一种电磁频率测深中电磁干扰的识别和抑制方法及系统与流程

本发明涉及地质勘探，具体涉及一种电磁频率测深中电磁干扰的识别和抑制方法及系统。

背景技术：

1、影响电磁法勘探数据采集和勘探成果质量的主要因素是电磁干扰，而其中高压线及欺谐波引起的电磁干扰最为严重。为了减少电磁干扰人们从仪器设计制造、野外数据采集、室内数据处理等方面提出了相应的抑制技术。

2、现有的抑制电磁干扰方法分为三类：一是通过仪器设计抑制电磁干扰，针对干扰频率设计陷波器。二是野外施工中通过增大发射电流、加大场源ab极距、缩小收发距离等增强有用信号，提高信噪比。三是多次采集数据的后期处理来抑制电磁干扰，在不考虑对仪器进行设计的情况下，仅从数据采集以及数据处理方面进行讨论，现有技术存在以下技术问题：

3、(1)采用“通过增大发射电流、加大场源ab极距、缩小收发距离等增强有用信号，提高信噪比”的现有方法，在实际应用中，对减弱电磁场方面的效果仍不够理想，从而导致采集到数据仍受到较大的干扰；

4、(2)多次采集数据的后期处理主要是数据滤波。一般物探方法是通过取多次采集数据的平均值作为最终数据，这种数据处理是建立在干扰为随机噪声的假设前提下，这与高压线、光纤等强电磁干扰特征不符，多次数据的平均达不到抑制干扰的目的。还有人提出信息熵进行有理滤波处理多次测量的电场数据，其实际是一种中值滤波，与平均值一样达不到抑制高压线、光纤等引起的电磁干扰。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电磁频率测深中电磁干扰的识别和抑制方法及系统，用于解决现有方法对电磁干扰的抑制效果不佳的技术问题，从而达到对电磁干扰进行有效抑制并获得有效采集数据的目的。

2、为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种电磁频率测深中电磁干扰的识别和抑制方法，包括以下步骤：

4、对采样频段中的每个频率进行重复数据采集，得到第一数据集，根据所述第一数据集得到第一电场-频率散点图；

5、识别所述第一电场-频率散点图中是否存在脱节点，若是，则从所述第一电场-频率散点图中找到脱节点；

6、获取所述脱节点与非脱节点的电磁频率电流归一化电场，并根据所述电磁频率电流归一化电场获得所述脱节点的受电磁干扰的程度；

7、判断所述受电磁干扰的程度是否超过了阈值，若是，则通过干扰抑制重新获取数据，得到第二数据集，根据所述第二数据集得到第二电场-频率散点图，观察所述第二电场-频率散点图是否存在脱节点，若否，则认为完成电磁干扰的抑制。

8、作为本发明优选的实施方式，在识别所述第二电场-频率散点图是否存在脱节点时，还包括：

9、若是，则进一步判断所述第二电场-频率散点图中的脱节点是否超过了阈值，若否，则认为完成电磁干扰的抑制，若是，则继续通过干扰抑制重新获取数据，直至完成所述电磁干扰的抑制。

10、作为本发明优选的实施方式，在对每个频率进行重复数据采集时，包括：

11、预设第一采样数、第二采样数、第一频段值以及第二频段值；

12、判断所述采样频段中的每个频率处于所述第一频段值或所述第二频段值；

13、若处于所述第一频段值，则根据所述第一采样数对所述频率进行重复数据采集；

14、若处于所述第二频段值，则根据所述第二采样数对所述频率进行重复数据采集。

15、作为本发明优选的实施方式，在根据所述电磁频率电流归一化电场获得所述脱节点的受电磁干扰的程度时，包括：

16、获取每一所述脱节点的电磁频率电流归一化电场的均方根相对差，根据所有所述脱节点的均方差值得到所述脱节点的总均方根相对差；

17、获取每一所述非脱节点的电磁频率电流归一化电场的均方根相对差，根据所有所述非脱节点的均方差值得到所述非脱节点的总均方根相对差；

18、获取所述脱节点的总均方根相对差与所述非脱节点的总均方根相对差间的差值；

19、其中，所述差值代表所述脱节点的受电磁干扰的程度。

20、作为本发明优选的实施方式，在获取所述脱节点和所述非脱节点的电磁频率电流归一化电场的均方根相对差时，包括：

21、根据所述脱节点和所述非脱节点采集得到的电流归一化电场，以及所述脱节点和所述非脱节点各次测量电流归一化电场的均值，得到所述脱节点与非脱节点的电磁频率电流归一化电场的均方根相对差，具体如公式1所示：

22、

23、式中，ei,j为频点i第j次采集得到的电流归一化电场，为频点i各次测量电流归一化电场的均值。

24、作为本发明优选的实施方式，在通过干扰抑制重新获取数据时，包括：

25、根据所述第一数据集的获取区域，确定一更接近场源的区域开展电场数据采集，提高采集到的数据的信噪比，抑制电磁干扰。

26、作为本发明优选的实施方式，在通过干扰抑制重新获取数据时，包括：

27、设置频点的初始电场值，根据每次测量数据与初始电场值的差异获取所述每次测量数据的滤波系数；

28、根据所述每次测量数据的滤波系数迭代更新所述初始电场值，得到相对更接近真实电场值的数据。

29、作为本发明优选的实施方式，在通过干扰抑制重新获取数据时，包括：

30、通过加入所述第一数据集周边频点的数据信息，进行干扰估值滤波，具体如公式2所示：

31、

32、式中，n为参与滤波计算的频点数，m(i)为每个频点重复测量电场的次数，wi,j为滤波系数，ei,j为第i个频点第j次的测量电场。

33、作为本发明优选的实施方式，在通过干扰抑制重新获取数据时，包括：

34、确定对所述第一数据集造成电磁干扰的干扰源，获取所述干扰源的主方向，通过垂直于所述干扰源的主方向对每个频率进行重复数据采集，抑制所述干扰源的电磁干扰。

35、一种电磁频率测深中电磁干扰的识别和抑制系统，包括：

36、采集单元：用于对采样频段中的每个频率进行重复数据采集，得到第一数据集，根据所述第一数据集得到第一电场-频率散点图；

37、识别单元：用于识别所述第一电场-频率散点图中是否存在脱节点，若是，则从所述第一电场-频率散点图中找到脱节点；

38、干扰程度获取单元：用于获取所述脱节点与非脱节点的电磁频率电流归一化电场，并根据所述电磁频率电流归一化电场获得所述脱节点的受电磁干扰的程度；

39、干扰抑制单元：用于判断所述受电磁干扰的程度是否超过了阈值，若是，则通过干扰抑制重新获取数据，得到第二数据集，根据所述第二数据集得到第二电场-频率散点图，观察所述第二电场-频率散点图是否存在脱节点，若否，则认为完成电磁干扰的抑制。

40、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

41、(1)本发明所提出的电磁干扰的识别方法能帮助技术人员更有效地判别出采集到的数据是否收到干扰，从而进一步判断数据是否属于有效数据，并通过相应的干扰抑制方法重新获得数据，保证数据的有效性；

42、(2)本发明通过在更接近场源的区域开展电场数据采集，从而更有效地提高信噪比，抑制电磁干扰，相较于传统加大发射电流能获得更有效的数据；

43、(3)本发明提出一种干扰估算滤波的技术，相较于传统多次重复测量平均的抑制电磁干扰技术，能得到相对更接近真实电场值的数据；

44、(4)本发明提出垂直于干扰源的主方向进行重复数据采集，从而使得采集到的数据能经受较强的电磁干扰。

45、下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。