CN118465851B - 一种快速检测定位极化地质体的方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种快速检测定位极化地质体的方法、系统及存储介质，涉及电磁探测领域，方法包括：在目标探测区域内设置发射回线框；控制发射回线框以设定时间间隔向地下发射无线电波；获取目标极化地质体测点在发射间歇期内的磁场变化率数据；基于磁场变化率数据确定最大磁场变化率和最小磁场变化率；选取最大磁场变化率和最小磁场变化率附近的设定个磁场变化率数据进行加权平均，计算似极化率；若似极化率大于设定阈值，则确定目标极化地质体测点附近存在极化地质体并计算相邻极化地质体测点的似极化率；将似极化率最大的极化地质体测点确定为极化地质体的中心位置。本发明提高了极化地质体检测和定位的速度。

Description

一种快速检测定位极化地质体的方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及电磁探测技术领域，特别是涉及一种快速检测定位极化地质体的方法、系统及存储介质。

背景技术

极化地质体是指在外加电场作用下会产生极化效应的地质体，即在外加电场作用下，地质体中的导电矿物粒子表面积累电荷，形成次级电位差的现象。当外加电场去除后，这些积累的电荷并不会立即消失，它们会随时间逐渐释放，并向外辐射电磁波，这个过程称为极化弛豫。极化效应是一种重要的物理现象，特别是在矿产勘探领域，极化地质体往往和矿体具有强相关性。极化地质体的探测能够帮助识别和定位具有强烈极化特性的矿体，比如铜镍硫化物矿床等。

极化效应主要通过极化率进行表征，极化率越高，表明岩石或矿体的极化效应越显著。极化地质体的检测定位，一般是通过在地表施加直流或低频交流电流，然后测量地表的电位响应。在关闭电流后，地表电位并不会立即降到零，而是会出现一个衰减的过程。通过分析这种衰减过程，可以得到地下岩石或矿体的极化参数，进而推断地下是否存在极化体，并进行极化体定位。然而，这种探测方法需要在地表布设大量的电极，操作繁琐，费时费力，且所有电极都需要与大地保持良好接触，以确保能够供给大地足够的电流并准确测量电极间的电位差。在分析衰减的过程中，需要利用反演法对数据进行多次迭代处理，计算量较大。显然，由于上述方法的实际操作和计算过程较为复杂，导致极化地质体检测和定位的速度并不快。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种快速检测定位极化地质体的方法、系统及存储介质，提高了极化地质体检测和定位的速度。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下方案。

一种快速检测定位极化地质体的方法，所述方法包括：在目标探测区域内设置发射回线框；所述发射回线框为馈入方波信号的线圈框；所述发射回线框内设置有多个极化地质体测点；控制所述发射回线框以设定时间间隔向地下发射无线电波；对于任一极化地质体测点，执行以下步骤：获取目标极化地质体测点在发射间歇期内的磁场变化率数据；所述目标极化地质体测点为任一极化地质体测点；所述发射间歇期为所述发射回线框暂停发射无线电波的时期；所述磁场变化率数据包括不同时刻的磁场变化率；基于所述磁场变化率数据确定最大磁场变化率和最小磁场变化率；选取所述最大磁场变化率和所述最小磁场变化率附近的设定个磁场变化率数据进行加权平均，计算似极化率；若所述似极化率大于设定阈值，则确定所述目标极化地质体测点附近存在极化地质体并计算相邻极化地质体测点的似极化率；比较所述目标极化地质体测点和所述相邻极化地质体测点的似极化率，将似极化率最大的极化地质体测点确定为极化地质体的中心位置。

可选地，所述似极化率的计算公式如下。

。

式中，为似极化率，为最小磁场变化率，为最大磁场变化率对应的时刻序号，为最小磁场变化率对应的时刻序号，k为设定数据个数，为第j个权重向量，为对应的时刻，为对应的时刻，为时的磁场变化率，为时的磁场变化率。

可选地，获取目标极化地质体测点在发射间歇期内的磁场变化率数据，具体包括：在所述目标极化地质体测点至少设置一个磁场传感器；利用所述磁场传感器采集所述目标极化地质体测点在发射间歇期内的磁场变化率数据。

可选地，所述发射回线框为矩形框；所述发射回线框的边长大于等于目标探测区域深度的1/6。

可选地，多个所述极化地质体测点以阵列形式均匀分布在所述发射回线框内。

可选地，所述发射回线框馈入的方波信号的占空比为1:1。

一种计算机系统，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现所述快速检测定位极化地质体的方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述快速检测定位极化地质体的方法。

根据本发明实施例提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果。

本发明通过在目标探测区域内设置发射回线框，并利用发射回线框向地下发射无线电波的方式，简化了传统探测方法中需要布置大量电极的过程。其次，通过记录极化地质体测点在发射间歇期内的磁场变化率数据，并基于磁场变化率数据加权平均计算后得到似极化率，通过比较似极化率与设定阈值以及各极化地质体测点之间的似极化率的大小，实现了极化地质体的检测和定位。这种方式计算过程简单，无需进行大量的反演和迭代计算，整体的检测和定位较快。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的快速检测定位极化地质体的方法的流程图。

图2为本发明实施例提供的快速检测定位极化地质体的方法的实际应用场景图。

图3为本发明实施例提供的方波信号图。

图4为本发明实施例提供的磁场变化率数据曲线图。

图5为本发明实施例提供的似极化率等值线图。

图6为本发明实施例提供的极化地质体检测圈定图。

符号说明：目标探测区域-1，极化地质体-2，发射回线框-3，极化地质体测点-4。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种快速检测定位极化地质体的方法、系统及存储介质，提高了极化地质体检测和定位的速度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1。

如图1所示，本实施例提供的一种快速检测定位极化地质体的方法，具体如下。

步骤S1：在目标探测区域内设置发射回线框；发射回线框为馈入方波信号的线圈框；发射回线框内设置有多个极化地质体测点。

作为一种优选地实施方式，发射回线框为矩形框（本实施例中选用正方形发射回线框）；正方形发射回线框的边长大于等于目标探测区域深度的1/6。

作为一种优选地实施方式，多个极化地质体测点以阵列形式均匀分布在发射回线框内。

作为一种优选地实施方式，发射回线框馈入的方波信号的占空比为1:1。

步骤S2：控制发射回线框以设定时间间隔向地下发射无线电波。

步骤S3：对于任一极化地质体测点，执行以下步骤。

第一步，获取目标极化地质体测点在发射间歇期内的磁场变化率数据；目标极化地质体测点为任一极化地质体测点；发射间歇期为发射回线框暂停发射无线电波的时期；磁场变化率数据包括不同时刻的磁场变化率。

作为一种优选地实施方式，在目标极化地质体测点至少设置一个磁场传感器，利用该磁场传感器采集目标极化地质体测点在发射间歇期内的磁场变化率数据。

作为一种优选地实施方式，既可以选择获取一组磁场变化率数据，也可以选择获取多组磁场变化率数据，但需要对多组磁场变化率数据求取平均值后才能执行后续步骤。

第二步，基于磁场变化率数据确定最大磁场变化率和最小磁场变化率。

作为一种优选地实施方式，可利用MatLab等数据处理软件将磁场变化率数据生成磁场变化率数据曲线，可利用该曲线寻找最大磁场变化率和最小磁场变化率。

第三步，选取最大磁场变化率和最小磁场变化率附近的设定个磁场变化率数据进行加权平均，计算似极化率。其中，似极化率的计算公式如下。

。

式中，为似极化率，为最小磁场变化率，为最大磁场变化率对应的时刻序号，为最小磁场变化率对应的时刻序号，k为设定数据个数，为第j个权重向量，为对应的时刻，为对应的时刻，为时的磁场变化率，为时的磁场变化率。

第四步，若似极化率大于设定阈值，则确定目标极化地质体测点附近存在极化地质体并计算相邻极化地质体测点的似极化率。

作为一种优选地实施方式，在计算相邻极化地质体测点的似极化率时，可以移动发射回线框的位置寻找相邻极化地质体测点，但需要保证移动发射回线框的中心位置（移动发射回线框对角线相交点的位置）与下一个极化地质体测点的位置重合。

作为另一种优选地实施方式，在计算相邻极化地质体测点的似极化率时，可以固定移动发射回线框，保证其自身位置不变，只需要将磁场传感器移动到下一个极化地质体测点的位置进行检测即可。

第五步，比较目标极化地质体测点和相邻极化地质体测点的似极化率，将似极化率最大的极化地质体测点确定为极化地质体的中心位置。其中，虽然能够确定目标极化地质体测点附近存在极化地质体，但并不能确定极化地质体的具体位置，所以还需要计算目标极化地质体测点附近其它极化地质体测点的似极化率，最终哪个极化地质体测点的似极化率最大，哪个极化地质体测点为极化地质体的中心位置。

实施例2。

如图2所示，本实施例提供一种快速检测定位极化地质体的方法的实际应用场景，具体如下。

在目标探测区域1内存在一个规模为30m×30m×30m的极化地质体2，其电阻率为100Ω·m，极化率为0.3，埋深为20m，背景围岩电阻率为200Ω·m，极化率为0，在目标探测区域1内布设边长为100m×100m的发射回线框3开展探测。其中，极化地质体2位于发射回线框3的中心位置。

如图3所示，在发射回线框3中馈入占空比为1:1的方波信号，其电流I大小为1A。发射回线框3向地下发射无线电波时，发射基频设置为25赫兹，发射脉宽T_s设置为10ms。

在发射回线框3的内部参照图2阵列点的排布方式设置多个极化地质体测点4。从发射回线框3中心点（0，0）位置的极化地质体测点开始测量，且在发射间歇期，采用磁场传感器观测地质体的二次电磁波辐射，按照对数间隔进行磁场垂直分量（即磁场变化率）的记录，在16个不同的时刻t₁，t₂，…，t_i，…，t₁₆上，分别获取不同时刻对应的磁场变化率d₁，d₂，…，d_i，…，d₁₆，并利MatLab等数据处理软件生成图4的磁场变化率数据曲线。

根据图4示出的磁场变化率数据曲线，可查得最大磁场变化率d_max=5.12×10^-5nT/s和最小磁场变化率d_min=-4.56×10^-11nT/s，并获取最大磁场变化率对应的时刻序号i_max=1以及最小磁场变化率对应的时刻序号i_min=12。选取最大磁场变化率d_max和最小磁场变化率d_min附近的k个数据进行加权平均，并通过以下公式计算似极化率。

。

其中，k=1，j为步长且为整数，W_j=[0.25,0.5,0.25]，最终计算得到的=28.8%。

固定发射回线框3的位置，选取其它极化地质体测点4，在发射回线框3内部重复上述过程，直至计算得到全部极化地质体测点的似极化率，再绘制图5所示的似极化率等值线图。

当设定阈值=10%时，进行图6所示的极化地质体的检测和圈定。从圈定结果可以看出，在x坐标-20m~20m、y坐标-20m~20m的范围内存在极化地质体，极化地质体的中心位置为（0，0），其与真实极化地质体参数基本吻合。

此外，本发明还提供一种计算机系统，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序以实现上述快速检测定位极化地质体的方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述快速检测定位极化地质体的方法。

综上所述，本发明还具有以下优点：

1）基于发射回线框的探测技术，无需在地表布设电极，避免了电场测量的接地难题，能够快速有效地反映地下极化地质体的存在并对其进行定位。

2）通过记录发射回线框激发下的极化地质体的磁场变化率，并根据磁场变化率来计算似极化率，实现极化地质体的检测和定位，改善了回线源电磁探测中只能将极化效应视为干扰、难以提取有效信息的局面。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种快速检测定位极化地质体的方法，其特征在于，所述方法包括：

在目标探测区域内设置发射回线框；所述发射回线框为馈入方波信号的线圈框；所述发射回线框内设置有多个极化地质体测点；

控制所述发射回线框以设定时间间隔向地下发射无线电波；

对于任一极化地质体测点，执行以下步骤：

获取目标极化地质体测点在发射间歇期内的磁场变化率数据；所述目标极化地质体测点为任一极化地质体测点；所述发射间歇期为所述发射回线框暂停发射无线电波的时期；所述磁场变化率数据包括不同时刻的磁场变化率；

基于所述磁场变化率数据确定最大磁场变化率和最小磁场变化率；

选取所述最大磁场变化率和所述最小磁场变化率附近的k个磁场变化率数据进行加权平均，计算似极化率；

若所述似极化率大于设定阈值，则确定所述目标极化地质体测点附近存在极化地质体并计算相邻极化地质体测点的似极化率；

比较所述目标极化地质体测点和所述相邻极化地质体测点的似极化率，将似极化率最大的极化地质体测点确定为极化地质体的中心位置；

其中，所述似极化率的计算公式为：

；

式中，为似极化率，为最小磁场变化率，为最大磁场变化率对应的时刻序号，为最小磁场变化率对应的时刻序号，k为设定数据个数，为第j个权重向量，为对应的时刻，为对应的时刻，为时的磁场变化率，为时的磁场变化率。

2.根据权利要求1所述的快速检测定位极化地质体的方法，其特征在于，获取目标极化地质体测点在发射间歇期内的磁场变化率数据，具体包括：

在所述目标极化地质体测点至少设置一个磁场传感器；

利用所述磁场传感器采集所述目标极化地质体测点在发射间歇期内的磁场变化率数据。

3.根据权利要求1所述的快速检测定位极化地质体的方法，其特征在于，所述发射回线框为矩形框；所述发射回线框的边长大于等于目标探测区域深度的1/6。

4.根据权利要求1所述的快速检测定位极化地质体的方法，其特征在于，多个所述极化地质体测点以阵列形式均匀分布在所述发射回线框内。

5.根据权利要求1所述的快速检测定位极化地质体的方法，其特征在于，所述发射回线框馈入的方波信号的占空比为1:1。

6.一种计算机系统，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-5中任一项所述快速检测定位极化地质体的方法。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5中任一项快速检测定位极化地质体的方法。