Способ измерения сигналов становления электромагнитного поля при геоэлектроразведке

 

Изббретение относится к геоэлектроразведке методом становления электромагнитного поля .и может быть (применено при поисках месторождений (нефти и газа. Цель изобретения - повышение точности измерений. Проводят синхронные измерения сигналов компонент магнитотеллурического поля в базовом и каждом полевом пунктах на профиле на интервале времени Т . Приводят синхронные измерения сигналов компонент поля искусственного источника и магнитотеллурического поля в базовом и каждом полевом пунктах на интервалах времени Т. Дополнительно проводят синхронное измерение в интервале времени Т после выключения тока в источнике. Измеряют спектр мощности собственных шумов измерительных каналов. По результатам измерений методом накопления сигнала в базовом пункте выделяют си(- нал, соответствующий электромагнитному полю искусственного источника. Для каждого измерения в базовом пункте производят вычитание соответствующего указанного сигнала искусственного источника определяют сигналы магнитотеллурического поля в базовом пункте. Формируют сигнал компенсации магнитотеллурического поля в полевой точке путем выделения комплексных спектральных амплитуд быстрого преобразования Фурье сигналов магнитотеллурического поля в интервалах времени Tj и Tj в базовом и полевых пунктах, комплексные спектральные амплитуды разбивают на спектральные группы, содержащие по крайней мере одну спектральную составляющую Фурье, в каждой из указанных групп по совокупности комплексных спектральных амплитуд и спектра собственных шумов определяют функцию надежности D и пороговую функцию DO ; формируют весовые коэффициенты компенсации для спектральных групп, на которых D5 D0умножением комплексных спектральных амплитуд магнитотеллурического поля в базовом пункте на интервале Т- на весовые коэффициенты компенсации формируют комплексные спектральные амплитуды компенсирующего сигнала, выполняют обратное преобразование Фурье для компенсирующего сигнала, формируют результат накопления суммарного сигнала искусственного источника и магнитотеллурического фона во временном окне преобразования Фурье, вычитают из результата накопления компенсирующий сигнал , получая таким образом величину сигнала становления электромагнитного поля. 1 з.п. ф-лы. с S (Л О5 со оо 00 &

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

С01»ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (11) А1 рц G 01 V 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4737696/25 (22) 15,09,89 (46) 15.12.91. Бюл. 1» 46 (71) Институт радиотехники и электроники АН СССР (72) В,А.Морозов, A.В.Элбакидзе, Л.Т.Ремизов, А,Н,Богуславский и С.П.Харченко (53) 550.837 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

»» 1437821, кл. G 01 V 3/08, 1987.

Авторское свидетельство СССР

1117557, кл, G 0 1 V 3/08, 1983. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СИГНАЛОВ СТАНОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ПРИ

ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКЕ (57) Изобретение относится к геоэлектроразведке методом становления электромагнитного поля и может быть

I применено при поисках месторождений

1 нефти и газа. Цель изобретения повышение точности измерений ° Проводят синхронные измерения сигналов компонент магнитотеллурического поля в базовом и каждом полевом пунктах на профиле на интервале времени Т» .

Приводят синхронные измерения сигналов компонент поля искусственного источника и магнитотеллурического поля в базовом и каждом полевом пунктах на интервалах времени Т . Дополнительно проводят синхронное измерение в интервале времени Т> после выключения тока в источнике. Измеряют спектр мощности собственных шумов измерительных каналов. По результатам измерений методом накопления сигнала в базовом пункте выделяют сигнал, соответствующий электромагнитному полю искусственного источника.

Для каждого измерения в базовом пункте производят вычитание соответствующего указанного сигнала искусственного источника определяют сигналы магнитотеллурического поля в базовом пункте. Формируют сигнал компенсации маrнитотеллурического поля в полевой точке путем выдеяения комплексных спектральных амплитуд быстрого преобразо" вания Фурье сигналов магнитотеллурического поля в интервалах времени

Т» и Тз в базовом и полевых пунктах, комплексные спектральные амплитуды разбивают на спектральные группы, содержащие по крайней мере одну спектральную составляющую Фурье, в каждой из указанных групп по совокупности комплексных спектральных амплитуд и спектра собственных шумов определяют функцию надежности D u пороговую функцию D ; формируют весовые коэффициенты компенсации для спектральных групп, на которых D

D,óìHoæåíèåì комплексных спектральных амплитуд магнитотеллурического поля в базовом пункте на интервале Т2 на весовые коэффициенты компенсации формируют комплексные спектральные амплитуды компенсирующего сигнала, выполняют обратное преобразование Фурье для комп: нсирующего сигнала, формируют результат накопления суммарного сигнала искусственного источника и магнитотеллурического фона во временном окне преобразования фурье, вычитают из результата накопления компенсирующий сигнал, получая таким образом величину сигнала становления электромагнитного поля. 1 з.п. Ф-лы.

16988

Изобретение относится к геоэлектроразведке методом становления электромагнитного поля и может быть применено при поисках месторождений нефти и газа.

Известен способ измерения сигналов становления электромагнитного

Поля при геоэлектроразведке, в котором на полевых точках наблюдения измеряют и регистрируют сигналы становления поля, создаваемые на площади исследования закрепленным источником, и находят характеристики связи поля на полевых точках с током в источнике, по которым выделяют полезные сигналы на исследуемой площади.

Недостатком этого способа является невысокая производительность из,мерений, связанная с необходимостью, накопления большого количества отсчетов для подавления помех, обусловленных магнитотеллурическим полем.

Известен также способ измерения сигналов становления поля, в котором синхронно измеряют регистрирующими каналами с датчиками, расположен,ными в базовой и полевых точках, сигналы компонент магнитотеллурическо-.

:го поля в интервале времени Т и сум;му сигналов компонент искусственного источника и магнитотеллурического

;поля в интервале времени Т при воз-! буждении электромагнитного поля по следовательностью импульсов тока в этом источнике, выделяют в базовой

:точке методом накопления сигнал от искусственного источника, вычитают его из суммарного сигнала, измерен ного в базовой точке в интервале вре- мени Т, находят линейные частотнонезависимые связи компонент поля помехи на базовой и полевых точках, используя которые формируют компенсирующие сигналы магнитотеллурического поля, а о величине сигналов становления путем судят по разности суммарных сигналов в полевых точках и сформированных компенсирующих сигналов.! (1-ехр<-К оп)<, где фазовая с корост ь в направлении по меридиану (магнитному) Ч0 (T) изменяется от Ч (5-1О) км/с для

50 Т " 50 с до ЧЕ-(50-100) км/с для

Т 15-30 с, Т вЂ” временной период;

9 g - длина волны, коэффициент затухания волны ГФ по меридиану P(T) составляет 110-20 дБ/1000 км, затухание волны Гф по широте значительно меньше.

В направлении по широте фазовая скорость ГФ Ч (T) значительно больНедостатком этого способа является низкая точность измерений сигналов становления поля, обусловленная недостаточной с те пень ю пода вл ения помех магнитотеллурического поля, которое изменяется во времени по случайному закону.

67

А

Целью изобретения является повышение точности измерений °

Сущность предложенного способа заключается в следующем, При закрепленных на профиле источнике поля и базовой точке для каждой полевой точки проводят синхронную регистрацию исследуемой компоненты поля геомагнитного Фона (Гф) в полевой точке и компенсирующих компонент поля ГФ в базовой точке на интервалах времени Т и T>, непосредственно перед и после интервала активного зондирования Т, Разнесение базовой и полевых точек выбирают таким, чтобы оно не превышало Kr© по меридиану и br по широте, где наиоольшее разнесение пунктов erg @ и возможная при этом

1 разнесении глубина подавления помехи, ограниченная неоднородностью первичного поля ГФ нв уровне ($ ° 10031, связаны соотношением затухающей волны:.

" «рр где К вЂ” комплексный волновой вектор волны ГФ в горизонтальном направле4 нии с компонентами (К, К< ), индексы 9 и Ц соответствуют направлениям по меридиану и по широте соответственно;

-э

gr - вектор измерительной базы (бвзовая точка - полевая точка) с компонентами (бтра Ar+).

Наиболее сильные изменения первичный волновой пакет ГФ испытывает в направлении по меридиану, для действительной и мнимой компонент волнового вектора ГФ в меридиональном направлении R имеем

2п 27<

R К„Е 8 hg Ч (Т) Т

1оЯ83о 7 ше (примерно на поряцок), соответственно и вариации первичного поля

ГФ по широте значительно меньше.

Поэтому лимитирующим здесь является разнесение полевой и базовой

5 точек по меридиану: так, при характерных параметрах волны Гф типа Рс3 неоднородность поля ГФ на базе 6 rq 10 км может составить h (5-10) t0 и, следовательно, возможны волновые пакеты ГФ, которые только за счет неоднородности первичного поля Гф на базе тв 10 км могут дать неском-" пенсированный остс.ток помехи на уров- 15 не (5-10) 1 от исходного.

В расчете на подавление амплитуды помехи полевой точке в 10-20 раз (т,е. на 20-26 дБ) и более выбирают разнесение базовой и полевых точек

grg 6 км. Поверочным расчетом с учетом типичных параметров короткопериодных колебаний (КПК) геомагнитного поля типа Рс3 (Т = 50-15 с) приходим в этом случае к оценке неодно- 25 родности первичного поля ГФ на оазе полевая точка — базовая точка с 5 10 (это значение соответствует периоду Т .30 с, Vg 40 км/с, Р

20 дБ/1000 км) . Такая неоднородность может ограничить нескомпенсированный остаток помехи на уровне 53, что Во многих случаях вполне достаточно для четкого выделения сигнала с та новле ни я .

По тому же механизму разнесение базовой и полевых точек по широте может быть на порядок. больше, в данном случае допустимо Ьr 0 км. Далее на полевой и базовой точках формируют синхронные последовательности отсчетов компонент поля сигнала и помех на интервале активного зондирования Т и поля помех на интерва- 4 лах обучения Т и Т непосредственно перед и после интервала активного зондирования Т, при этом регистрируются исследуемая компонента поля в полевой точке и компенсирую- 0 щие Н и Š— компоненты поля в базовой точке. Эти последовательнбсти отсчетов компонент поля сигнала и/или помех разбивают на сегменты длительности Т каждый, соцержащие целое число периодов повторения T„ импульсов тока в источнике, причем соседние сегменты могут перекрываться.

На синхронных сегментах интервалов обучения выцеляют комплексные амплитуды спектральных дискретов поля помехи в базовой и полевых точках

P на частотах ." = --. кратных частоте я повторения активного сигнала, Р =Тп

1 ... Р где Р т, к " YAGA такт иэмеоений компоненты поля. Для этого проводят комплексное быстрое преобразование Фурье (БПФ) — преобразование последовательности отсчетов на отрезках длительности Т„, взве,шенных на длительности сегмента Тс временным окном В (с), сглаживающим крае вые эффекты, и госледующим сумми рованием на каждой частоте т БПФ

Р амплитуд, найденных цля отрезков длительности Тп данного сегмента.

По каждому сегменту интервала облучения на каждой частоте f, фор" мируют комплексную корреляционную матрицу R p (f I,) спектральных амплитуд исследуемой компоненты полевой точки и компенсирующих компонент базовой точки (корреляционную матрицу комплексных амплитуд поля помехи для частоты f на 1-м сегменте облучеP ния) .

Формируют усредненную корреляционную матрицу 1-го сегм"нта в -й группе частот R e () и затем — усредненную по сегментам корреляционную матрицу -й группы частот Т (ь ); полоса 2 -й группы частот (Гр i q) и !

1 р (ь) и число таких полос (б= и

1,..., а о„ определяется неоднородностью геоэлектрического разреза и местами размещения базовой и полевых точек (Р, Р— номера спектральных гармоник). Длительность сегмента То определяется необходимой узкополосностью формирования весовых векторов компенсации, в первую очередь это относится к небольшим номерам спектральных гармоник (Р, Р C 5-10), тогда как всего исследуется значительно большее число гармоник: вполне реально Р„„, „ (1-2)> 10э ° число спектральных полос (групп л частот) 4 „„„может составлять несколько десятков (Й,„о, 10-30), разбиение гармоник по группам частот определяется как характерными неоднородностями спектрального состава компонент геомагнитного фона, так и неоднородностью исследуемого гео16988о 67 электрического разреза, может оказаться целесообразным такое разбиение гармоник по группам частот, при, котором е одну группу включают5 ся частоты, отличающиеся не более чем на Ф.3 (Ы.10-20), при условии, что число частот в группе не менее некоторого числа ЬР (Р 2-4), По диагональным элементам матф рицы R () судят о достаточной надежности обучения в с -é группе частот. Для этого эти. диагональные элементы приводят к одному сегменту и одной частоте, эти приведенные вели, чины сравнивают с пороговыми уровнями у, достаточной надежности D; (Ф), где

- номер компоненты поля, определяемый номером регистрирующего канала; 2 — номер группы частот,при 6 компонентных измерительных пунктах

;может принимать значения от 1 до 12 в каждой паре полевая точка - базовая точка.

Уровни достаточной надежности 25

i-ro регистрирующего канала в с -й группе частот Р; (c,) формируют по измерениям спектральной плотности собственных шумов измерительных каналов при совмещенных датчиках. Для этого на базовой точке совмещают .датчики горизонтальных компонент

:и датчики вертикальных компонент со ответственно, и путем адаптивной по частоте компенсации внешних помех на выходе регистрирующих каналов совмещенных датчиков находят спектр собственных шумов регистрирующих каналов, оцениваемый по среднему квадра ту амплитуды нескомпенсированного 40 остатка в с -й группе частот, приведенный к одной частоте и одному сегменту, Изложенное показывает первую часть последовательности операций при фор- 45 мировании искомых весовых коэффициентов адаптивной спектральной компенсации помехи в исследуемой компоненте частоты f в полевой точке по наблюдениям компенсирующих компонент поля помехи в базовой точке.

Аналогично, но при участии лишь пар идентичных (одноименных) регистрирующих каналов находят весовые коэффициенты адаптивной спектральной компенсации геомагнитного фона для оценки собственных шумов регистрирующих каналов. цля этого совмещают одноименные датчики (например, датчик

Н„измерительного комплекса полевой точки с датчиком Н измерительного комплекса базовой точки) и для каждой такой пары каналов находят комл пенсирующие множители в -й группе (Ч ш пенсирующего канала йри оценке собственных шумов.

Цалее находят среднеквадратичные амплитуды 2 нескомпенсированных остатков на каждой частоте f по всем сегментам.

При формировании матрицы R () вводят промежуточную нумерацию каналов, по которой индекс i = 1 приписан исследуемому каналу полевой точки, = 2. ..,, i I — компенсирующим каналам базовой точки. Тогда элементы усредненной матрицы R () можно обозначить R;,, (ь); где i<, ig =

1, ..., I, По матрице R (° ) вычеркиванием в ней первого столбца и первой строки формируют укороченную (I-1) х (I-1) матрицу R>„(c) и систему уравнений для искомого комплексного весового вектора компенсации в, -ой группе частот W (Ф):

В. „(3) W (g) = 1(, (Т), где (I-1) — мерный вектор Rq „(c ) представляет собой вектор-столбец из ,элементов первого столбца матрицы

, т

2< ° Э ° Н ( л

= R Ä(c), Т вЂ” знак транспонирования, индексами 1 и ук обозначен первый столбец укброченной матрицы R < (c.) .

-Ю4 р„

Весовые векторы W () имеют своими компонентами комплексные весовые множители компенсирующих каналов Ы< (+C) (i = 2, 3,..., I) е исследуемом канале, при этом W Я..1 Б

= W 1

1 л

Весовые векторы 11 (а) определяют описанным образом лишь по тем группам частот, где ооеспечены условия достаточно надежного обучения: в группах частот, где эти условия не выполнены, весовые множители компенсирующих каналов полагают равными нулю, т.е. в этих группах частот компенсацию не производят.

Величины среднеквадратичных амплитуд Ib i> (f<) (усредняют по частотам в -й группе частот (Ер, (с )

Г (ь )) и находят усредненную по частотам и сегментам оценку средне1б983о 7 квадратичной амплитуды шумового остатка в, -й группе частот/ (с)/, нормированную к одной частоте и одному сегменту, По величинам средних квадратов амплитуд шумовых остатков Р; F7 ) формируют пороговые уровни ростаточл ной надежности обучения R„ö,, (), к„„; (Т) = с; (3) (, (3)/ где С; (c ) — некоторый коэффициент, порядка нескольких еди-. ниц (l-10) .

10 сигнал нию с исходным отношение ------ в помеха тех группах частот, где не имелось 45 достаточно надежных данных для проведения компенсации. На этом заканчиваются действия этапа обучения, Включают источник зондирующих сигналов и в течение интервала времени Т регистрируют синхронные отсчеты исследуемой и компенсирующих компонент поля в базовой и каждой полевой точках при неподвижном положении источника и базовой т очки и последовательном размещении полевой измерительной станции в каждой из полевых точек.

55

Сравнивают диагональные элементы корреляционной матрицы обуцения л

R ; (), нормированной к одной частоте и одному сегменту, с их поро— говыми уровнями достаточной надежЛ ности R „0, () ° В группах частот, где на этапе обучения было зафикc poeavo R;; (б ) (R р, (с ) по исследуемому либо компенсирующим каналам, компенсацию не производят: в 25 этой группе частот весовые компенсирующие множители W, (с) (i — 2, 3, ..., 1) полагают равными нулю, в остальных группах частот сохраняют найденные при обучении весовые множители Й; (с.), (i = 2,.. °, I), Ы () при этом всегда равен 1 ° л

Таким образом формируют окончательные спектральные весовые множители

Ч компенсирующих каналов Ы; (c,), учиты35 в ающие надежност ь да нных обу ча юще и выборки, Реально этим обеспечивается значительное улучшение отношения ! си Гнал в тех группах частот, где помеха

40 зафиксирована достат оцная надежност ь обучения, и не ухудшенное по сравнеДалее выделя ют последователь ност ь отсчетов внешней помехи (геомагнитного фона) в базовой точке.

Это становится возможным при многократной повторной регистрации сигнала становления в базовой точке синхронно с его регистрацией в каждой из и полевых точек, при нескольких десятках (и = S0-8О) полевых тоцек точность выделения сигнала становления в базовой точке возрастает благодаря усреднению в +n 8-9 раз по сравнению с опнократной реализацией,длительности Т . Это позволяет полагать, что сигнал становления в базовой точке известен достаточно. точно, что позволяет вычесть его из наблюдений базовой точки и найти ход помех геомагнитного фона на любом сегменте интервала Т в базовой точке.

Для этого выполняют БПФ-преобразование выделенных вычитанием сигнала компенсирующих компонент помехи в базовой-точке на очередном сегменте длительности Т интервала активного зондирования Т, Результатом этой операции являются комплексные спектральные амплитуды спектра фурье компенсирующих компонент помехи на ча частотах Гр, во временном сглажиt(2 вающем окне В (t) вида sin(-.— ) t с длительности Тс, В каждом сегмент -. интервала Т формируют комплекснье спектральные амплитуды компенсирующе о колебания (кОмя} помехи А (f ), для этого сумми1=( руют комплексные амплитуды исходных спектров Фурье компенсирующих каналов с весами Й, (ЕР), учитывающими надежность данных обучающей выборки,. напомним, что здесь исследуемому каналу соответствует i=1, компенсирующим - i 2, ..., I.

На каждом сегменте интервала Т обрат ным БПФ-преобрэ зова нием спект ра (ком }

) (I = 1 ° ° ° °, I ) а ходят действительное компенсирующее колебание помехи для исследуемого из" мерительного канала данной полевой точки для данно-о сегмента во вре(коей менной области - (Л (с)1

ТП индекс Т указывает что длитель ность этого компенсирующего колеба"

1б98867

12 ния равна длительности периода повторения сигнала Т .

Наконец, находят искомый временной ход сигнала становления поля

t (Ь)

А (е)1 на длительности периода

1, повторения сигнала Т„для очередного сегмента Тс интервала Т суммированием компенсирующего колеба ния (комо)

А (с)) с результатом сммtl . хронного накопления сигнала и поме,хи на последовательных периодах пав;. торения сигнала во временном окне В (с) данного сегмента Т .

Отметим, что при этом сигнал не .проходит через прямое и обратное преобразование Фурье (прямое и об,ратное БПФ) и, следовательно, процесс компенсации сам по. себе не вызывает, каких-либо искажений сигнала в ис-! следуемой записи (при достаточно точ- ном устранении сигнала из смеси сиг-!

;нала и помехи в базовои точке при многократных повторениях сигнала) .

Поскольку сигнал становления ,. представляет собой последовательность идентичных знакочередующихся импульсов, то спектр его практически не содержит энергии в окрестности

I r»

Р частот четных гармоник (f ..= --, Т„

Р = 2, 4, б,..., Р) . Поэтому спектральные амплитуды четных гармоник

:на интервале компенсации практически

:свободны от сигнала становления и могут быть использованы для выработ;ки весовых компенсирующих множите1

;лей так же, как и на интервале обу.; чения. По этим данным вырабатывается сглаженная (по частоте) зависимость весовых компенсирующих множителей от частоты, а по ней - необходимые значения компенсирующих множителей на нечетных гармониках.

Такой подход позволяет уже не ограничивать интервал обучения обязательным условием отсутствия сигналов становления и позволяет вести работу с перекрывающимися временными интервалами обучения и компенсации.

Уровень геомагнитного Фона на этапе обучения в различных участках спектра сильно варьирует и в отдельных участках спектра может оказаться недостаточным для точного решения систем уравнений, по которым находятся их весовые компенсирующие мно5

55 жители, В этом случае лучшие результаты достигаются при отказе от полного описания поля геомагнитного фона (шести компонент) в базовой точке с переходом к компенсации помехи лишь по каналам с достаточно высоким уровнем надежности. Например, при низком уровне помехи в канале вертикальные компоненты Н базовой точки на этапе обучения в качестве компенсирующих для канала Б полевой точки используются лишь каналы горизонтальных компонент Н,, Нц.

Наконец, возможно провести дополнительное обучение после проведения активного зондирования при недос— таточной надежности данных .обучения в области частот, содержащих на интервале активного зондирования большую часть энергии помехи.,Цлительность обучения при этом наращивается на Ксегедоп= Л ° 2 2 1Л сегментов, поскольку перекрытие сегментов обучения на 50/ при используемом временном окне вида sin (†) t

II

Те позволяет рассматривать их результаты как практически независимые.

Способ может быть реализован с помощью штатных электроизмерительных станций ЦЭС-2 или им подобных многоканальных измерительных станций следующим образом.

На площади работ располагается питающий источник в виде электрической линии (электрический диполь) или горизонтальной незаземленной рамки (магнитный диполь), выбирается местоположение базовой точки, удаленной от промышленных объектов, на базовой точке располагаются. датчики электрических компонент E>, E в виде заземленных линий длиной 100 и параллельно и перпендикулярно направлению профиля (ось Х), датчики горизонтальных магнитных компонент Нх, Н в виде ортогональных многовитковых индукционных датчиков и датчик компоненты Н в вице многовитковой индукционной петли со стороной квадрата аиц4 -100 м, эквивалентные площади индукционных датчиков S s б0 1Озм2, индукционной петли S><<25 10 м2, собственные шумы усилителей ЦЭС менее 0,3 мкВ в полосе 0-б0 Гц. Здесь указан полный комплект датчиков ЦЭС-2; для эффективной компенсации помехи в исследуемом канале полевой точки

1698867

14 может оказаться достаточной часть этих датчиков. Например, для компенсации помехи в Н вЂ” компоненте полеz вой точки может оказаться достаточным измерений Н и Н - компонент в базовой точке.

Далее проводят синхронную регистрацию исследуемой компоненты поля

10 геомагнитного фона в полевой точке и компенсирующих компонент в базовой точке для каждой полевой точки исследуемого района (профиля) . Измерения компонент ведут с тактом дс

15 в полосе частот, ограниченной сверху

1 т, частотой Р < †вЂ, частота среза

6 2Дс задается фильтром нижних частот. Синхронную регистрацию геомагнитного фо20 на проводят на интервалах обучения

Т и Т g непосредст венно перед и после интервала активного зондирования Т . Интервалы Т, Т, Т со2 держат целое число периодов повторения сигнала Т11, практически интервалы Т g вBы бGи р а ю тTсcя тTа кK, что Т >> р (4-10) Т„, а Т 20 Т,, реальные значения 1,, = (16-24) Т, Т =

На интервалах Т, Т, Т> выделяют синхронные сегменты длительности

Т каждый, содержащие целое число

С периодов повторения сигнала Тд, практически Т = (1-10) Тр и определяс

35 ется необходимой разрешающей спосооностью спектрального анализа при формировании весовых коэффициентов компенсации помехи соседние сегменты могут перекрываться.

На каждом сегменте обучения БПФ преобразованием в сглаживающем вреъ менном окне В (t) вида sin (T-)

С формируют комплексные спектральные амплитуды геомагнитного фона в исследуемом и компенсирующих каналах

Р частотах Р Т, Р = 1... ° рРвах °

fVl П

P = 2 где m - целое, практику ахх

50 чески Р„„р„= 512-2048, в наших измерениях Р„, „= -„"-- = 1024. На каждой тах частоте t формируют корреляционную матрицу сйектральных амплитуд данно55 го сегмента обучения и усредияют эти матрицы по сегментам обучения и час- тотам а группах частот (1p, Ф вЂ” f ()J, с - 1,...,r, „ м формма

A руют усредненную матрицу R (c ); чис- . л ло групп частот „„д выбирается достаточно большим, чтобы условия обучения и компенсации мало изменялись в пределах одной группы частот, практически целесообразно ь„,р„ 10-50; наши измерения проводились при

+ gy=

По усредненной матрице в каждой группе частот формируют систему линейных уравнений и из нее находят весовые коэффициенты компенсирующих каналов Я; () (первичные

/\. весовые коэффициентй) .

Далее в каждой группе частот формируют весовые коэффициенты W; (с)» учитывающие уровень надежности обучения следукщим образом: значения определенных выше первичных весовых коэффициентов W; (ь) сохраняются, если уровень надежности их обучающих выборок достаточно высок (К; (с)

= W;()), при недостаточной надежности обучения в .,-й группе частот компенсации в этой группе частот не производится (N; (4) = О().

Уровень надежности, обучения определяют, сравнивая диагональные элементы R (Я корреляционной матрицы

Г (с) с порогами надежности К„о (а) для i-ro измерительного канала. По--, роги надежности определяют из оценки средних квадратов спектральных амплитуд собственных шумов измерительных каналов для каждой группы частот. ,лля этого предварительно или в другой удобный отрезок времени на базовой точке проводят синхронную регистрацию компонент геомагнитного фона на интервале Т4 )(3-5) Т при совмещенных одноименных датчиках ЦЭС.

В этих измерениях в каждой паре датчиков один датчик играет роль полевой, дру гой оа зовой. Повторя ют действия при разнесенных датчиках и находят весовые коэффициенты компенсации геомагнитного фона при совмещенных датчиках и по ним - средние квадраты амплитуды собственных шумов канала в Р-й группе частот. Сами пол роги надежности R n> () принимают в

С; () раз выше среднего квадрата спектральной амплитуды шумов i-го измерительного канала в с -й группе частот.

Затем выделяют сигнал становления в базовой точке по п 60-80 сеансам работы (один сеанс с каждым из

15 1698867 и полевых пунктов), вычитают его из отсчетов базовой точки и находят от-. счеты компонент геомагнитного фона компенсирующих каналов по каждому

5 сегменту интервала Т .

Формируют спектральные амплитуды компенсирующих каналов на частотах

f, взяв эти амплитуды с весами

И, (4), находят Фурье-спектр ком,пенсирующего колебания для иссле дуемого канала ° !

Обратным БПФ-преобразованием спектральных амплитуд компенсирующего колебания находят отсчеты ком пенсирующего колебания во временной ,области на длине периода повторе ния Тп. Проводят синхронное на копление отсчетов сигнала и помех исследуемой компоненты полевой точки на < данном (очередном) сегменте интер, вала Т на последовательных периодах повторения, взятых с множителями (.,сглаживающего временного окна В (t) длительности Т . Результат синхрон- 25 ного накопления сигнала и помех скла,дывают с компенсирующим колебанием во временной области и получают искомую зависимость сигнала становления на длительности периода пов- ЗО торения Т,при скомпенсированной геомагнитной помехе.

Благодаря адаптивной по частоте компенсации помехи достигается расширение области применимости компенсационного подавления геомагнитной помехи в полевой точке по результа.там регистрации компонент поля геомагнитной помехи в базовой точке на горизонтально-неоднородные геоэлект- 4п . рические разрезы, и повышается точность выделения сигнала становления в случае горизонтально-однородных разрезов благодаря более глубокому подавлению помех геомагнитного фона при компенсации геомагнитных помех со значительными перепадами спектральной плотности в рабочем диапазоне частот.

Формула и зобрет ения

1. Способ измерения сигналов становления электромагнитного поля йри геоэлектроразведке, в котором синхронно измеряют регистрирующими каналами с датчиками, расположенными в базовой и полевых точках, сигналы компонент магнитотеллурического поля в интервале времени Т возбуждают электромагнитное поле в земле последовательностью импульсов тока на интервале времени. Т, измеряют в этом интервале времени сумму сигналов компонент магнитотеллурического поля и становления электромагнитного поля, выделяют в базовой точке методом на- копления сигнал становления поля, вычитают из его суммарного сигнала, измеренного в базовой точке в интервале времени Т, Формируют из полученного разностного сигнала компенсирующие сигналы магнитотеллурического поля для полевых точек, а о величине сигналов становления электромагнитного поля судят по разности суммарных сигналов в полевых точках и сформированных компенсирующих сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно синхронно измеряют в базовой и полевых точках после выключения тока сигналы компонент магнитотеллурического поля в интервале времени Т, длительность которого выбирают кратной периоду повторения импульсов тока, дополнительно измеряют также спектр мощности собственных шумов регистрирующих каналов, а формирование компенсирующих сигналов магнитотеллурического поля осуществляют путем выделения комплек-сных спектральных амплитуд быстрого преобразования фурье сигналов магнитотеллурического поля в интервалах времени Т4 и Т> в базовой и полевых точках, разбиения этих амплитуд на спектральные группы, определения в каждой из полученных групп по сово; купности комплексных спектральных амплитуд и спектра мощности собственных шумов регистрирующих каналов функции надежности и пороговой функции, вычисления массовых коэффициентов компенсации для спектральных групп, в которых функция надежности превышает пороговую функцию, определения комплексных спектральных амплитуд компенсирующих сигналов умножением комплексных спектральных амплитуд магнитотеллурического поля в базовой точке на интервале времени Т на соответствующие массовые коэффициенты и выполнения обратного преобразования Фурье для этого приведения, причем суммарные сигналы в базовой и полевых точках

1698867

Составитель В.Попов

Редактор О.Спесивых Техред Jl.Îëèéíûê Корректор Л.Патай

Заказ 4396 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101 формируют путем их накопления во временном окне преобразования фурье.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности при использовании крупногабаритных датчиков, измерение спектра мощности собственных шумов измерительных каналов с датчиками выполняют путем попарного совме- 1п щения датчиков одноименных компонент поля базовой и полевых точек, синхронных измерений сигналов магнитотеллурического поля в течение интервала наблюдений Т > Т, разбиения интервала Т на сегменты с длительностью, равной длительности временного окна преобразования фурье, формирования на каждом сегменте ком.плексных спектральных амплитуд Фурье сигналов магнитотеллурического поля и. разбиения их на спектральные группы, формирования массовых коэффициентов компенсации сигналов в одноименных каналах для выделенных спектральных групп и компенсирующих сигналов в спектральной области умноже.нием спектральных амплитуд на полученные массовые коэффициенты, вычитания компенсирующего сигнала для каждой спектральной амплитуды на каждом сегменте в парах каналов одноименных датчиков и определения .. среднего квадратичного значения амплитуды нескомпенсированного сигнала .накоплением по всем сегментам для каждой спектральной группы.