编码源电磁测深法获取大地全区视电阻率谱的方法及装置的制造方法_2

文档序号:9843163阅读:来源:国知局
的两极中点之间的距 离,μ〇为自由空间的磁导率,i为虚数单位,口为接收电极的中点至水平电偶源的两极中点之 间的连线与水平电偶源的两极连线的夹角,
为均匀大地的波数,ΡΗΖ( ω )为所述全区视电阻率。
[0056] 结合第二方面,本发明实施例提供了上述第二方面的第四种可能的实现方式,其 中,所述装置还包括:
[0057] 计算模块,用于根据所述待测大地的频率响应,获取所述待测大地的传递函数,由 所述传递函数计算所述待测大地的阶跃响应或冲激响应,根据所述阶跃响应的晚期渐近值 或所述冲激响应的峰值时刻,计算所述待测大地的视电阻率。
[0058] 在本发明实施例提供的方法及装置中,向待测大地输入电流信号,采集待测大地 输出的电磁场响应信号时间序列,电流信号为逆重复Μ序列且周期为工频周期的偶数倍;根 据电流信号和电磁场响应信号时间序列,通过循环互相关方式获取待测大地的频率响应; 根据待测大地的频率响应及接收电磁场分量,获取待测大地的全区视电阻率谱。本发明通 过逆重复Μ序列的电流信号激发,采用循环互相关技术获取全区视电阻率谱,提高了获取全 区视电阻率的效率,及提高了获取的全区视电阻率的频率分辨率,且由于采用互相关法及 电流信号逆重复Μ序列的周期为工频周期的偶数倍,能有效压制工频干扰,增强了抗干扰能 力。
[0059] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合 所附附图,作详细说明如下。
【附图说明】
[0060] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对 范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这 些附图获得其他相关的附图。
[0061] 图1Α示出了本发明实施例1所提供的一种获取全区视电阻率的方法流程图;
[0062] 图1Β示出了本发明实施例1所提供的一种逆重复Μ序列的时间域波形示意图;
[0063] 图1C示出了本发明实施例1所提供的一种逆重复Μ序列的功率谱示意图;
[0064] 图1D示出了本发明实施例1所提供的一种逆重复Μ序列的自相关函数曲线的示意 图;
[0065] 图1Ε示出了本发明实施例1所提供的一种编码源电磁测深阵列式工作布置示意 图;
[0066] 图1F示出了本发明实施例1所提供的一种编码源电磁测深发射系统的结构示意 图;
[0067] 图1G示出了本发明实施例1所提供的一种编码源电磁测深接收机系统的结构示意 图;
[0068] 图2示出了本发明实施例2所提供的一种获取全区视电阻率的装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0069] 下面将结合本发明实施例中附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在 此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因 此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的 范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做 出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0070] 考虑到相关技术中依次向待测大地输入预设的多个不同频率的电流信号,如此一 个频率一个频率的进行扫频勘测,效率很低,且没有采用相关辨识技术,抗干扰能力不强。 基于此,本发明实施例提供了一种编码源电磁测深法获取大地全区视电阻率谱的方法及装 置。下面通过实施例进行描述。
[0071] 实施例1
[0072] 参见图1Α,本发明实施例提供了一种编码源电磁测深法获取大地全区视电阻率谱 的方法。该方法具体包括以下步骤:
[0073] 步骤101:向待测大地输入电流信号,采集待测大地输出的电磁场响应信号时间序 列,电流信号为逆重复Μ序列且周期为工频周期的偶数倍。
[0074] 本发明实施例中,通过时钟信号触发线性反馈移位寄存器生成电流信号,该电流 信号为周期性伪随机的逆重复Μ序列。
[0075] 本发明实施例的执行主体为用于编码源电磁测深法获取大地全区视电阻率谱的 装置,该装置中设置有Ν+1位寄存器,Ν为大于或等于3的整数。在这Ν+1位寄存器中,1位寄存 器用于生成二分频移位寄存器时钟信号,剩余的Ν位寄存器组成线性反馈移位寄存器,预先 设定线性反馈移位寄存器的反馈位,这Ν位线性反馈移位寄存器组成了最大长度伪随机m序 列产生电路。上述另1位寄存器二分频线性反馈移位寄存器时钟信号,将该时钟信号与N位 线性反馈移位寄存器生成的伪随机m序列进行异或运算,实现对伪随机m序列隔位取反,得 到逆重复1序列。驱动大功率IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶 体管)逆变器,通过水平电偶极子向大地供入编码电流。用接收电磁场相同的接收机,按照 设定的采样率将输入大地的编码电流信号采样为时间序列,将采样得到的时间序列信号确 定为电流信号,电流信号为多周期的信号。
[0076] 其中,逆重复Μ序列的周期及频带是可调节的,可以通过选择不同的线性反馈移位 寄存器位数及时钟频率来调节。线性反馈移位寄存器的位数一般取5、6、7、8、9或10位,时钟 频率可以在频率区间[0.5Hz,10kHz]内进行选择。其中,如表1所示,不同的线性反馈移位寄 存器位数与时钟频率,对应的逆重复Μ序列的周期及序列位长不同。表1中本原多项式为产 生逆重复Μ序列的反馈位表达式,时钟频率与逆重复Μ序列周期的对应表中只是示意性地给 出时钟频率,具体操作中时钟频率可以在频率区间[0.5Ηζ,10kHz ]内进行选择。改变产生逆 重复Μ序列的时钟频率,可方便地实现分频段激发,一般2-3次激发就能获得0.1Hz至 10000Hz的频率范围的频率覆盖,提高了工作效率。
[0077]表 1 [0078]
[0079] 其中,逆重复Μ序列的周期是最大线性反馈伪随机m序列的周期的2倍。取逆重复Μ 序列的周期为工频周期的偶数倍,即电流信号的周期为工频周期的偶数倍。在工业用电较 多的场景下,电流信号会受工业用电的影响。而电流信号的相关峰值表现为周期性的正负 交替出现,因此取电流信号的周期为工频周期的偶数倍,可以有效的压制工频干扰,削弱工 频干扰对电流信号的影响,进而提高获取的频率响应函数的准确性。
[0080] 其中,逆重复Μ序列的时间域波形如图1Β所示,逆重复Μ序列1个周期内波形是随机 的。逆重复Μ序列的功率谱如图1C所示,其功率谱为离散的线状谱。逆重复Μ序列的自相关函 数曲线如图1D所示,该自相关函数的曲线表现为正负交替的尖脉冲。
[0081] 如图1Ε所示的编码源电磁测深阵列式工作布置方式中,通过水平电偶极子源ΑΒ向 待测大地输入逆重复Μ序列的电流信号,并通过接收电极ΜΝ或磁棒采集待测大地输出的电 磁场响应信号时间序列。在本发明实施例中,既可以同步方式采集电磁场响应信号时间序 列,也可以异步方式采集电磁场响应信号时间序列。
[0082] 步骤102:根据电流信号和电磁场响应信号时间序列,通过循环互相关方式获取待 测大地的频率响应。
[0083] 按照电流信号的时间序列周期和采样率触发软件程序生成参考信号,将电磁场响 应信号时间序列及电流信号分别与参考信号进行循环互相关,得到电磁场响应信号时间序 列对应的互相关时间序列及电流信号对应的互相关时间序列。
[0084] 其中,该参考信号序列长度与参与计算的电磁场响应信号及输入电流信号序列长 度相同,是输入电流信号周期的整数倍。该参考信号的生成方式可以与电流信号的生成方 式相同,也可从电流信号的时间序列中提取。其中,设置产生逆重复Μ序列的线性反馈移位 寄存器的位数及反馈位之后,产生的逆重复Μ序列是固定的,只是不同的寄存器初始状态产 生的逆重复Μ序列之间具有时间延迟,但是产生的逆重复Μ序列的频谱分布是相同的。
[0085] 其中,该参考信号的周期与电流信号周期相同,均为工频周期的偶数倍。后续根据 该参考信号来对电流信号和电磁场响应信号进行循环互相关处理,可以有效压制工频干 扰,提高抗干扰能力。
[0086] 在本发明实施例中,根据上述参考信号和电流信号,通过如下公式(5)将参考信号 与电流信号进行循环互相关,得到电流信号对应的互相关时间序列。以及,根据参考信号和 电磁场响应信号时间序列,通过如下公式(6)将参考信号与电磁场响应信号时间序列进行 循环互相关,得到电磁场响应信号时间序列对应的互相关时间序列。
[0087] Cus (t) = cxcorr (u, SS) · · · (5)
[0088] Cys(t) = cxcorr(yout ,SS)··· (6)
[0089] 其中,在公式(5)和(6)中,u为电流信号,y
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