CN111366979B - 一种大地电磁测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大地电磁测量装置及方法，包括主机和检测装置，其特征在于，所述检测装置包括电极和磁性传感器，所述电极包括外壳，所述外壳上等轴均匀设置有凹槽，所述凹槽内放置有支撑架，所述外壳下部设有一圈滑槽，所述滑槽与所述凹槽垂直连接，所述滑槽内滑动设置有滑动块；该装置箱体内设置有电极放置仓、磁性传感器放置区和电缆存放卡槽，使装置便于携带且操作方便；本发明的方法由主机对电磁信号进行滤波、消噪处理，去除杂波以及人文噪声，使最后保存的数据参考价值较高，对真实地质情况分析的影响较小。

Description

一种大地电磁测量装置及方法

技术领域

本发明涉及大地电磁测量技术领域，具体涉及一种大地电磁测量装置及方法。

背景技术

大地电磁测量技术是对地球深部进行探测的最重要的手段之一，在了解地球深部地质结构、深部热源探测中有着重要的作用。大地电磁测量技术研究对象是地表上的瞬变的天然电磁场，天然电磁场由变化的地球磁场和感应的电流产生，其频谱范围宽广且具有很宽动态范围。由于天然电磁场具有频带宽、信号弱的特点，在野外进行数据采集时，装置不好携带，且电极放置不稳，影响信号采集，且采集过程中还会受到各种噪声的干扰。且在当代社会中，人们的活动无处不在，而人们生活产生的电磁场会对天然电磁场产生电磁噪声，这些噪声属于人文噪声，人文噪声主要包括：脉冲噪声、方波噪声、阶跃噪声、三角波噪声和周期噪声，这些噪声与电磁信号相互混叠，会影响对真实地质情况的分析，为后期地质勘探等活动带来影响。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种大地电磁测量装置及方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大地电磁测量装置，包括主机和检测装置，所述检测装置包括电极和磁性传感器，所述电极包括外壳，所述外壳上等轴均匀设置有凹槽，所述凹槽内放置有支撑架，所述支撑架上端通过转轴与所述外壳连接，所述外壳下部设有一圈滑槽，所述滑槽与所述凹槽垂直连接，所述滑槽内滑动设置有滑动块，所述支撑架中间设有弹性部件，当所述滑动块滑动到所述凹槽之间时，弯折弹性部件撑开支撑架，使支撑架与外壳成一个直角三角形，且支撑架的末端放置在两个所述滑动块之间的凹槽内，所述滑动块可在所述支撑架撑开时限制支撑架移动，在所述支撑架收回时，所述滑动块滑动到所述滑槽与所述凹槽连接部处，将支撑架固定在所述凹槽内。

在本发明中，优选的，所述主机包括箱体，所述箱体内固定有控制板，所述控制板上固定有电极放置仓、电极接线口和磁性传感器接线口，所述电极放置仓为圆筒形，用来存放电极，所述电极接线口通过电缆与所述电极连接，所述磁性传感器接线口通过电缆与所述磁性传感器连接，所述箱体还连接有箱盖，所述箱盖内侧设有卡槽，所述卡槽用来收纳所述电缆。

在本发明中，优选的，所述控制板下连接有放大器、滤波器和处理器，所述放大器一端与所述磁性传感器接线口连接，另一端与所述滤波器连接，所述滤波器另一端与所述处理器连接，所述控制板下还设置有磁性传感器放置区，用于收纳所述磁性传感器。

在本发明中，优选的，所述处理器包括存储单元和处理单元，所述处理单元对检测信号进行消噪处理，所述存储单元存储经过消噪处理的检测信号。

在本发明中，优选的，包括以下步骤：（1）采集大地电磁信号；（2）放大采集信号；（3）信号滤波；（4）对滤波信号消噪；（5）依据消噪后数据推断出地质结构。

在本发明中，优选的，所述步骤（1）中，由检测装置根据电磁感应原理采集电磁信号并通过电缆传递给所述主机。

在本发明中，优选的，所述步骤（2）中，所述主机内的所述放大器对输入的采集信号进行放大，并将信号传递给所述滤波器；所述步骤（3）中，所述滤波器对放大的信号做初步滤波，滤掉采集信号中的杂波，并将信号传给所述处理器。

在本发明中，优选的，所述步骤（4）中，所述处理器中分别设置有小波阈值结合算法和小波多分辨分析算法，所述处理单元通过所述结合算法对滤波后的信号进行消噪处理，去除信号中的低频噪声，并将数据传输给所述存储单元存储。

在本发明中，优选的，所述步骤（5）中，所述处理单元随时调取所述存储单元的数据，并将数据根据现有的地质数据反演出地质结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的装置箱体内设置有电极放置仓、磁性传感器放置区和电缆存放卡槽，使装置便于携带且操作方便；电极外壳设有支撑架，可很好地固定电极；本发明的方法通过设置在两个不同方向的电极对和三个不同方向的电磁传感器可以检测到待侧区域内地表的电磁信号，信号输送到主机中，由主机对电磁信号进行滤波、消噪处理，去除杂波以及人文噪声，使最后保存的数据参考价值较高，对真实地质情况分析的影响较小。

附图说明

图1为本发明所述的一种大地电磁测量装置的主机结构示意图。

图2为本发明所述的一种大地电磁测量装置的电极结构示意图。

图3为本发明所述的一种大地电磁测量装置的电极支撑架展开示意图。

图4为本发明所述的一种大地电磁测量装置的控制结构框图。

图5为本发明所述的一种大地电磁测量方法流程图。

附图中： 1-外壳、2-凹槽、3-支撑架、4-滑槽、5-滑动块、6-弹性部件、7-箱体、8-控制板、9-电极放置仓、10-电极接线口、11-磁性传感器接线口、12-箱盖、13-卡槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、 “ 水平的”、“ 左”、“ 右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参见图1至图5，本发明提供一种大地电磁测量装置及方法，大地电磁测量的基本原理是，地表上存在着瞬变的天然电磁场，在电磁场中，频率各不相同的电磁波在地质中传播，由于地质中各层的构造和组成成分不同，频率不同的交变信号进入地质中，会产生不同的穿透深度，因此通过装置可在地表检测到从高频到低频的电磁响应序列，然后通过相关的数据处理和分析后可得到地质由浅至深的电性结构。

在本实施方式中，包括主机和检测装置，检测装置包括电极和磁性传感器，电极包括外壳1，外壳1上等轴均匀设置有凹槽2，所述凹槽2内放置有支撑架3，支撑架3上端通过转轴与外壳1连接，外壳1下部设有一圈滑槽4，滑槽4与凹槽2垂直连接，滑槽4内滑动设置有滑动块5，支撑架3中间设有弹性部件6，弯折弹性部件6撑开支撑架3，使支撑架3与外壳1成一个直角三角形，且支撑架3的末端放置在两个滑动块5之间的凹槽2内，当滑动块5滑动到凹槽2之间时，支撑架3可撑开，滑动块5限制支撑架3移动，在支撑架3收回时，滑动块5滑动到滑槽4与凹槽2连接部处，压在弯折弹性部件6上，从而将支撑架3固定在凹槽2内。

在本实施方式中，主机包括箱体7，箱体7内固定有控制板8，控制板8上固定有电极放置仓9、电极接线口10和磁性传感器接线口11，电极放置仓9为圆筒形，内壁为弹性材质，用来存放和保护电极，电极接线口10通过电缆与电极连接，磁性传感器接线口11通过电缆与磁性传感器连接，箱体7还设置有箱盖12，箱盖12进行扩容，在箱盖12内侧设有卡槽13，在完成测量后可将电缆卷好放置于卡槽13中，便于电缆存放。

在本实施方式中，控制板8下连接有放大器、滤波器和处理器，放大器一端与磁性传感器接线口11连接，另一端与滤波器连接，放大器将检测信号放大，滤波器另一端与处理器连接，处理器还与电极接线口10连接，控制板8下还设置有磁性传感器放置区，用于收纳磁性传感器。

在本实施方式中，处理器包括存储单元和处理单元，存储单元与处理单元通讯连接，处理单元对检测信号进行消噪处理，存储单元存储经过消噪处理的信号，以便处理器随时调取信号。

在本实施方式中，电极为正交电极对，存放在电极放置仓9内，在使用时拿出，通过电缆将其与电极接线口10连接，并间隔放置于地表，且磁性传感器设于电极之间。

在本实施方式中，包括以下步骤：（1）采集大地电磁信号；（2）放大采集信号；（3）信号滤波；（4）对滤波信号消噪；（5）依据消噪后数据推断出地质结构。

在本实施方式中，步骤（1）中，由检测装置根据电磁感应原理采集电磁信号通过电缆传递给主机。

在本实施方式中，步骤（2）中，主机内的放大器对输入的采集信号进行放大，并将信号传递给滤波器。

在本实施方式中，步骤（3）中，滤波器对放大的信号做初步滤波，滤掉采集信号中的杂波，并将信号传给处理器。

在本实施方式中，步骤（4）中，处理器中分别设置有小波阈值结合算法和小波多分辨分析算法，处理单元通过结合算法对滤波后的信号进行消噪处理，去除信号中的低频噪声，并将数据传输给存储单元存储。

在本实施方式中，步骤（5）中，处理单元随时调取存储单元的数据，并将数据根据现有的地质数据反演出地质结构。

工作原理：

进行大地电磁测量时，定好测量位置后，先放下主机，拿出检测装置，用电缆将电极与电极接线口10连接，磁性传感器与磁性传感器接线口11连接，然后滑动电极外壳1的滑动块5，撑开支撑架3，将电极对的两个电极分开放置并形成一条直线，另一对电极垂直放置，磁性传感器放置在电极之间，在空间内相互垂直放置；开始工作后，电极与磁性传感器会采集到个时间序列数据，接着经过放大器放大，滤波器滤掉杂波，后进入处理单元，处理单元中的处理器对其进行整理、消噪处理后，将数据放入存储器存储，在需要时随时提取出来；完成测量后，取出电极与磁性传感器，拔开电缆，电极与磁性传感器分别放入箱体7内的电极放置仓9和磁性传感器放置区，电缆卷起卡入卡槽13内，合好箱盖12。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (9)

1.一种大地电磁测量装置，包括主机和检测装置，其特征在于，所述检测装置包括电极和磁性传感器，所述电极包括外壳（1），所述外壳（1）上等轴均匀设置有凹槽（2），所述凹槽（2）内放置有支撑架（3），所述支撑架（3）上端通过转轴与所述外壳（1）连接，所述外壳（1）下部设有一圈滑槽（4），所述滑槽（4）与所述凹槽（2）垂直连接，所述滑槽（4）内滑动设置有滑动块（5），所述支撑架（3）中间设有弹性部件（6），当所述滑动块（5）滑动到所述凹槽（2）之间时，弯折弹性部件（6）撑开支撑架（3），使支撑架（3）与外壳（1）成一个直角三角形，支撑架（3）的末端放置在凹槽（2）内，所述滑动块（5）可在所述支撑架（3）撑开时限制支撑架（3）移动，在所述支撑架（3）收回时，所述滑动块（5）滑动至所述滑槽（4）与所述凹槽（2）连接部处，将支撑架（3）固定在所述凹槽（2）内。

2.根据权利要求1所述的一种大地电磁测量装置，其特征在于，所述主机包括箱体（7），所述箱体（7）内固定有控制板（8），所述控制板（8）上固定有电极放置仓（9）、电极接线口（10）和磁性传感器接线口（11），所述电极放置仓（9）为圆筒形，用来存放电极，所述电极接线口（10）通过电缆与所述电极连接，所述磁性传感器接线口（11）通过电缆与所述磁性传感器连接，所述箱体（7）还连接有箱盖（12），所述箱盖（12）内侧设有卡槽（13），所述卡槽（13）用来收纳所述电缆。

3.根据权利要求2所述的一种大地电磁测量装置，其特征在于，所述控制板（8）下连接有放大器、滤波器和处理器，所述放大器一端与所述磁性传感器接线口（11）连接，另一端与所述滤波器连接，所述滤波器另一端与所述处理器连接，所述控制板（8）下还设置有磁性传感器放置区，用于收纳所述磁性传感器。

4.根据权利要求3所述的一种大地电磁测量装置，其特征在于，所述处理器包括存储单元和处理单元，所述处理单元对检测信号进行消噪处理，所述存储单元存储经过消噪处理的检测信号。

5.一种大地电磁测量方法，根据权利要求4所述的一种大地电磁测量装置，其特征在于，包括以下步骤：（1）采集大地电磁信号；（2）放大采集信号；（3）信号滤波；（4）对滤波信号消噪；（5）依据消噪后数据推断出地质结构。

6.根据权利要求5所述的一种大地电磁测量方法，其特征在于，所述步骤（1）中，由检测装置根据电磁感应原理采集电磁信号并通过电缆传递给所述主机。

7.根据权利要求5所述的一种大地电磁测量方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述主机内的所述放大器对输入的采集信号进行放大，并将信号传递给所述滤波器；所述步骤（3）中，所述滤波器对放大的信号做初步滤波，滤掉采集信号中的杂波，并将信号传给所述处理器。

8.根据权利要求7所述的一种大地电磁测量方法，其特征在于，所述步骤（4）中，所述处理器中分别设置小波阈值结合算法和小波多分辨分析算法，所述处理单元通过所述结合算法对滤波后的信号进行消噪处理，去除信号中的低频噪声，并将数据传输给所述存储单元存储。

9.根据权利要求8所述的一种大地电磁测量方法，其特征在于，所述步骤（5）中，所述处理单元随时调取所述存储单元的数据，并将数据根据现有的地质数据反演出地质结构。