一种基于WEM数据的实时监测实现方法技术

本发明专利技术提供了一种基于WEM数据的实时监测实现方法，根据监测目标体所处大致深度范围h1～h2，计算频率值带宽f1～f2；根据发射频率分辨率，在频带中逐个发射固定时长计算基于背景噪声下的信噪比，寻求最高信噪比的频率值fst作为最佳发射频率。南北、东西分别布设电场和磁场传感器，同时外加垂直布设一道磁场传感器；电场和磁场传感器通过同步电缆进行WEM台发射的频率信号接收。挑选出最佳信噪比的最佳频率fst，接收端获取频率fst下的电场、磁场时间序列；计算出频率fst下固定时间片段t1、t2......tn的频域值、视电阻率和相位值；得到最佳频率fst下视电阻率、相位随时间变化曲线，从而实现环境中目标体的实时监测。本发明专利技术方法能有效监测目标体的实时电磁异常。能有效监测目标体的实时电磁异常。能有效监测目标体的实时电磁异常。

【技术实现步骤摘要】
一种基于WEM数据的实时监测实现方法


[0001]本专利技术属于地球物理学电磁探测领域，特别是指一种基于WEM数据的实时监测实现方法。

技术介绍

[0002]传统的天然源电磁测深法(如MT法)具有频带范围广、探测深度大、成本低等优点，主要应用于地球深部构造研究，但存在易受干扰的缺点。人工源电磁法(如CSAMT法)通过人工源发射电磁信号，克服了MT法的缺点，但是发射功率有限，覆盖范围小，近场效应难以压制，主要用于地下资源勘查。两种方法都是基于视电阻率和相位值随频率的变化，完成频率测深的目的，无法实时进行某一深度的地下电磁异常的监测。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于WEM数据的实时监测实现方法，能够有效监测目标体的实时电磁异常。
[0004]本专利技术提供的一种基于WEM数据的实时监测实现方法，包括以下步骤：
[0005]步骤1，确定WEM台信号发射频率和发射时长；根据监测目标体所处大致深度范围h1～h2，计算出频率值带宽f1～f2；根据发射频率分辨率，在频带中逐个发射固定时长计算出基于背景噪声下的信噪比，寻求出最高信噪比的频率值fst作为最佳发射频率。
[0006]步骤2，信号采集及传输；采用十字布极的方式，南北、东西分别布设电场和磁场传感器，同时外加垂直布设一道磁场传感器；电场和磁场传感器通过同步电缆进行WEM台发射的频率信号接收。
[0007]步骤3，数据实时处理及电磁异常监测；挑选出最佳信噪比的最佳频率fst，接收端获取频率fst下的电场、磁场时间序列；计算出频率fst下固定时间片段t1、t2......tn的频域值、视电阻率和相位值；得到最佳频率fst下视电阻率、相位随时间变化曲线，从而实现环境中目标体的实时监测。
[0008]所述步骤3具体包括：
[0009]步骤301，根据深度范围，WEM台在频宽f1～f2之间发射，挑选出最佳信噪比的最佳频率fst。
[0010]步骤302，接收端获取频率fst下的电场、磁场时间序列E
x
(t)、E
y
(t)、H
x
(t)和H
y
(t)。
[0011]步骤303，利用固定积分时长δt截取E
x
(t)、E
y
(t)、H
x
(t)和H
y
(t)时间片段t1。
[0012]步骤304，通过傅里叶变换计算出频率fst下时间片段t1的E
x
(fst，t1)、E
y
(fst，t1)、H
x
(fst，t1)和H
y
(fst，t1)的频域值，进而计算出视电阻率和相位值。
[0013]步骤305，移动固定步长截取E
x
(t)、E
y
(t)、H
x
(t)和H
y
(t)下一时间片段t2；计算出频率fst下时间片段t2的E
x
(fst，t2)、E
y
(fst，t2)、H
x
(fst，t2)和H
y
(fst，t2)的频域值，进而计算出视电阻率和相位值。
[0014]步骤306，继续移动步长，直至计算出频率fst下最后一个时间片段tn的E
x
(fst，tn)、E
y
(fst，tn)、H
x
(fst，tn)和H
y
(fst，tn)的频域值、视电阻率和相位值。
[0015]步骤307，获取最佳频率fst下视电阻率、相位随时间变化曲线，从而实现环境中目标体的实时监测。
[0016]步骤302中，WEM台发射一定时长的最佳频率f
st
，接收端通过电缆实时获取频率f
st
下的电场和磁场时间序列E
x
(t)、E
y
(t)、H
x
(t)和H
y
(t)。
[0017]视电阻率和相位值的计算公式为：
[0018][0019][0020][0021]其中，Z
xy
代表TE极化模式下的阻抗，Z
yx
代表TM极化模式下的阻抗，ω表示角频率值，ρ
xy
表示TE极化模式下视电阻率值，μ表示磁导率，ρ
yx
表示TM极化模式下视电阻率值，φ
xy
表示TE极化模式下相位值，φ
xy
表示TM极化模式下相位值。
[0022]步骤1中，通过趋肤深度公式，计算频率值带宽f1～f2：
[0023][0024]其中，h
有效
为探测有效深度，ρ为介质真实电阻率，f为发射频率。
[0025]本专利技术的有益效果为：本专利技术对时间序列实时传输、实时时间分段，通过傅里叶积分实时计算出各时间段某一频率的视电阻率和相位值，总结视电阻率和相位值跟随时间变化的规律，可以有效进行目标体的实时电磁异常监测。未来在解决浅海海域的海水入侵、CO2地质封存等环境问题，以及海洋石油开采动态监测等领域具有一定的参考价值。
附图说明
[0026]图1本专利技术时间序列E(t)或H(t)分段截取示意图；
[0027]图2本专利技术陆地十字布极接收方式示意图；
[0028]图3本专利技术实时数据处理及电磁异常监测流程示意图。
具体实施方式
[0029]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0030]参照图1、图2所示，本专利技术实施例提供的基于WEM数据的实时监测实现方法，包括以下步骤：
[0031]步骤1，确定WEM台信号发射频率和发射时长；WEM台发射的频率为0.1～300Hz间，主要是通过“地
‑
电离层”空腔中进行传导，具有衰减小，传播距离远的特点。根据监测目标
体所处大致深度范围h1～h2，可以通过趋肤深度公式(1)，计算出频率值带宽f1～f2；接着，根据发射频率分辨率，在频带中逐个发射固定时长计算出基于背景噪声下的信噪比，寻求出最高信噪比的频率值f
st
作为最佳发射频率。
[0032][0033]其中，h
有效
为探测有效深度，ρ为介质真实电阻率，f为发射频率。
[0034]步骤2，信号采集及传输；陆地信号接收主要参考MT法的布设，采用十字布极的方式，南北、东西分别布设电场和磁场传感器，同时外加垂直布设一道磁场传感器，3磁2电，如图1所示，其中，Hz磁传感器可以作为磁参考用去数据去噪。海洋中接收和陆地类似，区别在于不需要H
z
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于WEM数据的实时监测实现方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，确定WEM台信号发射频率和发射时长；根据监测目标体所处大致深度范围h1～h2，计算出频率值带宽f1～f2；根据发射频率分辨率，在频带中逐个发射固定时长计算出基于背景噪声下的信噪比，寻求出最高信噪比的频率值fst作为最佳发射频率；步骤2，信号采集及传输；采用十字布极的方式，南北、东西分别布设电场和磁场传感器，同时外加垂直布设一道磁场传感器；电场和磁场传感器通过同步电缆进行WEM台发射的频率信号接收；步骤3，数据实时处理及电磁异常监测；挑选出最佳信噪比的最佳频率fst，接收端获取频率fst下的电场、磁场时间序列；计算出频率fst下固定时间片段t1、t2......tn的频域值、视电阻率和相位值；得到最佳频率fst下视电阻率、相位随时间变化曲线，从而实现环境中目标体的实时监测。2.根据权利要求1所述的基于WEM数据的实时监测实现方法，其特征在于：所述步骤3具体包括：步骤301，根据深度范围，WEM台在频宽f1～f2之间发射，挑选出最佳信噪比的最佳频率fst；步骤302，接收端获取频率fst下的电场、磁场时间序列E
x
(t)、E
y
(t)、H
x
(t)和H
y
(t)；步骤303，利用固定积分时长δt截取E
x
(t)、E
y
(t)、H
x
(t)和H
y
(t)时间片段t1；步骤304，通过傅里叶变换计算出频率fst下时间片段t1的E
x
(fst，t1)、E
y
(fst，t1)、H
x
(fst，t1)和H
y
(fst，t1)的频域值，进而计算出视电阻率和相位值；步骤305，移动固定步长截取E
x
(t)、E
y
(t)、H
x
(t)和H
y
(t...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈文璋，许诚，闫建峰，卓贤军，姚斌，孙溥，潘笑，李阳，
申请(专利权)人：中国舰船研究院，
类型：发明
国别省市：