[發明專利]一種提高隧道掌子面瞬變電磁探水信噪比的方法

在審

• 申請號: 201810993140.1
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN108845363A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 鄭靜;李尊武;葉英;張城瑞;張曉龍;劉成功;徐志杰;葉子健
• 申請（專利權）人: 中交第一公路工程局有限公司
• 主分類號: G01V3/38
• 分類號: G01V3/38
• 代理公司: 北京智沃律師事務所 11620
• 代理人: 杜欣

本發明公開了一種提高隧道掌子面瞬變電磁探水信噪比的方法，所述發明使用兩種技術手段：采用正反向數據采集疊加的抗干擾方案以及對信號數據進行疊加處理，為了驗證采用正反向數據采集疊加的抗干擾方案的優異性，本發明采用了其他抗干擾實驗方案進行對比例證，所述的提高隧道掌子面瞬變電磁探水信噪比的方法設計合理，其通過采用正反向數據采集疊加的抗干擾方案以及對信號數據進行疊加處理的兩種技術手段，方法創新有效，實用性強，克服了目前隧道掌子面瞬變電磁探水裝置中噪聲與有效信號一起被接受，影響觀測數據的質量及反演解釋計算的結果，限制了觀測弱信號的能力，限制了探測深度的技術問題，值得推廣與應用。

技術領域

本發明涉及地質層勘探領域，具體是一種提高隧道掌子面瞬變電磁探水信噪比的方法。

背景技術

在地質探測工作中，應用的瞬變電磁法是一種寬頻電磁系統，理論上頻帶寬度是無限的，但由于觀察儀器的限制，一般能夠觀測的頻帶為幾個赫茲到數十千赫茲，而隨著諧波次數的增高，電磁能量衰減快，由于高頻分量對淺層勘探更有利，所以采集系統的頻帶應該盡量的寬，然而頻帶過寬會使得系統的信噪比下降。

為了比瞬變電磁雷達法測得地下更深的數據，一般采用常規瞬變電磁探測方法，根據瞬變電磁信號分析，接受線圈接受的信號為二次場信號，已經很微弱，加上周圍噪聲信號比較強，會導致信噪比降低。

針對上述背景技術中的問題，本發明提供了一種提高隧道掌子面瞬變電磁探水信噪比的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高隧道掌子面瞬變電磁探水信噪比的方法，以解決上述背景技術中提出的目前常規瞬變電磁探測方法導致信噪比降低的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種提高隧道掌子面瞬變電磁探水信噪比的方法，其包括兩種技術手段：采用正反向數據采集疊加的抗干擾方案以及對信號數據進行疊加處理，所述采用正反向數據采集疊加的抗干擾方案通過圖1、圖2、圖3、圖4以及圖5進行說明，圖1和2為正反向方波觀測，壓制穩定和工頻干擾，的結果示意圖，圖3為正反向間歇方波觀測壓制干擾(穩定干擾)結果示意圖，圖4為正反向間歇方波觀測壓制干擾(偶數倍周期)結果示意圖，圖5為正反向間歇方波觀測壓制干擾(奇數倍周期)結果示意圖；通過對圖1—圖5的實驗結果分析，實驗結論為：正反向間歇方波不僅壓制穩定干擾還可以壓制工頻干擾，壓制工頻干擾要求：基頻周期＝工頻周期的偶數倍。

所述信號疊加實施方式為：把多個周期的信號逐次累加，再取其平均值，增強和保持有用信號，采用周期性脈沖序列連續激發二次場，使用雙極性同步采樣。

所述信號疊加原理為：設測量信號為v，輸入有用信號為v_i，工頻干擾為v₅₀，系統直流失調為Δv，忽略其他干擾測量信號：v＝(v₊-v-)/2＝[(v_i+v₅₀+Δv)-(-v_i+v₅₀+Δv)]/2＝v_i

為了驗證采用正反向數據采集疊加的抗干擾方案的優異性，本發明采用了其他抗干擾實驗方案進行對比例證。

所述其他抗干擾實驗方案為：在安徽銅陵冬瓜山銅礦復雜環境的測區內，使用多功能接收機，多功能接受機中安裝有中心回線裝置，通過改變發射頻率、發射線圈框長度、發射電流大小、疊加次數(增加一次觀測采集周期數)和觀測次數(增加重復觀測次數)以及將這些參數組合一起進行野外抗干擾實驗，實驗進行前需要進行測點噪聲準備實驗。

所述測點噪聲實驗具體實施方式為：通過等間隔密集采樣方式，在發射線框不供電時采集了試驗點上的噪聲，采樣時間間隔為30.5μs，采集1000個數據，實驗結果如圖6所示，實驗結論為：試驗點采集到的噪聲很強，并且明顯具有周期性，這些噪聲由周圍的高壓電線和礦井設備產生，會對瞬變電磁晚期的數據產生很大干擾，影響深部信息的獲取。