專利名稱：電法勘探裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電法勘探領(lǐng)域，具體而言，涉及一種電法勘探裝置及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在尋找金屬礦產(chǎn)方面電法勘探(特別是激電法)的應(yīng)用非常廣泛，但是由于生產(chǎn)礦山及其附近存在大量的高壓輸電線和各種用電設(shè)施，這將產(chǎn)生極其強烈的電磁干擾信號；地下開采坑道內(nèi)大量的金屬管道、車輛軌道和廢石渣都給電法的供電和電場接收造成很大的困難。所有這一切，都影響了電法勘探方法的應(yīng)用效果，因此電法勘探在解決危機礦山問題時存在嚴重的噪聲干擾問題。生產(chǎn)礦山附近電磁干擾盡管很大，但一般是隨機性的干擾，而相關(guān)辨識技術(shù)是一種可以有效地去除隨機噪聲干擾的系統(tǒng)辨識方法，在機械、自動化、儀器儀表、認知科學(xué)、生物信息學(xué)等領(lǐng)域都已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是在地球物理探測方面卻沒有得到足夠的重視和應(yīng)用。目前，電法勘探中一般是通過堆疊、濾波、遠參考等方法去除噪聲，但是在礦山電法勘探中這些方法用于去除噪聲就顯得無能為力，因此勘察效果差，直接帶來人力財力的巨大浪費。而且，為了提高信噪比，一個常用的方法就是提高發(fā)送電源的功率，這必然造成發(fā)送機異常笨重，這給山區(qū)的勘探工作帶來巨大的困難。另一方面，激電法是電法勘探中用于找礦的最有效的手段，特別是復(fù)電阻率法，能夠提供較多的電性參數(shù)，探測精度較高。復(fù)電阻率法是指通過測量得到復(fù)電阻率譜也就是頻率響應(yīng)的一種電法勘探方法，但是需要測量多個頻點的電場響應(yīng)才能得到一條頻率響應(yīng)曲線，而且低頻的時候需要的時間很長，因此探測效率很低，這是造成復(fù)電阻率法效果雖好卻不能得到廣泛運用的原因。在電法勘探中如果采用相關(guān)辨識技術(shù)，那么一次測量就能得到一條頻率響應(yīng)曲線，可以有效解決復(fù)電阻率法的效率低下問題，并且具有復(fù)電阻率法探測精度高的優(yōu)點，因此這是一種新的時間域測量的復(fù)電阻率法。

圖1(a)和(b)示出了現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)電阻率法的觀測裝置和等效電路。傳統(tǒng)的復(fù)電阻率法是通過在相當寬的超低頻段上觀測視復(fù)電阻率的幅度譜和相位譜或?qū)嵎至亢吞摲至孔V，以研究地下介質(zhì)情況。如圖1(a)和(b)所示，發(fā)送電流源AB每次發(fā)送一個頻率的正弦波或者方波，接收端子MN測得對應(yīng)的電壓信號，多次測量得到一個頻段內(nèi)的多個頻率的幅度和相位特性，得到復(fù)電阻率譜，再利用科爾-科爾模型進行擬合和反演，得到直流電阻率、充電率、時間常數(shù)和頻率相關(guān)系數(shù)等電性參數(shù)進行地球物理解釋。這種方法能提供比較豐富的激電信息，但需在許多頻率上做觀測才能獲得較完整的頻譜，所以生產(chǎn)效率低
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用相關(guān)辨識技術(shù)去除隨機噪聲；在時間域測量一次就可以得到一條頻率響應(yīng)曲線從而提高探測效率；另外，通過采用雙科爾-科爾模型進行解釋，不僅可以去除電磁耦合效應(yīng)的影響，還可以得到電磁參數(shù)，探測精度提高。 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種電法勘探方法，其利用測量裝置進行勘探，所述測量裝置包括發(fā)送機和接收機，其特征在于，所述方法包括以下步驟:所述發(fā)送機發(fā)送偽隨機序列V (t),接收機接收時間序列信號u (t);利用所述偽隨機序列V (t)對所述接收機接收到的時間序列u (t)進行互相關(guān)運算，得到時域沖激響應(yīng)he(t);將所述時域沖激響應(yīng)he(t)變換到頻域，從而得到頻率響應(yīng)He(Co)利用雙科爾-科爾模型進行擬合和反演，得到復(fù)電阻率法的4個激電參數(shù)PpmpCp T1以及電磁耦合效應(yīng)的3個參數(shù)m2、c2、τ2;其中，ρ。表示零頻視電阻率:反映電極排列勘探體積內(nèi)的平均電阻率噸為激電效應(yīng)的視充電率:激電效應(yīng)強度參數(shù)(％ )，與電極排列勘探體積內(nèi)的可極化物質(zhì)體積含量正相關(guān)；τ i為激電效應(yīng)的視時間常數(shù):激電效應(yīng)特征參數(shù)(秒)，與電極排列勘探體積內(nèi)的可極化物質(zhì)的粒度大小等結(jié)構(gòu)信息相關(guān)；Cl為激電效應(yīng)的視頻率相關(guān)系數(shù)，是無量綱的基地啊效應(yīng)過程參數(shù)；與電極排列勘探體積內(nèi)的可極化物質(zhì)的激電效應(yīng)類型以及極化物質(zhì)混合分布均勻性相關(guān)；m2為電磁效應(yīng)的視充電率；τ 2為電磁效應(yīng)的視時間常數(shù)；c2為電磁效應(yīng)的視頻率相關(guān)系數(shù)。優(yōu)選地，所述方法還包括步驟:執(zhí)行反卷積運算去除所述測量裝置的影響。優(yōu)選地，通過多極距的觀測方式得到目標極化體的真譜參數(shù)和幾何分布。優(yōu)選地，所述偽隨機序列為m序列或逆重復(fù)m序列。優(yōu)選地，將電極、導(dǎo)線、接地阻抗及測量裝置的影響歸結(jié)為一個系統(tǒng)，它的沖激響應(yīng)為hs (t)，大地系統(tǒng)的沖激響應(yīng)記為he (t)，則u (t) = v(t)*he(t)*hs(t)+n(t)兩邊用輸入偽隨機序列V (t)進行互相關(guān)運算，消去隨機噪聲的影響，得到Rvu (t) = Rvv (t) *he (t) *hs ⑴因此，先求輸入和輸出信號的互相關(guān)RvuU)以及輸入信號的自相關(guān)Rvv⑴，反卷積運算后得到觀測系統(tǒng)和大地系統(tǒng)總的沖激響應(yīng)he (t) *hs (t)，然后再通過反卷積運算去除觀測系統(tǒng)hs(t)的影響得到大地系統(tǒng)的沖激響應(yīng)he(t)；或者在頻域?qū)崿F(xiàn)上述運算: Pvu ( ω ) = Pvv ( ω ).He ( ω ).Hs ( ω )
得到待辨識系統(tǒng)的頻率響應(yīng):
權(quán)利要求
1.一種用于電法勘探的収送機，其特征在于所述収送機包括全球定位系統(tǒng)GPS(GlobalPositioning System)模塊(I)、偽隨機信號収生器(2)、驅(qū)動及保護模塊(3)、智能功率模塊IPMdntelligent Power Modules) (5)、溫度控制模塊(4)和供電模塊(7)，和収送電極A B (6)； 其中，GPS模塊(I)通過串口向偽隨機信號収生器(2)傳遞授時同步信息，完成數(shù)據(jù)信息的存儲，并控制驅(qū)動及保護模塊(3);驅(qū)動及保護模塊(3)驅(qū)動IPM (5)工作，保護電路用于保護整個系統(tǒng)的安全；溫度控制系統(tǒng)(4)監(jiān)測収射機內(nèi)部的溫度，當超過預(yù)定值后復(fù)位機器或關(guān)閉機器；IPM (5)將輸出信號轉(zhuǎn)換成用于電法勘探的電流信號并向収送電極A B(6)輸送電流；供電模塊(7)為板卡提供低壓電源，并為IPM (5)提供所需高壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電法勘探的収送機，其特征在于偽隨機信號収生器(2)進一步根據(jù)需要輸出不同階數(shù)、不同頻率的m序列或者逆重復(fù)m序列，配置LCD用于顯示収射機信號類型、參數(shù)及狀態(tài)。
3.一種用于電法勘探的接收機，其特征在于所述接收機包括GPS模塊(8)、偽隨機信號収生器(9 )、接收電極MN (10 )、前置放大模塊(11)、濾波及陷波模塊(12)、精密放大模塊(13)、自相關(guān)器(14)、互相關(guān)器(15)、第一反卷積器(16)、第二反卷積器(17)、FFT變換器(18)、復(fù)電阻率譜生成器(19)、擬合器(20)、反演器(21)； 其中，GPS模塊(8)通過串口向偽隨機信號収生器(9)傳遞授時同步信息，實現(xiàn)精準同步并且和収送機的偽隨機序列保持精確同相，偽隨機信號収生器(9)根據(jù)需要輸出與収送機相同階數(shù)、相同頻率的偽隨機序列；接收電極麗(10)接收通過地下介質(zhì)傳來的電位差，然后經(jīng)過前置放大模塊(11)將接收到的電磁信號進行初步的放大，并經(jīng)過濾波及陷波模塊(12)濾除高頻噪聲及系統(tǒng)的工頻噪聲，再通過精密放大模塊(13)將濾除噪聲的信號進行低噪精密放大；自相關(guān)器(14)實現(xiàn)偽隨機信號的自相關(guān)運算；互相關(guān)器(15)實現(xiàn)偽隨機信號和接收信號的互相關(guān)運算；經(jīng)過第一反卷積器(16)得到總的沖激響應(yīng)，第二反卷積器(17)去除觀測系統(tǒng)影響處理后獲得大地系統(tǒng)沖激響應(yīng)，F(xiàn)FT變換器(18)對大地沖激響應(yīng)進行處理獲得大地系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，大地系統(tǒng)頻率響應(yīng)經(jīng)過復(fù)電阻率譜生成器(19)得到大地系統(tǒng)的復(fù)電阻率譜，擬合器(20)依據(jù)雙科爾-科爾模型擬合獲得視譜參數(shù)，反演器(21)進行聯(lián)合反演獲得真譜參數(shù)，從而獲得地球物理參數(shù)信息，并進行實時數(shù)據(jù)圖形顯示及存儲。
4.一種電法勘探系統(tǒng)，其特征在于包含如權(quán)利要求1或2所述的収送機以及如權(quán)利要求3所述的接收機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電法勘探方法及系統(tǒng)，其通過發(fā)送機發(fā)送信號以及接收機對接收到的信號進行處理，得到?jīng)_激響應(yīng)和頻率響應(yīng)，其特征在于，所述方法包括以下步驟所述發(fā)送機發(fā)送偽隨機序列，并利用所述偽隨機序列對所述接收機接收到的時間序列進行互相關(guān)運算，進而得到時域沖激響應(yīng)；將所述時域沖激響應(yīng)變換到頻域，從而得到頻率響應(yīng)；利用雙科爾-科爾模型進行擬合和反演，得到復(fù)電阻率法的參數(shù)。
文檔編號G01V3/08GK103207413SQ20131011250
公開日2013年7月17日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者李梅, 魏文博, 羅維斌, 劉景賢 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)(北京)