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1、太原理工大学 硕士学位论文 瞬变电磁测深数据的小波分析处理与电性层划分 姓名：冉云 申请学位级别：硕士 专业： 指导教师：刘鸿福 20100401 太原理工大学硕士研究生学位论文 I 瞬变电磁测深数据的小波分析处理与电性层划分 摘 要 瞬变电磁法是一种利用电磁感应原理预测地下目标地质体的地球物理 方法。因其具有受地形影响小、探测深度较大、穿透高阻能力强、工效高 等特点，成为中浅层探测的重要方法之一。而对于瞬变电磁法观测数据的 预处理及测区垂向电性层的划分，由于地质条件的复杂性，现有的方法中 还存在一些有待探讨的问题。 近年来在信号分析与处理领域，出现了较为先进的号称 “数学显微镜” 的小波分析
2、数据处理方法。它是针对非平稳信号的处理方法，能够分辨正 常信号中夹带的瞬态反常现象并展示其成分，比较适合于动态、瞬态的信 号处理。而在瞬变电磁法工作中，得到的就是动态、瞬态的信号，因此引 入小波分析对信号进行处理，可以提高瞬变电磁法解释精度。 瞬变电磁法对地下低阻体的探测，具有较好的效果，而对目标体为高 阻体的探测，尤其是对高阻体电性层的划分，研究程度不高，本文对此以 采集的观测数据为基础，采用小波分析对原始数据进行滤波处理，并根据 瞬变电磁场的晚期响应规律对感应电压衰减曲线再次进行斜率组合滤波， 在保证数据原始变化趋势的前提下，得到了较为平滑的感应电压衰减曲线； 最后根据信号预处理的效果，分
3、析认为在单测点上，经过滤波后的曲线晚 期段，第一个变幅较大突变点后的采集点数据应予以舍弃，不宜作为正常 磁场响应参与反演解释。 太原理工大学硕士研究生学位论文 II 瞬变电磁观测数据的反演解释，通常采用视电阻率 （t）曲线，而对 视纵向电导参数 s(t)曲线的反演用得较少， 且主要用于低阻体的解释。 本文 选择目标体为高阻体， 运用视纵向电导参数 s(t)曲线对实测数据进行了较为 详细的实际处理解读，并对横向、纵向的分辨率做了对比，得出运用两种 曲线在横向、纵向上进行电性分辨的优势及局限性。通过实验，表明了视 纵向电导测深曲线在对地层垂向电性层的划分中是可行的，详细研究曲线 的细微变化特征在解
4、决实际问题中具有一定的现实意义。 关键词 瞬变电磁法，高阻体，数据预处理，视纵向电导，垂向划分 太原理工大学硕士研究生学位论文 III WAVELET ANALYSIS PROCESSING AND ELECTRICAL LAYER DIVISION FOR TRANSIENT ELECTROMAGNETIC DATA ABSTRACT Transient electromagnetic method, as a geophysical method, detects geological underground targets by electromagnetic induction. Re
5、fer to properties of less effect caused by terrain, greater depth of detection, stronger ability for penetrating the high impedance layer and higher work efficiency, it become one of the important methods for mid-shallow exploration. But for the preprocessing of transient electromagnetic data and co
6、rresponding vertical electrical layering, there remain some questions need to discuss due to complexity of geologic setting. The wavelet analysis, which was known as mathematical microscope, emerged in the field of signal analysis and processing in recent years. It aims at non-stationary processing,
7、 so it is applicable to detect and show the components of transient anomalies entrained in normal signal, especially for dynamic and transient signal processing. Because of the signal obtained from transient electromagnetic method is exactly dynamic and transient, it becomes feasible to apply wavele
8、t analysis for signal processing, in order to achieve the purpose of improving interpretation accuracy. 太原理工大学硕士研究生学位论文 IV Transient electromagnetic method is more applicable to detect a conductor underground, while for high resistivity bodies, especially to differentiate vertical electrical layer i
9、n such section, corresponding research has not attract enough attention. In this paper, wavelet transform is used for filtering data which was derived from detecting in the field, and then slope filtering applied to induced voltage attenuation curve according to late response law of transient electr
10、omagnetic. And in the premise of ensuring data original trend, smoother induced voltage attenuation curve can be obtained. At last, based on the effect of signal preprocessing, it believe that in the primary data, the corresponding data after the first variational point which has major amplitude on
11、the curve should be abandon rather than participation as a normal response to the magnetic field inversion and interpretation. Apparent resistivity curve (t) is commonly used in the transient electromagnetic data inversion and interpretation, but apparent vertical conductance parameter curve s(t) is
12、 seldom used, it mainly be applied to interpretation for conductor. In this paper, apparent vertical conductance parameter curve s(t) is used to deal with data in detail interpretation and processing, on account of the given target which is a high resistivity body. Then vertical with horizontal reso
13、lution comparison is followed. Finally, it discusses advantages and limitations of horizontal and vertical electrical resolution by using the two curves. The experiment shows that it is feasible to use apparent vertical conductance curve divides vertical strata electrical layer, and it has 太原理工大学硕士研
14、究生学位论文 V important practical significance for studying curve subtle changes in case of solving practical problems. KEYWORDS: transient electromagnetic method, high resistivity body, data preprocessing, apparent vertical conductance, vertical division 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 第一章 绪 论 瞬变电磁法(Transient electro
15、magnetic methods)或称时间域电磁法(Time domain electromagnetic methods)简写为 TEM，是一种建立在电磁感应原理基础上的人工源电 磁探测方法。我国对于瞬变电磁的研究始于上世纪七十年代，近年来发展很快，已广泛 用于资源勘查、工程勘察、地下水、煤矿灾害、水利及海洋等领域。 1.1 论文来源及研究意义 在应用瞬变电磁法进行探测的实践中，对于低阻体的探测，应用效果较好。而对于 高阻体的探测，尤其是高阻体电性层的划分，研究程度相对较低。由于瞬变电磁法观测 的是纯二次场，高阻体探测中，目标体响应信号较弱，容易受外界干扰。再加上国产仪 器本身的局限， 因此
16、采集到的信号包含较多的噪声成分， 有时无法反映地下的实际情况。 而对野外观测数据的预处理及电性层划分，由于地质条件的复杂性，现有的方法中还存 在一些有待探讨的问题。因此研究目标体为高阻体时的观测数据预处理及电性层划分， 有一定的现实意义。 近年来在信号分析、处理领域，出现了较为先进的号称 “数学显微镜”的小波分 析数据处理方法。它是针对非平稳信号的处理方法，能够分辨正常信号中夹带的瞬态反 常现象并展示其成分，比较适合于动态、瞬态的信号处理，而在瞬变电磁测深法中，得 到的就是动态、瞬态的信号。小波分析在机械、通讯、电力信号检测处理中的成功应用， 提示我们可以引入小波分析来对信号进行处理，以达到提高解释精度的目的。经过对大 量的瞬变电磁观测数据的处理后发现，单纯的小波分析能够去除大部分干扰。为了尽可 能地利用信号有用成分，还需要进行进一步的去噪。 瞬变电磁探
