[其他]地球物理電、磁變量測量中消除工頻干擾的方法和裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85103827
• 申請(qǐng)日: 1985-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN85103827B
• 公開（公告）日: 1988-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何朝明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 地質(zhì)礦產(chǎn)部地球物理地球化學(xué)勘查研究所
• 主分類號(hào): G01V3/12
• 分類號(hào): G01V3/12
• 代理公司: 地質(zhì)礦產(chǎn)部專利代理事務(wù)所
• 代理人: 米雙杰

本發(fā)明屬于應(yīng)用于地球物理勘探中的電變量、磁變量測量技術(shù)。

在地球物理電法勘探中（以下統(tǒng)稱物探），工頻干擾是十分普遍的。（工頻系市電周波頻率。在我國為50周，有些國家為60周，統(tǒng)稱工頻。文中的有關(guān)參數(shù)均以50周為準(zhǔn)）。該干擾來自于高壓輸送電網(wǎng)的工頻電磁場、變壓器接地端所形成的工業(yè)游散電流等。工頻干擾除基波外，還伴有較強(qiáng)的多次諧波成分。在我國其周波不穩(wěn)是突出的特點(diǎn)。因此，對(duì)于屬于微弱電、磁信號(hào)測量的電法勘探，克服工頻干擾是十分困難的。尤其是工業(yè)區(qū)或城市，工頻干擾格外強(qiáng)烈，以致成為電法勘探的禁區(qū)。

長期以來，物探儀器工作者，為消除工頻干擾做了很多工作。目前國內(nèi)外電法勘探儀器中，減小工頻干擾的已知方法可歸納為三種：

1.在接收機(jī)通道中，設(shè)置各種類型的以工頻為中心頻率的陷波器，從而阻止或衰減測量信號(hào)中的工頻成分。如DJS-2型、DJS-4型（重慶地質(zhì)儀器廠）、SJJ-1（上海地質(zhì)儀器廠）、IPR-8（加拿大SCINREX公司、IPV-3（加拿大PHOWIX公司）等激電儀和PEM（加拿大CRON公司）瞬變電磁場儀，均屬此類。

2.在接收機(jī)里設(shè)置數(shù)字濾波裝置。近年來在智能型物探儀器中，大都采用軟件數(shù)字濾波，從而濾除信號(hào)中的工頻成分。如DWJ-l型（北京地質(zhì)儀器廠）、IPR-ll（加拿大SCINTREX公司）、M-4（加拿大HUNTEC公司）等激電儀及EM-37（加拿大CEGEONC公司）瞬變電磁場儀。

3.將工頻干擾看成隨機(jī)干擾，採用多次重復(fù)測量方式。經(jīng)N次測量疊加后，使信號(hào)中的工頻干擾減小N]]>倍。用犧牲測量時(shí)間的辦法，部分地消除工頻干擾。如SEROTEM瞬變電磁場儀（澳大利亞CAR公司）。

（以上諸儀器克服工頻干擾技術(shù)資料，來自各自儀器說明書）

這三種技術(shù)的共同特點(diǎn)是，抗工頻干擾的措施都是設(shè)置在接收機(jī)通道中。對(duì)于1.2而言，接收通道中的硬軟件濾波措施，不僅衰減了工頻干擾，而且有用信號(hào)的工頻成分，也遭到同樣的衰減，致使測量失真。同時(shí)，在周波不穩(wěn)時(shí)，其固定中心頻率的濾波器或?yàn)V波軟件，都不具備跟蹤工頻干擾的功能，因此濾波效果大大減弱。第3種抗干擾措施，是用犧牲測量時(shí)間為代價(jià)，工作效率低，其效果也僅僅是降低工頻干擾的N]]>倍。實(shí)踐證明，強(qiáng)干擾地區(qū)，仍是無效的。

本發(fā)明在于，將抗干擾措施設(shè)置在發(fā)射機(jī)里，使發(fā)射頻率跟蹤工頻或工頻的倍率。鑒于接收機(jī)與發(fā)射機(jī)同步，則伴有諧波的工頻干擾信號(hào)與有用信號(hào)相位跟蹤。于是接收機(jī)利用雙極性測量疊加原理，將工頻干擾信號(hào)最大限度地抵消掉，直至完全抵消，提高了觀測精度。由于接收通道不加工頻濾波硬軟件措施，因此測量不損失有用信號(hào)的工頻成分，提高了測量的保真度。

本發(fā)明為開展目前急需的城市工程物探，提供了有力的手段;也為提高電法勘探的觀測精度，增加勘探深度，創(chuàng)造了條件。

本發(fā)明主要是在已有的發(fā)射機(jī)里設(shè)置一個(gè)跟蹤工頻的觸發(fā)裝置。結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1-1為工頻諧振線圈或打入地表的電極（強(qiáng)干擾地區(qū)僅用兩根導(dǎo)線也可），是用來採集測區(qū)內(nèi)工頻干擾信號(hào)的。信號(hào)送入以工頻為中心頻率的窄帶濾波器（圖1-2），帶寬為±3HZ。從而獲得干凈的工頻正弦波信號(hào)。該信號(hào)放大后，經(jīng)選通開關(guān)（圖1-3）送入零交比較器（圖1-4），產(chǎn)生工頻觸發(fā)脈沖。將觸發(fā)脈沖送入由單穩(wěn)電路組成的觸發(fā)延時(shí)電路（1），（圖1-5）前沿觸發(fā)，并延時(shí)10ms，形成占空比近似1∶1的方波。經(jīng)多級(jí)分頻器及選擇開關(guān)（圖1-7），分別可獲得工頻本身及一系列以工頻為倍率的1∶1的方波。如50周、25周、12.5周……等。經(jīng)雙向微分電路（圖1-8），將方波前后沿轉(zhuǎn)換成觸發(fā)尖脈沖。該脈沖經(jīng)邏輯分配電路，便可觸發(fā)雙極性可控硅主迥路，（圖1-9）從而發(fā)射大功率的、跟蹤工頻的雙極性方波，該雙極性方波，系電法勘探中，時(shí)間域電法常用的發(fā)射波形。其脈寬相等，極性相反，占空比為1∶1。

工頻觸發(fā)脈沖同時(shí)送入單穩(wěn)（2）觸發(fā)延時(shí)電路。（圖1-6）這樣，一旦獲得觸發(fā)信號(hào)后，單穩(wěn)（2）立即控制選通開關(guān)，使其斷路。單穩(wěn)（2）延時(shí)約18ms后，控制選通開關(guān)自動(dòng)閉合，以便撲捉第二個(gè)過零信號(hào)。選通開關(guān)的作用是，避免發(fā)射機(jī)發(fā)射的強(qiáng)信號(hào)，對(duì)零交比較器產(chǎn)生誤觸發(fā)。該觸發(fā)裝置各功能塊的時(shí)序圖見圖2-（a）。