[其他]地球物理电、磁变量测量中消除工频干扰的方法和装置

说明书

本发明属于应用于地球物理勘探中的电变量、磁变量测量技术。

在地球物理电法勘探中（以下统称物探），工频干扰是十分普遍的。（工频系市电周波频率。在我国为50周，有些国家为60周，统称工频。文中的有关参数均以50周为准）。该干扰来自于高压输送电网的工频电磁场、变压器接地端所形成的工业游散电流等。工频干扰除基波外，还伴有较强的多次谐波成分。在我国其周波不稳是突出的特点。因此，对于属于微弱电、磁信号测量的电法勘探，克服工频干扰是十分困难的。尤其是工业区或城市，工频干扰格外强烈，以致成为电法勘探的禁区。

长期以来，物探仪器工作者，为消除工频干扰做了很多工作。目前国内外电法勘探仪器中，减小工频干扰的已知方法可归纳为三种：

1.在接收机通道中，设置各种类型的以工频为中心频率的陷波器，从而阻止或衰减测量信号中的工频成分。如DJS-2型、DJS-4型（重庆地质仪器厂）、SJJ-1（上海地质仪器厂）、IPR-8（加拿大SCINREX公司、IPV-3（加拿大PHOWIX公司）等激电仪和PEM（加拿大CRON公司）瞬变电磁场仪，均属此类。

2.在接收机里设置数字滤波装置。近年来在智能型物探仪器中，大都采用软件数字滤波，从而滤除信号中的工频成分。如DWJ-l型（北京地质仪器厂）、IPR-ll（加拿大SCINTREX公司）、M-4（加拿大HUNTEC公司）等激电仪及EM-37（加拿大CEGEONC公司）瞬变电磁场仪。

3.将工频干扰看成随机干扰，採用多次重复测量方式。经N次测量叠加后，使信号中的工频干扰减小N]]>倍。用牺牲测量时间的办法，部分地消除工频干扰。如SEROTEM瞬变电磁场仪（澳大利亚CAR公司）。

（以上诸仪器克服工频干扰技术资料，来自各自仪器说明书）

这三种技术的共同特点是，抗工频干扰的措施都是设置在接收机通道中。对于1.2而言，接收通道中的硬软件滤波措施，不仅衰减了工频干扰，而且有用信号的工频成分，也遭到同样的衰减，致使测量失真。同时，在周波不稳时，其固定中心频率的滤波器或滤波软件，都不具备跟踪工频干扰的功能，因此滤波效果大大减弱。第3种抗干扰措施，是用牺牲测量时间为代价，工作效率低，其效果也仅仅是降低工频干扰的N]]>倍。实践证明，强干扰地区，仍是无效的。

本发明在于，将抗干扰措施设置在发射机里，使发射频率跟踪工频或工频的倍率。鉴于接收机与发射机同步，则伴有谐波的工频干扰信号与有用信号相位跟踪。于是接收机利用双极性测量叠加原理，将工频干扰信号最大限度地抵消掉，直至完全抵消，提高了观测精度。由于接收通道不加工频滤波硬软件措施，因此测量不损失有用信号的工频成分，提高了测量的保真度。

本发明为开展目前急需的城市工程物探，提供了有力的手段;也为提高电法勘探的观测精度，增加勘探深度，创造了条件。

本发明主要是在已有的发射机里设置一个跟踪工频的触发装置。结构框图如图1所示。图1-1为工频谐振线圈或打入地表的电极（强干扰地区仅用两根导线也可），是用来採集测区内工频干扰信号的。信号送入以工频为中心频率的窄带滤波器（图1-2），带宽为±3HZ。从而获得干净的工频正弦波信号。该信号放大后，经选通开关（图1-3）送入零交比较器（图1-4），产生工频触发脉冲。将触发脉冲送入由单稳电路组成的触发延时电路（1），（图1-5）前沿触发，并延时10ms，形成占空比近似1∶1的方波。经多级分频器及选择开关（图1-7），分别可获得工频本身及一系列以工频为倍率的1∶1的方波。如50周、25周、12.5周……等。经双向微分电路（图1-8），将方波前后沿转换成触发尖脉冲。该脉冲经逻辑分配电路，便可触发双极性可控硅主迥路，（图1-9）从而发射大功率的、跟踪工频的双极性方波，该双极性方波，系电法勘探中，时间域电法常用的发射波形。其脉宽相等，极性相反，占空比为1∶1。

工频触发脉冲同时送入单稳（2）触发延时电路。（图1-6）这样，一旦获得触发信号后，单稳（2）立即控制选通开关，使其断路。单稳（2）延时约18ms后，控制选通开关自动闭合，以便扑捉第二个过零信号。选通开关的作用是，避免发射机发射的强信号，对零交比较器产生误触发。该触发装置各功能块的时序图见图2-（a）。