[發明專利]一種探測大地電性結構的方法和裝置

有效

• 申請號: 201911188672.9
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110865240B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 陳衛營;何一鳴;薛國強;陳穩
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01V3/08
• 代理公司: 北京律遠專利代理事務所(普通合伙) 11574
• 代理人: 孫曉楠

本發明公開了一種探測大地電性結構的方法和裝置，所述方法包括：獲取輸電線產生的工頻電磁場信號與大地作用后的信號；從獲得的信號中提取有效工頻電磁場信號；對有效工頻電磁場信號進行數據處理得到大地電性結構。本發明實施例基于工頻電磁場信號實現對大地電性結構的測量，既消除了工頻電磁場干擾，又實現了對大地電性結構的探測，提高了對大地電性結構的探測精度，降低了起伏山區的探測成本，提高了起伏山區的施工效率。

技術領域

本發明實施例涉及電磁場及其應用技術，尤指一種探測大地電性結構的方法和裝置。

背景技術

電磁法是探測地球電性結構的主要手段，因具有勘探深度大、不受高阻層屏蔽、對低阻體靈敏、成本低效率高等優點，電磁法已被廣泛應用于金屬礦產、油氣資源、水文地質、工程勘查、環境評估、殼幔研究等領域。獲得高信噪比的觀測信號是保障電磁法數據處理精度及探測結果準確度的關鍵因素，也是數據采集的首要目標。然而，電磁法的數據通常會受到多種多樣的噪音干擾，導致其信號質量下降。其中最普遍存在且影響最為嚴重的一個干擾是輸電線系統產生的工頻電磁場干擾，即50赫茲(Hz)(有些國家為60Hz)及其諧頻成分的電磁波干擾。當觀測點離輸電線較近時，有效電磁信號幾乎被強工頻信號淹沒，形成似等振幅的50Hz噪聲干擾，導致觀測數據發生嚴重畸變。

為壓制或去除電磁法數據中的工頻電磁場干擾，人們在數據采集和處理過程中不得不采取各種各樣的技術手段。但是，工頻電磁場干擾對電磁法觀測的影響途徑比較多，影響機理比較復雜，干擾影響也具有多樣性，單一的數據處理方法很難對其進行徹底的濾除，而且大部分濾波技術還會造成有效頻譜信息的損失。特別是當離輸電線較近，工頻電磁場干擾強度較大時，常規的濾波、陷波技術無法完全消除工頻電磁場干擾，且由頻率混疊的作用、限幅效應、諧波效應等造成的干擾也無法通過后續的數據處理方法進行消除。工頻電磁場干擾成為電磁法測量中無法避免、難以克服的一種干擾。

發明內容

本發明實施例提出了一種探測大地電性結構的方法和裝置，能夠在消除輸電線產生的工頻電磁場干擾的情況下實現對大地電性結構的探測。

本發明實施例提出了一種探測大地電性結構的方法，包括：

獲取輸電線產生的工頻電磁場信號與大地作用后的信號；

從獲得的信號中提取有效工頻電磁場信號；

對有效工頻電磁場信號進行數據處理得到大地電性結構。

在本發明實施例中，從獲得的信號中提取有效工頻電磁場信號包括：

對所述獲得的信號進行傅里葉變換，從傅里葉變換后的信號中提取特定頻率的信號，將特定頻率的信號進行傅里葉逆變換得到所述有效工頻電磁場信號；

其中，所述特定頻率包括基頻和以下至少之一：多次諧波、間諧波、次諧波。

在本發明實施例中，對有效工頻電磁場信號進行數據處理得到大地電性結構包括：

根據所述基頻的垂直磁場分量與諧頻的垂直磁場分量確定所述諧頻電流；其中，所述諧頻包括以下至少之一：多次諧頻、間諧頻、次諧頻；

當所述有效工頻電磁場信號滿足非近場條件時，根據基頻電流和所述諧頻電流計算無限長導線產生的電磁場和輸電線在層狀大地中產生的電磁場；

根據無限長導線產生的電磁場和輸電線在層狀大地中產生的電磁場對所述有效工頻電磁場信號進行反演得到大地電性結構。

本發明實施例提出了一種探測大地電性結構的裝置，包括：

信號獲取模塊，用于獲取傳輸電產生的工頻電磁場信號與大地作用后的信號；

信號提取模塊，用于從獲得的信號中提取有效工頻電磁場信號；

信號處理模塊，用于對有效工頻電磁場信號進行數據處理得到大地電性結構。