基于时域信号重构的广域电磁法高频信息提取方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于时域信号重构的广域电磁法高频信息提取方法及系统，所述方法包括：获取发射电流频率、发射电流时间序列、接收信号时间序列，以及采样频率；根据发射电流时间序列和接收信号时间序列，结合所述发射电流频率，选定校正频率，计算采样时长内总的相位延迟度数，进而得到每秒晶振的延迟时间；根据每秒晶振的延迟时间，对接收的信号进行补偿；对补偿后的信号按照原采样点个数进行重采样，得到校正后的信号；根据校正后的信号重构时域信号，获得信号的真实频谱。本发明专利技术根据发射信号时间和接收信号时间获取延迟时间，并估计每秒晶振延迟，从而对接收信号进行校正和重构，能够消除晶振误差，获取真实频谱。获取真实频谱。获取真实频谱。

【技术实现步骤摘要】
基于时域信号重构的广域电磁法高频信息提取方法及系统


[0001]本专利技术属于电磁勘探信号处理
，尤其涉及一种基于时域信号重构的广域电磁法高频信息提取方法及系统。

技术介绍

[0002]广域电磁法工作时仅测量一个分量，发射多频伪随机信号，采用精确的表达式计算视电阻率，具有工作效率高、勘探深度大、观测范围广等特点，已经在油气、矿产及地质灾害勘探中得到了广泛应用。
[0003]在广域电磁法实际勘探中，尤其在干扰较强地区，计算得到的视电阻率曲线高频(尤其是2048Hz以上的频率)成分会出现上翘现象，与浅层真实电阻率存在一定差异。产生上翘现象主要有两方面原因：一是噪声较大时，如果采用较短时段进行截断并计算频谱，噪声得不到压制，此时频谱能量主要来自噪声，再基于此计算视电阻率，则很容易获得高频上翘畸变的曲线；另一方面，电磁法发送设备的建场信号的频率通常通过晶振时钟频率分频获得，对于接收设备而言，AD采样率的准确性完全取决于晶振频率的精度。晶振的频率参数、频率误差和温度频差是晶振非常重要且客观存在的三个参数。晶振的频率误差和温度频差会影响计数分频后输出信号的频率准确性，同时还会形成累积误差。晶振累计误差的存在，使得信号在长时间采集时，高频部分的能量会发生溢散，甚至主要能量位置对应频率会发生位移，此时采用长时段进行截断并计算频谱，无法获得多次叠加的高信噪比信号。
[0004]在实际应用中，为了避免上翘部分频率对后续反演的影响，经常将此部分认定为噪声，剔除上翘部分频率再进行后续处理与地球物理反演。如此以来，浅层分辨率会受到较大影响，尤其是针对浅层勘探任务时，将直接影响勘探的分辨率和最终解释。

技术实现思路

[0005]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于时域信号重构的广域电磁法高频信息提取方法。根据发射信号时间和接收信号时间获取延迟时间，并估计每秒晶振延迟，从而对接收信号进行校正和重构，能够消除晶振误差，准确获得信号中的高频成分。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0007]一种基于时域信号重构的广域电磁法高频信息提取方法，包括以下步骤：
[0008]获取发射电流频率、发射电流时间序列、接收信号时间序列，以及采样频率；
[0009]根据发射电流时间序列和接收信号时间序列，结合发射电流频率，选定校正频率，计算采样时长内总的相位延迟度数，进而得到每秒晶振的延迟时间；
[0010]根据每秒晶振的延迟时间，对接收的信号进行补偿；
[0011]对补偿后的信号按照原采样点个数进行重采样，得到校正后的信号；
[0012]根据校正后的信号重构时域信号，获得信号的真实频谱。
[0013]进一步地，针对单频信号，校正频率选择该发射频率；针对多频信号，校正频率选择最高或次高发射频率。
[0014]进一步地，采样时长内总的相位延迟度数计算方法为：基于傅里叶正变换，计算校正频率所述采样时长内后一主周期和前一主周期之间的相位延迟度数，累加得到总的相位延迟度数，其中主周期为信号中最低发射频率的倒数。
[0015]进一步地，每秒晶振的延迟时间计算公式为：
[0016][0017]其中,T为信号的采样时长，f
a
为校正频率，为采样时长T校正频率f
a
总的相位延迟度数。
[0018]进一步地，对接收的信号进行补偿包括：
[0019]根据每秒晶振的延迟时间，计算补偿所需的预计补零个数；
[0020]根据所述预计补零个数，确定多个可能补零个数，根据所述多个可能补零个数对应的信号补偿结果，获取最优补零个数；
[0021]根据所述最优补零个数，对接收的信号进行补零。
[0022]进一步地，所需的预计补零个数的计算方法为：
[0023]n＝[T
shift
*T*Fs][0024]其中，T为信号的采样时长，T
shift
为每秒晶振的延迟时间，Fs为采样频率，[
·
]为取整符号。
[0025]进一步地，对补偿后的信号按照原采样点个数进行重采样，得到校正后的信号。
[0026]具体地，所述重采样方法具体为：假设信号总采样点数为N，补零个数为n。则补零后的信号总长度变为N+n，将N+n个采样数以采样频率进行重采样，具体方式为将N+n个信号长度，插值成N个采样点数。
[0027]进一步地，获取最优补零个数包括：
[0028]根据所述信号以不同补零个数补偿后在频率域的频率特征，确定最优补零个数；
[0029]首先获得不同补零个数补偿并重采样后的信号，通过离散傅里叶变换该转换为对应的离散频率域信号；
[0030]计算校正频率及其左右两侧多个频率所在索引位置对应的能量幅值，并计算不同补零个数情况下，校正频率所在索引位置对应的能量幅值占比；
[0031]能量幅值占比最大时对应补零个数即最优补零个数。
[0032]进一步地，能量幅值占比计算方法为：
[0033][0034]其中，R
n
为补零个数为n时对应的能量幅值占比系数，F(m)为校正频率对应的能量幅值，m为校正频率f
a
对应的索引位置，m
‑
i至m+i为相邻多个频率对应的索引位置，F(k)为相邻频率对应的能量幅值。
[0035]一个或多个实施例提供了一种基于时域信号重构的广域电磁法高频信息提取系统，包括：
[0036]信号参数获取模块，用于获取发射电流频率、发射电流时间序列、接收信号时间序列，以及采样频率；
[0037]晶振误差获取模块，用于根据发射电流时间序列和接收信号时间序列；结合所述发射电流频率，选定校正频率，计算采样时长内校正频率总的相位延迟度数，进而得到每秒晶振的延迟时间；
[0038]信号补偿模块，用于根据每秒晶振的延迟时间，对接收的信号进行补偿；
[0039]信号校正模块，用于对补偿后的信号按照原采样点个数进行重采样，得到校正后的信号；
[0040]信号重构模块，用于根据校正后的信号重构时域信号，获得信号的真实频谱。
[0041]一个或多个实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述基于时域信号重构的广域电磁法高频信息提取方法。
[0042]一个或多个实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述基于时域信号重构的广域电磁法高频信息提取方法。
[0043]以上一个或多个技术方案具有以下有益效果：
[0044]本专利技术提出了一种基于时域信号重构的广域电磁法高频信息提取方法，首先记录完整发射电流序列，根据发射信号时间和接收信号时间，选定校正频率计算相位延迟，并据此估计晶振误差，根据晶振误差对接收信号进行校正与重构，进而得到真实频谱，保留了真实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时域信号重构的广域电磁法高频信息提取方法，其特征在于，包括以下步骤：获取发射电流频率、发射电流时间序列、接收信号时间序列，以及采样频率；根据发射电流时间序列和接收信号时间序列，结合所述发射电流频率，选定校正频率，计算采样时长内校正频率总的相位延迟度数，进而得到每秒晶振的延迟时间；根据每秒晶振的延迟时间，对接收的信号进行补偿；对补偿后的信号按照原采样点个数进行重采样，得到校正后的信号；根据校正后的信号重构时域信号，获得信号的真实频谱。2.如权利要求1所述的一种基于时域信号重构的广域电磁法高频信息提取方法，其特征在于，采样时长内校正频率总的相位延迟度数计算方法为：基于傅里叶正变换，计算校正频率在所述采样时长内后一主周期和前一主周期之间的的相位延迟度数，累加得到总的相位延迟度数，其中，主周期为最低发射频率的倒数。3.如权利要求2所述的一种基于时域信号重构的广域电磁法高频信息提取方法，其特征在于，每秒晶振的延迟时间计算公式为：其中，T为信号的采样时长，f
a
为校正频率，为采样时长T校正频率对应总的相位延迟度数。4.如权利要求1所述的一种基于时域信号重构的广域电磁法高频信息提取方法，其特征在于，对接收的信号进行补偿包括：根据每秒晶振的延迟时间，计算补偿所需的预计补零个数；根据所述预计补零个数，确定多个可能补零个数，根据所述多个可能补零个数对应的信号补偿结果，获取最优补零个数；根据所述最优补零个数，对接收的信号进行补零；其中，补偿所需的预计补零个数的计算方法为：n＝[T
shift
*T*Fs]其中，T为信号的采样时长，T
shift
为每秒晶振的延迟时间，Fs为采样频率，[
·
]为取整符号，n为根据晶振延迟情况计算获得的预计补零个数。5.如权利要求4所述的一种基于时域信号重构的广域电磁法高频信息提取方法，其特征在于，获取最优补零个数包括：首先获得重采样校正后的信号，通过离散傅里叶变换将该信号转换为其对应的离散频率域信号；分别计算不同补零个数下，校正频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洋，张衡，李罡，周长宇，门燕青，王林，孙怀凤，
申请(专利权)人：济南轨道交通集团有限公司，
类型：发明
国别省市：