[發(fā)明專利]地空短偏移電磁探測系統(tǒng)、多源發(fā)射信號分離方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010071726.X
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111257951B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 武欣;薛國強;周舟
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 北京市恒有知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

本發(fā)明屬于地球物理勘探領(lǐng)域，具體涉及一種地空短偏移電磁探測系統(tǒng)、多源發(fā)射信號分離方法。本發(fā)明系統(tǒng)包括發(fā)射系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)，發(fā)射系統(tǒng)包括一個或多個在地面布設(shè)的基于長接地線源的發(fā)射裝置；觀測系統(tǒng)包括多個觀測裝置；觀測裝置包括飛行設(shè)備、單分量磁場傳感器、接收機；用于采集單一分量磁場數(shù)據(jù)的所述觀測裝置，其數(shù)量大于所述發(fā)射裝置的數(shù)量；多個觀測裝置按照預(yù)設(shè)編隊在設(shè)定觀測區(qū)域進行飛行觀測，獲取對應(yīng)的多組觀測信號；設(shè)定觀測區(qū)域為中任意一點距離各個發(fā)射裝置的距離均小于擬探測深度的N倍，其中N為設(shè)定值。本發(fā)明實現(xiàn)了經(jīng)濟靈活的多分量觀測，為深部大型礦床的高分辨、經(jīng)濟、快速探測與地下構(gòu)造信息提取提供了更多的可能性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地球物理勘探領(lǐng)域，具體涉及一種地空短偏移電磁探測系統(tǒng)、多源發(fā)射信號分離方法。

背景技術(shù)

電磁法是一種基于電磁感應(yīng)原理的地球物理探測方法，其以地下媒質(zhì)電導(dǎo)率等物性差異為基礎(chǔ)，觀測在天然或人工場源激勵下大地產(chǎn)生的響應(yīng)電磁場(即二次場)，通過分析二次場的時空分布規(guī)律，最終實現(xiàn)對地下構(gòu)造信息的提取，因此被廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)、地下水、地?zé)岬荣Y源調(diào)查，及地質(zhì)填圖、環(huán)境工程等領(lǐng)域。

傳統(tǒng)的電磁探測方法均為地面方法，即整個觀測系統(tǒng)全部布設(shè)于地面，因此，在諸如戈壁、沙漠、溝壑或水網(wǎng)密布以及森林覆蓋等地區(qū)，地面方法探測效率較低，難以實現(xiàn)快速大面積覆蓋。為解決上述問題，研究人員提出航空電磁法(Airborne Electromagneticmethod,AEM)。

航空電磁探測系統(tǒng)與方法可分為全航空系統(tǒng)(Airborne Electromagneticsystem,ATEM)與半航空系統(tǒng)(Semi-airborne electromagnetic system,SATEM)。所謂全航空系統(tǒng)，即將包括發(fā)射機、發(fā)射回線及其承載結(jié)構(gòu)、傳感器以及接收機的整套觀測系統(tǒng)全部搭載于飛行平臺之上。相對的，半航空系統(tǒng)則指僅將部分觀測系統(tǒng)搭載于飛行平臺上的。如圖1所示，半航空系統(tǒng)一般會選擇將系統(tǒng)的發(fā)射部分(發(fā)射機與天線)布設(shè)于地面，接收部分(傳感器與接收機)搭載于飛行平臺上。布設(shè)于地面的發(fā)射部分，由于不再受飛行平臺所能提供的載重能力與航空搭載的布設(shè)空間的限制，從而可以輸出更強的發(fā)射能量，有助于實現(xiàn)比全航空系統(tǒng)更大的探測深度；由于半航空探測方法與技術(shù)具有高效、大深度等潛在特點，近年來越發(fā)受到市場重視。

現(xiàn)有半航空方法及技術(shù)的基本特征包括：基于長偏移瞬變電磁探測方法、開展多分量觀測以及采用長接地線源?；陂L偏移瞬變電磁探測方法基本理論，通過增大偏移距的方式保證較大的探測深度；開展多分量觀測，利用多分量觀測結(jié)果進行聯(lián)合處理解釋，提高系統(tǒng)對地下電性結(jié)構(gòu)的分辨能力；采用長接地線源，降低傳統(tǒng)瞬變電磁法所使用的回線源的布設(shè)難度，提升工作效率。

基于長偏移探測方法在距源較遠處開展觀測，此時信號幅度將大幅下降、信號帶寬也將顯著變窄，實際未能充分利用發(fā)射信號的潛能。在多分量觀測方面，目前的主流解決方案是將電磁傳感器及其他輔助傳感器安裝于一個集成度非常高的吊艙中，這將導(dǎo)致吊艙重量及尺寸均較大，只能采用有人直升機搭載，應(yīng)用成本大幅提升。雖然近年來無人機技術(shù)發(fā)展迅猛，但一般的民用低成本無人機依然難以實現(xiàn)對上述多分量傳感器吊艙的搭載。此外，現(xiàn)有半航空方法采用單一發(fā)射源的觀測方式，由于這種單一發(fā)射源僅有一個極化方向，不利于對地下各向異性電性結(jié)構(gòu)的精細探測。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明的第一方面，提出一種地空短偏移電磁探測系統(tǒng)，包括發(fā)射系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)，所述發(fā)射系統(tǒng)包括一套或多套在地面布設(shè)的基于長接地線源的發(fā)射裝置；所述觀測系統(tǒng)包括多個觀測裝置；所述觀測裝置包括飛行設(shè)備、觀測設(shè)備，所述觀測設(shè)備包括單分量磁場傳感器、接收機；

用于采集單一分量磁場數(shù)據(jù)的所述觀測裝置，其數(shù)量大于所述發(fā)射裝置的數(shù)量；

多個所述觀測裝置按照預(yù)設(shè)編隊在設(shè)定觀測區(qū)域飛行進行電磁信號的多分量觀測，獲取對應(yīng)的多組觀測信號；所述設(shè)定觀測區(qū)域中任意一點距離各個發(fā)射裝置的距離均小于擬探測深度的N倍，其中N為設(shè)定值。