[发明专利]大地电磁探测仪性能评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及到地球物理勘探用大地电磁探测仪，是一种大地电磁探测仪性能评价方法。

背景技术

大地电磁勘探是地球物理勘探中的一种重要勘探方法，在油气勘探、地热勘探、大地构造勘探及地壳、火山和地震研究中有重要应用。大地电磁探测(MT)仪是实现大地电磁勘探的仪器，其性能直接关系到大地电磁勘探的效果，而提升仪器的性能需要对MT仪的性能作出精确的评价。

目前主要采用平行测试法评价MT仪性能。测试时首先在MT仪的各个通道输入相同信号，对信号采集一段时间后分析各通道采集信号的振幅谱和各通道采集信号之间的相关度，绘制各通道振幅谱曲线和各通道采集信号之间的相关度曲线。如果各通道采集信号的振幅谱曲线基本重合并且各通道采集信号之间的相关度接近1，说明MT仪的性能好，反之则反。

这种方法有以下不足之处。一是MT仪的噪音已大大低于环境噪音，只要信噪比在40dB以上，MT仪各通道采集信号振幅谱曲线的差别就无法用肉眼有效区分，各通道采集信号之间的相关度也接近1。通过相关度曲线和振幅谱曲线分析无法有效确定信噪比为40dB的MT仪和另一台信噪比为100dB的MT仪的差别。

二是该方法只能评价MT仪内部随机噪音的大小，不能评价MT仪内部相关干扰的大小。目前MT仪集成了GPS同步与授时、网络通讯、数字信号处理等功能，数字系统对模拟系统的干扰越来越严重。当各通道存在相关干扰时，在平行测试中只会增加各通道之间采集信号的相关度，使各通道采集信号的振幅更加一致，相关度更高，导致无法评价MT仪内部相关干扰的大小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可有效定量评价MT仪内部随机干扰和相关干扰大小，区分信噪比为100dB和信噪比为120dB MT仪性能差别的MT仪性能评价方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：首先在MT仪各信号输入端直接接地或通过不大于1000欧姆的低噪音电阻接地的情况下，测量MT仪各信号采集通道之间的噪声功率谱、信噪比和相关度。其次在MT仪各信号输入端接入相同信号的情况下，测量MT仪各信号采集通道之间的噪声功率谱、信噪比和相关度。在第一种情况下测量的信噪比和相关度与MT仪的随机干扰成正比，是MT仪的内部随机干扰强度的定量评价指标。在第二种情况下测量的噪声功率谱与MT仪的信噪比成反比，是区分MT仪信噪比差别的定量指标。

本发明的具体步骤如下：

1)将MT仪的电场和磁场信号输入端全部与信号地端连接或通过低噪音电阻连接，采集时间序列数据1，采集时间为8～192小时；

步骤1)所述的低噪音电阻的优选阻值为500欧姆。

步骤1)所述的采集信号时间优选为24小时。

2)将MT仪电场和磁场信号的输入端接入相同信号，采集时间序列数据2，采集时间为4～96小时；

步骤2)所述的接入信号是天然的大地电磁探测信号或方波信号或白噪音信号或其它信号发生器产生的特殊波形。

步骤2)所述的信号优选为白噪音信号。

步骤2)所述的采集时间优选值为12小时。

3)按修改的周期图法对时间序列数据1和时间序列数据2进行功率谱计算，得到时间序列数据1内各通道信号的自功率谱和各通道信号之间的互功率谱，以及时间序列数据2内各通道信号的自功率谱和各通道信号之间的互功率谱；

步骤3)所述的功率谱计算所采用的窗口有哈明窗或汉宁窗或布莱克曼窗和凯撒窗。

步骤3)所述的功率谱计算所采用的优选窗口为哈明窗。

4)根据时间序列数据1的自功率谱和互功率谱计算出MT仪任意两个通道x，y之间的相关函数1、信噪比1、和噪声功率谱1；据时间序列数据2的自功率谱和互功率谱计算出MT仪任意两个通道x，y之间的相关函数2、信噪比2、和噪声功率谱2；

步骤4)所述的利用自功率谱和互功率谱分别计算任意两个通道x，y之间的相关函数、信噪比和噪声功率谱的算式如下：