EMD方法在长周期大地电磁测深资料去噪中的应用

在电磁干扰大的地区进行长周期大地电磁测量,如何有效地抑制各种电磁噪声,提高信噪比,从而保证数据质量,是长周期大地电磁资料采集与处理的核心问题。针对长周期大地电磁信号具有非线性、非平稳和非最小相位的特点,提出了利用经验模态分解(EMD)方法对长周期大地电磁信号进行噪声压制。讨论了EMD算法的具体实现流程,并将该算法应用于长周期大地电磁信号的噪声压制。实际应用结果表明,该方法可以有效地压制长周期大地电磁中的噪声。     

海底MT信号采集电路的设计

设计海底大地电磁信号采集电路，需考虑海底信号特征、海上作业以及海底环境等各种因素。分析表明，除遵循电路设计的一般原则外，海底大地电磁测量要重点解决微弱信号检测、智能化数据采集、海底环境监测和同步记录等4个方面的问题。在设计方案中，电路灵敏度达到微伏级；使用嵌入式计算机实现采集控制；对方位、倾斜、振动、温度等参数进行巡回记录；仪器的时钟精度精准到微秒。所研制的电路经过了室内模拟测试和海洋试验。首次采集到中国海域的大地电磁数据。     

投弃式海流电场剖面仪中模拟电路的研制

投弃式海流电场剖面仪(XCP)是利用海流切割地磁场产生感生电场的原理进行快速测量海流的观测仪器,在地磁场稳定的情况下,感生电场的大小主要取决于海流的速度。因此,通过测量海流产生的感生电场便可以研究海流的运动特征。本文研制了用于XCP中的模拟电路,实现了对XCP中电极信号、罗盘线圈信号及温度信号的采集预处理。所设计模拟电路主要实现以下功能：(1)通过INA128放大电路实现对电极信号与罗盘线圈信号的多级放大处理;(2)考虑到电极信号与罗盘线圈信号均为频率16 Hz左右的信号,在电路中加入中心频率点为16 Hz的二阶带通滤波电路以提取有效信号;(3)进行硬件电路补偿,在一定程度上克服XCP探头下沉引起感生电场的强干扰。实验测试结果表明,所设计模拟电路稳定可靠,可以实现滤除噪声,提取前端微弱信号并进行多级放大,满足实际应用需求。     

四阶Δ-Σ过抽样电路原理及其在微弱地学信号检测中的应用

传统的测量电路无法解决诸如海底大地电磁场这样微弱地学信号的检测问题。近几年诞生了一种称之为ΔΣ的电路理论以及相应的硬件芯片 ,给微伏级的弱信号检测开辟一条新的技术路径。文章介绍与地学探测有关的一种ΔΣ电路类型 ,该类型以低频段微弱信号为检测对象。采用系统理论和电路分析方法对ΔΣ原理作了较深入的讨论 ,阐明这种电路技术对提高微弱信号观测的分辨率是有效的。结合海底大地电磁探测中的信号采集问题 ,介绍了在仪器中把多路的被测模拟量变为数字量的技术过程。经对实际采集的海底信息的频谱曲线进行分析 ,证实所采用的ΔΣ技术以及多路信号采集的电路方案是合理的。     

四阶△－∑过抽样电路原理及其在微弱地学信号检测中的应用

传统的测量电路无法解决诸如海底大地电磁场这样微弱地学信号的检测问题。近几年诞生了一种称之为△-∑的电路理论以及相应的硬件芯片，给微伏级的弱信号检测开辟一条新的技术路径。文章介绍与地学探测有关的一种△-∑电路类型，该类型以低频段微弱信号为检测对象。采用系统理论和电路分析方法对△-∑原理作了较深入的讨论，阐明这种电路技术对提高微弱信号观测的分辨率是有效的。结合海底大地电磁探测中的信号采集问题，介绍了在仪器中把多路的被测模拟量变为数字量的技术过程。经对实际采集的海底信息的频谱曲线进行分析，证实所采用的△-∑技术以及多路信号采集的电路方案是合理的。     

海底MT采集电路在非实时监控状态下的容错性设计

测量海底大地电磁场的仪器系统只能以非实时监控模式运行,这给信号的采集工作带来诸多不可预测的因素。在测量周期长、条件恶劣且与人员隔绝的时空条件下,信号测试过程会受到来自环境干扰和电路异常等方面的影响。因而,预防干扰及自动纠错成为海底大地电磁信号采集电路必须具备的功能。针对可能出现的电路故障,设计相应的软硬件纠错方案以确保海底的仪器始终正常工作是十分重要的。详细分析了海洋作业过程中由于强烈振动的影响、电子盘的写盘噪声以及方向传感器的电磁辐射等方面的故障及其产生的原因,并提出了软件与硬件相结合的容错性设计方案,实现了海底电磁信号采集在非实时监控状态下的容错功能。     

接地电阻稳定性对音频大地电磁法测量的影响

音频大地电磁测深已经成为一种研究地球中浅部电性结构的重要方法,其需要采集微弱且易受环境噪声影响的天然电磁场信号,接地电阻稳定性是影响其测量精度的重要因素。这里基于大地电磁测量的等效电路,计算了均匀半空间条件下测量电场以及AMT视电阻率和相位的响应,并进行了野外对比实验。研究结果表明:接地电阻的变化对测量电场、视电阻率和相位影响不可忽视,尤其是高频;接地电阻变化范围很大时,高的接地电阻可以给电场和相位带来最大50%的误差,给视电阻率带来最大75%的误差。     

超宽频带大地电磁信号的采集方法和技术

摘 要　 青藏高原地壳巨厚‚构造复杂。用大地电磁方法 （MT） 研究其壳幔结构‚必须采集 到 n×10 2 ～3×10 —5 Hz 的大地电磁信号。配合使用 V-5系统和 LIMS 系统进行超宽频带 MT 数据的观测‚这在我国是首次。两种系统都记录了时间序列。长周期数据采集中应用了远参 考站观测技术。这些为获得高质量的 MT 响应资料提供了条件。     

地电场对青藏高原东北部季节冻土的响应特性

地电场的变化与台址环境的水文、气象及地质背景等相关,在青藏高原东北部季节冻土区,11个地电场台站处于较高的海拔,据台址下覆场地属性分为A类（黄土型）和B类（高原草场型）台站。通过对青藏高原季节冻土区域的地电场和大地电流场的计算和分析,联系区域构造活动和地质环境得出以下认识：青藏高原东北部季节冻土区地电场变化对水热环境响应明显,冬、夏两季测值可能发生跃变;长周期的地电场变化曲线可能与台址附近气温变化相关;台站大地电流矢量在冻土部分冻融交替过程中发生方向和幅度值的改变。A类和B类台址显示出不同的季节变化规律,地电场曲线上升和下降的时间节点各异,这种现象可应用于监测该区域冻土冻融情况和冻土的时空演变。     

参考道方法在大地电磁测深数据中的应用研究

通过选取不同的参考距离、不同质量的大地电磁实测数据作为互参考点,研究在分别采用本地电参考,本地磁参考,互参考电场,互参考磁场处理后的大地电磁测深数据的卡尼亚电阻率曲线及相位曲线,及分析了参考道方法在大地电磁测深数据处理中的应用效果。结果表明,采用互参考方法优于采用本地参考方法,且采用磁场作为参考信号要明显好于采用电场作为参考信号,所以多用磁场作为参考信号,也表明了互参考方法是有效的,可行的。     

LEMI-417型地球深部电磁场观测系统的数据格式解析

LEMI-417长周期大地电磁测深仪是目前国内普及程度较高的一套通过观测超低频段天然电磁场信号来探测地球深部壳幔电性结构的观测系统。本文对该系统采集的天然大地电磁场数据的原始二进制数据结构进行了深入研究,剖析出了其对应的计算机数据结构,并列出了核心的程序代码,以作为下一步的后期数据解释软件开发之基础。     

海底大地电磁信号采集的技术难点

海底大地电磁探测要解决的首要问题是海底信号采集。对于陆上已广泛使用且采集技术已较为成熟的大地电磁测深法来说 ,该方法在海洋中的应用并不是一个简单的方法移植问题。由于海洋环境的严酷、海上作业的风险和海底信号微弱 ,要实现海底大地电磁信号采集面临着重重困难。为实现预期的探测目标 ,需采用一系列高新技术 ,包括微弱信号检测技术、海底多台观测系统的高精度同步技术、智能化控制技术、水下密封承压技术以及硬件系统集成技术等等。对海底大地电磁探测所遇到的难点技术问题作了初步的探讨     

海底环境参数采集电路的硬件实现及其驱动软件设计

海底大地电磁探测与陆上同类探测的技术差别之一是其测量过程受环境因素的影响较大.为真实地获取海底岩石介质的电性模型, 在对海底大地电磁实测信号进行数据处理的同时, 需参考海底仪器的方位朝向、倾斜姿态等信息, 以便认识海底电磁场真实的矢量变化方向, 进而实现对整个测网多站位的统一资料解释.为达到这一目的, 海底大地电磁仪内部设有环境参数采集通道, 该通道对诸如方位、倾斜、温度等信息实施分时循环采集.电路包括PC104嵌入式计算机、多路选择开关、逻辑控制门阵列等硬件单元.在硬件架构搭建完成后, 开发出相配套的电路驱动软件, 实现对海底环境参数的实时记录与存储.近期的海洋试验效果显示, 所研制的电路硬件及其驱动软件已达到设计要求.      

青藏及华北阵列式区域大地电磁场标准观测网建设方法与实验

大地电磁参数标准网的建设需要大量第一手的观测资料,观测资料的质量直接决定了标准网的可靠性。本文分析了大地电磁测深仪器设备、资料采集与处理技术,确定了青藏及华北阵列式区域大地电磁场标准观测网的建设方法;在此基础上,在山东菏泽地区对11535和11635号标准点进行了野外观测试验,对采集的宽频及长周期数据进行了深入处理,形成的对辅助测站和中心测站布置、数据采集时间、资料处理手段和远参考测站布设等要求,将指导青藏及华北阵列式区域大地电磁场标准网的建设,并对中国大陆其他区域大地电磁场标准网建设具有一定参考意义。     

应用HP3562A动态信号分析仪进行时频转换的误差传递及其可行性探讨

对于均匀大地上电偶源水平电场和重叠回线感应电动势时间谱应用ＨＰ３５６２Ａ动态信号分析仪向频域转换，并且再将其频域结果向时域进行反变换，将变换前后的时间谱进行对比，探讨其误差传递。此外，还对均匀大地和均匀极化大地上重叠回线感应电动势时间谱分别变换到频域进行对比，来探讨应用ＨＰ３５６２Ａ动态信号分析仪进行电磁信号分析的可行性。     

仿示波器显示在长周期MT测深仪中的应用

MTU-5、V8、LEMI-417等大地电磁测深仪器的人机交互方式均基于文字,用户仅凭文字难以发现采集中的问题。由于示波器能把人眼无法直接捕捉到的电信号的时变规律以可见的图像形式显示出来,故将该技术应用于长周期大地电磁测深仪CLP中,使仪器的人机交互方式基于图形用户界面(GUI)。本系统的GUI选用Visual C++6.0作为开发工具,在规划了显示区域,建立了设备环境类CDC以及CPen、CBitmap等绘图工具类的对象后,设计了仿示波器界面,在示波器界面中,用MoveTo与LineTo函数实现了对采集数据的实时动态显示。此外,使显示窗口自适应显示器分辨率属性、信号最大化显示、显示背景设置为灰白色,以方便操作。经野外试验,该显示技术有助于用户对采集的数据进行分析,为下一步工作提供依据。     

基于面向对象技术的大地电磁可视化采集软件

根据所研制的天然场源大地电磁仪的特点与其数据采集要求,基于面向对象技术,采用C＋＋语言开发了可视化PC端大地电磁数据采集软件。在采集过程中用户可以通过便捷的操作界面,控制数据采集过程,实时观察所采集到的电磁信号,对信号质量作出判断,并采取措施提高信号质量。     

海底电场传感器原理及研制技术

因海底电场信号微弱，海下自然环境复杂以及海水导电介质以氯离子为主等原因，用于海下电场测量的电场传感器在材料和结构上有其特殊性。研制海底电场传感器成为开展海洋大地电磁探测的重要技术内容之一。研制过程遇到的主要技术问题有；海底电极材料的选择；电极的制作工艺；承压与密封技术；海水运动对测量产生不利影响的克服办法；水下弱信号传输的抗干扰问题，等等，阐述了对上述问题的解决办法。提出了海底电场传感器的全套研制方案。并列举了相关的室内模拟实验和海洋试验的结果。     

频谱分析仪在分析矿区电磁干扰中的应用

介绍了HP3562A频谱分析仪用于采集电磁干扰中的电场、磁场方法技术,并将该技术用于矿区野外电磁干扰现场测量。通过现场对电磁干扰信号的数据采集和频谱分析,可研究矿区电磁干扰信号的特性,为矿区开展电磁法勘查,以及研究矿区抗电磁干扰的电磁法采集技术提供科学依据。     

辽西金羊盆地大地电磁测深参考道处理效果研究

大地电磁测深法是一种利用天然交变的电磁场进行深部地质构造研究的频率域电磁测深方法,因其装备轻便、成本低、勘探深度大等特点,作为地震勘探的有利补充,被广泛应用于油气资源勘查领域.金羊盆地具有良好的油气资源潜力,但因其处于人文电磁干扰严重地区,近场源电磁干扰不可忽视,脉冲噪声虽影响范围小但其对电场信号干扰较大,充放电噪声对磁场干扰较大,且影响区域较广,有效压制噪声对天然电磁场信号的干扰具有重要意义.参考点选择适当,参考道数据处理技术可以有效压制非相关噪声,提高信噪比,改善数据质量.适当增加大地电磁测深数据的采集时长,对提高单点数据处理质量和参考道数据处理质量均有明显作用.