[发明专利]一种低频大跨距电磁波CT数据校正方法

说明书

本发明公开了一种低频大跨距电磁波CT数据校正方法，包括如下步骤：步骤1，求出发射初始场强、地表面吸收系数和钻孔中吸收系数：用步骤1求得的发射初始场强和钻孔内发射天线到孔口的距离，钻孔内接收天线到孔口的距离，求出沿钻孔传播的场强和沿钻孔传播的场强，校正后的低频电磁波在介质中以最短距离作直线传播的场强。本发明所公开的校正方法，解决了低频跨孔电磁波CT测量数据反演效果差的难题，实现了低频跨孔电磁波CT技术在20‑40m大孔距的应用，提高了检测效率，降低了检测成本。

技术领域

本发明属于电磁波CT数据处理领域，特别涉及该领域中的一种低频大跨距电磁波CT数据校正方法。

背景技术

如图1所示跨孔电磁波CT技术是一种通过改变放置在两个钻孔(井)中的发射天线和接收天线的位置，测量不同位置上的电磁波接收电压，进而利用射线传播理论获取两孔间电阻率剖面图的技术，如图2所示，该技术可用于城市地下空间开发中的溶洞检测。

跨孔电磁波CT的工作频率范围为100KHz～30MHz，但是因低频(1MHz以下)数据处理结果异常，无法满足工程需求，主要应用1MHz以上工作频率。然而该频段频率地下传输衰减大，孔间测量距离限制在5-10m，需预埋大量的测试管(一般每20米预埋管数不少于4个)，且后续检测量大，既耗时、又增大成本。在此背景下，考虑研发小于1MHz的低频大跨距电磁波CT技术，探测距离可达20-40m，最终达到提高检测速度、提升检测质量与降低检测成本的目的。然而低于1MHz的工作频率属于长波波段，有其特有的传播特性，与高频电波的传播特性区别很大，怎样对测量数据进行预先校正，以便基于现有射线理论进行有效的反演成像，成为低频段电磁波用于大跨距电磁波CT技术的瓶颈，亟需提出新的数据校正方法以解决该问题。

发明内容

针对现有的射线理论反演无法直接应用于低频大跨距电磁波CT技术的问题，本发明提出一种新的基于低频电磁波在分层介质中传播特性的大跨距电磁波CT数据校正方法，目的是解决现有射线理论用于低频测量数据反演误差太大、无法满足小于1MHz以下低频跨孔电磁波层析成像数据解释的问题。

本发明采用如下技术方案：

一种低频大跨距电磁波CT数据校正方法，其改进之处在于，包括如下步骤：

步骤1，求出发射初始场强E₀、地表面吸收系数α_d和钻孔中吸收系数α_h：

将发射天线放置在钻孔ZK1的孔口，在临近钻孔ZK1的钻孔ZK2和ZK3的孔口放置接收天线，发射天线发出的低频电磁波被接收天线接收，

钻孔ZK2孔口接收天线接收的场强为E_zk1zk2，

其中E_zk1zk2为钻孔ZK1与ZK2孔口间的距离；

钻孔ZK3孔口接收天线接收的场强为E_zk1zk3，

其中R_zk1zk3为钻孔ZK1与ZK3孔口间的距离；

联立方程(1)、(2)求出发射初始场强E₀与地表面吸收系数α_d；

将发射天线置于钻孔ZK1内距孔口R_h处，接收天线置于该孔孔口，发射天线发出的低频电磁波被接收天线接收，

钻孔ZK1孔口接收天线接收的场强为E_h1，

将已知的E₀、E_h1和R_h带入式(3)，即可求得钻孔中吸收系数α_h；