[發明專利]一種大地電磁阻抗估計方法

有效

• 申請號: 201210500143.X
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN102944901A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 易勇;范育兵;張斌;曾歌明
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二二研究所
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 宋國榮

技術領域

本發明屬于大地電磁勘測技術，具體涉及大地電磁勘測信號數據處理，是一種大地電磁阻抗估計方法。

背景技術

地球物理勘探大地電磁勘測的方法，通常是通過大地電磁電場和磁場傳感器采集數據，輸出的電場和磁場信號通過濾波和放大電路進入A/D轉換電路輸出數字信號，經過濾波、抽樣和增益控制等處理，輸出電磁信號進行大地電磁阻抗，并將計算結果用圖形方式顯示出來，用來反映勘探目標的情況。

要獲得可靠的電磁測量數據，電磁阻抗是關鍵。由于電磁法采用天然信號作為場源，其所測量的兩個正交電場分量和磁場分量不可避免地受到各種干擾。在電磁法進行阻抗計算中，以磁場信號作為輸入信號，以電場信號作為輸出信號。電磁法阻抗計算相當于求取兩個輸入信號激勵兩個輸出信號響應時的傳遞函數。通常采用最小二乘法來進行傳輸函數的估計。最小二乘法在信號服從高斯分布，并且信噪比比較高時，能達到理想的效果。但是實際環境中會存在各種非高斯分布的噪聲，這種非高斯分布的噪聲被稱為飛點。飛點對信號估計影響較大，會導致估計的值不準確甚至產生錯誤。

發明內容

本發明目的在于提供一種大地電磁阻抗估計方法，對采集的大地電場數據和磁場數據進行處理，消除非高斯噪聲對信號造成的影響，提高阻抗估計的準確度。

本發明采用如下技術方案：一種大地電磁阻抗估計方法，包括以下步驟：

步驟1）、對采集的電場信號和磁場信號進行傅立葉變換，使之變為頻域的數據，通過改變采樣率和傅立葉變化的級數，來控制電場和磁場信號的頻率精度；

步驟2）、利用公式（I），采用最小二乘法對阻抗值進行初始估計,?公式（I）為：

??

上式中，分別表示兩個方向的電場，，分別表示兩個方向的磁場，、、、表示的是需要估計的阻抗值；

步驟3）、將步驟2）中得出的初始估計阻抗值代入公式（I），分別計算所述兩個方向電場的殘差值；?

步驟4）、在步驟3）中計算出的數據中選取殘差值最小的若干組數據，并根據殘差值的大小，對電場數據、磁場數據分別進行加權；

步驟5）、將步驟4）中加權過的電場數據、磁場數據再次代入公式（I）中重新計算阻抗值。

按以上方案，所述步驟4）的具體步驟為：在步驟3）中計算出的若干組數據中選取殘差值最小的30%～50%組數據，將選擇的電場和磁場數據利用對應的殘差值的倒數分別進行加權處理。

本發明通過兩次計算阻抗值，篩選其中電磁信號質量好的數據，并跟據殘差值的大小對信號進行加權處理，能夠有效的消除非高斯噪聲并降低高斯噪聲對估計造成的影響，有利于提高大地電磁數據的測量精度和可靠性。

附圖說明??

圖1為本發明實施例的流程圖。

具體實施方式

如圖1所示是本發明一種大地電磁阻抗估計方法的一個實施例，具體步驟包括：

步驟1）、對采集的電場信號和磁場信號進行傅立葉變換，使之變為頻域的數據，通過改變采樣率和傅立葉變化的級數，來控制電場和磁場信號的頻率分辨率；?通過降低采樣率并提高傅里葉變換的階數，可以獲得低端頻率的信號；通過提高采樣率并降低傅里葉變換的階數，則可以獲得高端頻率的信號。在采樣率為4kHz時，將信號進行4096階的傅里葉變換，則電場和磁場的估計范圍為4000/4096~4000Hz；在采樣率為512kHz時，將信號進行512階的傅里葉變換，則電場和磁場的估計范圍為1000~512000Hz。這種方法可以提高阻抗估計的頻率范圍。

步驟2）、利用公式（I），采用最小二乘法對阻抗值進行初始估計,?公式（I）為：

??

在頻率域中，電磁場滿足公式（I），該公式中，、分別表示兩個方向的電場，、分別表示兩個方向的磁場，、、、表示的是需要估計的阻抗值；

步驟3）、將步驟2）中得出的初始估計阻抗值代入公式（I），分別計算兩個方向電場的殘差值；利用最小二乘法估計的初始阻抗值分別為、、、，將其值代入公式（I），得到兩個方向電場的殘差值分別為，。其計算公式分別為：；。

步驟4）、在步驟3）中計算出的數據中選取殘差值最小的若干組數據，并根據殘差值的大小，選取適當的尺度值對電場數據、磁場數據分別進行加權；具體的，在步驟3）中計算出的若干組數據中選取殘差值最小的30%～50%組數據，將選擇的電場和磁場數據利用對應的殘差值的倒數分別進行加權處理；

步驟5）、將步驟4）中加權過的電場數據、磁場數據再次代入公式（I）中重新計算阻抗值。