编码源电磁测深法获取大地全区视电阻率谱的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种编码源电磁测深法获取大地全区视电阻率谱的方法及装置。该方法包括：向待测大地输入电流信号，采集待测大地输出的电磁场响应信号时间序列，电流信号为逆重复M序列且周期为工频周期的偶数倍；根据电流信号和电磁场响应信号时间序列，通过循环互相关方式获取待测大地的频率响应；根据待测大地的频率响应及接收电磁场分量，获取待测大地的全区视电阻率谱。本发明专利技术通过逆重复M序列的电流信号激发，采用循环互相关技术获取全区视电阻率谱，提高了获取全区视电阻率的效率，及提高了获取的全区视电阻率的频率分辨率，且由于采用互相关法及电流信号逆重复M序列的周期为工频周期的偶数倍，能有效压制工频干扰，增强了抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
编码源电磁测深法获取大地全区视电阻率谱的方法及装置
本专利技术涉及信号采集与处理领域、系统辨识领域及地球物理电磁测深法勘探领域，具体而言，涉及一种编码源电磁测深法获取大地全区视电阻率谱的方法及装置。
技术介绍
由于不同频率的电磁场在大地中的趋肤深度不同，因此在电磁测深领域中可以通过在地表测量电磁场分量，获取待测大地的全区视电阻率，根据全区视电阻率随频率的变化，推测待测大地的电性深度分布情况。当前，相关技术中通常采用扫频法来获取待测大地的视电阻率。在应用扫频法时，预先设置多个不同的频率，在勘测时依次向待测大地输入预设的多个不同频率的电流信号，根据待测大地对多个不同频率的电流信号对应的电磁响应输出信号进行观测，获得待测大地的视电阻率。由于依次向待测大地输入预设的多个不同频率的电流信号，如此一个频率一个频率的进行扫频勘测，效率很低，且没有采用相关辨识技术，抗干扰能力很低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种编码源电磁测深法获取大地全区视电阻率谱的方法及装置，提高了获取全区视电阻率的效率，及提高了获取的全区视电阻率的频率分辨率，且能有效压制工频干扰，增强了抗干扰能力。第一方面，本专利技术实施例提供了一种编码源电磁测深法获取大地全区视电阻率谱的方法，所述方法包括：向待测大地输入电流信号，采集所述待测大地输出的电磁场响应信号时间序列，所述电流信号为逆重复M序列且周期为工频周期的偶数倍；根据所述电流信号和所述电磁场响应信号时间序列，通过循环互相关方式获取所述待测大地的频率响应；根据所述待测大地的频率响应及接收电磁场分量，获取所述待测大地的全区视电阻率谱。结合第一方面，本专利技术实施例提供了上述第一方面的第一种可能的实现方式，其中，所述根据所述电流信号和所述电磁场响应信号时间序列，通过循环互相关方式获取所述待测大地的频率响应，包括：按照所述电流信号的时间序列周期和采样率触发软件程序生成参考信号，将所述电磁场响应信号时间序列及所述电流信号分别与所述参考信号进行循环互相关，得到所述电磁场响应信号时间序列对应的互相关时间序列及所述电流信号对应的互相关时间序列；对所述电磁场响应信号时间序列对应的互相关时间序列及所述电流信号对应的互相关时间序列分别进行快速傅立叶变换，得到所述电磁场响应信号时间序列的互功率谱及所述电流信号的互功率谱；根据所述电磁场响应信号时间序列的互功率谱及所述电流信号的互功率谱，获取所述待测大地的频率响应。结合第一方面，本专利技术实施例提供了上述第一方面的第二种可能的实现方式，其中，所述接收电磁场分量为水平电场时间序列；所述根据所述待测大地的频率响应及接收电磁场分量，获取所述待测大地的全区视电阻率谱，包括：根据所述待测大地的频率响应，通过公式(1)获得所述待测大地的阻抗谱与接收电磁场分量及大地电阻率的关系式；对公式(1)对应的所述待测大地的阻抗谱对应的关系式进行变形，得到公式(2)所示的所述待测大地的全区视电阻率谱；其中，在公式(1)和(2)中，ZEx(ω)为大地阻抗，ρ为均匀大地的电阻率，ω为频率，dL为水平电偶源的两极间距，MN为接收电极的电极间距，r为接收电极的中点与水平电偶源的两极中点之间的距离，为接收电极的中点至水平电偶源的两极中点之间的连线与水平电偶源的两极连线的夹角，i为虚数单位，为均匀大地的波数，μ0为自由空间的磁导率，ρEx(ω)为所述全区视电阻率。结合第一方面，本专利技术实施例提供了上述第一方面的第三种可能的实现方式，其中，所述接收电磁场分量为垂直磁场时间序列；所述根据所述待测大地的频率响应及接收电磁场分量，获取所述待测大地的全区视电阻率谱，包括：根据所述待测大地的频率响应，通过公式(3)获得所述待测大地的频率响应与接收电磁场分量及大地电阻率的关系式；对公式(3)对应的所述频率响应对应的关系式进行变形，得到公式(4)所示的所述待测大地的全区视电阻率谱；其中，在公式(3)和(4)中，ZHz(ω)为所述频率响应，ρ为均匀大地的电阻率，ω为频率，dL为水平电偶源的两极间距，r为接收电极的中点与水平电偶源的两极中点之间的距离，μ0为自由空间的磁导率，i为虚数单位，为接收电极的中点至水平电偶源的两极中点之间的连线与水平电偶源的两极连线的夹角，为均匀大地的波数，ρHz(ω)为所述全区视电阻率。结合第一方面，本专利技术实施例提供了上述第一方面的第四种可能的实现方式，其中，所述方法还包括：根据所述待测大地的频率响应，获取所述待测大地的传递函数，由所述传递函数计算所述待测大地的阶跃响应或冲激响应，根据所述阶跃响应的晚期渐近值或所述冲激响应的峰值时刻，计算所述待测大地的视电阻率。第二方面，本专利技术实施例提供了一种编码源电磁测深法获取大地全区视电阻率谱的装置，所述装置包括：采集模块，用于向待测大地输入电流信号，采集所述待测大地输出的电磁场响应信号时间序列，所述电流信号为逆重复M序列且周期为工频周期的偶数倍；第一获取模块，用于根据所述电流信号和所述电磁场响应信号时间序列，通过循环互相关方式获取所述待测大地的频率响应；第二获取模块，用于根据所述待测大地的频率响应及接收电磁场分量，获取所述待测大地的全区视电阻率谱。结合第二方面，本专利技术实施例提供了上述第二方面的第一种可能的实现方式，其中，所述第一获取模块包括：循环互相关单元，用于按照所述电流信号的时间序列周期和采样率触发软件程序生成参考信号，将所述电磁场响应信号时间序列及所述电流信号分别与所述参考信号进行循环互相关，得到所述电磁场响应信号时间序列对应的互相关时间序列及所述电流信号对应的互相关时间序列；傅立叶变换单元，用于对所述电磁场响应信号时间序列对应的互相关时间序列及所述电流信号对应的互相关时间序列分别进行快速傅立叶变换，得到所述电磁场响应信号时间序列的互功率谱及所述电流信号的互功率谱；获取单元，用于根据所述电磁场响应信号时间序列的互功率谱及所述电流信号的互功率谱，获取所述待测大地的频率响应。结合第二方面，本专利技术实施例提供了上述第二方面的第二种可能的实现方式，其中，所述接收电磁场分量为水平电场时间序列；所述第二获取模块包括：第一获得单元，用于根据所述待测大地的频率响应，通过公式(1)获得所述待测大地的阻抗谱与接收电磁场分量及大地电阻率的关系式；第一计算单元，用于对公式(1)对应的所述待测大地的阻抗谱对应的关系式进行变形，得到公式(2)所示的所述待测大地的全区视电阻率谱；其中，在公式(1)和(2)中，ZEx(ω)为大地阻抗，ρ为均匀大地的电阻率，ω为频率，dL为水平电偶源的两极间距，MN为接收电极的电极间距，r为接收电极的中点与水平电偶源的两极中点之间的距离，为接收电极的中点至水平电偶源的两极中点之间的连线与水平电偶源的两极连线的夹角，i为虚数单位，为均匀大地的波数，μ0为自由空间的磁导率，ρEx(ω)为所述全区视电阻率。结合第二方面，本专利技术实施例提供了上述第二方面的第三种可能的实现方式，其中，所述接收电磁场分量为垂直磁场时间序列；所述第二获取模块包括：第二获得单元，用于根据所述待测大地的频率响应，通过公式(3)获得所述待测大地的频率响应与接收电磁场分量及大地电阻率的关系式；第二计算单元，用于对公式(3)对应的所述频率响应对应的关系式进行变形，得到公式(4)所示的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种编码源电磁测深法获取大地全区视电阻率谱的方法，其特征在于，所述方法包括：向待测大地输入电流信号，采集所述待测大地输出的电磁场响应信号时间序列，所述电流信号为逆重复M序列且周期为工频周期的偶数倍；根据所述电流信号和所述电磁场响应信号时间序列，通过循环互相关方式获取所述待测大地的频率响应；根据所述待测大地的频率响应，通过公式(1)获得所述待测大地的阻抗谱与接收电磁场分量及大地电阻率的关系式，所述接收电磁场分量为水平电场时间序列；对公式(1)对应的所述待测大地的阻抗谱对应的关系式进行变形，得到公式(2)所示的所述待测大地的全区视电阻率谱；或者，根据所述待测大地的频率响应，通过公式(3)获得所述待测大地的频率响应与接收电磁场分量及大地电阻率的关系式，所述接收电磁场分量为垂直磁场时间序列；对公式(3)对应的所述频率响应对应的关系式进行变形，得到公式(4)所示的所述待测大地的全区视电阻率谱；

【技术特征摘要】
1.一种编码源电磁测深法获取大地全区视电阻率谱的方法，其特征在于，所述方法包括：向待测大地输入电流信号，采集所述待测大地输出的电磁场响应信号时间序列，所述电流信号为逆重复M序列且周期为工频周期的偶数倍；根据所述电流信号和所述电磁场响应信号时间序列，通过循环互相关方式获取所述待测大地的频率响应；根据所述待测大地的频率响应，通过公式(1)获得所述待测大地的阻抗谱与接收电磁场分量及大地电阻率的关系式，所述接收电磁场分量为水平电场时间序列；对公式(1)对应的所述待测大地的阻抗谱对应的关系式进行变形，得到公式(2)所示的所述待测大地的全区视电阻率谱；或者，根据所述待测大地的频率响应，通过公式(3)获得所述待测大地的频率响应与接收电磁场分量及大地电阻率的关系式，所述接收电磁场分量为垂直磁场时间序列；对公式(3)对应的所述频率响应对应的关系式进行变形，得到公式(4)所示的所述待测大地的全区视电阻率谱；其中，在公式(1)、(2)、(3)和(4)中，ZEx(ω)为大地阻抗，ρ为均匀大地的电阻率，ω为频率，dL为水平电偶源的两极间距，MN为接收电极的电极间距，r为接收电极的中点与水平电偶源的两极中点之间的距离，为接收电极的中点至水平电偶源的两极中点之间的连线与水平电偶源的两极连线的夹角，i为虚数单位，为均匀大地的波数，μ0为自由空间的磁导率，ρEx(ω)为所述全区视电阻率；ZHz(ω)为所述频率响应，ρHz(ω)为所述全区视电阻率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电流信号和所述电磁场响应信号时间序列，通过循环互相关方式获取所述待测大地的频率响应，包括：按照所述电流信号的时间序列周期和采样率触发软件程序生成参考信号，将所述电磁场响应信号时间序列及所述电流信号分别与所述参考信号进行循环互相关，得到所述电磁场响应信号时间序列对应的互相关时间序列及所述电流信号对应的互相关时间序列；对所述电磁场响应信号时间序列对应的互相关时间序列及所述电流信号对应的互相关时间序列分别进行快速傅立叶变换，得到所述电磁场响应信号时间序列的互功率谱及所述电流信号的互功率谱；根据所述电磁场响应信号时间序列的互功率谱及所述电流信号的互功率谱，获取所述待测大地的频率响应。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述待测大地的频率响应，获取所述待测大地的传递函数，由所述传递函数计算所述待测大地的阶跃响应或冲激响应，根据所述阶跃响应的晚期渐近值或所述冲激响应的峰值时刻，计算所述待测大地的视电阻率。4.一种编码源电磁测深法获取大...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗维斌，汤井田，韩海涛，李梅，
申请(专利权)人：甘肃省有色地质调查院，
类型：发明
国别省市：甘肃,62