CN112882105B - 一种接收矩形波周期信号的自同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接收矩形波周期信号的自同步方法，包括以下步骤：S1、发送机通过AB供电电极向地下发送至少一个频率的矩形波；S2、接收机通过MN接收电极接收发送机发送至地下的初始波形；S3、消除初始波形正负不对称的影响；S4、滤掉50周工频干扰；S5、除去波形左右不对称影响；S6、获得自同步波形；S7、编程程序，置于接收机计算激电参数软件之前。本发明采用上述一种接收矩形波周期信号的自同步方法，较之传统的同步方式，在保证精度的前提下，自同步具有轻便、快速、无遮挡的优点，提高了激电法(IP)的工作效率，有利于开展大面积小比例尺的电法普查。

Description

一种接收矩形波周期信号的自同步方法

技术领域

本发明涉及一种地质勘探技术，尤其涉及一种接收矩形波周期信号的自同步方法。

背景技术

物探是利用各类仪器，观测相关的地球物理场，以解决各种勘查问题。通常在地球物理勘查的激发极化法(IP)工作中，需要发送机通过两个供电电极(A和B)向地下供出矩形波周期电流信号，接收机通过两个接收电极(M和N)测量发送机供出的周期电流信号在两个接收电极之间所产生的电位差。要想保证测量精度，发送和接收二者必须同步，在已有的技术中，其同步方法有以下三种：

(1)线同步：通过导线连接发送机和接收机，达到同步测量的目的，其缺点是笨重，不适合野外工作；

(2)晶体同步：就是在发送机和接收机各装一个恒温石英晶体构成的时间控制系统，以达到同步测量，该系统有一定的体积和重量，不利于仪器的轻便化；

(3)GPS同步：就是在发送机和接收机各装一个GPS天线及信号采集系统，接收卫星上铯原子钟发出的授时秒脉冲信号，地面要接收到不少于3颗的卫星信号，才能达到同步的目的，其缺点是在密林、峡谷、陡崖和坑道等有遮挡的条件下无法工作，使方法的应用受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种接收矩形波周期信号的自同步方法，较之传统的同步方式，在保证精度的前提下，自同步具有轻便、快速、无遮挡的优点，提高了激电法(IP)的工作效率，有利于开展大面积小比例尺的电法普查。

为实现上述目的，本发明提供了一种接收矩形波周期信号的自同步方法，包括以下步骤：

S1、发送机通过AB供电电极向地下发送至少一个频率的矩形波；

S2、接收机通过MN接收电极接收发送机发送至地下的初始波形；

S3、对初始波形进行数学处理，以消除初始波形正负不对称的影响；

S4、对经步骤S3处理后的波形进行数字滤波，以滤掉50周工频干扰；

S5、找到经步骤S4过滤后的波形的零点，以除去波形左右不对称影响；

S6、获得自同步波形；

S7、编程程序，置于接收机计算激电参数软件之前。

优选的，步骤S1中的矩形波为连续矩形波或者间断矩形波。

优选的，步骤S2中的所述的初始波形为矩形波周期电位差信号。

优选的，步骤S4通过同步谐波分析多周期叠加法的传输特性滤波，其分析方法如下：

信号频率和工作频率的倍数关系：

f/f₀＝i+1/n+2/n+3/n+.....+(n-1)/n i＝0,1,2,3.....

可知，当叠加观测时间为被测信号周期整数倍时，被测信号被消除掉，工作频率信号被保留下来。

优选的，叠加观测时间不小于0.5秒。

本方案不仅在发送机发送连续矩形波时，可以实现自同步双域激电全参数同时测量，而且在发送机发送间断矩形波时，也可以实现自同步双域激电全参数同时测量，与现行三种同步方法相比，优点如下：

(1)由于只须接收矩形波周期信号就可实现同步，不需要任何元器件和设备，简化了线路，节约了成本，有利于轻便化；

(2)由于接收到发送信号即能同步，基本无延时，同步速度快；

(3)不受密林、峡谷、陡崖和坑道等遮挡物的影响，可以全天候和任何环境中进行测量；

(4)由于自同步轻便、快速、无遮挡，有利于开展大面积小比例尺双域激电全参数电法普查；

(5)接收机不仅可以在采用双域激电法(DDIP)的SY-1双域激电仪系统中使用，还可以与发送矩形波周期信号的任何国内外厂家的时间域激电法(TDIP)发送机(如重庆地质仪器厂、奔腾公司、大地公司、美国的GDP32和加拿大的V8等)或频率域激电法(FDIP)发送机(如GDP32和V8等)配合使用，使用范围广。

综上，较之现有三同种同步方式，在保证精度的前提下，本发明具有轻便、快速、无遮挡的优点，提高了激电法(IP)的工作效率，值得推广。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的实施例一种接收矩形波周期信号的自同步方法的流程图；

图2为自同步与线同步对比图；

图3为连续矩形波GPS同步与自同步对比曲线图；

图4为间断矩形波GPS同步与自同步对比曲线图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

图1为本发明的实施例一种接收矩形波周期信号的自同步方法的流程图，如图1所示，本发明公开了包括以下步骤：

S1、发送机通过AB供电电极向地下发送至少一个频率的矩形波；

具体的，步骤S1中的矩形波为连续矩形波或者间断矩形波。

S2、接收机通过MN接收电极接收发送机发送至地下的初始波形；

具体的，步骤S2中的所述的初始波形为矩形波周期电位差信号。

S3、对初始波形进行数学处理，以消除初始波形正负不对称的影响；

S4、对经步骤S3处理后的波形进行数字滤波，以滤掉50周工频干扰；

优选的，步骤S4通过同步谐波分析多周期叠加法的传输特性滤波，其分析方法如下：

信号频率和工作频率的倍数关系：

f/f₀＝i+1/n+2/n+3/n+.....+(n-1)/n i＝0,1,2,3.....

可知，当叠加观测时间为被测信号周期整数倍时，被测信号被消除掉，工作频率信号被保留下来。叠加观测时间不小于0.5秒，此时50Hz周工频干扰就能很好地去除。

S5、找到经步骤S4过滤后的波形的零点，以除去波形左右不对称影响；

S6、获得自同步波形；

S7、编程程序，置于接收机计算激电参数软件之前。

为进一步说明本申请较之传统同步的优点，进行如下同步精度比较：

1)自同步与线同步比较

图2为自同步与线同步对比图，由图2可知，在有50周干扰的情况下，所测60个点均方误差为0.19mrad(毫弧度)，精度很高，说明自同步完全可以代替线同步。

2)自同步与GPS同步比较

图3为连续矩形波GPS同步与自同步对比曲线图，由图3可知，在不同地区不同工区，进行了自同步与GPS同步的对比测量，其中，在青海巴斯湖、甘肃大泉水和柬埔寨三个地区连续矩形波GPS同步与自同步对比，视相位均方误差为0.3mrad，精度很高，说明自同步完全可以代替线同步。

图4为间断矩形波GPS同步与自同步对比曲线图，由图4可知，在云南丽水和甘肃大水沟两个地区，视相位均方误差为0.5mrad，精度较高，说明自同步完全可以代替GPS同步。

自2009年自同步研发成功以来，大量野外工作表明，自同步野外工作精度高，所有工区的总均方误差都小于1mrad，远高于行业规范的精度要求，以上实践充分说明自同步行之有效。

因此，本发明采用上述一种接收矩形波周期信号的自同步方法，较之传统的同步方式，在保证精度的前提下，自同步具有轻便、快速、无遮挡的优点，提高了激电法(IP)的工作效率，有利于开展大面积小比例尺的电法普查。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种接收矩形波周期信号的自同步方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、发送机通过AB供电电极向地下发送至少一个频率的矩形波；

步骤S1中的矩形波为连续矩形波或者间断矩形波；

S2、接收机通过MN接收电极接收发送机发送至地下的初始波形；

步骤S2中的所述的初始波形为矩形波周期电位差信号；

S3、对初始波形进行数学处理，以消除初始波形正负不对称的影响；

S4、对经步骤S3处理后的波形进行数字滤波，以滤掉50周工频干扰；

S5、找到经步骤S4过滤后的波形的零点，以除去波形左右不对称影响；

S6、获得自同步波形；

S7、编程程序，置于接收机计算激电参数软件之前。

2.根据权利要求1所述的一种接收矩形波周期信号的自同步方法，其特征在于：步骤S4通过同步谐波分析多周期叠加法的传输特性滤波，其分析方法如下：

信号频率和工作频率的倍数关系：

f/f₀＝i+1/n+2/n+3/n+.....+(n-1)/n i＝0,1,2,3.....

可知，当叠加观测时间为被测信号周期整数倍时，被测信号被消除掉，工作频率信号被保留下来。

3.根据权利要求2所述的一种接收矩形波周期信号的自同步方法，其特征在于：叠加观测时间不小于0.5秒。

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