[发明专利]一种瞬变电磁和激发极化效应解耦方法

说明书

本发明公开了一种瞬变电磁和激发极化效应解耦方法，将接收信号的分成直流分量与交流分量，以交流分量为混合信号，利用独立分量分析算法实现瞬变电磁和激发极化效应解耦，分别提取单纯的瞬变电磁信号与激发极化信号，然后分别进行三维反演和解释。本发明方法能能够有效的提取地矿探测中低阻地质异常信息、压制激发极化效应，可以有效提高矿体勘探中瞬变电磁与激发极化的综合解释效果。

技术领域

本发明属于地球物理探测技术领域，具体涉及一种瞬变电磁和激发极化效应解耦方法。

背景技术

地矿勘探中，大多数成矿岩石受激发极化效应的影响，电阻率是一个与发射频率、岩矿石电化学性质等因素有关的复数，这就导致了野外测量所得的电磁场信号包含电磁感应效应与激发极化效应双重因素影响；这一现象主要表现为在金属矿或硫化矿产等激发极化效应较强的地区进行瞬变电磁勘探时，瞬变电磁采集的晚期信号出现负值的现象，即瞬变电磁的激发极化效应影响。

理论上若无激发极化效应影响，瞬变电磁响应为一严格衰减的正值信号，但由于耦合效应的存在，瞬变电磁晚期信号往往不满足衰减规律，并伴随大量负值，这使得传统的解释方法完全失效，导致采集数据完全报废。

因此，探索瞬变电磁与激发极化响应的解耦，实现瞬变电磁与激发极化的联合解释成为矿产资源勘探研究的焦点问题，但由于电磁耦合的复杂性，目前尚没有一种具有普适性的方法。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种瞬变电磁和激发极化效应解耦与联合解释方法，用以实现瞬变电磁与激发极化的联合解释。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种瞬变电磁和激发极化效应解耦方法，包括以下步骤：

将采集到的信号分解为直流分量和交流分量，提取的交流分量反映了瞬变电磁和激发极化效应的耦合效果，以此作为独立分量分析的信号源；

采用最小互信息独立分量分析算法进行激发极化效应分离，提取探测区域瞬变电磁信号与激发极化效应信号；

对于提取的激发极化效应信号，基于电阻率法进行激发极化三维反演；对于提取的瞬变电磁信号，采用瞬变电磁解释技术进行瞬变电磁解释。

进一步地，所述的最小互信息独立分量分析算法采用互信息极小化判据、基于自然梯度优化，包括两个方面：优化判据和寻优算法。

进一步地，所述的优化判据采用互信息极小化判据，表示为：

上式中，x是交流分量，y是输出信号，y_i是输出信号y中的元素，m是输出信号个数，W是分离矩阵，log|W|为分离矩阵信息度量，H(·)为信息熵。

进一步地，所述的采用最小互信息独立分量分析算法采用自然梯度法进行优化，通过将常规梯度用自然梯度代替，从而简化调节参数时的分离矩阵求逆计算，保证计算的稳定性。

进一步地，通过逐步调节分离矩阵W使目标函数取得极小值完成寻优过程；调节分离矩阵的调节量ΔW表示为：

上式中，W是分离矩阵，μ为调节参数。

一种瞬变电磁和激发极化效应解耦系统，包括依次连接的信号采集分解模块、分离模块以及反演解释模块，其中：

所述的信号采集分解模块用于将采集到的信号分解为直流分量和交流分量，提取的交流分量反映了瞬变电磁和激发极化效应的耦合效果，以此作为独立分量分析的信号源；

所述的分离模块采用最小互信息独立分量分析算法进行激发极化效应分离，提取探测区域瞬变电磁信号与激发极化效应信号；