[发明专利]一种阵列人工源磁场频率测深方法

摘要

本发明提供了一种阵列人工源磁场频率测深方法，包括步骤(1)发送端布设N个不接地磁偶极子场源；各场源在多个时窗内发送变化的电流值，记录空间位置及不同时刻的发送磁矩值；(2)接收端设置K个不接地磁偶极子测站，记录其空间位置及不同时刻的观测磁场；(3)根据测站观测数据构建时空矩阵X，根据场源的发送磁矩数据构建场源极化矩阵C；(4)利用X和C求解空间模数矩阵W，再从W中解算出各测站对应于不同场源的视电阻率。本发明采用阵列采集方式，发送及接收装置的数量及空间位置均无限制，施工灵活高效；发送端和接收端均采用不接地装置，适合在硬化地面开展无损探测；一次处理可同时获得所有测站的视电阻率参数。

主权项

一种阵列人工源磁场频率测深方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在测区内或周边布设N个不接地水平或垂直磁偶极子场源；各场源需在多个时窗内发送不同大小的电流值，并记录场源的空间位置及不同时刻发送磁矩的大小；N为大于或等于1的整数；(2)在测区内设置K个测站，K为大于或等于1的整数；每个测站处布设1个不接地水平或垂直磁偶极子传感器，记录测站的空间位置及观测磁场；(3)根据测站的观测磁场数据以及场源的发送磁矩数据，分别利用时频转换，计算频率域数据，并分别构建测站时空数据矩阵X以及场源极化参数矩阵C；(4)利用X和C求解空间模数矩阵W，并利用W中的元素求解各个测站对应于各个场源的频率域视电阻率参数；上述方法具体包括以下步骤：步骤1、观测设计：确定观测目标及深度范围，设计测线和测站，根据实际勘探深度需要及测区大地背景电导率确定观测频率范围；并根据所需观测频率确定测站的观测时间长度及信号采样率；对于各个观测频率，根据时频转换计算单个频谱所需的时间域采样点数，确定时窗宽度，利用观测时间长度除以时窗宽度得到各观测频率对应的观测时窗个数；步骤2、装置布设：布设发送端装置：在测区内或周边布设N个不接地水平或垂直磁偶极子场源；布设接收端装置：在测区内设置K个测站；每个测站处布设1个不接地水平或垂直磁偶极子传感器，用于观测水平或垂直磁场；步骤3、数据采集：利用GPS或北斗定位并记录场源和测站的空间位置，进而计算第k(k＝1,2,…,K)个测站对应于第n(n＝1,2,…,N)个场源的发收距rkn；同步采集各个测站处的水平或垂直磁场分量数据，进行时频转换后，得到各观测频率对应的频域观测数据；对其中任一观测频率，设其观测时窗个数为I，对应的观测数据包括测站观测数据和磁偶极子场源的发送电流数据两个部分的数据；第一部分，磁偶极子场源的发送电流数据：记录各个磁偶极子场源在各个时窗内的发送磁矩值，并赋值给场源极化参数矩阵C：C=C11C12..C1IC21C22..C2I........CN1CN2..CNI,---(1)]]>其中，C为N×I阶矩阵，仅与各个磁偶极子场源的时窗变化有关；N为磁偶极子场源的个数，Cni为第n(n＝1,2,…,N)个磁偶极子场源在第i(i＝1,2,…,I)个时窗的发送磁矩值；第二部分，测站观测数据：包括测区内所有测站所记录的数据；根据测站观测数据构建测站时空数据矩阵X：X=X11X12..X1IX21X22..X2I........XK1XK2..XKI,---(2)]]>其中，X为K×I阶矩阵；Xki为第k(k＝1,2,…,K)个测站处第i(i＝1,2,…,I)个时窗的水平或垂直磁场分量；步骤4、数据处理：第一步，求解测站的空间模数矩阵W；其中，上角标表示共轭转置矩阵，上角标‑1表示矩阵的逆；第二步，计算各测站的视电阻率：利用求得的空间模数矩阵W的元素Wkn计算第k(k＝1,2,…,K)个测站对应于第n(n＝1,2,…,N)个场源的视电阻率ρkn；其定义公式为，ρkn＝F‑1(Wkn)   (4)其中，F‑1为F的反函数；F为在背景电阻率为ρ0的均匀半空间表面，空间模数W0与ρ0的映射函数，即W0＝F(ρ0)，F与发送及接收磁偶极子的姿态以及rkn相关。