大地电磁测深精度提高与去噪方法

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1、270当代矿山地质地球物理新进展大地电磁测深精度提高与去噪方法颜良(中南大学信息物理工程学院，长沙，410083)【摘要】大地电磁测深法是工程勘探，特别是石油非地震勘探的主要方法之一。但是如何提高精度是一个重要问题。本文首先从理论研究、仪器使用、野外采集、资料处理与解释等方面分析了一些去噪方法和技术，以提高堡!!!曼壅。【关键词】大地皂磁法；毒堡!鲮，、．国外研究大地电磁测深法(简称MT)始于20世纪50年代，60年代我国开始研究并于1980年前后开始应用。由于其具有探测深度大(可探测至上地馒)，不受高阻层屏蔽，分辨能力较强(特别是对良导介质)，等值范围较窄，工作成本低(相对地震勘探

2、)和野外装备轻便等特点而广泛应用于矿产勘探，特别是油气勘探等领域。如何去噪是提高其探测精度一个重要方面，本文从仪器、野外采集、资料处理与解释、理论研究等各方面进行了分析讨论。1仪器仪器是大地电磁法的信号进行处理的第～个外部条件，所以对它的要求是比较高的。现在在仪器中大量采用去噪方法和抗干挠措施。20世纪50年代中期到70年代中期国外使用的勘探仪器主要是模拟大地电磁测深仪，70年代末到现在国内外普遍使用的是数字大地电磁测深仪。70年代末到80年代末我国一般使用美国生产的PROM系列大地电磁测深仪，采用磁带记录，记录时问系列数据，采集电磁场的五分量信号，这种仪器将信号放大、信号模拟、信号

3、记录三部分集中为三个箱体(重达500kg左右)并安装在仪器车上。由于PROM系列仪器较为笨重只适用勘探地表相对平坦、地形条件简单的地区，目前已基本被淘汰。现在大地电磁测深中正在更新有多道、数传、同步、宽频带(1×10～～1x104nz)、多种方法、实时定位、实时处理、遥控遥测等更加轻便、实用的新型仪器w。我们要在这些仪器中使用多种去噪的措施。如进行选频滤波，可以采用同步检波及积分采样(因为同步检波甚至对同频率的干扰都有很强的压制能力，而积分对对称性干扰压制能力极强)，提高接收机的灵敏度并且采取多次叠加等技术，以达到提高信噪比的目的”·。2野外采集工作野外采集数据涉及许多人为的因素和环

4、境的因素。大地电磁测深以随时间变化的大地电磁场为场源，大地场源的频率和强度主要受太阳风活动的控制，场源频率范围宽，信号强度一般很小。在大地电磁测深法常用的频段内，相应周期为lO一～104s。由于大地电磁场磁分量功率谱密度差异，在Is附近有一个低能量窗口，即所谓的“噪声洞”。“噪声洞”的存在使大地电磁测深精度提高与去噪方法27l得1Hz的几个频点很难取得好的观测资料。除“噪声洞”外，MT的噪声源主要可归结为2类：装置引入的噪声和文化噪声。2．1装置引入的噪声观测装置产生的噪声是因野外施工不严格或观测装置本身连接不当造成的。电极距不准、两电道不完全正交、磁棒方向偏差等原因造成观测资料的人

5、为偏差。电场的测量值是由成对电极的电压除以电极长度而得，电极距偏大，电场值小于真实值；电极距偏小，电场值大于真实值，导致视电阻率偏离正常值，造成高阻或低阻的假象。同理，磁棒方位的误差也会造成视电阻率的偏差。观测装置本身的原因有：使用无屏蔽的、绝缘性能不良的电缆；电缆接头的连接方法不正确或接头处绝缘性能降低造成漏电；电缆线悬空敷设，由风动产生感应干扰；不极化电极电化学性质不稳定；屏蔽体接地不良；磁场信号传输线中存在温差电动势或磁屏蔽不良等。除此之外，测量仪器内部的电子元件的热效应和散粒效应会产生电路噪声。自然界的雷电、风和地表不均匀体也会产生对测量信号不利的噪声”o。对于这种噪声引入，

6、可以采用如下措施：(1)对观测装置或布极过程中工作差错所造成的人为噪声，可采取一人布极、另一人检查的方式，加强管理，严格检查监督来解决；(2)电场信号线要使用轻便、具有较高抗拉强度的单一金属线，接头不要焊接，以免在接头处产生接触电位差；最好采用同轴电缆，要求绝缘电阻不小于5n。电极作为电场传感器，其高质量和高可靠性也是减少噪声、保证观测质量的重要措施。电极的极差应长期稳定并小于1mV。布极完成后测量各电道的交赢流电位和接地电阻，一定要以黑接线柱为低电位参考端。成对电极中红接线柱端较高时，测量值为正；黑接线端较高时，测量值为负。若不固定参考端，输人参数本身的误差就是测量值的两倍。当两电

7、极间直流电位差大于100mV时，应重点检查电极的极差是否过大、电极内的充填物是否漏失和缺损。经验证明，交、直流电压过高，都将使背景噪声增大，很难取得合格资料；(3)磁场信号比电场信号更弱，应特别注意磁传感器及其传输线。不要随意更改原接线的连接方式，传感器内连接线断开，不能使用普通焊锡焊接；不能用锡焊法加长信号线；不要用与原型号不同的导线替换原信号线；因为两种不同的金属接触会在接触面产生温差电动势，电动势的方向与材料的性质有关。这个电动势虽然很小，但足以对仪