[发明专利]一种提高隧道掌子面瞬变电磁探水信噪比的方法

说明书

本发明公开了一种提高隧道掌子面瞬变电磁探水信噪比的方法，所述发明使用两种技术手段：采用正反向数据采集叠加的抗干扰方案以及对信号数据进行叠加处理，为了验证采用正反向数据采集叠加的抗干扰方案的优异性，本发明采用了其他抗干扰实验方案进行对比例证，所述的提高隧道掌子面瞬变电磁探水信噪比的方法设计合理，其通过采用正反向数据采集叠加的抗干扰方案以及对信号数据进行叠加处理的两种技术手段，方法创新有效，实用性强，克服了目前隧道掌子面瞬变电磁探水装置中噪声与有效信号一起被接受，影响观测数据的质量及反演解释计算的结果，限制了观测弱信号的能力，限制了探测深度的技术问题，值得推广与应用。

技术领域

本发明涉及地质层勘探领域，具体是一种提高隧道掌子面瞬变电磁探水信噪比的方法。

背景技术

在地质探测工作中，应用的瞬变电磁法是一种宽频电磁系统，理论上频带宽度是无限的，但由于观察仪器的限制，一般能够观测的频带为几个赫兹到数十千赫兹，而随着谐波次数的增高，电磁能量衰减快，由于高频分量对浅层勘探更有利，所以采集系统的频带应该尽量的宽，然而频带过宽会使得系统的信噪比下降。

为了比瞬变电磁雷达法测得地下更深的数据，一般采用常规瞬变电磁探测方法，根据瞬变电磁信号分析，接受线圈接受的信号为二次场信号，已经很微弱，加上周围噪声信号比较强，会导致信噪比降低。

针对上述背景技术中的问题，本发明提供了一种提高隧道掌子面瞬变电磁探水信噪比的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高隧道掌子面瞬变电磁探水信噪比的方法，以解决上述背景技术中提出的目前常规瞬变电磁探测方法导致信噪比降低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种提高隧道掌子面瞬变电磁探水信噪比的方法，其包括两种技术手段：采用正反向数据采集叠加的抗干扰方案以及对信号数据进行叠加处理，所述采用正反向数据采集叠加的抗干扰方案通过图1、图2、图3、图4以及图5进行说明，图1和2为正反向方波观测，压制稳定和工频干扰，的结果示意图，图3为正反向间歇方波观测压制干扰(稳定干扰)结果示意图，图4为正反向间歇方波观测压制干扰(偶数倍周期)结果示意图，图5为正反向间歇方波观测压制干扰(奇数倍周期)结果示意图；通过对图1—图5的实验结果分析，实验结论为：正反向间歇方波不仅压制稳定干扰还可以压制工频干扰，压制工频干扰要求：基频周期＝工频周期的偶数倍。

所述信号叠加实施方式为：把多个周期的信号逐次累加，再取其平均值，增强和保持有用信号，采用周期性脉冲序列连续激发二次场，使用双极性同步采样。

所述信号叠加原理为：设测量信号为v，输入有用信号为v_i，工频干扰为v₅₀，系统直流失调为Δv，忽略其他干扰测量信号：v＝(v₊-v-)/2＝[(v_i+v₅₀+Δv)-(-v_i+v₅₀+Δv)]/2＝v_i

为了验证采用正反向数据采集叠加的抗干扰方案的优异性，本发明采用了其他抗干扰实验方案进行对比例证。

所述其他抗干扰实验方案为：在安徽铜陵冬瓜山铜矿复杂环境的测区内，使用多功能接收机，多功能接受机中安装有中心回线装置，通过改变发射频率、发射线圈框长度、发射电流大小、叠加次数(增加一次观测采集周期数)和观测次数(增加重复观测次数)以及将这些参数组合一起进行野外抗干扰实验，实验进行前需要进行测点噪声准备实验。

所述测点噪声实验具体实施方式为：通过等间隔密集采样方式，在发射线框不供电时采集了试验点上的噪声，采样时间间隔为30.5μs，采集1000个数据，实验结果如图6所示，实验结论为：试验点采集到的噪声很强，并且明显具有周期性，这些噪声由周围的高压电线和矿井设备产生，会对瞬变电磁晚期的数据产生很大干扰，影响深部信息的获取。