[发明专利]电法勘探方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及电法勘探领域，具体而言，涉及一种电法勘探方法和装置。

背景技术

在寻找金属矿产方面电法勘探(特别是激电法)的应用非常广泛，但是由于生产矿山及其附近存在大量的高压输电线和各种用电设施，这将产生极其强烈的电磁干扰信号；地下开采坑道内大量的金属管道、车辆轨道和废石渣都给电法的供电和电场接收造成很大的困难。所有这一切，都影响了电法勘探方法的应用效果，因此电法勘探在解决危机矿山问题时存在严重的噪声干扰问题。

生产矿山附近电磁干扰尽管很大，但一般是随机性的干扰，而相关辨识技术是一种可以有效地去除随机噪声干扰的系统辨识方法，在机械、自动化、仪器仪表、认知科学、生物信息学等领域都已经得到了广泛的应用，但是在地球物理探测方面却没有得到足够的重视和应用。

目前，电法勘探中一般是通过堆叠、滤波、远参考等方法去除噪声，但是在矿山电法勘探中这些方法用于去除噪声就显得无能为力，因此勘察效果差，直接带来人力财力的巨大浪费。而且，为了提高信噪比，一个常用的方法就是提高发送电源的功率，这必然造成发送机异常笨重，这给山区的勘探工作带来巨大的困难。

另一方面，激电法是电法勘探中用于找矿的最有效的手段，特别是复电阻率法，能够提供较多的电性参数，探测精度较高。复电阻率法是指通过测量得到复电阻率谱也就是频率响应的一种电法勘探方法，但是需要测量多个频点的电场响应才能得到一条频率响应曲线，而且低频的时候需要的时间很长，因此探测效率很低，这是造成复电阻率法效果虽好却不能得到广泛运用的原因。

在电法勘探中如果采用相关辨识技术，那么一次测量就能得到一条频率响应曲线，可以有效解决复电阻率法的效率低下问题，并且具有复电阻率法探测精度高的优点，因此这是一种新的时间域测量的复电阻率法。

图1(a)和(b)示出了现有技术中复电阻率法的观测装置和等效电路。

传统的复电阻率法是通过在相当宽的超低频段上观测视复电阻率的幅度谱和相位谱或实分量和虚分量谱，以研究地下介质情况。如图1(a)和(b)所示，发送电流源AB每次发送一个频率的正弦波或者方波，接收端子MN测得对应的电压信号，多次测量得到一个频段内的多个频率的幅度和相位特性，得到复电阻率谱，再利用科尔-科尔模型进行拟合和反演，得到直流电阻率、充电率、时间常数和频率相关系数等电性参数进行地球物理解释。

这种方法能提供比较丰富的激电信息，但需在许多频率上做观测才能获得较完整的频谱，所以生产效率低。

发明内容

本发明的目的是利用相关辨识技术去除随机噪声；在时间域测量一次就可以得到一条频率响应曲线从而提高探测效率；另外，通过采用双科尔-科尔模型进行解释，不仅可以去除电磁耦合效应的影响，还可以得到电磁参数，探测精度提高。

根据本发明的一方面，提供一种电法勘探方法，其利用测量装置进行勘探，所述测量装置包括发送机和接收机，其特征在于，所述方法包括以下步骤：所述发送机发送伪随机序列v(t)，接收机接收时间序列信号u(t)；利用所述伪随机序列v(t)对所述接收机接收到的时间序列u(t)进行互相关运算，得到时域冲激响应h_e(t)；将所述时域冲激响应h_e(t)变换到频域，从而得到频率响应H_e(ω)；利用双科尔-科尔模型进行拟合和反演，得到复电阻率法的4个激电参数ρ₀、m₁、c₁、τ₁以及电磁耦合效应的3个参数m₂、c₂、τ₂；其中，ρ₀表示零频视电阻率：反映电极排列勘探体积内的平均电阻率；m₁为激电效应的视充电率：激电效应强度参数(％)，与电极排列勘探体积内的可极化物质体积含量正相关；τ₁为激电效应的视时间常数：激电效应特征参数(秒)，与电极排列勘探体积内的可极化物质的粒度大小等结构信息相关；c₁为激电效应的视频率相关系数，是无量纲的基地啊效应过程参数；与电极排列勘探体积内的可极化物质的激电效应类型以及极化物质混合分布均匀性相关；m₂为电磁效应的视充电率；τ₂为电磁效应的视时间常数；c₂为电磁效应的视频率相关系数。

优选地，所述方法还包括步骤：执行反卷积运算去除所述测量装置的影响。

优选地，通过多极距的观测方式得到目标极化体的真谱参数和几何分布。