[发明专利]基于小波分解与IME频率估计的瞬变电磁数据处理方法

权利要求书

1.一种基于小波分解与IME频率估计的瞬变电磁数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集环境噪声，环境噪声n(t)为谐波噪声n_r(t)与其他噪声n_e(t)共同组成的耦合噪声；

环境噪声形式表示如下：

n(t)＝n_r(t)+n_e(t)；

S2、采用小波分解算法预处理环境噪声n(t)：将步骤S1中的谐波噪声n_r(t)作为噪声中的主要成分，利用小波分解算法抑制其他噪声n_e(t)，小波分解处理后获得环境噪声n′(t)；

S3、采用IME算法估算谐波噪声频率：针对谐波噪声n_r(t)构造IME方程组并迭代优化，对步骤S2预处理后的环境噪声n′(t)进行频率估算，得到工频噪声频率f；

S4、设定瞬变电磁发射线圈工作模式：根据步骤S3获得的工频噪声频率f设定发射频率为f/4，发射双极性方波，占空比设定为25％；

S5、发射结束后，采集瞬变电磁二次场信号，采集时间为Ts/4，其中Ts为发射频率的周期，即4/f，在一个工作周期内双极性方波产生的二次场信号为正信号s₁和负信号s₂交替出现；

S6、判定信号采集时长是否大于1s，采集时长大于1s，返回步骤S1；采集时长小于1s，瞬变电磁发射线圈继续工作，继续采集瞬变电磁二次场信号；

S7、完成瞬变电磁信号采集后，对同一个周期内的所有相邻正负信号做差再求平均，获得信号s，s＝(s₁-s₂)/2，s₁为正信号，s₂为负信号；

S8、所有做差平均后的信号s叠加平均，叠加平均后的信号s作为本方法的最终消噪结果，从而实现瞬变电磁噪声抑制；

所述步骤S1中环境噪声采集时长Ta，Ta≥60ms，采集时长Ta包含至少两个完整的谐波噪声周期。

2.根据权利要求1所述的基于小波分解与IME频率估计的瞬变电磁数据处理方法，其特征在于：步骤S2中小波分解算法的小波基选取db小波，阈值函数采用软阈值函数。

3.根据权利要求1所述的基于小波分解与IME频率估计的瞬变电磁数据处理方法，其特征在于：步骤S3中，针对谐波噪声n_r(t)构造IME方程组并迭代优化，对步骤S2预处理后的环境噪声n′(t)进行频率估算，得到工频噪声频率f的过程如下：

构造IME方程组：

其中k＝1,2,...,k_max，k_max对应估算的谐波总数，n为步骤S1采集的环境噪声n(t)在时间域上对应的离散采样点，N为离散采样点总个数，Δt为离散采样点之间的时间间隔，n′(n)为经步骤S2预处理后的环境噪声数据n′(t)在时间域上的离散数据，ω为角频率，ω与谐波噪声频率f的对应关系为ω＝2πf，f的初始值为理论频率值50Hz，T_all为估测数据在时间域上的总时长，A_k、B_k、X_k、Y_k、均为过渡临时变量，IME算法是一个迭代优化的过程，每次迭代优化遵循公式(1)到公式(8)的顺序计算过程，每一次迭代均更新一次角频率ω，随着迭代优化的不断进行，角频率偏移量逐渐趋于0，角频率ω逐渐平稳，平稳的角频率ω对应的谐波噪声频率f即为工频噪声频率f。

4.根据权利要求1所述的基于小波分解与IME频率估计的瞬变电磁数据处理方法，其特征在于：步骤S8中所有做差平均后的信号s叠加平均，叠加平均后的信号s作为本方法的最终消噪结果，从而实现瞬变电磁噪声抑制的过程如下：根据步骤S1至步骤S4得到的工频噪声频率f和设置发射频率，每秒进行设置一次；根据工频噪声的频率高的采样数据为基准，从每一秒内获取的信号s中第一个点开始叠加平均，叠加平均后的信号作为本方法发明的最终消噪结果，从而实现瞬变电磁噪声抑制。