[发明专利]一种人工场源频率域电法勘探方法及勘探系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种勘探地球物理方法，特别涉及一种人工随机场源频率域电法勘探方法及探测系统。

背景技术

频率域电法勘探作为地质勘探的重要手段之一，主要研究大地复视电阻率随信号频率的变化，其测深的基本原理可简单地归结为电磁波的“集肤效应”。当电磁波在地下传输时会带有所经过地层的地电信息，而不同频率的电磁波在地下传播的深度是不同的，频率较高的探测地层较浅，频率较低的探测地层较深。频率域电法在寻找地下金属矿藏、水资源分布、煤炭、油气等资源勘查方面都有着十分广泛的应用。目前比较常用的频率域电法主要有：变频法、奇次谐波法、双频电流法、可控源大地音频法(CSAMT)、频率测深法、aⁿ序列伪随机信号电法等。目前国内外应用的各种频率域激电和电磁法均采用的是方波激励场源，测量的是大地复视电阻率振幅谱、相位谱(或实谱和虚谱)中的一种或几种。

对于频率域电法而言，我们主要关注的是大地对于不同频率供电波形的响应，因而频率域勘测的理想场源信号应该具有频率范围宽、谐波分量丰富、谐波能量分布均匀等特点。

目前国外所采用的变频法是一个频率，一个频率的逐个测量，不仅工作效率较低，而且由于外界干扰的不确定性，造成其测量精度也难以提高，特别是在测量频率相差不多时，误差更大。国内有采用软件控制发射一系列频率不同的脉冲进行测量的方法，但其频率是逐步由高到低或由低到高规律变化的，从其本质上来说仍然属于变频法的范畴，无法克服其固有的缺点。另外还有采用先测量外部干扰，后细化频率进行测量的方法，虽然一定程度提高了工作效率，但由于外界随时间不确定变化干扰的存在，比如温度、湿度以及其他地电干扰等因素，使得其测量精度受到很大的影响。

针对变频法的缺点，人们又提出了奇次谐波测量的方法，虽然可以同时测量多个频率，但是由于其测量频率的频差固定，并且随着谐波次数的升高其电流强度不断的降低，无法保证高次谐波的测量精度。

双频电流法是将两个幅度相等、一高一低频率不同的电流按一定的相位关系合成为双频电流供入地下，一次性地同时获得两个频率的地电信息，虽然较之前两种方法有了一定改善，但其测量效率仍然不高，一次只能测量两个频率。

aⁿ序列伪随机信号电法是根据伪随机信号编码的数学原理，用-1，0和1三个码元分别表示电流I＝-I，0，I，将n个不同频率的电流，组合为含有n个主要频率成分的合成电流，同时供入地下。一次观测可以从地下提取n个不同频率的响应。这种方法由于探测信号含有多个频率成分，可同时测量，一定程度上提高了工作效率。以2ⁿ伪随机信号为例，其场源电流中含有的主频率按2ⁿ步进，主频率的个数为3、5、7…157…等。根据频率测深的原理，探测信号频率的不连续性会造成地质探测深度的不连续，分辨率较低，进而影响地质探测的效果；另外，当外界信号与探测信号中某一频率重合或接近时，极易影响整个波形的探测结果。为此，在采用这种方法进行探测时，人们不得不加大探测发射的功率，以提高接收信号的信噪比。但功率的加大造成其体积和重量的成倍的增长，不利于野外和山区的勘测。

综合以上所述频率域电法，其激励场源信号均为方波信号，以其进行地质勘测，关断延时短、信号上升和下降沿线性度好，并且其谐波成分含量较多，这些都有利于进行地电数据的分析。但以上频率域电法由于其场源信号频率较少，波形单一，为避免外界和本身的各种干扰，不得不采用提高仪器发送功率的方法来提高接收信号的信噪比，以达到改善探测分辨率，加深探测深度的目的，但功率的加大必然导致探测设备成本的提高和体积的增大，而装备的笨重就会降低探测的效率。另外，考虑到我国矿产资源多深藏于山区等复杂地形，也不利于这种大型设备的运输和使用。

发明内容

为了克服上述现有技术频率域电法技术的缺点，本发明提出一种人工场源频率域电法勘探方法及勘探系统。

本发明基于频率测深的基本原理，通过向地下供入一系列频率随机变化的波形电流信号作为人工激励场源，所述的波形电流信号频率变化的随机性类似于白噪声。同时同步记录发送信号和接收信号，依据信号相关性的原理，根据发送信号与接收信号相关的特性，去除与发送信号和接收信号相关性为0的干扰信号，进而提高地质探测信号的信噪比和地下探测的分辨率。

本发明方法的步骤如下：

1)向地下供入一系列频率随机变化的波形电流信号作为人工激励场源，同时记录发射信号的频率、幅度、相位等信息。