[发明专利]煤矿井下瞬变电磁仪去除电磁干扰信号的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地球物理勘探领域，具体地讲，涉及一种煤矿井下瞬变电磁仪去除电磁干扰信号的方法。

背景技术

瞬变电磁法(TEM) 是地球物理探测领域里一种应用前景十分广阔的新的勘探方法,且目前已经成功地应用于煤矿、金属矿、石油、煤气勘查等工程探测方面。

煤矿井下瞬变电磁仪是利用不接地回路（发射线圈）产生激励源，向煤矿井下地质体发送一次场，在其激发下，煤矿井下地质体将产生随时间变化的二次场，在一次场间歇期间利用接收回路（接收线圈）接收二次场。由于二次场含有地质体丰富的地电信息，通过分析煤矿井下瞬变电磁仪所接收的二次场，来达到探测煤矿井下地质体的目的。

我国的工业电频率为50Hz，电力线产生的电磁干扰为50Hz及其谐波，在靠近电力线附近干扰电平有可能达到百毫伏级。井下设备等设施运转也会产生电磁干扰，尤其是开启、关闭设备时产生的高值脉冲干扰。我们都把它定义为电磁干扰信号。

煤矿井下瞬变电磁二次场的具有早期信号幅度大、衰减快，中晚期信号幅度小，衰减慢，大动态范围变化的特点，这种早、晚期阶段性差异导致电磁干扰信号极易破坏瞬变电磁仪接收的二次场特性，因此，这些干扰噪声会严重影响煤矿井下瞬变电磁仪数据的有效分析。

常规的去除电磁干扰信号方法是将负极性二次场的负值信号转成正极性二次场的正值信号，不做任何处理直接参加限幅滤波计算。在限幅滤波计算中，先计算出标准差σ，然后根据需要确定精度系数K（1，2，3，……），对偏离                                                σ*K以外的二次场数据认定为是电磁干扰信号予以剔除，这种处理方式简单，但是会将同极性电磁干扰信号当作有效信号保存下来。

瞬变电磁仪对采空（塌陷）区、岩溶发育区、围岩、断层、破碎带等地质体不同的二次场反映，对掌子面或迎头以及巷道侧帮、煤层顶、底板等前方地质现象和赋水区域进行精确成像。但是，常规的去除电磁干扰信号的方法会影响成像的精确度，因此，研究如何去除电磁干扰信号，无论是丰富煤矿井下物探技术，还是推广煤矿井下瞬变电磁仪应用，精确定位赋水位置，提前了解突水隐患，减小或避免透水事故的发生，保障煤矿安全，都具有重大的现实意义和理论意义。

发明内容

本发明目的是提供一种煤矿井下瞬变电磁仪的去除电磁干扰信号的方法。

本发明的方法所采用的煤矿井下瞬变电磁仪包括：高速ARM处理器、大容量存储器、高速16位ADC、接收电路和接收线圈组成；发射机为发射电路和发射线圈组成；接收机和发射机之间用通讯电缆连接，以实现同步控制。

本发明提供的煤矿井下瞬变电磁仪去除电磁干扰信号的方法包括如下步骤：

a、所述瞬变电磁仪的接收机通过同步控制电缆控制发射电路向发射线圈输送正极性电流，使发射线圈产生正极性一次场；接收机通过同步控制电缆快速关断发射线圈正极性电流，使煤矿井下地质体激励起的感应涡流将产生随时间变化的正极性二次场。

b、接收机在激励源关闭的间歇时间域内，通过接收线圈和接收电路连续定时接收煤矿井下地质体正极性二次场，获得连续定时正极性二次场的信号值。

c、同理，所述瞬变电磁仪的接收机控制发射电路向发射线圈输送负极性电流，使发射线圈产生负极性一次场；接收机通过同步控制电缆快速关断发射线圈正极性电流，使煤矿井下地质体激励起的感应涡流将产生随时间变化的负极性二次场。

d、接收机在激励源关闭的间歇时间域内，通过接收线圈和接收电路连续定时接收煤矿井下地质体负极性二次场，获得负极性二次场的信号值。

e、在正极性二次场的信号值中去除负值信号，在负极性二次场的信号值中去除正值信号，得到周期性的去除不同极性干扰的正、负极性二次场的信号值。

本发明所述的煤矿井下瞬变电磁仪去除电磁干扰信号的方法，还可以进一步包括如下步骤：

f、重复上述的a-e步骤若干周期，得到若干周期的正极性二次场信号和负极性二次场信号；

g、将负极性二次场的负值信号转成正极性二次场的正值信号；

h、分别对周期性正、负二次场采集数据进行限幅滤波法处理，去除同极性的电磁干扰信号；

i、计算余下采集值数据的均值作为二次场的观测值。

上所述的限幅滤波法具体如下：

（1） 将激励源关闭的间歇时间域分成若干个时间窗，把这些时间窗的中心点称为测道。（2）计算每个测道的二次场平均值

其中：m：测道二次场采样数量

Vi：二次场采样值

V_I：测道二次场均值