法需要在“远区”(R＞6h，其中r为观测点到发射源点的距离，h为目的层或地质目标体埋藏深度)进行测量(图1A，其中，A为第一接地发射电极，B为第二接地发射电极，M为第一接地测量电极，N为第二接地测量电极)，当达不到远区要求时，CSAMT法无法按照卡尼亚公式计算视电阻率，也无法利用电场和磁场数据计算视相位，否则会引起不小的误差。为了克服CSAMT只能远区测量的缺点，许多学者做了大量研究。方文藻等(1992)采用将均匀半空间场的精确公式与远区公式比较，求得一个校正系数K，将远区定义视电阻率乘上校正系数K，即可求得全区定义视电阻率值，该方法简便且容易实现。汤井田等(1994、2011)先后提出多种全区视电阻率定义，均形象地反映了地下介质的变化特征。佟铁钢等(2009)对CSAMT全区视电阻率法的数值模拟进行了探讨，利用汉克尔数值滤波算法和逆样条插值算法对水平层状电磁场进行正演计算，取得了很好的效果。CSAMT电场单分量观测模式突破“远区”限制(图1B)，这种观测方式可以在中区观测(r＞3h)。冯兵等(2013)对CSAMT探测中电场Ex分量视电阻率定义进行了研究，讨论了CSAMT电场x方向全区视电阻率的应用，采用积分方法将多个偶极子进行叠加，获得双极源电磁场，并通过模型分析和实测资料验证了该方法的有效性。何继善院士(2012)提出的广域电磁法突破了CSAMT法远区测量的限制，把提取视电阻率的观测范围拓展到更广的区域。在这种缺少磁场数据的电场单分量观测模式中，如何计算视相位是需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决目前缺少磁场数据的电场单分量观测模式中无法获得视相位信息的问题，提供一种可控源音频大地电磁法视相位信息的获取方法与装置，利用地球物理方法获得视相位信息。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案如下：可控源音频大地电磁法视相位信息的获取方法，包括：获得可控源音频大地电磁CSAMT电场分量电位差数据；通过所述电位差数据获得视电阻率数据；根据所述视电阻率数据，采用比值计算视相位数据。优选地，获得音频大地电磁CSAMT电场分量电位差数据包括：通过第一接地发射电极和第二接地发射电极向地下发射电磁场；在距离发射电磁场预设的偏移距内布设第一接地测量电极和第二接地接测量电极，对CSAMT电场分量进行观测，采集获得CSAMT由第一接地测量电极和第二接地测量电极之间的平均电位差，获得电场单分量电位差数据。优选地，对CSAMT电场分量进行观测包括：当观测点与发射源之间的距离与目标体埋藏深度的距离之比大于3时，观测第一接地测量电极与第二接地测量电极之间的平均电位差。优选地，通过所述电位差数据获得视电阻率数据包括：利用CSAMT电场Ex分量定义的视电阻率公式表示如下： ρ a = K ΔV M N ‾ I ]]>其中为装置系数；为测量电压，为第一接地测量电极与第二接地测量电极之间的距离，AB为第一接地发射电极与第二接地发射电极之间的距离，r为收发距，I为偶极子源的电流强度。优选地，根据所述视电阻率数据，采用比值计算视相位数据包括：根据计算的视电阻率，视相位表示如下：式中，是频点k的转换视相位，ωk是频点k的圆频率，ω为圆频率。为解决上述技术问题，本专利技术还提供可控源音频大地电磁法视相位信息的获取装置，包括：采集模块，用于获得可控源音频大地电磁CSAMT电场分量电位差数据；迭代模块，用于通过所述电位差数据获得视电阻率数据；相位模块，用于根据所述视电阻率数据，采用比值计算视相位数据。优选地，所述采集模块获得音频大地电磁CSAMT电场分量电位差数据包括：通过第一接地发射电极和第二接地发射电极向地下发射电磁场；在距离发射电磁场预设的偏移距内布设第一接地测量电极和第二接地接测量电极，对CSAMT电场分量进行观测，采集获得CSAMT由第一接地测量电极和第二接地测量电极之间的平均电位差，获得电场单分量电位差数据。优选地，所述采集模块对CSAMT电场分量进行观测包括：当观测点与发射源之间的距离与目标体埋藏深度的距离之比大于3时，观测第一接地测量电极与第二接地测量电极之间的平均电位差。优选地，所述迭代模块通过所述电位差数据获得视电阻率数据包括：利用CSAMT电场Ex分量定义的视电阻率公式表示如下： ρ a = K ΔV M N ‾ I ]]>其中为装置系数；为测量电压，为第一接地测量电极与第二接地测量电极之间的距离，AB为第一接地发射电极与第二接地发射电极之间的距离，r为收发距，I为偶极子源的本文档来自技高网...

【技术保护点】
可控源音频大地电磁法视相位信息的获取方法，其特征在于，包括：获得可控源音频大地电磁CSAMT电场分量电位差数据；通过所述电位差数据获得视电阻率数据；根据所述视电阻率数据，采用比值计算视相位数据。

【技术特征摘要】
1.可控源音频大地电磁法视相位信息的获取方法，其特征在于，包括：获得可控源音频大地电磁CSAMT电场分量电位差数据；通过所述电位差数据获得视电阻率数据；根据所述视电阻率数据，采用比值计算视相位数据。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：获得音频大地电磁CSAMT电场分量电位差数据包括：通过第一接地发射电极和第二接地发射电极向地下发射电磁场；在距离发射电磁场预设的偏移距内布设第一接地测量电极和第二接地接测量电极，对CSAMT电场分量进行观测，采集获得CSAMT由第一接地测量电极和第二接地测量电极之间的平均电位差，获得电场单分量电位差数据。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：对CSAMT电场分量进行观测包括：当观测点与发射源之间的距离与目标体埋藏深度的距离之比大于3时，观测第一接地测量电极与第二接地测量电极之间的平均电位差。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述电位差数据获得视电阻率数据包括：利用CSAMT电场Ex分量定义的视电阻率公式表示如下： ρ a = K ΔV M N ‾ I ]]>其中为装置系数；为测量电压，为第一接地测量电极与第二接地测量电极之间的距离，AB为第一接地发射电极与第二接地发射电极之间的距离，r为收发距，I为偶极子源的电流强度。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述视电阻率数据，采用比值计算视相位数据包括：根据计算的视电阻率，视相位表示如下：式中，是频点k的转换视相位，ωk是频点k的圆频率，ω为圆频率。6.可控源音频大地电磁法视相位信息的获取装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛国强，崔江伟，底青云，闫述，陈卫营，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11