伪随机信号电法仪在河北某老矿山的应用

老矿山等地区存在较强的电磁干扰,这使得传统的激电仪器无法取得稳定可靠的数据。伪随机信号电法仪是基于"系统辨识"建立的一种全新的主动源电法勘查仪器,具有很强的抗干扰能力,解决了激发极化法在老矿山应用的难题。采用Abollo IP伪随机信号激电仪在河北省某老矿山开展激电测深工作,克服了强电磁干扰,取得了较好的效果,印证了伪随机信号电法仪的优越性。

伪随机信号电法仪的抗干扰参数

基于伪随机信号系统辨识的电法勘查仪器多试图借助于相关处理——计算大地(系统)输入信号(供电电流I(t))和输出信号(电位差ΔU(t))的互相关R_(I,U)(t)和自相关R_(I,I)(t)——以期提高获取大地阻抗的瞬变过程(冲激响应和阶跃响应)和/或频谱(频率响应)的抗干扰性能.笔者先前的研究结果表明,仅在偏移时间t小于位宽Δt,特别是在零偏移时间,互相关R_(I,U)(t)和自相关R_(I,I)(t)函数值较大时才有较强的抗干扰能力;而时间偏移t大于位宽Δt时,相关函数值非常小,易受干扰而畸变.利用全周期相关函数值计算大地(系统)时间响应和频率响应的伪随机相关辨识的抗干扰性,并不理想.在电磁干扰较大或信噪比较低(近于或小于0 dB)时,不能取得可靠的时间响应和频率响应数据.基于上述情况,本文提出仅利用零偏移时间的互相关和自相关函数值R_(I,U)(0)和RI,I(0),获取具有高抗干扰性能的导电和激电参数.文中给出了这些抗干扰参数的具体算法,并列举仿真模拟和野外观测数据,证明它们的实际抗干扰能力.

m序列的功率谱密度分析,兼论伪随机信号电法仪的抗干扰性

近年来,基于伪随机信号系统辨识的“伪随机信号电法仪”受到广泛关注.普遍认为,伪随机信号电法仪具有两大优点:抗干扰能力强和一次观测便可获得大地阻抗频谱的高效性.本文基于对m序列的功率谱密度的计算和分析,探讨了伪随机信号电法仪的抗干扰性能.结果表明,至少对于频率域伪随机信号电法仪来说,与采用正反向连续方波的传统频率域电法仪相比,在相同供电电流强度条件下,其有效信号强度大约降低√N*2/π倍(N是m序列的位数);伪随机信号电法仪一次观测获得多频点频率响应的高效性,是以降低各个频点上的有效信号强度为代价的.这都不利于提高仪器的抗干扰性能.

新一代电法勘查仪器——伪随机信号电法仪

分析了现有电法勘查仪器存在的问题,指出解决这些问题的出路是,利用现代系统科学关于"系统辨识"的新成就,建立全新的电法勘查仪器.推导了基于伪随机信号系统辨识,利用传统电法勘查装置,获得大地系统冲激响应,进而计算阶跃响应和频率响应的计算公式.在此基础上,阐述了建立伪随机信号电法勘查仪器的思路和原理框图,以及新仪器的优点.

伪随机信号电法仪器的“第二方案”算法

分析了伪随机信号系统辨识的传统算法,应用于电法勘查仪器所遇到的问题,指出传统算法不能直接用于伪随机信号电法仪;必需对其进行改造,建立新的算法.基于Wiener-Hopf方程,导出了伪随机信号系统辨识的"第二方案"(相关谱分析)算法.通过一个选定的电阻和电容组合电路的计算机仿真模拟,证明了"第二方案"算法的正确性和可行性.基于"第二方案"算法,研制了伪随机信号电法仪器系列的第一款仪器——Abollo IP激电仪,介绍了该仪器的特点.

相关辨识抗干扰性的再认识

近年来,基于伪随机信号系统辨识的电法勘查仪器受到广泛关注.教科书和许多文献都指出,伪随机信号系统辨识的突出优点是通过对伪随机信号观测数据的相关处理(即所谓"相关辨识"),具有很强的抗干扰能力.笔者在研制伪随机信号激电仪的过程中发现,相关辨识的抗干扰性并不理想.本文基于仿真模拟和野外试验结果,讨论了相关辨识的抗干扰性.结论是利用全周期相关函数值计算大地(系统)频率响应的伪随机相关辨识,不具有明显增强的抗干扰性.文章分析了其原因.