多源多频地空电磁探测发射方法技术

本发明专利技术涉及一种多源多频地空电磁探测发射方法，通过在发射源区布置2个以上发射源，每个发射源发射电流包含f1～fk频率成分，实现在目标区域上空接收系统一次飞行完成所有目标探测中发射频点的同步采集，其中目标区域为实际勘探任务的工作区域，发射源区为电磁探测过程中2个以上发射源集中布置的区域。通过采用多源多频发射模式，实现空中一次飞行采集多个频点，提高了探测效率,降低了空中飞行成本和事故风险,同时也降低了各频点数据之间的相对测量误差。采用多个发射源发射不同频率，多个频点由不同的发射源发出，减小了每个源发射频点负担，使设备更加轻便。减小了发射源之间的相互影响，提高了探测结果的准确度，降低施工成本。

【技术实现步骤摘要】
多源多频地空电磁探测发射方法
：本专利技术涉及一种地空电磁探测发射方法，尤其是适用于在地形复杂，气象条件较差，飞行时间窗口较短的情况下采用地面多个发射源发射含有多个频率成分的电流，空中一次飞行同步测量多个频点以实现对目标区域地下电性结构快速探测的多源多频地空电磁探测发射方法。
技术介绍
：地空电磁探测方法，或称半航空电磁法，是在地面电磁探测方法和航空电磁探测方法的基础上发展起来的一种新型的地空电磁探测方法。地空电磁探测方法通过在地面布置人工发射源，空中飞行平台搭载接收系统探测目标区域。该方法综合了地面电磁探测方法和航空电磁探测方法优势，具有探测效率高、探测深度大、探测成本低等特点，可以在城区、沿海滩涂、山区密林、丘陵沼泽等复杂地形区域开展工作，在地下中深部范围内(0-2000m)资源勘探和工程勘察领域具有良好的发展前景和应用价值。现阶段，地空电磁探测方法包括时间域地空电磁探测方法和频率域地空电磁探测方法。时间域地空电磁探测方法通过在发射电流停止期间采集到的二次场信号反演视电阻率，获取目标区域地下信息。由于感应的二次场信号微弱，该方法的探测区域较小，适用于近区探测，测线与发射源的最大距离一般不超过3km。频率域地空电磁探测方法通过发射不同频率的电流波形来获取不同深度的地下电阻率信息，在发射电流期间采集磁场信号，适用于中远区探测，测线与发射源的最小距离一般不低于2km。地空电磁探测系统在20世纪后期开始出现，目前国际上已有澳大利亚的FLIRTEM系统和日本的GREATEM系统，国内吉林大学成功研制首套时间域地空电磁探测系统。然而，对于频率域地空电磁探测方法，国内外未见相关研究成果公布。地空电磁探测方法采用飞行平台搭载接收系统在空中对目标区域进行探测，飞行平台的作业受气象条件影响较大，当风力大于4级时很难进行野外作业。而气象条件受多种因素影响，具有不可控性和多变性，当在野外进行勘探时，气象条件可能会随时威胁飞行安全，从而终止勘探作业，导致探测任务无法顺利完成，并且浪费大量的人力、物力和财力。同时，飞行平台的有效飞行时间还受飞行器的续航能力影响，特别是对于当前旋翼无人机来说，当搭载探测系统后，其续航时间在几十分钟左右，较长的飞行时间需要多次的起飞降落，增加飞行成本。另外，飞行时间越长，人为操作失误的可能性和飞行平台内部器件的故障率将增加，从而使航空事故的发生率增加。针对以上原因，要求完成探测任务的前提下，尽可能的减小飞行时间，充分利用宝贵的飞行时间窗口。地空频率域电磁探测方法在地面布置人工场源，通过发射不同频率的电磁场来探测不同深度的地下电阻率信息。针对目标区域具体的探测深度，要求在一定频率范围内采集多个频点的磁场信息。常规地面发射系统通常采用单个发射源发射方波电流，一次飞行探测一个频点，通过变频方案完成整个测区内大深度范围探测。这种方法在完成目标区域探测时需要在不同时间段内多次飞行，效率难以提高，探测成本和探测时间较长，不同时间段内的观测精度难以保证。CN1325031A公开了一种主动源频率域电法勘探方法，该方法通过向地下发送包含2n+1(n为≥1的实数)个按2倍等间隔分布的主频点的伪随机波形电流作为激励场源，可实现一次性接收多个频率，在一定程度上提高了探测效率。但是该方法频率覆盖范围有限，频点分布相对固定，灵活性较差，不能满足频率域地空电磁探测需求，在进行宽频带，多种频率，或者加密频点的地空电磁测量时，仍需要多次飞行。因为多次飞行的时间不同，且飞行参数不同，导致在各组频点上测量数据的相对误差较大。同时，当每组主频率成分大于7时，要保证各个频率成分的幅度不明显衰减，发射机发射功率需要提高近4倍，在接地电阻大于20Ω时，将大幅增加发射机的体积和重量，实际应用困难。CN101369025A公布了一种组合场源人工源频率域电磁测深方法，该方法通过在不同的收发距设置多个发送设备，实现全频段收发距满足“远区”要求。该方法简化了对设备的要求，不需要进行近区校正，同时也提高了探测效率。该方法为保证各频段收发距满足“远区”要求，使得高中低各个频率组收发距不同，发送设备之间相距较远，通常在几百米到几公里之间。对于地空频率域电磁探测而言，采用这种方法发射将增加发送设备布置的难度和成本，而且各发射源之间的区域不适合探测，另外发送的低频电流波形谐波可能对其它组电流波形频率成分重合，从而影响整体探测精度。航空电磁探测方法采用飞机搭载发射系统和接收系统的方式进行快速探测，探测效率高，覆盖面积大。航空电磁探测发射系统通常采用磁偶极线圈作为发射源，受飞机载重量和机载电源功率限制，发射线圈尺寸较小，发射磁矩受限，同时由于发射线圈与接收线圈的距离较小，从根本上限制了航空电磁探测方法的有效探测深度，目前普遍探测深度不超过500m，无法适用于深部目标体的快速探测。
技术实现思路
：本专利技术的目的就是针对上述现有方法技术的不足，提供一种多源多频地空电磁探测发射方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种多源多频地空电磁探测发射方法，通过在发射源区布置2个以上发射源，每个发射源发射电流包含f1～fk(k≥1)频率成分，实现在目标区域上空接收系统一次飞行完成所有目标探测中发射频点的同步采集，其中目标区域为实际勘探任务的工作区域，发射源区为电磁探测过程中2个以上发射源集中布置的区域。所述的发射源是由发射机、发射导线和接地电极组成，发射导线长度通常为0.5-3km。多源多频地空电磁探测发射方法，其特征在于，包括以下步骤：A、根据目标区域内测线方向，确定目标区域中轴线，该中轴线与目标区域内多数测线垂直或者近似垂直，在目标区域交通便利一侧的中轴线上圈定发射源区最近边界，其中发射源区最近边界与目标区域距离大于2km，发射源区沿目标区域中轴线对称布置；B、在发射源区内沿中轴线对称布置2个以上个发射源，按照单个发射源最佳探测区域覆盖目标区域原则确定发射源与目标区域的相对位置，按照发射源相互独立原则确定任意两个发射源之间的位置，其中每个发射源由发射机、发射导线和接地电极组成，发射导线长度通常为0.5-3km；C、由目标区域总体地质环境、探测深度范围和探测精度确定探测所需频率范围，由发射源电流波形频点独立原则确定每个发射源的电流波形和频率；D、设定控制器的电流参数，由控制器控制各个发射源同步发射电流，在发射源工作期间，空中接收系统同步接收信号，其中同步方式以时间信息为基准。步骤B中所述单个发射源最佳探测区域覆盖目标区域原则为目标区域位于任意发射源的最佳探测区域内，任意一个发射源的最佳探测区域由以下条件确定：——在最佳探测区域内，接收系统的噪声低于当地的环境噪声；——在最佳探测区域内，当发射源工作时，接收系统所测量发射频点的磁场信号幅度高于环境噪声的2倍；——在最佳探测区域内，相对于均匀大地介质，当地下存在异常体时，相对异常响应高于10％。步骤B中所述发射源相互独立原则为发射源区内任意两个发射源发射导线之间互感引起的尖峰电流幅值低于同频发射电流幅值的十分之一，任意两个接地电极独立接地，接地电极电阻区域互不交叠。步骤C中所述的由目标区域总体地质环境、探测深度范围和探测精度确定探测所需频率范围，分为以下两种方式：a、根据已知目标区域地质环境，结合频率域电磁探测深度经验公本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多源多频地空电磁探测发射方法，其特征在于，通过在发射源区布置2个以上发射源，每个发射源发射电流包含f1～fk频率成分，k≥1，实现在目标区域上空接收系统一次飞行完成所有目标探测中发射频点的同步采集，其中目标区域为实际勘探任务的工作区域，发射源区为电磁探测过程中2个以上发射源集中布置的区域。

【技术特征摘要】
1.一种多源多频地空电磁探测发射方法，是通过在发射源区布置2个以上发射源，每个发射源发射电流包含f1～fk频率成分，k≥1，实现在目标区域上空接收系统一次飞行完成所有目标探测中发射频点的同步采集，其中目标区域为实际勘探任务的工作区域，发射源区为电磁探测过程中2个以上发射源集中布置的区域；所述的发射源是由发射机、发射导线和接地电极组成，发射导线长度通常为0.5-3km；其特征在于，包括以下步骤：A、根据目标区域内测线方向，确定目标区域中轴线，该中轴线与目标区域内多数测线垂直或者近似垂直，在目标区域交通便利一侧的中轴线上圈定发射源区最近边界，其中发射源区最近边界与目标区域距离大于2km，发射源区沿目标区域中轴线对称布置；B、在发射源区内沿中轴线对称布置2个以上发射源，按照单个发射源最佳探测区域覆盖目标区域原则确定发射源与目标区域的相对位置，按照发射源相互独立原则确定任意两个发射源之间的位置；C、依据目标区域地质环境、探测深度范围和探测精度确定探测所需频率范围，根据发射源电流波形频点独立原则确定每个发射源的电流波形和频率；D、设定控制器的电流参数，由控制器控制各个发射源同步发射电流，在发射源工作期间，空中接收系统同步接收信号，同步方式以时间信息为基准。2.按照权利要求1所述的多源多频地空电磁探测发射方法，其特征在于，步骤B中所述单个发射源最佳探测区域覆盖目标区域原则为目标区域位于任意发射源的最佳探测区域内，任意一个发射源的最佳探测区域由以下条件确定：——在最佳探测区域内，接收系统的噪声低于当地的环境噪...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长胜，周海根，康利利，林君，周逢道，曾新森，刘立超，王爽，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22