[發(fā)明專利]一種瞬變電磁和激發(fā)極化效應解耦方法

有效

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• 申請日: 2018-06-19
• 公開（公告）號: CN108983296B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 戚志鵬;周建美;李貅;孫乃泉
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學
• 主分類號: G01V3/02
• 分類號: G01V3/02;G01V3/38
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務所 61216
• 代理人: 張明

本發(fā)明公開了一種瞬變電磁和激發(fā)極化效應解耦方法，將接收信號的分成直流分量與交流分量，以交流分量為混合信號，利用獨立分量分析算法實現(xiàn)瞬變電磁和激發(fā)極化效應解耦，分別提取單純的瞬變電磁信號與激發(fā)極化信號，然后分別進行三維反演和解釋。本發(fā)明方法能能夠有效的提取地礦探測中低阻地質(zhì)異常信息、壓制激發(fā)極化效應，可以有效提高礦體勘探中瞬變電磁與激發(fā)極化的綜合解釋效果。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于地球物理探測技術(shù)領域，具體涉及一種瞬變電磁和激發(fā)極化效應解耦方法。

背景技術(shù)

地礦勘探中，大多數(shù)成礦巖石受激發(fā)極化效應的影響，電阻率是一個與發(fā)射頻率、巖礦石電化學性質(zhì)等因素有關的復數(shù)，這就導致了野外測量所得的電磁場信號包含電磁感應效應與激發(fā)極化效應雙重因素影響；這一現(xiàn)象主要表現(xiàn)為在金屬礦或硫化礦產(chǎn)等激發(fā)極化效應較強的地區(qū)進行瞬變電磁勘探時，瞬變電磁采集的晚期信號出現(xiàn)負值的現(xiàn)象，即瞬變電磁的激發(fā)極化效應影響。

理論上若無激發(fā)極化效應影響，瞬變電磁響應為一嚴格衰減的正值信號，但由于耦合效應的存在，瞬變電磁晚期信號往往不滿足衰減規(guī)律，并伴隨大量負值，這使得傳統(tǒng)的解釋方法完全失效，導致采集數(shù)據(jù)完全報廢。

因此，探索瞬變電磁與激發(fā)極化響應的解耦，實現(xiàn)瞬變電磁與激發(fā)極化的聯(lián)合解釋成為礦產(chǎn)資源勘探研究的焦點問題，但由于電磁耦合的復雜性，目前尚沒有一種具有普適性的方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種瞬變電磁和激發(fā)極化效應解耦與聯(lián)合解釋方法，用以實現(xiàn)瞬變電磁與激發(fā)極化的聯(lián)合解釋。

為了實現(xiàn)上述任務，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種瞬變電磁和激發(fā)極化效應解耦方法，包括以下步驟：

將采集到的信號分解為直流分量和交流分量，提取的交流分量反映了瞬變電磁和激發(fā)極化效應的耦合效果，以此作為獨立分量分析的信號源；

采用最小互信息獨立分量分析算法進行激發(fā)極化效應分離，提取探測區(qū)域瞬變電磁信號與激發(fā)極化效應信號；

對于提取的激發(fā)極化效應信號，基于電阻率法進行激發(fā)極化三維反演；對于提取的瞬變電磁信號，采用瞬變電磁解釋技術(shù)進行瞬變電磁解釋。

進一步地，所述的最小互信息獨立分量分析算法采用互信息極小化判據(jù)、基于自然梯度優(yōu)化，包括兩個方面：優(yōu)化判據(jù)和尋優(yōu)算法。

進一步地，所述的優(yōu)化判據(jù)采用互信息極小化判據(jù)，表示為：

上式中，x是交流分量，y是輸出信號，y_i是輸出信號y中的元素，m是輸出信號個數(shù)，W是分離矩陣，log|W|為分離矩陣信息度量，H(·)為信息熵。

進一步地，所述的采用最小互信息獨立分量分析算法采用自然梯度法進行優(yōu)化，通過將常規(guī)梯度用自然梯度代替，從而簡化調(diào)節(jié)參數(shù)時的分離矩陣求逆計算，保證計算的穩(wěn)定性。

進一步地，通過逐步調(diào)節(jié)分離矩陣W使目標函數(shù)取得極小值完成尋優(yōu)過程；調(diào)節(jié)分離矩陣的調(diào)節(jié)量ΔW表示為：

上式中，W是分離矩陣，μ為調(diào)節(jié)參數(shù)。

一種瞬變電磁和激發(fā)極化效應解耦系統(tǒng)，包括依次連接的信號采集分解模塊、分離模塊以及反演解釋模塊，其中：

所述的信號采集分解模塊用于將采集到的信號分解為直流分量和交流分量，提取的交流分量反映了瞬變電磁和激發(fā)極化效應的耦合效果，以此作為獨立分量分析的信號源；

所述的分離模塊采用最小互信息獨立分量分析算法進行激發(fā)極化效應分離，提取探測區(qū)域瞬變電磁信號與激發(fā)極化效應信號；