[发明专利]基于成分相位反相的拖曳瞬变电磁数据工频噪声抑制方法

说明书

本发明涉及地球物理勘探设备领域，具体而言，涉及一种基于成分相位反相的拖曳瞬变电磁数据工频噪声抑制方法，包括：S1、获取环境的工频噪声基频频率；S2、根据环境的工频噪声基频频率确定发射频率；S3、根据步骤S2中的确定的发射频率计算一个测点内有效采集数据的周期个数；S4、提取第一个测点的所有有效采集数据，提取正负周期反相数据，相减获得一组数据；S5、将步骤S4提取的所有数据做叠加平均处理得到第一个测点预处理后的原始数据；S6、其他测点按照步骤S4和步骤S5进行处理，获得拖曳式数据所有预处理后的原始数据。本发明方法可以在不引入任何算法之前，保证不损失信号成分情况下，对工频噪声进行高效抑制，提取有效信号。

技术领域

本发明涉及地球物理勘探设备领域，具体而言，涉及一种基于成分相位反相的拖曳瞬变电磁数据工频噪声抑制方法。

背景技术

拖曳式瞬变电磁法作为地下探测的重要技术手段，在城市地质结构探测、地质资源勘查等科研工作中具有广阔的应用前景。然而在拖曳式地下空间的探测过程中，不可避免的引入噪声的影响。尤其是因城市电力线及其他电力设备产生的工频噪声影响尤为显著，工频噪声中的基频及其谐波成分使得有效的地球物理数据淹没其中，无法获取有效信息。

传统的工频噪声抑制方法中，常采用双极性发射与叠加平均相结合的方法对工频噪声进行抑制，该方法成本低、易实现。但是要想取得较好效果，需要成千上万次的大量数据叠加，效率低下。拖曳式这类移动式电磁法仪器，因其需要保证横向水平分辨率，数据叠加次数有限，仅采用传统的双极性发射与叠加平均相结合的方法无法满足大量数据处理的要求。因此工频噪声抑制需要更多方法补充其中，以适用于更多的工况。

专利CN201911057736.1《一种用于城市地下空间探测的瞬变电磁噪声抑制方法》通过采用分别采集一段纯噪声与一段耦合信号的采集策略，再利用遗传算法寻找纯噪声中与采集数据最相关的一段，进而减去该段噪声，以达到抑制工频噪声的目的。但该发明，每个采样时段都需要获取一段纯噪声作为“特征域”，对于拖曳式系统而言，这个过程会导致该部分地下信息丢失，尤其是高速测量的系统，在采集噪声样本时间段内会导致丢失的地球物理信息更为严重。

因此，亟需一种新的方法既能快速压制工频噪声、在少量叠加次数的基础上达到较高信噪比，又能不丢失期间的地质信息。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于拖曳式地下空间探测的瞬变电磁噪声抑制方法，可以在不引入任何算法之前，保证不损失信号成分情况下，对工频噪声进行高效抑制，提取有效信号；其有易实现、高效、适用与大数据场景等的特点。对于实现地下空间的高效探测与高精度解释具有重要意义。

本发明是这样实现的，一种基于成分相位反相的拖曳瞬变电磁数据工频噪声抑制方法，包括以下步骤：

S1、获取环境的工频噪声基频频率；

S2、根据环境的工频噪声基频频率确定发射频率；

S3、根据步骤S2中的确定的发射频率计算一个测点内有效采集数据的周期个数；

S4、提取第一个测点的所有有效采集数据，提取正负周期反相数据，相减获得一组数据；

S5、将步骤S4提取的所有数据做叠加平均处理得到第一个测点预处理后的原始数据；

S6、其他测点按照步骤S4和步骤S5进行处理，获得拖曳式数据所有预处理后的原始数据。

进一步地，步骤S2中，根据探测需求，设计确定发射频率：根据步骤S1取得的数据，确定n的取值，并确定发射频率，确定原则需满足：其中f_tr表示发射频率，f_h表示环境的工频噪声频率，n表示确定发射频率相关参数，采用双极性方波发射，设定占空比为25％，数据连续不间断采集。