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瞬變電磁數據采集抗干擾措施
信息來源:網站編輯部   添加日期:2014-11-21   瀏覽次數:2219

晉中辦事處 張浩

    瞬變電磁勘探法相比其他物探方法具有簡單易行、信息豐富、精度高、投資小、見效快,應用范圍廣等優點。瞬變電磁法主要是獲取純二次電磁場信號,但是二次電磁場信號往往受到來自瞬變電磁儀自身的和外部的電磁噪聲干擾,使得深部地質目標的瞬變電磁響應被淹沒在噪聲之中;這直接影響了瞬變電磁信號的質量及后期的數據處理和反演計算。特別在礦井巷道內進行探測時,錨網桿、工字鋼等對瞬變電磁原始數據的采集影響很大,本文主要是根據前輩們已有的研究,結合現場經驗總結降低或消除干擾的一些方法。
1、TEM中干擾的種類
    TEM中對二次電磁場信號的干擾主要來自兩個方面,一是來自瞬變電磁儀自身的本底噪聲干擾,二是來自外部的電磁噪聲的干擾。
a、瞬變電磁儀自身的干擾
    瞬變電磁儀的工作原理是:在發射線圈中發射一個脈沖電流,該電流在大地中產生一次磁場,當一次場消失時在接收線圈中感應的電壓及其暫態過程和大地中二次場在接收線圈中感應的電壓疊加在一起,即得到接收線圈實際測得的感應電壓。
    可見,它不是單純的二次場,而是夾雜了接收線圈暫態過程。在一般情況下,接收線圈暫態過程比較短,所以在晚期信號里不明顯,但在早期信號里很大,不容忽視。
b、外部電磁噪聲的干擾
    瞬變電磁系統中,干擾噪聲主要來自外部的電磁噪聲,其中主要是天然電磁場噪聲及人文噪聲;這些外來電磁場具有很寬的頻譜范圍,它包括了從0Hz級的地磁場到GHz級的高頻磁場。
2、減少干擾措施
    瞬變電磁系統中,干擾噪聲主要是人文噪聲和天然電磁場噪聲。干擾的除去或壓制可以通過提高信噪比、有利的施工環境、合適的觀測系統等來實現;
a、提高數據信噪比
    在數據采集過程中提高信噪比的措施主要包括兩類。一是通過增加信號強度來提高信噪比,在滿足礦方安全生產條件下通過增加發射電流、增加發射框尺寸等增加發射磁矩,一次場增強,使得二次場信號強度明顯提高,在一定范圍內信號值隨發射磁矩增大而增大,而在噪聲水平不變的條件下實現提高信噪比的目的,此類方法主要依靠硬件設備來實現;二是在現有的儀器性能基礎上通過增加疊加次數、增加重復觀測次數壓制干擾來提高信噪比。
    實驗表明隨著疊加次數的增加,噪聲的范圍明顯縮小,噪聲水平降低,使得信噪比曲線明顯抬高,尤其是晚期信噪比明顯改觀,可用信號道數逐步增加,獲得更加可靠的晚期道信號;隨著觀測次數增加,可用時間道的道數也在增加,而且固定時間道的信噪比也在增加。
b、施工環境
    在現場進行探測時,現場需停電、線圈需離開錨網、錨桿、工字鋼、綜掘機及其它金屬、積水等一定距離,進行數據采集時線圈保持穩定,根據現場調節合適的測道數。
c、觀測系統
     在對目標體進行探測時,合適的觀測系統是必要的。對于工作面可對雙巷、切眼可進行多測線多方向探測,進行聯合反演會取得一定效果;某些特定目標體(采空區、導水通道等)進行多測線多方向交匯覆蓋探測,可有效確定異常目標體范圍;巷道超前跟蹤探測,可進行多次重疊覆蓋系統觀測(如圖1、2),會取得一定效果。選擇合適的觀測系統主要是減少人文干擾影響,特別是金屬支護干擾。

    總的來說,礦井瞬變電磁法可通過設置儀器參數配置及多次觀測提高信噪比、現場施工探測應避開或距干擾源一定距離、施工現場環境及探測目標選擇合適的觀測系統等來壓制減小干擾實現一定的抗干擾效果。由于現階段不能做到通過儀器性能、設置參數配置等實現去除干擾或完全避開干擾源;建議在進行探測時,選擇合適的觀測系統,提供相對有效的依據幫助礦方完成安全生產。
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