一种收发自动同步变频的电磁勘探方法

摘要

一种收发自动同步变频的电磁勘探方法，发送机通过发送电极向大地供入一定的频率和大小的电流信号作为人工激励源，发送的电流信号频率按照预设的“时间-频率表”自动切换。接收机按照与发送机相同的“时间-频率表”同步接收大地电磁响应，经过相关检测方法，去除不相关噪声，得到包含有地电阻率信息的大地电磁响应，最终得出地电阻率分布。

主权项

一种收发自动同步变频的电磁勘探方法，其特征在于，所述的方法是：由发送机按照“时间‑频率表”在预定时间向地下供入预定频率的电流信号作为人工激励源，采用接收机同步同频接收所在位置的大地电磁响应，经过模拟滤波以及数字信号处理方法去除噪声，得到大地的频谱响应，然后计算得到地球物理信息；所述的方法的步骤如下：1)发送机按照“时间‑频率表”在预定时间向地下供入预定频率的电流信号，以此电流信号作为人工激励源；2)接收机在距离人工激励场源数米到数十公里范围内，接收大地的电磁响应信息；3)发送和接收之间通过GPS/北斗授时定位模块实现同步同频，并记录收发位置信息；4)接收机将传感器信号经前置滤波放大后，通过乘法器将信号频率搬移，再经过带通滤波器滤除带外噪声；5)滤波后的信号经模拟‑数字转换器转换为数字信号，再利用数字相关检测算法，去除不相关噪声，提取大地电磁响应；6)由步骤5)所得的大地电磁响应计算得到卡尼亚视电阻率ρ_s和阻抗相位φ_z；所述的步骤3)中，接收机根据“时间‑频率表”中当前的频率实现同频检测，滤除非同频的干扰信号；同频检测的原理如下：接收的信号r(t)表示为：其中，E_n为淹没在噪声中的有用信号幅值，n(t)为噪声；由于收发是按照“时间‑频率表”同频同步，所以采用发送机发送的电流信号作为相关的参考信号：s(t)＝I_n sinω_nt，其中，I_n为发射电流的幅值，ω_n为信号频率；经如下相关计算，可得：其中，X_n为同频检测的结果，是接收信号r(t)与参考信号s(t)进行相关运算后的值，ω_n为信号频率，为信号相位，T为接收信号的时长，s(t)为发送信号，用作参考信号；由于信号与噪声的不相关，项趋近于零，使得接收的噪声被抑制；所述的步骤4)中，接收机根据信号频谱的特征，利用乘法器将任意频率搬移到固定频率，再采用带通滤波器滤除带外噪声的方法为：根据如下公式：其中ω_n为信号频率，A_n为信号幅值，为信号相位，ω_L为接收机本地频率合成器产生的信号频率；从上式得到，两个频率的信号相乘，得到另外两个频率的信号，即：ω_n‑ω_L和ω_n+ω_L；相乘后的信号通过后级的带通滤波器滤除了项，保留项，保留项中含有原信号幅度和相位的信息。