【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及瞬变电磁数据处理，尤其是瞬变电磁数据cole-cole模型参数雅可比矩阵计算方法。
技术介绍
1、经过数十年的发展，瞬变电磁法已然作为野外勘探任务中一种有效且重要的方法技术，现如今在许多领域都有重要的应用价值，尤其是在资源勘探和环境监测方面。随着瞬变电磁测量仪器的快速发展，采集信号的时间逐渐增长且晚期信号的信噪比逐渐提高，发现在一些高阻背景且存在极化体的区域进行瞬变电磁测量时，常常观测到响应曲线出现明显的快速衰减异常和晚期数据出现大量负值的现象，经过大量学者研究，认为该现象是由于地下极化体诱发激电效应而导致的。现有技术中通过引入cole-cole电阻模型，这个模型可以定量的描述地下岩矿石激发极化效应，可以很好的模拟受激电效应影响的瞬变电磁响应数据。
2、传统的数据处理方法均是针对不同噪声类型的特征，采用其特定的方法进行噪声信号特征分析从而进行噪声的剥离，这样的手段在一定程度上可以提高采集信号的信噪比。然而，由于野外实测数据往往同时受到多种噪声的干扰，因此在进行多种噪声的去除的时候，需要采用多种去噪方法和手段，这就使得数据去噪处理流程变的相对繁琐且耗时，并且在进行去噪处理的时候存在一定的主观因素，操作失误可能会导致部分有效信号被剔除。
3、随着对激电效应机制的逐渐了解，基于cole-cole模型从含激电效应的瞬变电磁数据中提取模型中的四个参数也是近些年地球物理学界研究的热点，通过反演方法的手段进行四个参数的迭代求解是目前该领域普遍认为的有效方法，在许多野外实际生产中均取得了较为不错的应用效果。
4、因此，急需要提出一种逻辑简单、准确可靠的瞬变电磁数据cole-cole模型参数雅可比矩阵计算方法。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的在于提供瞬变电磁数据cole-cole模型参数雅可比矩阵计算方法，本专利技术采用的技术方案如下：
2、瞬变电磁数据cole-cole模型参数雅可比矩阵计算方法，其包括以下步骤：
3、步骤s1，基于链式法则将层状模型下的频率域响应且关于cole-cole模型的四个模型参数的导数公式展开为多个公式乘积公式；所述层状模型设置为k层；所述k为大于1的整数；
4、步骤s2，求得关于cole-cole模型的四个模型参数的频率域响应和所述频率域响应对应的地表阻抗的导数值；
5、步骤s3，根据层状模型中阻抗递推公式求得当前层关于下一层的阻抗的导数值；若当前层为层状模型中的底层，则对层状模型中的底层求取导数，并采用底层阻抗与其本征阻抗的比值代替；即得到关于cole-cole模型的四个模型参数的导数值；
6、步骤s4，求得任一层的本征阻抗关于cole-cole模型的复电阻率的导数值，并与步骤3中得到的导数值相乘；
7、步骤s5，将步骤s4得到的结果分别与关于cole-cole模型的四个模型参数的导数值相乘，得到频率域响应下关于四个模型参数的雅可比矩阵值；
8、步骤s6，采用正弦变换对频率域响应下关于四个模型参数的雅可比矩阵值进行时频转换，得到瞬变电磁响应下关于cole-cole模型参数的雅可比矩阵值。
9、进一步地，所述步骤s1中，基于链式法则将层状模型下的频率域响应且关于cole-cole模型的四个模型参数的导数公式展开为多个公式乘积公式，其表达式为：
10、，，，其中，表示瞬变电磁的频率域响应；表示层数，其取值为1、2、3、...k；表示第层的阻抗；表示第层的本征阻抗；表示第层的cole-cole模型复电阻率;表示零频电阻率;表示充电率;表示层的时间常数;表示层的频率相关系数。
11、进一步地，所述瞬变电磁的频率域响应的表达式为
12、，其中，表示发射电流大小；表示发射线圈半径；表示接收线圈高度，；表示一阶贝塞尔函数,表示积分变量；e表示自然对数；表示反射系数。
13、进一步地，所述cole-cole模型的表达式为：
14、，其中，表示时间常数；表示频率相关系数；表示复数；表示角频率。
15、进一步地，所述步骤s2中，求得频率域响应对应的地表阻抗的导数值，其表达式为：
16、，其中，表示第1层的阻抗。
17、进一步地，所述步骤s3中，阻抗递推公式的表达式为：
18、，其中，表示第层的阻抗；表示第层的层厚。
19、进一步地，所述步骤s3中，求得当前层关于下一层的阻抗的导数值，其表达式为：
20、，任一层关于其本征阻抗的导数的表达式为：
21、，
22、若当前层为层状模型中的底层，则对层状模型中的底层求取导数，有：
23、，其中，n等于k。
24、进一步地，所述第层的本征阻抗的表达式为：
25、，其中，表示复数；表示角频率；表示真空磁导率。
26、进一步地，所述第层的cole-cole模型复电阻率的表达式为：
27、。
28、进一步地，所述四个模型参数的偏导数值的表达式为：
29、，
30、其中，表示第层的零频电阻率;表示第层的充电率。
31、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
32、本专利技术通过基于链式法则将频率域响应关于各个参数的偏导数进行展开，并依次得到各个展开项的表达式，各个展开项的计算公式虽然复杂，但是仅为加减乘除计算，计算简单并且效率较高。其中，在四个参数的展开式中，除了尾项不同，中间项完全一致，这样所有中间项只需要计算一次，各计算一次尾项即可。最后只需要通过一次时频转换即可得到所有雅可比矩阵值，也就是说一次正演模拟即可得到所有雅可比矩阵值，相比于传统差分法需要大量正演计算，可大大提高计算效率。
33、综上所述，本专利技术具有逻辑简单、高效可靠等优点，可实现瞬变电磁数据中基于cole-cole模型雅可比矩阵的快速计算，在瞬变电磁数据处理
具有很高的实用价值和推广价值。
【技术保护点】
1.瞬变电磁数据Cole-Cole模型参数雅可比矩阵计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的瞬变电磁数据Cole-Cole模型参数雅可比矩阵计算方法，其特征在于，所述步骤S1中，基于链式法则将层状模型下的频率域响应且关于Cole-Cole模型的四个模型参数的导数公式展开为多个公式乘积公式，其表达式为：
3.根据权利要求2所述的瞬变电磁数据Cole-Cole模型参数雅可比矩阵计算方法，其特征在于，所述瞬变电磁的频率域响应的表达式为
4.根据权利要求3所述的瞬变电磁数据Cole-Cole模型参数雅可比矩阵计算方法，其特征在于，所述Cole-Cole模型的表达式为：
5.根据权利要求4所述的瞬变电磁数据Cole-Cole模型参数雅可比矩阵计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，求得频率域响应对应的地表阻抗的导数值，其表达式为：
6.根据权利要求5所述的瞬变电磁数据Cole-Cole模型参数雅可比矩阵计算方法，其特征在于，所述步骤S3中，阻抗递推公式的表达式为：
7.根据权利要求6所述的瞬变电磁数
8.根据权利要求2~7任一项所述的瞬变电磁数据Cole-Cole模型参数雅可比矩阵计算方法，其特征在于，所述第层的本征阻抗的表达式为：，其中，表示复数；表示角频率；表示真空磁导率。
9.根据权利要求8所述的瞬变电磁数据Cole-Cole模型参数雅可比矩阵计算方法，其特征在于，所述第层的Cole-Cole模型复电阻率的表达式为：。
10.根据权利要求7所述的瞬变电磁数据Cole-Cole模型参数雅可比矩阵计算方法，其特征在于，所述四个模型参数的偏导数值的表达式为：
...【技术特征摘要】
1.瞬变电磁数据cole-cole模型参数雅可比矩阵计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的瞬变电磁数据cole-cole模型参数雅可比矩阵计算方法，其特征在于，所述步骤s1中，基于链式法则将层状模型下的频率域响应且关于cole-cole模型的四个模型参数的导数公式展开为多个公式乘积公式，其表达式为：
3.根据权利要求2所述的瞬变电磁数据cole-cole模型参数雅可比矩阵计算方法，其特征在于，所述瞬变电磁的频率域响应的表达式为
4.根据权利要求3所述的瞬变电磁数据cole-cole模型参数雅可比矩阵计算方法，其特征在于，所述cole-cole模型的表达式为：
5.根据权利要求4所述的瞬变电磁数据cole-cole模型参数雅可比矩阵计算方法，其特征在于，所述步骤s2中，求得频率域响应对应的地表阻抗的导数值，其表达式为：
...
【专利技术属性】
技术研发人员：路俊涛，王绪本，郭明，惠哲剑，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：
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