矿井瞬变电磁超前探测干扰校正技术研究

介绍了矿井瞬变电磁井下探测金属体干扰因素,分析了干扰校正的技术方法,利用模型模拟计算在不同情况下矿井瞬变电磁的响应信号,运用矿井瞬变电磁干扰校正方法对有干扰的信号进行分析并校正,得到接近于无干扰情况下瞬变电磁响应数据,通过对实测数据的处理以及与现场验证的的对比,证明了该校正方法的可靠性与有效性。     

接地导线源航空瞬变电磁系统EEMD法去除传感器运动噪声

航空电磁系统观测值中不仅包含了地下介质的响应,还包含多种噪声成分,其中传感器运动噪声具有频率低、幅值大、非周期等特点,是航空电磁探测系统的主要噪声源之一。针对运动噪声的上述特点,利用EEMD方法对随机信号的分解能力,将航空电磁信号分解为多阶IMFs分量;利用IMFs某阶分量拟合传感器运动噪声,并从航空电磁信号中加以去除,从而获得去除运动噪声后的信号。本文利用EEMD方法对航空电磁仿真信号中运动噪声加以识别和去除,取得了良好的效果。通过与传统样条插值方法去噪效果的对比,表明EEMD法能够有效地去除线圈中的运动噪声,同时将该方法应用于山东某地无人机半航空瞬变电磁系统实测数据处理中,取得了良好的去噪效果。     

一种基于数字谐振器重构半航空瞬变电磁信号压制工频干扰的方法

半航空瞬变电磁(SATEM)结合地面瞬变电磁和航空瞬变电磁的优势,具有探测深度大、工作效率高、对地理条件的适应能力强等特点,特别适合河流、沼泽以及其他地面工作难以展开的地区.在城市地区瞬变电磁法容易受到工频50 Hz干扰及其谐波干扰,这种干扰会导致时间域晚期衰减曲线可能因工频电磁场背景叠加而扭曲,反演拟合这些扭曲的瞬变...     

航空瞬变电磁全时域全空域快速成像

航空瞬变电磁法以其快速高效的优势已获得广泛应用,然而航空瞬变电磁采样密集,数据量巨大。为了实现航空瞬变电磁观测数据的快速解释,开展航空瞬变电磁快速成像算法研究。利用反函数定理建立成像迭代格式,并在成像过程中考虑发射源高度和观测时间的影响,进而实现航空瞬变电磁全时域全空域快速成像。这里首先给出了全时域全空域成像理论和实现方法,然后对航空瞬变电磁装置进行了介绍,最后建立了典型采空区模型,利用开发的航空瞬变电磁全时域全空域视电阻率成像方法进行数据成像,成像结果与真实模型基本一致,验证了方法的有效性。     

主成分分析在航空瞬变电磁去噪中的应用

由于航空瞬变电磁二次场数据是一种宽频带信号且幅度较小,因此常常受到随机噪声、天电噪声以及人文噪声的影响。研究针对上述噪声的去噪方法,可以提高处理和解释的精度。这里给出了基于主成分分析的航空瞬变电磁去噪方法,首先应用主成分分析方法对叠加抽道后的单测点衰减曲线进行分解,然后应用曲线趋势对比法和L曲线法对分解后的成分进行分析,确定出有效信号成分,最后使用这些有效信号成分进行重构,从而达到抑制噪声的目的。模拟信号分析以及实测数据的实验结果表明,应用主成分分析法处理航空瞬变电磁数据,在保持反映地下介质分布的有效信号幅度基本不变的条件下,能有效抑制天电噪声和人文噪声,为保幅处理和解释奠定了良好的基础。     

斜阶跃波层状介质航空瞬变电磁响应数值计算

目前,航空瞬变电磁方法数据解释主要采用阶跃波均匀半空间模型计算视电导率值,而实际航空电磁系统发射波形的下降沿多为斜阶跃,导致解释时计算的视电导率值存在较大偏差。为此,笔者研究了航空瞬变电磁系统发射电流为斜阶跃时的电磁响应数值计算,将发射波形进行拉氏变换,利用G-S逆拉氏变换与241点汉克尔变换相结合的方法,实现斜阶跃波关断后的层状大地模型航空瞬变电磁响应计算;并对均匀半空间和层状大地模型下,不同关断时间和不同飞行高度对电磁响应的影响进行分析。得出结论:不同关断时间,关断后取样延时2 ms时,均匀半空间电磁响应的平均偏差为27.78%,三层模型的平均偏差为32.16%;当飞行高度从20 m增加到60 m时,均匀半空间和三层模型的感应电动势分别减小了43.6%和83.2%。     

航空瞬变电磁TS150测量数据的校正分析

在航空电磁测量工作中发现,由于地面障碍物的存在以及气流的变化,吊舱离地的高度会发生起伏变化,同时伴随有吊舱姿态的变化,并产生干扰航电异常;据此航空瞬变电磁测量的原始数据需要进行高度校正和姿态校正,但目前引进的国外航空电磁测量系统未配有姿态测量设备。本文根据航空瞬变电磁理论分析吊舱的离地高度和姿态的变化对电磁响应影响的变化情况,通过2条测线数据的校正效果,证明高度校正和姿态校正的有效性及必要性,提出航空瞬变电磁测量系统加装吊舱姿态测量设备的建议。     

三角波场源航空瞬变电磁测量的高度校正方法分析

近年,我国在引进国外航空瞬变电磁测量系统后开展了一系列的生产活动,但尚未建立一套航空瞬变电磁数据处理规范,航空电磁测量数据处理技术仍有待进一步完善.其中航空瞬变电磁测量数据因存在起伏飞行,在低阻地区形成明显的干扰异常,需要进行飞行高度校正,本文主要讨论高度校正的数据处理方法.通过高度校正数据处理方法的分析,得出三角波场...     

卡尔曼滤波压制瞬变电磁干扰技术及应用

煤田瞬变电磁探测经常是在干扰较强的煤矿周边进行,采集到的二次感应场信号大多噪声水平较高,难以开展解释工作。为消除野外数据中的这些电磁干扰,根据衰减曲线单向衰减的形态特征,通过应用卡尔曼滤波技术压制各种干扰,较好地恢复数据原始信号。通过对受到高压线电磁干扰的煤矿采空区实际探测数据进行该滤波方法的处理解释,对比滤波后数据与高压线断电后原测区重测的不受干扰的数据,得到了基本一致的效果,证明了该方法的有效性。      

稳健M估计用于瞬变电磁数据抽道叠加与噪声压制

虽然国内外大部分瞬变电磁仪器都针对原始数据采取了一系列的数据处理方法来压制噪声、提高信噪比。但是当天电干扰、人文干扰严重时,噪声仍有可能残留到周期叠加后的数据中。时间窗口抽道叠加处理是周期叠加后瞬变电磁数据处理中的一项重要内容。本文提出将稳健M估计算法用于时间窗口内采样数据的抽道叠加处理。通过对其在模拟数据与实测瞬变电磁数据中的应用效果进行对比分析,发现其相比于传统的算术平均算法、几何平均算法等,可进一步压制类高斯随机噪声与尖峰脉冲噪声,提高数据质量。     

小波分析在TEM资料处理中的应用

针对瞬变电磁信号频带宽、动态范围大、晚期信号弱的特点，常规的滤波方法难以取得好的效果，提出应用多尺度小波分析进行瞬变电磁信号的去噪处理。实测资料的数据处理结果表明，小波分析能有效地区分有用信号与干扰噪声，是一种瞬变电磁信号去噪的可行实用的方法。并详细阐述了瞬变电磁信号的特点及小波去噪的原理。     

反射槽波探测煤层断层构造的应用研究

在实际煤田地球物理勘探中,常规的地面地震勘探技术无法对煤层中的小断层、陷落柱、夹矸等微幅构造体进行精细的探测。相比于地面地震勘探,槽波地震勘探直接在煤层中激发,能量强,范围大,能够精确探测煤层中的微幅构造体。笔者等针对反射槽波地震数据的特征,给出了一种有效的反射槽波地震数据精细处理技术和流程,通过对频散分析以及槽波包络叠加等关键技术进行试验研究,提高反射槽波地震数据的成像精度,进而更准确地识别煤层中小断层等微幅构造。实际煤田反射槽波的应用试验表明,反射槽波勘探准确识别出煤层中的小断层构造,验证了反射槽波勘探技术的实用性以及本文反射槽波地震数据处理技术的有效性。     

矿井超浅层高分辨率瞬变电磁探测技术

为了减小矿井瞬变电磁探测盲区，提高探测精度，提出矿井瞬变电磁超浅层高分辨率探测技术。该技术不仅能够适用于常规的矿井地质探测，而且能够对矿井巷道顶板岩层裂隙等浅层地质体进行高分辨率探测，确保煤矿的安全高效掘进与开采。通过理论方法研究，确立了矿井浅层高分辨率瞬变电磁方法的可行性；设计硬件系统的发射电路和接收天线部分，使硬件系统能够适用于超浅层高分辨率探测；对数据采集软件以及数据校正方法进行分析计算，经过数据校正，提高了瞬变电磁浅层探测能力以及探测分辨率。通过矿井实测数据的分析与钻探验证情况的对比，说明该方法技术能够实现矿井瞬变电磁超浅层高分辨率探测目标，适用于矿井生产。      

瞬变电磁法小发射回线探测装置及其应用

瞬变电磁法的探测深度主要与观测时间有关。发射回线的尺寸主要是使信号具有一定的强度,以满足接收机灵敏度和信噪比的要求。当对小发射回线装置供以大电流时,同样可以得到和大发射回线相当的信号强度。大发射回线施工中的边缘效应是目前影响探测精度的原因之一,小发射回线装置避免了这个缺陷。云南、湖南和邢台等地的实际探测结果表明,小发射回线装置最大探测深度达800 m,资料解释结果与工程中的揭露、钻孔资料及地质资料一致。      

煤矿采空区探测中的瞬变电磁干扰压制

煤田瞬变电磁探测常在人文干扰较强的煤矿周边进行工作,采集到的二次感应场信号大多噪声水平较高,难以开展处理解释工作.为消除野外数据中的电磁干扰,根据衰减曲线形态特征,利用曲线斜率的平均值及方差统计作为干扰判别机制,并参考邻近未受干扰的测点特性,可以快速简便地压制干扰,较好地恢复原始信号.使用该方法对理论数据与实测数据进行了处理解释,结果证明了方法的有效性.将该方法应用于煤矿采空区探测中,压制干扰后的曲线反演解释异常显示出与已知资料高度的一致性,得到了与实际相符的结果.     

基于瞬变电磁法的陇东煤矿采空区水文地质勘探技术研究

煤矿开采会破坏地层地质结构,造成采空区地表断裂、下沉塌陷等危害。为避免这一问题,需准确探测煤矿采空区水文地质,为此提出基于瞬变电磁法的煤矿采空区水文地质勘探技术。该方法以甘肃省陇东煤矿采空区水文地质为主,分别分析了甘肃省煤矿采空区的地形地貌、地层岩性、水文地质特征,根据分析结果估算瞬变电磁法在水文地质勘探时的最大勘探深度,确定瞬变电磁法的工作参数。依据勘探结果确定煤矿采空区水文地质的异常范围,以此实现煤矿采空区水文地质勘探研究。在实际应用中有效探测出了地层塌陷位置发生高阻半闭合异常现象,且除高压线外煤矿采空区其余位置的干扰电压较小。     

分布式电磁探测系统在深部地下水资源勘查中的应用

可控源音频大地电磁法（CSAMT）是一种有效的地下深部资源勘探方法,但现有仪器分段分时的工作方式使得其观测精度受不同排列观测条件差异的影响。为了提高测量精度和效率,研制了一种实现整条测线多点同步观测的分布式电磁探测系统。系统由级联式大功率发射系统和分布式多通道接收系统组成,通过移动发射源位置实现CSAMT和激发极化法2种测量功能;仪器采集的多道原始数据经过干扰噪声抑制后提取出反演参数。利用该系统在吉林松江河地区开展了深部地下水资源勘查,并与同类仪器GDP32II的勘探结果进行了对比。结果表明：分布式电磁探测系统多点同步观测方式不但提高了工作效率,而且有效地克服了时变性、区域性外界噪声产生的横向异常影响。根据勘查结果在该地区成功预测了深部地下水的有利赋存位置并得到了钻井验证。     

大地电磁勘探中的电力线工频干扰

大地电磁法勘探中,因电力线频率不单一,产生的工频干扰场量级大,给数据处理造成困难。为给削弱、压制干扰提供依据,进行了试验。在地表上方某一高度无限长直导线模拟输电线,推导、计算在其通以谐变电流时的电磁场值。计算结果表明：即使距离输电线500m处,其干扰场依然可以完全淹没目标信号;但该干扰场有固有特性和规律。通过探讨得出,在一个波长之外,电力线产生的电磁场为平面波转而成为有用信号,在一个波长之内,可以根据其电、磁场的方向性有选择地布极,以避免两个方向的视电阻率同时受到干扰。     

反射槽波探测煤层断层构造的应用研究

在实际煤田地球物理勘探中,常规的地面地震勘探技术无法对煤层中的小断层、陷落柱、夹矸等微幅构造体进行精细的探测。相比于地面地震勘探,槽波地震勘探直接在煤层中激发,能量强,范围大,能够精确探测煤层中的微幅构造体。笔者等针对反射槽波地震数据的特征,给出了一种有效的反射槽波地震数据精细处理技术和流程,通过对频散分析以及槽波包络叠加等关键技术进行试验研究,提高反射槽波地震数据的成像精度,进而更准确地识别煤层中小断层等微幅构造。实际煤田反射槽波的应用试验表明,反射槽波勘探准确识别出煤层中的小断层构造,验证了反射槽波勘探技术的实用性以及本文反射槽波地震数据处理技术的有效性。