CN103267980B - 地球电磁场场源修正的物探方法及测量装置 - Google Patents

Abstract

地球电磁场场源修正的物探方法及测量装置，以自动定时测量的场源数据对该时刻的物探仪跑点不定时测量数值修正，通过修正大地电磁场场源的不稳定，消除大地电磁场本身场源对仪器的干扰从而得到准确的数据，用该数据进行绘图对比，就是比较准确的、真实的反应了地下地质异常体的情况，从而解决由此产生的所测数据存在准确性差与稳定性差的问题。

Description

地球电磁场场源修正的物探方法及测量装置

技术领域

本发明涉及涉及国际专利分类G01V地球物理的探测技术，尤其是地球电磁场场源修正的物探方法及测量装置。

背景技术

地球物理的探测即应用物理学原理勘查地下矿产、研究地质构造的一种方法和理论。简称物探。它在工程建设和环境保护等方面有较广泛的运用。地下赋存的岩矿体或地质构造基于它们所具有的物理性质、规模大小及所处的位置，都有相应的物理现象反映到地表或地表附近，这种物理现象是地球整体物理现象的一部分。地球物理勘探的主要工作内容是利用相适应的地质仪器测量、接收工作区域的各种物理现象的信息，应用有效的处理方法从中提取出需要的信息，并根据岩矿体或构造和围岩的物性差异，结合地质条件进行分析，做出地质解释，推断探测对象在地下赋存的位置、大小范围和产状，以及反映相应物性特征的物理量等，作出相应的解释推断的图件。地理物理勘探是地质调查和地质学研究不可缺少的一种手段和方法。

各种地球物理方法在地表或地表附近测量的各种物理现象的信息可以统称为地球物理场的信息。地球物理场可分为天然存在的地球物理场和人工激发的地球物理场。地球的重力场、地磁场、地电场、地温场、核物理场是天然存在的地球物理场；由人工***产生弹性波在地下传播的弹性波场、向地下供电在地下产生的局部电场、向地下发射电磁波激发出的电磁场等，属于人工的激发的地球物理场。地球物理场还可分为正常场和异常场。

在地球物理勘探中大量使用电法勘探类仪器，场源使用人工制造的场源和大地电磁场等作为场源，人工制造的场源过于笨重，在实际过程中使用不是特别方便，大地电磁场源本身零重量在实际使用中非常方便快捷，但由于大地电磁场会受太阳照射，如远处雷电活动、地球自转、地质环境等诸多因素的影响，是一个随时变化的场源，不稳定场源对物探测量造成非常大的影响，解决大地电磁场源的稳定性再利用其本身零重量的优势，将会大力巨大的实用价值。

已公开专利文献如：

中国专利申请201210257373一种地球物理勘探数据采集站，包括相互连接的前端的模数变换单元和后端的处理单元；模数变换单元是由可变增益放大器和模数转换器组成；处理单元是由现场可编程门阵列和连接于现场可编程门阵列上的数据传输接口芯片组成。

中国专利申请201080033191用于检测导电、埋入式结构的接近的方法和***，通过将电流通过土壤导电施加于结构中，提高对如管道、管等的地下结构的检测能力和精确性。通过地上的可移动检测单元来检测由此发射的电磁场。根据该电磁场，检测单元可以确定结构的接近并且发布警告信号。该警告信号帮助运土机的操作者避免与结构的碰撞。

发明内容

本发明的目的是提供地球电磁场场源修正的物探方法及测量装置，修正场源的数值以适应天然电场场源的变化而得到准确的测量数据。

本发明的目的是通过如下技术措施实现的：修正仪和物探仪配置高精度的时钟及GPS的高精度的相同授时，修正仪按照设定时间自动测量，物探仪跑点不定时测量；修正仪所测量的是场源本身的变化，物探仪所测量的场源受不同地质体的影响后形成的变化，所测量时因为场源是不稳定的，所以所测量的数据根据场源的变化来进行场源修正，修正方法为：

a）利用去噪平滑后的修正仪的数据作为改正的原始数据A；

b）取经过上述a）步骤处理的数据作算术平均得到的值为T，则T0=A；

c）根据物探仪单点数据的测量时间，找到相同时间修正仪的数据T1；

d）T1-T0得到的值即为单点数据的改正值T3，T3可正可负，即：T1-T0=T3，单点数据T4加上T3即为日变改正后的值T5，即：T4+T3=T5；T5需要在单点数据单独显示为一列，单点数据文件需要显示原始值和改正后的值。

本发明的有益效果是：以自动定时测量的场源数据对该时刻的物探仪跑点不定时测量数值修正，通过修正大地电磁场场源的不稳定，消除大地电磁场本身场源对仪器的干扰从而得到准确的数据，用该数据进行绘图对比，就是比较准确的、真实的反应了地下地质异常体的情况，从而解决由此产生的所测数据存在准确性差与稳定性差的问题。

附图说明

图1为本发明中修正测量原理示意图

图2为本发明中修正测量装置结构原理示意图

附图标记包括：物探仪1，电极棒2，大地3，修正仪4。

具体实施方式

本发明根据大地电磁场源的随时变化的特性，使用一台修正仪4来观测大地电磁场源的随时候变化情况，记录其场源变化规律，同时再使用其他物探仪1进行跑点测量的数据根据,所测量的数据根据修正仪4记录的场源变化情况来对物探仪1所测量的数据进行场源修正，这样就可以得到场源向人工制造场源一样的稳定场源，经过场源修正后的跑点数据就跟人工制造场源类仪器一样准确。这样既省略了人工制造场源的笨重不易搬迁的确定又获得一样精确的测量结果，在实际应用取得非常大实用价值。

实现本发明的装置中包括，物探仪1、电极棒2和修正仪4。

以下结合附图和实施例进一步说明。

本发明中，如附图1所示，修正仪4和物探仪1配置高精度的时钟及GPS的高精度的相同授时，修正仪4按照设定时间自动测量，物探仪1跑点不定时测量；修正仪4所测量的是场源本身的变化，物探仪1所测量的场源受不同地质体的影响后形成的变化，所测量时因为场源是不稳定的，所以所测量的数据根据场源的变化来进行场源修正，修正方法为：

a）利用去噪平滑后的修正仪4的数据作为改正的原始数据A；

b）取经过上述a）步骤处理的数据作算术平均得到的值为T，则T0=A；

c）根据物探仪1单点数据的测量时间，找到相同时间修正仪4的数据T1；

d）T1-T0得到的值即为单点数据的改正值T3，T3可正可负，即：T1-T0=T3，单点数据T4加上T3即为日变改正后的值T5，即：T4+T3=T5；T5需要在单点数据单独显示为一列，单点数据文件需要显示原始值和改正后的值。

前述中，物探仪1和修正仪4连接电极棒2，电极棒2下端植入测量场源大地3，其中，物探仪1和修正仪4为相同的设备，包括地震仪器、电法仪器、磁力仪和重力仪器。

如附图2所示，由一台修正仪4和一组多台物探仪1组成仪器***，每台仪器配置高精度的时钟及GPS的授时方式，使修正仪4和物探仪1保持高精度的相同时钟，修正仪4会按照设定好时间参照自动测量程序自动测量，物探仪1跑点不定时测量。修正仪4所测量的是场源本身的变化，修正仪4所测量的场源受不同地质体的影响后形成的变化，所测量时因为场源是不稳定的，所以所测量的数据根据场源的变化来进行场源修正，方法如下所述：

1）、因为仪器本身及地面的干扰，首先把修正仪4所测量的数据首先进行平滑运算去除噪音，五点三次平均公式如下：

Y₀=（-3y_-2+12y_-1+17y₀+12y₁-3y₂）/35

其中Y₀表示新数组中的数据，y_-2、、y₁、y₂表示原数组中的相邻连续的5个数据。

2）、物探仪1跑点所测量的数据同时根据仪器A所测量来进行场源修正，方法为：

a）利用去噪平滑后的修正仪4的数据作为改正的原始数据，例如A1、A2、A3、A4、A5、A6；

b）取经过上述a）步骤处理的数据作算术平均得到的值为T0，

则T0=(A1+A2+A3+A4+A5+A6)/6；

c）根据物探仪1单点数据的测量时间，找到相同时间修正仪4的数据T1；

d）T1-T0得到的值即为单点数据的改正值T3，T3可正可负，即：T1-T0=T3，单点数据T4加上T3即为日变改正后的值T5，即：T4+T3=T5；此值T5需要在单点数据单独显示为一列，单点数据文件需要显示原始值和改正后的值；单点数据和日变数据分成两个数据表格分别显示。

前述中，本发明突出的进步在于，不是提供抗干扰与提高测量精度等装置，也不是通过人工的方法增加装置去补偿地球电磁场场源，而是适应天然电场场源的变化仅仅通过修正场源的数值来进行对比而得到准确的数据。而且相比较于增加抗干扰装置、提高测量精度等仪器，成本更低，且准确性更高，从而解决天然电场本身场源不稳定从而导致仪器所测数据的不准确性的缺点。

本发明解决了现有技术中，因地球电磁场场源不稳定而导致数据不准确性的缺陷，对于物探技术取得重大突破，探测效率及精度大幅度提高，实际测试效果显著。与现有技术相比，具有以下优点：

1）、轻便快捷：省略人工制造场源的笨重，大大降低超过80%的重量，易于搬迁及使用；

2）、数据准确：无论天然电场场源作何种变化，通过修场源变化数值从而保障了测量数据的准确性；

3）、成本更低：仪器无需采用抗干扰与提高测量精度等装置，节省成本。

4）、适用范围广：不受低阻地质体屏蔽和高阻地质体不导电的影响，适合于各种地区的勘探。

Claims (3)

1.地球电磁场场源修正的物探方法，其特征是：修正仪(4)和物探仪(1)配置高精度的时钟及GPS的高精度的相同授时，修正仪(4)按照设定时间自动测量，物探仪(1)跑点不定时测量；修正仪(4)所测量的是场源本身的变化，物探仪(1)所测量的场源受不同地质体的影响后形成的变化，在测量时因为场源是不稳定的，所以所测量的数据根据场源的变化来进行场源修正，修正方法为：

a)利用去噪平滑后的修正仪(4)的数据作为改正的原始数据A；

b)取改正的原始数据A作算术平均得到的值为T0，

则T0＝A；

c)根据物探仪(1)单点数据的测量时间，找到相同时间修正仪(4)的数据T1；

d)T1-T0得到的值即为单点数据的改正值T3，T3可正可负，即：T1-T0＝T3，单点数据T4加上T3即为日变改正后的值T5，即：T4+T3＝T5；T5需要在单点数据单独显示为一列，单点数据文件需要显示原始值和改正后的值。

2.如权利要求1所述的地球电磁场场源修正的物探方法，其特征在于，物探仪(1)和修正仪(4)连接电极棒(2)，电极棒(2)下端植入测量场源大地(3)，其中，物探仪(1)和修正仪(4)为相同的设备，包括地震仪器、电法仪器、磁力仪和重力仪器。

3.一种地球电磁场场源修正的物探方法，其特征在于，由一台修正仪(4)和一组多台物探仪(1)组成仪器***，每台仪器配置高精度的时钟及GPS的授时方式，使修正仪(4)和物探仪(1)保持高精度的相同时钟，修正仪(4)会按照设定好时间参照自动测量程序自动测量，物探仪(1)跑点不定时测量；修正仪(4)所测量的是场源本身的变化，修正仪(4)所测量的场源受不同地质体的影响后形成的变化，在测量时因为场源是不稳定的，所以所测量的数据根据场源的变化来进行场源修正，方法如下所述：

(1)、因为仪器本身及地面的干扰，首先把修正仪(4)所测量的数据进行平滑运算去除噪音，五点三次平均公式如下：

Y₀＝(-3y_-2+12y_-1+17y₀+12y₁-3y₂)/35 

其中Y₀表示新数组中的数据，y_-2、y_-1、y₀、y₁、y₂表示原数组中的相邻连续的5个数据,物探仪(1)跑点所测量的数据同时根据修正仪(4)所测量来进行场源修正，方法为：

a)利用去噪平滑后的修正仪(4)的数据作为改正的原始数据，即A1、A2、A3、A4、 A5、A6；

b)取改正的原始数据作算术平均得到的值为T0，

则T0＝(A1+A2+A3+A4+A5+A6)/6；

c)根据物探仪(1)单点数据的测量时间，找到相同时间修正仪(4)的数据T1；

d)T1-T0得到的值即为单点数据的改正值T3，T3可正可负，即：T1-T0＝T3，单点数据T4加上T3即为日变改正后的值T5，即：T4+T3＝T5；此值T5需要在单点数据单独显示为一列，单点数据文件需要显示原始值和改正后的值；单点数据和日变数据分成两个数据表格分别显示。