本实用新型专利技术涉及一种电法勘探装置，其通过发送机发送信号以及接收机对接收到的信号进行处理。其中发送机包括全球定位系统GPS(GlobalPositioning?System)模块(1)、伪随机信号发生器(2)、驱动及保护模块(3)、智能功率模块IPM(Intelligent?Power?Modules)(5)、温度控制模块(4)和供电模块(7)，和发送电极AB(6)；接收机包括GPS模块(8)、伪随机信号发生器(9)、接收电极MN(10)、前置放大模块(11)、滤波及陷波模块(12)、精密放大模块(13)、自相关器(14)、互相关器(15)、第一FFT变换器(16)、第二FFT变换器(17)、频率响应生成器(18)和复电阻率谱生成器(19)、拟合器(20)和反演器(21)。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及电法勘探领域，具体而言，涉及一种电法勘探装置和系统。
技术介绍
在寻找金属矿产方面电法勘探(特别是激电法)的应用非常广泛，但是由于生产矿山及其附近存在大量的高压输电线和各种用电设施，这将产生极其强烈的电磁干扰信号；地下开采坑道内大量的金属管道、车辆轨道和废石渣都给电法的供电和电场接收造成很大的困难。所有这一切，都影响了电法勘探方法的应用效果，因此电法勘探在解决危机矿山问题时存在严重的噪声干扰问题。生产矿山附近电磁干扰尽管很大，但一般是随机性的干扰，而相关辨识技术是一种可以有效地去除随机噪声干扰的系统辨识方法，在机械、自动化、仪器仪表、认知科学、生物信息学等领域都已经得到了广泛的应用，但是在地球物理探测方面却没有得到足够的重视和应用。目前，电法勘探中一般是通过堆叠、滤波、远参考等方法去除噪声，但是在矿山电法勘探中这些方法用于去除噪声就显得无能为力，因此勘察效果差，直接带来人力财力的巨大浪费。而且，为了提高信噪比，一个常用的方法就是提高发送电源的功率，这必然造成发送机异常笨重，这给山区的勘探工作带来巨大的困难。另一方面，激电法是电法勘探中用于找矿的最有效的手段，特别是复电阻率法，能够提供较多的电性参数，探测精度较高。复电阻率法是指通过测量得到复电阻率谱也就是频率响应的一种电法勘探方法，但是需要测量多个频点的电场响应才能得到一条频率响应曲线，而且低频的时候需要的时间很长，因此探测效率很低，这是造成复电阻率法效果虽好却不能得到广泛运用的原因。在电法勘探中如果采用相关辨识技术，那么一次测量就能得到一条频率响应曲线，可以有效解决复电阻率法的效率低下问题，并且具有复电阻率法探测精度高的优点，因此这是一种新的时间域测量的复电阻率法。图1(a)和(b)示出了现有技术中复电阻率法的观测装置和等效电路。传统的复电阻率法是通过在相当宽的超低频段上观测视复电阻率的幅度谱和相位谱或实分量和虚分量谱，以研究地下介质情况。如图1(a)和(b)所示，发送电流源AB每次发送一个频率的正弦波或者方波，接收端子MN测得对应的电压信号，多次测量得到一个频段内的多个频率的幅度和相位特性，得到复电阻率谱，再利用科尔-科尔模型进行拟合和反演，得到直流电阻率、充电率、时间常数和频率相关系数等电性参数进行地球物理解释。这种方法能提供比较丰富的激电信息，但需在许多频率上做观测才能获得较完整的频谱，所以生产效率低
技术实现思路
本技术的目的是利用相关辨识技术去除随机噪声；在时间域测量一次就可以得到一条频率响应曲线从而提高探测效率；另外，通过采用双科尔-科尔模型进行解释，不仅可以去除电磁耦合效应的影响，还可以得到电磁参数，探测精度提高。根据本技术的一个方面，提供一种用于电法勘探的发送机，其特征在于所述发送机包括全球定位系统GPS (Global Positioning System)模块(1)、伪随机信号发生器(2)、驱动及保护模块(3)、智能功率模块IPMdntelligent Power Modules) (5)、温度控制模块⑷和供电模块(7)，和发送电极AB (6)；其中，GPS模块⑴通过串口向伪随机信号发生器(2)传递授时同步信息，完成数据信息的存储，并控制驱动及保护模块(3)；驱动及保护模块(3)驱动IPM(5)工作，保护电路用于保护整个系统的安全；温度控制系统(4)监测发射机内部的温度，当超过预定值后复位机器或关闭机器；IPM(5)将输出信号转换成用于电法勘探的电流信号并向发送电极AB(6)输送电流；供电模块(7)为板卡提供低压电源，并为IPM (5)提供所需高压。优选地，伪随机信号发生器( 进一步根据需要输出不同阶数、不同频率的m序列或者逆重复m序列，配置LCD用于显示发射机信号类型、参数及状态。根据本技术的另一方面，提供一种用于电法勘探的接收机，其特征在于所述接收机包括GPS模块(8)、伪随机信号发生器(9)、接收电极丽(10)、前置放大模块(11)、滤波及陷波模块(12)、精密放大模块(13)、自相关器(14)、互相关器(15)、第一 FFT变换器(16)、第二FFT变换器(17)、频率响应生成器(18)、复电阻率谱生成器(19)、拟合器Q0)和反演器01)。其中，GPS模块(8)通过串口向伪随机信号发生器(9)传递授时同步信息，实现精准同步并且和发送机的伪随机序列保持精确同相，伪随机信号发生器(9)根据需要输出与发送机相同阶数、相同频率的m序列；接收电极丽(10)接收通过地下介质传来的电位差，然后经过前置放大模块(11)将接收到的电磁信号进行初步的放大，并经过滤波及陷波模块(12)滤除高频噪声及系统的工频噪声，再通过精密放大模块(13)将滤除噪声的信号进行低噪精密放大；自相关器(14)实现伪随机信号的自相关运算；互相关器(15)实现伪随机信号和接收信号的互相关运算。第一 FFT变换器(16)、第二 FFT变换器(17)分别对自相关结果和互相关结果进行时频变换，频率响应生成器(18)运算得到去除观测系统影响后的大地系统频率响应，大地系统频率响应经过复电阻率谱生成器(19)得到大地系统的复电阻率谱，拟合器00)依据双科尔-科尔模型拟合获得视谱参数，反演器进行联合反演获得真谱参数；从而获得地球物理参数信息，并进行实时数据图形显示及存储。根据本技术的再一方面，提供一种电法勘探系统，其特征在于包含上述发送机以及接收机。与现有技术相比，根据本技术的技术方案能够带来以下的技术效果1、能够去除接收信号中叠加的随机干扰。根据维纳-霍夫方程，用输入的伪随机信号对输出信号进行互相关运算，由于输入信号和输出信号中叠加的随机噪声不相关，所以随机噪声被消除。2、能够去除观测系统对测量结果的影响。对于一个实际系统，电极、导线、接地阻抗及测量装置都会对测量结果产生影响而降低辨识的准确度，利用反卷积运算，这个影响5很容易被去除。所述反卷积运算可以在频域实现。3、能够得到目标极化体的真谱参数和几何分布。单输入单输出辨识得到的冲激响应和频率响应反映的是发送接收电极之间勘探体积内地下介质的整体效应，采用多极距的高密度几何测深方法，能够得到目标极化体的真谱参数和几何分布，具有水平和纵向分辨力高、反映异常幅度大等优点，特别是在复杂地形条件下地质勘查效果较好。4、能够去除电磁耦合效应的影响。激电法中如何去除电磁耦合效应的影响一直以来都是人们亟待解决的问题。利用双科尔-科尔模型的复电阻率法不仅可以得到激电效应的4个参数，还可以得到关于电磁耦合效应的3个参数，因此不仅可以分离电磁效应对激电参数的影响，利用电磁参数还可以得到更多的信息，因此探测精度大大提高。附图说明图1(a)示出了复电阻率法的观测装置；图1 (b)示出了复电阻率法的等效电路；图2示出了根据本技术的电法勘探方法的辨识模型；图3示出了待辨识系统的冲激响应(以一个典型的二阶系统为例)；图4 (a)示出了一个周期的m序列；图4(b)示出了一个周期的逆重复m序列；图4(c)示出了高斯白噪声的示意图；图5示出了利用m序列辨识得到的冲激响应和真实冲激响应对比示意图；图6示出了利用逆重复m序列辨识得到的冲激响应和真实冲激响应对比示意图；图7示出了根据本技术的电法勘探方法的辨识模型中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李梅，魏文博，邢玉川，王超，范东琦，王海宾，荣攀，杜守德，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：实用新型
国别省市：
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