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中国矿井物探网 - 矿井地质 - 瞬变电磁数据采集抗干扰措施
 
 
瞬变电磁数据采集抗干扰措施
信息来源:网站编辑部   添加日期:2014-11-21   浏览次数:2022

晋中办事处 张浩

    瞬变电磁勘探法相比其他物探方法具有简单易行、信息丰富、精度高、投资小、见效快,应用范围广等优点。瞬变电磁法主要是获取纯二次电磁场信号,但是二次电磁场信号往往受到来自瞬变电磁仪自身的和外部的电磁噪声干扰,使得深部地质目标的瞬变电磁响应被淹没在噪声之中;这直接影响了瞬变电磁信号的质量及后期的数据处理和反演计算。特别在矿井巷道内进行探测时,锚网杆、工字钢等对瞬变电磁原始数据的采集影响很大,本文主要是根据前辈们已有的研究,结合现场经验总结降低或消除干扰的一些方法。
1、TEM中干扰的种类
    TEM中对二次电磁场信号的干扰主要来自两个方面,一是来自瞬变电磁仪自身的本底噪声干扰,二是来自外部的电磁噪声的干扰。
a、瞬变电磁仪自身的干扰
    瞬变电磁仪的工作原理是:在发射线圈中发射一个脉冲电流,该电流在大地中产生一次磁场,当一次场消失时在接收线圈中感应的电压及其暂态过程和大地中二次场在接收线圈中感应的电压叠加在一起,即得到接收线圈实际测得的感应电压。
    可见,它不是单纯的二次场,而是夹杂了接收线圈暂态过程。在一般情况下,接收线圈暂态过程比较短,所以在晚期信号里不明显,但在早期信号里很大,不容忽视。
b、外部电磁噪声的干扰
    瞬变电磁系统中,干扰噪声主要来自外部的电磁噪声,其中主要是天然电磁场噪声及人文噪声;这些外来电磁场具有很宽的频谱范围,它包括了从0Hz级的地磁场到GHz级的高频磁场。
2、减少干扰措施
    瞬变电磁系统中,干扰噪声主要是人文噪声和天然电磁场噪声。干扰的除去或压制可以通过提高信噪比、有利的施工环境、合适的观测系统等来实现;
a、提高数据信噪比
    在数据采集过程中提高信噪比的措施主要包括两类。一是通过增加信号强度来提高信噪比,在满足矿方安全生产条件下通过增加发射电流、增加发射框尺寸等增加发射磁矩,一次场增强,使得二次场信号强度明显提高,在一定范围内信号值随发射磁矩增大而增大,而在噪声水平不变的条件下实现提高信噪比的目的,此类方法主要依靠硬件设备来实现;二是在现有的仪器性能基础上通过增加叠加次数、增加重复观测次数压制干扰来提高信噪比。
    实验表明随着叠加次数的增加,噪声的范围明显缩小,噪声水平降低,使得信噪比曲线明显抬高,尤其是晚期信噪比明显改观,可用信号道数逐步增加,获得更加可靠的晚期道信号;随着观测次数增加,可用时间道的道数也在增加,而且固定时间道的信噪比也在增加。
b、施工环境
    在现场进行探测时,现场需停电、线圈需离开锚网、锚杆、工字钢、综掘机及其它金属、积水等一定距离,进行数据采集时线圈保持稳定,根据现场调节合适的测道数。
c、观测系统
     在对目标体进行探测时,合适的观测系统是必要的。对于工作面可对双巷、切眼可进行多测线多方向探测,进行联合反演会取得一定效果;某些特定目标体(采空区、导水通道等)进行多测线多方向交汇覆盖探测,可有效确定异常目标体范围;巷道超前跟踪探测,可进行多次重叠覆盖系统观测(如图1、2),会取得一定效果。选择合适的观测系统主要是减少人文干扰影响,特别是金属支护干扰。

    总的来说,矿井瞬变电磁法可通过设置仪器参数配置及多次观测提高信噪比、现场施工探测应避开或距干扰源一定距离、施工现场环境及探测目标选择合适的观测系统等来压制减小干扰实现一定的抗干扰效果。由于现阶段不能做到通过仪器性能、设置参数配置等实现去除干扰或完全避开干扰源;建议在进行探测时,选择合适的观测系统,提供相对有效的依据帮助矿方完成安全生产。
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