[发明专利]一种激发极化快速计算半衰时的方法及系统

说明书

本发明提出了一种激发极化快速计算半衰时的方法及系统，包括：采用多种小波基对二次电场衰减曲线进行滤波，依据平均曲率选取最佳滤波后曲线，并对该曲线采用中值滤波做进一步平滑处理；基于阻容放电模型，对滤波后曲线S_m进行指数拟合，得到曲线S_e和时间常数τ，进而求得半衰时。本发明不仅可以减少探测耗时，提高探测效率，而且能够提高半衰时计算的准确性和稳定性。

技术领域

本发明属于半衰时计算技术领域，尤其涉及一种激发极化快速计算半衰时的方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

激发极化法是一种常用的探测含水体的方法，广泛应用于地质探测中，有效的避免了突泥突水等地质灾害的发生。激发极化法测得的数据中包含一项重要数据：半衰时，半衰时指的是二次电场衰减至一半所需的时间。半衰时与地质中含水体的位置及大小密切相关，是获取地质情况的关键数据。通常，半衰时采用直接计算的方法，即U(T_sd)＝U_s/2。但在工程实践中，这种方法存在如下问题：

(1)二次电场初始信号较弱，且含有大量噪声，信号信噪比低，所以，二次电场初始信号的准确测量存在困难；

(2)二次电场的衰减是一个缓慢的过程，为获得准确的数据，需要测量二次电场衰减的全过程；

(3)由于被测岩体天然的存在自然电位，自然电位本身是波动的，探测时注入的电荷又会加剧这种波动；

基于上述因素，由于噪声和自然电位的影响，对同一岩体多次测量的结果偏差大；主要是自然电位的影响，每次测量时都会对岩体注入电荷，电荷不会迅速消散，故测量一次自然电位就会变化一次，且变化是随机的，由此，目前的半衰时的测量存在耗时长、不准确和重复性差的问题。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种激发极化快速计算半衰时的方法，采用小波滤波和指数拟合等算法，不仅能够提高计算速度，而且能够保证半衰时的准确性。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了一种激发极化快速计算半衰时的方法，包括：

采用多种小波基对二次电场衰减曲线进行滤波，依据平均曲率选取最佳滤波后曲线，并对该曲线采用中值滤波做进一步平滑处理；

基于阻容放电模型，对滤波后曲线S_m进行指数拟合，得到曲线S_e和时间常数τ，进而求得半衰时。

作为进一步的技术方案，采用多种小波基对二次电场衰减曲线进行滤波，小波基包括但不限于db05、db06和sym5。

作为进一步的技术方案，所述平均曲率的获取方式具体为：

对滤波后二次电场衰减曲线分别计算其平均曲率，平均曲率用于描述小波滤波后曲线的平滑程度。

作为进一步的技术方案，依据平均曲率选取最佳滤波后曲线，具体为：

比较滤波后曲线的平均曲率，找出其中的最小值，同时找出最小值所对应的曲线，即最平滑的曲线，作为最佳滤波曲线。

作为进一步的技术方案，求半衰时时：

计算曲线S_e相对S_m的拟合度R_s

式中，SSE为残差平方和，SST为离差平方和；

判断R_s是否大于设定的拟合度阈值R₀，如大于，可采用下式计算半衰时：