[发明专利]伪随机信号电法勘查的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及矿产勘查工程及环境勘技术领域，尤其涉及一种伪随机信号电法勘查的方法5和装置。

背景技术

电法勘查是矿产勘查和工程及环境勘查中应用最广和最有效的方法之一。但是，长期以来，这一类方法受到以下几个方面的困扰：

首先，其抗干扰能力较低，特别是在工矿区或城市中开展工作，易受各种电气干扰；其中，尤以时间域观测受电磁干扰最甚；其次，常用的频率域方法，例如频谱激电法和各种频率域电磁测深法，需要在一定的频段范围内，逐个频率进行观测，生产效率较低；第三，某些电法勘查方法在野外观测中，需要布置长达几到十几公里的导线，这不仅使其观测装置笨重和进一步降低生产效率，而且使其难于在城市或其它地形、地物条件复杂的地区开展工作。

为了克服上述困难，上世纪七十年代，加拿大的工程技术人员曾探索利用伪随机信号源开展电磁勘查，但由于他们的方案不合理，这一工作未能圆满实现和继续。自上世纪八十年代中期，申请人罗延钟基于系统科学关于伪随机信号系统辨识的思想，结合电法勘查的理论和实践，提出了研制“新一代”“全功能”主动源电法勘查仪器——伪随机信号电法仪”的设想。经过三十年的探索和近年与合作者们共同工作，完善了研制方案，研制出试验样机，初步验证了新一代伪随机信号电法仪的设计思想。

20世纪中后期，系统辨识理论发展了一种“伪随机二进制输入信号的系统识别”方法。伪随机二进制信号序列(PRBS)是幅度不变，而宽度随机变化的周期性方波脉冲系列。它可以由专用设备产生，也可以由数字计算机简单地产生。上述“系统识别”的基本原理是，利用伪随机二进制信号源向待识别系统(例如，地质勘查对象——大地)输入伪随机信号(电流)，同时观测该系统的输出信号(电压)。根据输出信号和输入信号的互相关函数，识别该系统。

互相关函数的计算是一个数值滤波运算过程，因此利用互相关函数识别系统具有很强的抗干扰能力。在适当选择伪随机二进制信号序列(PRBS)相关参数的情况下，互相关函数很接近系统的冲激响应，由此，易于算得系统的频率响应，而不需要进行耗时的逐个频率测量，从而大大提高观测效率。此外，采用PRBS作为信号源，也易于实现输入(供电)装置和输出(测量)装置之间的无线联系，从而使观测装置轻便化，不仅会提高生产效率，而且能扩大其应用范围。

可见，研究利用PRBS的电法勘查仪器，确实可望解决困扰当前电法勘查的三个主要问题。如果能将现代系统辨识理论有关“伪随机二进制输入信号的系统识别”方法，成功地应用于电法勘查，不仅对发展电法勘查有重大的实用价值，而且在学术上对发展系统辨识理论也有重要意义。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷和问题，本发明实施例的目的是提供一种伪随机信号电法勘查的方法和装置，利用伪随机电法勘查方法的特点，提出一种支持各种主动源电法勘查方法的全频段和全时域伪随机信号电法仪器方法和装置，从而使观测装置轻便化，不仅会提高生产效率，而且能扩大其应用范围。

为了达到上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种伪随机信号电法勘查装置，其特征在于，由发送系统与接收系统构成，发送系统由电流源和发送装置构成，接收系统由电位仪和接收装置构成，发送装置由发送传感器、为设备所有单元供电的电源模块、GPS接收模块、有一本地高精度晶振的时钟模块、参数自适应m序列发生模块和处理与控制单元构成，其中电源模块分别与GPS接收模块、时钟模块、参数自适应m序列发生模块相连，参数自适应m序列发生模块和处理与控制单元相连，时钟模块与GPS接收模块、参数自适应m序列发生模块分别相连；发送传感器是发送机向大地发送信号的一种传感器，为接地电偶源或者不接地的磁偶源；接收装置由为设备所有单元供电的电源模块、GPS接收模块、有一本地高精度晶振的时钟模块、伪随机信号接收和处理模块、处理结果反馈模块和磁感应强度接收器构成，其中电源模块分别与GPS接收模块、时钟模块、伪随机信号接收和处理模块、处理结果反馈模块相连，时钟模块与GPS接收模块、伪随机信号接收和处理模块、处理结果反馈模块分别相连，处理结果反馈模块还连接有伪随机信号接收和处理模块，伪随机信号接收和处理模块还连接有磁感应强度接收器。

作为上述技术方案的优选，所述发送装置还包括DAC模块与信号显示设备，且DAC模块与时钟模块、参数自适应m序列发生模块、信号显示设备分别相连。

作为上述技术方案的优选，所述磁感应强度接收器为磁力仪或带反馈的感应线圈，处理与控制单元为计算机电脑。

本发明同时提供一种伪随机信号电法勘查的方法，其特征在于，包括如下步骤：