CN105277994A - 微分电导数据合成孔径的确定方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微分电导数据合成孔径的确定方法，其特征在于，该方法为：根据等效导电平面原理将瞬变电磁场信号处理并转换为地层纵向电导波形，对所述地层纵向电导波形进行脉冲压缩获得高分辨率的虚拟场波，根据所述获得的高分辨率的虚拟场波确定合成孔径；本发明还公开了一种微分电导数据合成孔径的确定装置，通过本发明有利于实现瞬变电磁高精度勘探技术，对工作效率和解释精度均有很大提高，为煤矿或者其他复杂环境区域的勘探提供有力帮助。

Description

微分电导数据合成孔径的确定方法及其装置

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术领域，具体涉及一种微分电导数据合成孔径的确定方法及其装置。

背景技术

瞬变电磁法是矿产资源勘察的主要方法之一。由于瞬变电磁理论的复杂性，以往方法的正反演尚未得到完善的解决。微分电导数据合成孔径算法的提出，实现了瞬变电磁法的合成孔径成像。本发明的提出是瞬变电磁探测的微分电导数据进行合成孔径计算的有效途径。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种微分电导数据合成孔径的确定方法及其装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种微分电导数据合成孔径的确定方法，该方法为：根据等效导电平面原理将瞬变电磁场信号处理并转换为地层纵向电导波形，对所述地层纵向电导波形进行脉冲压缩获得高分辨率的虚拟场波，根据所述获得的高分辨率的虚拟场波确定合成孔径。

上述方案中，所述根据等效导电平面原理将瞬变电磁场信号处理并转换为地层纵向电导波形，具体为：测量得到瞬变电磁场衰减电压值：其中B_Z(t)为电磁场场强，t为时间，测量得到的是瞬变电磁场对时间的偏微分值，即衰减电压值；通过公式确定地层纵向电导，通过公式确定地层纵向等效深度，其中，地层纵向电导为S_τ(t)，其中纵向等效深度为H_τ(t)， 通过方程求得，μ₀为真空中磁导率。

上述方案中，所述对所述地层纵向电导波形进行脉冲压缩获得高分辨率的虚拟场波，具体为：根据 $\underset{\mathrm{\τ}=-m_0}{\overset{-m_0+m}{\Σ}}a\left(\mathrm{\τ}\right)r_a(r-\mathrm{\τ})=r_b\left(r\right)(r=-m_0,-m_0+1,\mathrm{...}-m_0+m)$ 对地层纵向电导和纵向等效深度进行脉冲压缩，其中a(τ)为滤波器滤波因子，r_a(r-τ)为地层纵向电导的自相关函数，r_b(r)为纵向电导与期望输出的互相关函数。

上述方案中，所述根据所述获得的高分辨率的虚拟场波确定合成孔径，具体为：根据(j＝1，2，…n)对所述地层纵向电导波形进行脉冲压缩的输出结果r_b(r)确定合成孔径，其中为合成计算后波形峰值的大小，N为合成孔径。

本发明实施例还提供一种微分电导数据合成孔径的确定装置，该装置包括：转换单元、压缩单元、确定单元；

所述转换单元，用于根据等效导电平面原理将瞬变电磁场信号处理并转换为地层纵向电导波形；

所述压缩单元，用于对所述地层纵向电导波形进行脉冲压缩获得高分辨率的虚拟场波；

所述确定单元，用于根据所述获得的高分辨率的虚拟场波确定合成孔径。

上述方案中，所述转换单元，具体用于测量得到瞬变电磁场衰减电压值：其中B_Z(t)为电磁场场强，t为时间，测量得到的是瞬变电磁场对时间的偏微分值，即衰减电压值；通过公式确定地层纵向电导，通过公式确定地层纵向等效深度，其中，地层纵向电导为S_τ(t)，其中纵向等效深度为H_τ(t)， 通过方程求得，μ₀为真空中磁导率。

上述方案中，所述压缩单元，具体用于根据 对地层纵向电导进行脉冲压缩，其中a(τ)为滤波器滤波因子，r_a(r-τ)为地层纵向电导的自相关函数，r_b(r)为纵向电导与期望输出的互相关函数。

上述方案中，所述确定单元，具体用于根据(j＝1，2，…n)对所述地层纵向电导波形进行脉冲压缩的输出结果r_b(r)确定合成孔径，其中为合成计算后波形峰值的大小，N为合成孔径。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明能够将瞬变电磁问题转化为波动方程求解问题，引入地震偏移成像技术，层析成像技术等可以实现瞬变电磁法的三维反演解释；有效提高波场的横向分辨率，实现虚拟波场的脉冲压缩，提高波场的垂向分辨率，提高虚拟波场的分辨率，有利于实现瞬变电磁高精度勘探技术，对工作效率和解释精度均有很大提高，为煤矿或者其他复杂环境区域的勘探提供有力帮助。

附图说明

图1是本发明的总流程图；

图2是理论计算模型示意图；

图3是模型合成孔径处理后结果图；

图4是实测数据视电阻率断面图；

图5是实测数据合成孔径成像图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明实施例提供一种微分电导数据合成孔径的确定方法，该方法通过以下步骤实现：

步骤101：根据等效导电平面原理将瞬变电磁场信号处理并转换为地层纵向电导波形。

具体的，测量得到瞬变电磁场衰减电压值：其中B_Z(t)为电磁场场强，t为时间，测量得到的是瞬变电磁场对时间的偏微分值，即衰减电压值；通过公式确定地层纵向电导，通过公式确定地层纵向等效深度，其中，地层纵向电导为S_τ(t)，其中纵向等效深度为H_τ(t)， 通过方程求得，μ₀为真空中磁导率。

步骤102：对所述地层纵向电导波形进行脉冲压缩获得高分辨率的虚拟场波。

具体的，计算后的地层纵向电导为S_τ(t)、纵向等效深度为H_τ(t)，根据 $\underset{\mathrm{\τ}=-m_0}{\overset{-m_0+m}{\Σ}}a\left(\mathrm{\τ}\right)r_a(r-\mathrm{\τ})=r_b\left(r\right)(r=-m_0,-m_0+1,\mathrm{...}-m_0+m)$ 对地层纵向电导S_τ(t)和纵向等效深度为H_τ(t)进行脉冲压缩，其中a(τ)为滤波器滤波因子，r_a(r-τ)地层纵向电导的自相关函数，r_b(r)纵向电导与期望输出的互相关函数。

步骤103：根据所述获得的高分辨率的虚拟场波确定合成孔径。

具体的，根据(j＝1，2，…n)对所述地层纵向电导波形进行脉冲压缩的输出结果r_b(r)确定合成孔径，其中为合成计算后波形峰值的大小，N为合成孔径。

下面以模型及实测数据为例说明本发明的效果：

图2是理论计算三维模型示意图。图3是通过计算模型后并进行合成孔径处理后的成果图，根据图3可以看出，合成孔计算成像效果较好，完美的展示出了模型上下界面位置。图4是实测数据视电阻率断面图；图5是实测数据合成孔径成像图。通过对图4与图5的对比可以看出合成孔计算成像效果良好，展示出了实测数据的异常界面位置。因此可以看出，尽管深部异常信号较弱，通过聚焦合成后亦会得到较大改善，并且使噪声得到了较好压制。因此，聚焦合成孔径算法将重建的地质异常体信号加强，从而提高信噪比，达到突出弱信号异常的目的，进而提高了分辨率，加大了勘探深度。

本发明实施例还提供一种微分电导数据合成孔径的确定装置，该装置包括：转换单元、压缩单元、确定单元；

所述转换单元，用于根据等效导电平面原理将瞬变电磁场信号处理并转换为地层纵向电导波形；

所述压缩单元，用于对所述地层纵向电导波形进行脉冲压缩获得高分辨率的虚拟场波；

所述确定单元，用于根据所述获得的高分辨率的虚拟场波确定合成孔径。

所述转换单元，具体用于测量得到瞬变电磁场衰减电压值：其中B_Z(t)为电磁场场强，t为时间，测量得到的是瞬变电磁场对时间的偏微分值，即衰减电压值；通过公式确定地层纵向电导，通过公式确定地层纵向等效深度，其中，纵向电导为S_τ(t)，其中纵向等效深度为H_τ(t)， 通过方程求得，μ₀为真空中磁导率。

所述压缩单元，具体用于根据 $\underset{\mathrm{\τ}=-m_0}{\overset{-m_0+m}{\Σ}}a\left(\mathrm{\τ}\right)r_a(r-\mathrm{\τ})=r_b\left(r\right)(r=-m_0,-m_0+1,\mathrm{...}-m_0+m)$ 对地层纵向电导S_τ(t)和纵向等效深度为H_τ(t)进行脉冲压缩，其中a(τ)为滤波器滤波因子，r_a(r-τ)为地层纵向电导的自相关函数，r_b(r)为纵向电导与期望输出的互相关函数。

所述确定单元，具体用于根据(j＝1，2，…n)对所述地层纵向电导波形进行脉冲压缩的输出结果r_b(r)确定合成孔径，其中为合成计算后波形峰值的大小，N为合成孔径。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种微分电导数据合成孔径的确定方法，其特征在于，该方法为：根据等效导电平面原理将瞬变电磁场信号处理并转换为地层纵向电导波形，对所述地层纵向电导波形进行脉冲压缩获得高分辨率的虚拟场波，根据所述获得的高分辨率的虚拟场波确定合成孔径。

2.根据权利要求1所述的微分电导数据合成孔径的确定方法，其特征在于，所述根据等效导电平面原理将瞬变电磁场信号处理并转换为地层纵向电导波形，具体为：测量得到瞬变电磁场衰减电压值：其中B_Z(t)为电磁场场强，t为时间，测量得到的是瞬变电磁场对时间的偏微分值，即衰减电压值；通过公式确定地层纵向电导，通过公式确定地层纵向等效深度，其中，地层纵向电导为S_τ(t)，其中纵向等效深度为H_τ(t)， 通过方程求得，μ₀为真空中磁导率。

3.根据权利要求1所述的微分电导数据合成孔径的确定方法，其特征在于，所述对所述地层纵向电导波形进行脉冲压缩获得高分辨率的虚拟场波，具体为：根据 $\underset{\mathrm{\τ}=-m_0}{\overset{-m_0+n}{\Σ}}a\left(\mathrm{\τ}\right)r_a(r-\mathrm{\τ})=r_b\left(r\right)\left(r=-m_0,-m_0+1,\mathrm{...}-m_0+m\right)$ 对地层纵向电导和纵向等效深度进行脉冲压缩，其中a(τ)为滤波器滤波因子，r_a(r-τ)为地层纵向电导的自相关函数，r_b(r)为纵向电导与期望输出的互相关函数。

4.根据权利要求1所述的微分电导数据合成孔径的确定方法，其特征在于，所述根据所述获得的高分辨率的虚拟场波确定合成孔径，具体为：根据 $\tilde{U}(r_i,{\mathrm{\τ}}_j)=\underset{k=-N}{\overset{N}{\Σ}}\mathrm{\ρ}(r_{ik},{\mathrm{\τ}}_0)U\left(r_{i+k},{\mathrm{\τ}}_j-{\mathrm{\τ}}_0\right)(j=1,2,...n)$ 对所述地层纵向电导波形进行脉冲压缩的输出结果r_b(r)确定合成孔径，其中为合成计算后波形峰值的大小，N为合成孔径。

5.一种微分电导数据合成孔径的确定装置，其特征在于，该装置包括：转换单元、压缩单元、确定单元；

所述转换单元，用于根据等效导电平面原理将瞬变电磁场信号处理并转换为地层纵向电导波形；

所述压缩单元，用于对所述地层纵向电导波形进行脉冲压缩获得高分辨率的虚拟场波；

所述确定单元，用于根据所述获得的高分辨率的虚拟场波确定合成孔径。

6.根据权利要求5所述的微分电导数据合成孔径的确定装置，其特征在于，所述转换单元，具体用于测量得到瞬变电磁场衰减电压值：其中B_Z(t)为电磁场场强，t为时间，测量得到的是瞬变电磁场对时间的偏微分值，即衰减电压值；通过公式确定地层纵向电导，通过公式确定地层纵向等效深度，其中，地层纵向电导为S_τ(t)，其中纵向等效深度为H_τ(t)， 通过方程求得，μ₀为真空中磁导率。

7.根据权利要求5所述的微分电导数据合成孔径的确定装置，其特征在于，所述压缩单元，具体用于根据 $\underset{\mathrm{\τ}=-m_0}{\overset{-m_0+n}{\Σ}}a\left(\mathrm{\τ}\right)r_a(r-\mathrm{\τ})=r_b\left(r\right)\left(r=-m_0,-m_0+1,\mathrm{...}-m_0+m\right)$ 对地层纵向电导进行脉冲压缩，其中a(τ)为滤波器滤波因子，r_a(r-τ)为地层纵向电导的自相关函数，r_b(r)为纵向电导与期望输出的互相关函数。

8.根据权利要求5所述的微分电导数据合成孔径的确定装置，其特征在于，所述确定单元，具体用于根据 $\tilde{U}(r_i,{\mathrm{\τ}}_j)=\underset{k=-N}{\overset{N}{\Σ}}\mathrm{\ρ}(r_{ik},{\mathrm{\τ}}_0)U\left(r_{i+k},{\mathrm{\τ}}_j-{\mathrm{\τ}}_0\right)(j=1,2,...n)$ 对所述地层纵向电导波形进行脉冲压缩的输出结果r_b(r)确定合成孔径，其中为合成计算后波形峰值的大小，N为合成孔径。