專利名稱：煤礦井下瞬變電磁儀去除電磁干擾信號(hào)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地球物理勘探領(lǐng)域，具體地講，涉及一種煤礦井下瞬變電磁儀去除電磁干擾信號(hào)的方法。
背景技術(shù)：
瞬變電磁法(TEM)是地球物理探測(cè)領(lǐng)域里一種應(yīng)用前景十分廣闊的新的勘探方法，且目前已經(jīng)成功地應(yīng)用于煤礦、金屬礦、石油、煤氣勘查等工程探測(cè)方面。煤礦井下瞬變電磁儀是利用不接地回路(發(fā)射線圈)產(chǎn)生激勵(lì)源，向煤礦井下地質(zhì)體發(fā)送一次場(chǎng)，在其激發(fā)下，煤礦井下地質(zhì)體將產(chǎn)生隨時(shí)間變化的二次場(chǎng)，在一次場(chǎng)間歇期間利用接收回路(接收線圈)接收二次場(chǎng)。由于二次場(chǎng)含有地質(zhì)體豐富的地電信息，通過(guò)分析煤礦井下瞬變電磁儀所接收的二次場(chǎng)，來(lái)達(dá)到探測(cè)煤礦井下地質(zhì)體的目的。我國(guó)的工業(yè)電頻率為50Hz，電力線產(chǎn)生的電磁干擾為50Hz及其諧波，在靠近電力線附近干擾電平有可能達(dá)到百毫伏級(jí)。井下設(shè)備等設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)也會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，尤其是開(kāi)啟、關(guān)閉設(shè)備時(shí)產(chǎn)生的高值脈沖干擾。我們都把它定義為電磁干擾信號(hào)。煤礦井下瞬變電磁二次場(chǎng)的具有早期信號(hào)幅度大、衰減快，中晚期信號(hào)幅度小，衰減慢，大動(dòng)態(tài)范圍變化的特點(diǎn)，這種早、晚期階段性差異導(dǎo)致電磁干擾信號(hào)極易破壞瞬變電磁儀接收的二次場(chǎng)特性，因此，這些干擾噪聲會(huì)嚴(yán)重影響煤礦井下瞬變電磁儀數(shù)據(jù)的有效分析。常規(guī)的去除電磁干擾信號(hào)方法是將負(fù)極性二次場(chǎng)的負(fù)值信號(hào)轉(zhuǎn)成正極性二次場(chǎng)的正值信號(hào)，不做任何處理直接參加限幅濾波計(jì)算。在限幅濾波計(jì)算中，先計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)差σ，然后根據(jù)需要確定精度系數(shù)K (1，2，3，……)，對(duì)偏離 ± σ*Κ以外的二次場(chǎng)數(shù)據(jù)認(rèn)定為是電磁干擾信號(hào)予以剔除，這種處理方式簡(jiǎn)單，但是會(huì)將同極性電磁干擾信號(hào)當(dāng)作有效信號(hào)保存下來(lái)。瞬變電磁儀對(duì)采空(塌陷)區(qū)、巖溶發(fā)育區(qū)、圍巖、斷層、破碎帶等地質(zhì)體不同的二次場(chǎng)反映，對(duì)掌子面或迎頭以及巷道側(cè)幫、煤層頂、底板等前方地質(zhì)現(xiàn)象和賦水區(qū)域進(jìn)行精確成像。但是，常規(guī)的去除電磁干擾信號(hào)的方法會(huì)影響成像的精確度，因此，研究如何去除電磁干擾信號(hào)，無(wú)論是豐富煤礦井下物探技術(shù)，還是推廣煤礦井下瞬變電磁儀應(yīng)用，精確定位賦水位置，提前了解突水隱患，減小或避免透水事故的發(fā)生，保障煤礦安全，都具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和理論意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種煤礦井下瞬變電磁儀的去除電磁干擾信號(hào)的方法。本發(fā)明的方法所采用的煤礦井下瞬變電磁儀包括高速ARM處理器、大容量存儲(chǔ)器、高速16位ADC、接收電路和接收線圈組成；發(fā)射機(jī)為發(fā)射電路和發(fā)射線圈組成；接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間用通訊電纜連接，以實(shí)現(xiàn)同步控制。本發(fā)明提供的煤礦井下瞬變電磁儀去除電磁干擾信號(hào)的方法包括如下步驟a、所述瞬變電磁儀的接收機(jī)通過(guò)同步控制電纜控制發(fā)射電路向發(fā)射線圈輸送正極性電流，使發(fā)射線圈產(chǎn)生正極性一次場(chǎng)；接收機(jī)通過(guò)同步控制電纜快速關(guān)斷發(fā)射線圈正極性電流，使煤礦井下地質(zhì)體激勵(lì)起的感應(yīng)渦流將產(chǎn)生隨時(shí)間變化的正極性二次場(chǎng)。b、接收機(jī)在激勵(lì)源關(guān)閉的間歇時(shí)間域內(nèi)，通過(guò)接收線圈和接收電路連續(xù)定時(shí)接收煤礦井下地質(zhì)體正極性二次場(chǎng)，獲得連續(xù)定時(shí)正極性二次場(chǎng)的信號(hào)值。C、同理，所述瞬變電磁儀的接收機(jī)控制發(fā)射電路向發(fā)射線圈輸送負(fù)極性電流，使發(fā)射線圈產(chǎn)生負(fù)極性一次場(chǎng)；接收機(jī)通過(guò)同步控制電纜快速關(guān)斷發(fā)射線圈正極性電流，使煤礦井下地質(zhì)體激勵(lì)起的感應(yīng)渦流將產(chǎn)生隨時(shí)間變化的負(fù)極性二次場(chǎng)。d、接收機(jī)在激勵(lì)源關(guān)閉的間歇時(shí)間域內(nèi)，通過(guò)接收線圈和接收電路連續(xù)定時(shí)接收煤礦井下地質(zhì)體負(fù)極性二次場(chǎng)，獲得負(fù)極性二次場(chǎng)的信號(hào)值。e、在正極性二次場(chǎng)的信號(hào)值中去除負(fù)值信號(hào)，在負(fù)極性二次場(chǎng)的信號(hào)值中去除正值信號(hào)，得到周期性的去除不同極性干擾的正、負(fù)極性二次場(chǎng)的信號(hào)值。本發(fā)明所述的煤礦井下瞬變電磁儀去除電磁干擾信號(hào)的方法，還可以進(jìn)一步包括如下步驟
f、重復(fù)上述的a-e步驟若干周期，得到若干周期的正極性二次場(chǎng)信號(hào)和負(fù)極性二次場(chǎng)信號(hào)；
g、將負(fù)極性二次場(chǎng)的負(fù)值信號(hào)轉(zhuǎn)成正極性二次場(chǎng)的正值信號(hào)；
h、分別對(duì)周期性正、負(fù)二次場(chǎng)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行限幅濾波法處理，去除同極性的電磁干擾
信號(hào)；
i、計(jì)算余下采集值數(shù)據(jù)的均值作為二次場(chǎng)的觀測(cè)值。上所述的限幅濾波法具體如下
(1)將激勵(lì)源關(guān)閉的間歇時(shí)間域分成若干個(gè)時(shí)間窗，把這些時(shí)間窗的中心點(diǎn)稱為測(cè)道。(2)計(jì)算每個(gè)測(cè)道的二次場(chǎng)平均值
權(quán)利要求
1.一種煤礦井下瞬變電磁儀去除電磁干擾信號(hào)的方法，其特征在于包括如下步驟a、所述瞬變電磁儀的接收機(jī)通過(guò)同步控制電纜控制發(fā)射電路向發(fā)射線圈輸送正極性電流，使發(fā)射線圈產(chǎn)生正極性一次場(chǎng)；接收機(jī)通過(guò)同步控制電纜快速關(guān)斷發(fā)射線圈正極性電流，使煤礦井下地質(zhì)體激勵(lì)起的感應(yīng)渦流將產(chǎn)生隨時(shí)間變化的正極性二次場(chǎng)；b、接收機(jī)在一次場(chǎng)關(guān)閉的間歇時(shí)間域內(nèi)，通過(guò)接收線圈和接收電路連續(xù)定時(shí)接收煤礦井下地質(zhì)體正極性二次場(chǎng)，獲得連續(xù)定時(shí)正極性二次場(chǎng)的信號(hào)；C、同理，所述瞬變電磁儀的接收機(jī)控制發(fā)射電路向發(fā)射線圈輸送負(fù)極性電流，使發(fā)射線圈產(chǎn)生負(fù)極性一次場(chǎng)；接收機(jī)通過(guò)同步控制電纜快速關(guān)斷發(fā)射線圈正極性電流，使煤礦井下地質(zhì)體激勵(lì)起的感應(yīng)渦流將產(chǎn)生隨時(shí)間變化的負(fù)極性二次場(chǎng)；d、接收機(jī)在一次場(chǎng)關(guān)閉的間歇時(shí)間域內(nèi)，通過(guò)接收線圈和接收電路連續(xù)定時(shí)接收煤礦井下地質(zhì)體負(fù)極性二次場(chǎng)，獲得負(fù)極性二次場(chǎng)的信號(hào)；e、在正極性二次場(chǎng)的信號(hào)值中去除負(fù)值信號(hào)，在負(fù)極性二次場(chǎng)的信號(hào)值中去除正值信號(hào)，得到正極性二次場(chǎng)信號(hào)和負(fù)極性二次場(chǎng)的觀測(cè)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下瞬變電磁儀去除電磁干擾信號(hào)的方法，其特征在于進(jìn)一步包括如下步驟f、重復(fù)上述的a-e步驟若干周期，得到若干周期的正極性二次場(chǎng)信號(hào)和負(fù)極性二次場(chǎng)信號(hào)g、將負(fù)極性二次場(chǎng)的負(fù)值信號(hào)轉(zhuǎn)成正極性二次場(chǎng)的正值信號(hào)；h、分別對(duì)各周期二次場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行限幅濾波法處理，去除同極性的電磁干擾信號(hào)；i、計(jì)算經(jīng)限幅濾波法處理后獲得的余下數(shù)據(jù)的均值作為二次場(chǎng)的觀測(cè)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦井下瞬變電磁儀去除電磁干擾信號(hào)的方法，其特征在于所述h步驟中所述的限幅濾波法具體如下(1)將激勵(lì)源關(guān)閉的間歇時(shí)間域分成若干個(gè)時(shí)間窗，這些時(shí)間窗的中心點(diǎn)為測(cè)道；(2)計(jì)算出每個(gè)測(cè)道的二次場(chǎng)平均值其中m 測(cè)道二次場(chǎng)采樣數(shù)量， Vi 二次場(chǎng)采樣值， V1 測(cè)道二次場(chǎng)均值；(3)求每個(gè)測(cè)道的標(biāo)準(zhǔn)離差(~ ； ^ = J^-IJiVi2^mvn-ι t3(4)然后根據(jù)需要確定精度系數(shù)K(Κ=1，2，3，……)，把偏離土 σ/Κ以外的二次場(chǎng)數(shù)據(jù)，認(rèn)定為是同極性的電磁干擾信號(hào)予以剔除；(5)經(jīng)限幅濾波處理后得到去除了同極性電磁干擾信號(hào)的數(shù)據(jù)值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種煤礦井下瞬變電磁儀去除電磁干擾信號(hào)的方法，本發(fā)明的方法所采用的煤礦井下瞬變電磁儀包括高速ARM處理器、大容量存儲(chǔ)器、高速16位ADC、接收電路和接收線圈組成；發(fā)射機(jī)為發(fā)射電路和發(fā)射線圈組成；接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間用通訊電纜連接，以實(shí)現(xiàn)同步控制。采用本發(fā)明所述的方法，可以迅速準(zhǔn)確地去除電磁干擾，得到準(zhǔn)確的二次場(chǎng)的觀測(cè)值，來(lái)達(dá)到精確去除電磁干擾信號(hào)的目的。
文檔編號(hào)G01V3/28GK102176064SQ201110037629
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月14日
發(fā)明者李培根, 林曉, 許能清 申請(qǐng)人:福州華虹智能科技開(kāi)發(fā)有限公司