[发明专利]一种瞬变电磁早期信号的重构方法

说明书

技术领域

本发明涉及瞬变电磁领域，具体涉及一种瞬变电磁早期信号的重构方法。

背景技术

瞬变电磁法(Transient electromagnetic method)是地球物理勘探的主要手段之一，通过向地下发射一次脉冲磁场以激发地质体，使其产生随时间变化的二次场，接收二次场的回波信号并从中提取不同地质体的特征谱，通过反演算法获得地质体的具体信息。接收信号是瞬变电磁实际信号与天线系统函数的卷积，瞬变电磁早期信号幅值高且衰减速度快，含有丰富的高频成分，由于接收天线存在过渡过程(天线在各个频段的系统函数不是1)，使得接收信号产生高频响应失真，即天线输出信号与实际信号在早期存在较大偏差，增大了浅层探测盲区。

为了改善输出信号与实际信号的偏差，减小天线系统过渡过程对瞬变电磁信号的影响，目前多采用阻尼匹配法来改善天线系统的高频响应，由不同阻尼系数对接收天线单位冲击响应及阶跃响应的曲线对比可知，阻尼系数大小决定了接收天线的响应速度和稳定性，由于接收天线输出的观测信号为瞬变电磁实际信号和接收天线单位冲击响应的卷积，接收天线的性能将直接影响观测信号的质量，因此阻尼系数对于观测信号有较大影响，在临界阻尼状态下接收天线对于瞬变电磁信号的影响最小，观测信号与理论信号最接近，在过阻尼或欠阻尼条件下信号都严重失真，尤其早期信号与理论信号差别较大。阻尼匹配法是通过调整阻尼电阻来改善接收天线的频响特性，从而改善天线性能，在临界阻尼状态下能够有效减小早期信号的高频失真，减小浅层探测盲区。但是临界阻尼状态并不是由天线系统唯一决定，还受地质体的电磁特性及周围电磁环境等因素影响，在不同地质介质条件下需要不同的阻尼电阻使天线工作在临界阻尼状态，由于地质介质复杂，且影响天线工作状态的因素较多，所以这在实际应用中是不现实的，若天线工作在过阻尼状态则早期信号失真更严重；若天线工作在欠阻尼状态则系统变得不稳定，接收信号为振荡信号。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种瞬变电磁早期信号的重构方法，其提出了改进的反卷积算法来改善天线系统对瞬变电磁信号的影响，以降低天线系统过渡过程的影响，使输出信号与实际信号接近一致。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种瞬变电磁早期信号的重构方法，包括如下步骤：

步骤1，根据接收天线的系统参数建立三层地电模型，先对该模型进行一维正演得到理论瞬变电磁响应信号，使理论瞬变电磁响应信号通过接收天线，并在天线输出端加入高斯白噪声，由此获得观测信号；

步骤2，基于天线的频响函数，在频域上按照维纳滤波器算法构造增量维纳反卷积滤波器g(ω)，即

g(ω)=H*(ω)|H(ω)|2+γ]]>

式中，H(ω)为天线的频响函数，γ为输入信号的信噪比的倒数；

步骤3，将观测信号作为反卷积滤波输入信号输入到步骤2所构造出的增量维纳反卷积滤波器g(ω)中，并获得该输入信号的反卷积滤波输出信号即