[发明专利]一种压制慢极化效应的差分波形瞬变电磁测量方法

说明书

本发明涉及一种压制慢极化效应的差分波形瞬变电磁测量方法，包括：步骤1，布设测量点；步骤2，开始第1个观测周期，发射双极差分方波第一段，持续设定脉宽；步骤3，停止双极差分方波第一段的发射，并立即发射第二段波形，脉宽与第一段相同，完成后停止第二段波形发射并关断发射机；步骤4，第二段双极差分方波关断后，按照设定时窗开始磁场测量，直至本周期测量完成；步骤5，重复步骤1‑4，完成多个周期的双极差分方波瞬变电磁测量；步骤6，将同一测点的多周期观测数据叠加，获取接收点的大地双极差分方波瞬变电磁响应，作为无IP效应的双极差分方波瞬变电磁响应进行数据处理解释。本发明能够剔除慢极化效应对瞬变电磁数据的干扰。

技术领域

本发明涉及时间域电磁勘探技术领域，尤其涉及一种压制慢极化效应的差分波形瞬变电磁测量方法。

背景技术

瞬变电磁法(TEM)是一种时间域电磁勘探方法，基本原理是利用接地或不接地发射源在探测区域建立稳恒磁场，然后瞬间关断场源，根据法拉第电磁感应定律，地下介质中将感生出随时间变化的二次场，观测并记录感生的瞬变电磁响应，即可推断地下介质的电性分布。对于含极化(IP)效应的大地介质而言，当发射电流关断后，大地介质中将产生涡旋电压，涡旋电压在导电大地介质中产生涡流，同时对极化大地介质充电。随涡流衰减，感生磁场强度变小，其变化引起的涡旋电压迅速降低，以至低于极化介质的充电电压，充电过程不能持续。随涡流继续衰减，极化介质存储的电压大于涡旋电压，此时发生放电。因感生涡流即是极化介质的充电电流，放电电流与涡流方向必然相反，因此产生的电磁场与瞬变电磁感生电磁场方向相反，导致瞬变电磁曲线发生反号或畸变，给数据处理解释带来了干扰，甚至无法进行处理解释。

现有技术一般利用基于重复双极性方波的传统回线源瞬变电磁法在极化介质上进行磁场观测。由于瞬变电磁场的观测时窗通常在～n×10毫秒(ms)的范围，时间常数在1毫秒以上的慢极化效应通常也会叠加到瞬变电磁信号中。在数据处理方面，针对这种慢极化效应主要有两类处理办法，一是通过基函数拟合等方式，将包含极化效应的瞬变电磁响应分为多个独立的分量，再根据某些判定准则将电磁响应分离为瞬变电磁响应和极化响应，分别进行处理；二是直接处理包含IP效应的总瞬变电磁响应，在考虑极化效应的条件下进行数据联合反演和解释，同时解出大地的电导率和极化率参数。但由于TEM中的IP效应本身即由瞬变电磁感生涡流激发，与瞬变电磁响应具有较强的耦合，基于分离的方法难以真正将纯粹的TEM响应和IP响应完全分离；同时由于IP效应的复杂性，目前仍没有准确的物理模型描述，考虑IP效应的联合反演解释方法难以真正实现地电参数的定量，且由于IP效应的引入，未知参数的个数成数倍增加，数据处理解释具有较强的奇异性，反演解释多解性强，目前仍未有较完善的解决办法。

发明内容

本发明的目的是提供一种压制慢极化效应的差分波形瞬变电磁测量方法，通过瞬变电磁发射波形的控制，对慢极化效应(即时间常数大于1ms的IP效应)进行压制，同时确保不会导致瞬变电磁响应的大幅度损失，在基本保持瞬变电磁探测现有技术框架的前提下，剔除慢极化效应对瞬变电磁数据的干扰，为后续获取大地的电导率参数提供物理基础。

本发明提供了一种压制慢极化效应的差分波形瞬变电磁测量方法，包括如下步骤：

步骤1，布设发射框，在发射框内按照工作设计，参照回线源瞬变电磁探测装置布设测量点，即接收点，完成后准备开始发射和测量工作；

步骤2，开始第1个观测周期，通过发射波形控制装置发射双极差分方波第一段，持续设定脉宽；

步骤3，停止双极差分方波第一段的发射，并立即发射第二段波形，发射电流与第一段大小相等、方向相反，持续脉宽与第一段相同，完成后停止第二段波形发射并关断发射机；

步骤4，第二段双极差分方波关断后，接收点按照设定时窗开始磁场测量，直至,本周期测量完成；

步骤5，重复步骤1至步骤4，完成多个周期的双极差分方波瞬变电磁测量；