[发明专利]一种超高密度电法的电极排列优化方法及装置

摘要

本发明公开了一种超高密度电法电极排列优化方法及装置。该电极排列优化方法通过评估各种电极排列数据对模型分辨率矩阵的影响，根据设定的优化目标选择出既能够最大化模型分辨率又能够保证数据间相互正交的优化排列数据集。该电极排列优化采集装置包括主控设备和若干智能电极。本发明的有益效果在于：电极排列优化算法能够在不明显损失模型分辨率的前提下极大地减少采集的数据量，提高采集速度；电极排列优化装置采用主控装置与智能电极分离的模式，各个智能电极采用独立的单片机进行控制，电极转换速度快，主控装置与智能电极间通过ZigBee技术无线传输数据，减少了现场的布线，数据的传输效率高，质量好。

主权项

1.一种超高密度电法的电极排列优化方法，包括以下步骤：(1)根据电极的数目设计全排列数据集，即超高密度电法装置电极阵列能够实现的所有电极排列方式，对于k个等距离共线电极，四极装置排列方式的数量由下式计算：k_d＝k×(k‑1)×(k‑2)×(k‑3)/8式中k_d为k个电极的超高密度电法装置能够实现的电极排列方式的数量；(2)去除全排列数据集中的非独立装置电极排列数据和超几何因子阈值电极排列数据，得到完备排列数据集；(3)选择一组初始电极排列数据作为优化排列数据集的初始值，并根据下式计算该数据集的模型分辨率矩阵R：R＝(G^TG+λC)^‑1G^TG式中G为雅克比矩阵，λ为阻尼因子，C为粗糙度矩阵；(4)设定优化目标N，即优化后的电极排列数量与完备排列数据集中电极排列数量的比值；(5)根据下式计算每一个新的排列数据加入到优化排列数据集后的目标函数F，然后选择F最小的排列数据加入到优化排列数据集；式中R_b(i,i)当前优化排列数据集的模型分辨率矩阵对角元素，R_new(i,i)为加入新的排列数据后数据集的模型分辨率矩阵对角元素，m为模型分辨率矩阵对角元素的个数，g_new为雅克比矩阵中新的排列数据的对应的敏感矢量，g_j为当前优化排列数据集中的各排列数据对应的敏感矢量，n为当前优化排列数据集中排列数据的个数；目标函数F分为两部分，第一部分描述新加入排列数据后模型分辨率矩阵的变化率，值越小表示模型分辨率矩阵的变化越大，第二部分为新的排列数据与当前数据集中数据的相关性，值越小表示相关性越小，γ为两者间的拉格朗日系数；(6)重复步骤(5)直到达到优化目标；(7)输出优化排列数据集。