EH4数据采集和处理中的问题及解决方案.doc

目 录1、系统设置11.1系统主要技术参数11.1.1基本系统配置11.2观测系统敷设21.2.1接收系统21.2.2平行试验41.2.3发射系统62、数据采集72.1 测量72.1.1 创建工区及参数设置72.1.2 Option菜单82.1.3 增益设置82.1.4 数据采集92.2 平行试验92.3参数选择与质量监控92.3.1 噪音水平92.3.2 电极距102.3.3 常见问题及其解决办法103、数据处理123.1 EH4联机与文件传输123.1.1 NetBEUI协议的安装123.1.2 映射驱动器与文件传输123.2 系统的执行文件123.3 数据文件123.3.1 时间序列文件123.3.2 互功率谱文件123.3.3 阻抗文件123.3.4 反演结果123.4 其它文件123.4.1 文件123.4.2 主程序的路径文件133.4.3 标定文件143.5 IMAGEM程序的处理功能143.5.1 Data Analysis143.5.2 1-D Analysis143.5.3 2-D Analysis144、数据质量评价154.1 几种常见的问题154.1.1 调幅电波干扰154.1.2 输电线干扰154.1.3 金属物体的电磁感应影响164.1.4 过高增益引起的数据饱和164.1.5 甚低频发射源导致的干扰174.2 EH4系统的理论背景184.3 资料解释18II1、系统设置1.1系统主要技术参数接收系统时间序列的采样频率为192频率范围：10100道数： 2电道，2磁道极距： 高频模式下最大50m，低频模式极距可以大于50米发射系统分15个主频提供从1到70人工源信号，其发射主频分别为：69, 53, 32, 23, 16, 12, 8.7, 7, 5.4 , 3.6 , 2.8, 2.5, 1.8, 1.1, 0. 83，发射磁矩为400。1.1.1基本系统配置接收系统：BF6型磁棒及磁棒线 电极与电极线（4） 前置放大器 主机 主机与前放连接电缆 键盘 接地电极与地线（1） 12V外接电源及电源线 发射系统：发射机 发射天线（2） 接地电极与地线（1） 12V外接电源及电源线 控制器辅助工具：罗盘 皮尺或测绳（50m） 水平尺 铁锤及铁锹 部分地区还应准备盐水1.2观测系统敷设1.2.1接收系统图1-1 EH4接收系统布置图1-2 EH4接收系统工作照野外工作中通常按以下原则敷设接收系统：1、用GPS对测点、测线或测网进行精确定位，然后用罗盘确定野外工作时的测量轴方位角。2、前置放大器通常放置在测点处，但这仅仅是为了方便起见，其位置可以在各种连接电缆能够到的任何位置。3、实际工作中的电极到测点距离可以不等距，关键是必须精确测量同道两电极之间的距离。以下两种电极的布置是等效的：4、数据的记录点是两个电道的交点，野外工作中，由于具体工作环境的限制，电极有可能无法布置成标准的“十字”型，但是必须保证其正交的关系，其方位角误差应该控制在之内。5、确保Hx与Hy与前置放大器的两个磁道接口是对应的，这时仪器系统内预设的磁道标定文件才能与之一一对应，否则可能导致一些不必要的误差。如果更换了磁棒，则应将相应的磁棒标定文件拷贝到d:imagem之下，同时编辑sensors.tbl文件，将imagem程序调用的标定文件更改为当前磁棒的标定文件。另外，应避免磁棒线绕成闭合圈或者悬挂在空中，磁棒之间相距应在3m以上，其方位角也应控制在之内。6、确定接地电极是否接好，必要时应浇水以降低电极的接地电阻（包括测量电极）。7、前置放大器与主机之间保持至少5米以上的距离。另外，还有几点值得注意：1）主机摆放的位置应尽量靠近下一个点，这样可以减少移动的次数。2）用罗盘打电极测量轴的方位角的同时，可以顺便确定磁道方位角。3）在无任何遮蔽的地方工作时，尽量遮盖住主机屏幕，以免被太阳直射后屏幕变黑，更不好辨认。4）注意主机的电源电压显示，应在10.5V以上。1.2.2平行试验在正式开展野外工作之前，应当对仪器进行平行试验，以确保仪器状态正常，其获取的数据是可信的。平行试验的布置如图1-3所示，其步骤如下：1、Ex与Ey由同一组电极接出，确保两个电道的入信号一致。2、Hx与Hy均垂直于电道方向，确保两个磁道的输入信号一致。必须指出，对于电道，使用同一组电极是为了确保采集的电信号一致；而对于磁道，则应尽量保持与电道方向的正交关系，两根磁棒之间也应当是尽量保证平行和水平的。图1-3 平行试验示意图1.2.3发射系统图1-4 发射系统布置平面示意图发射天线的布置与接收系统的电道“十字”布极相似，必须保证两根发射天线在地表的投影线之间是正交的，其中任意一条投影线与接收端的某一电道方向应一致（此时，另一投影线必然与另一电道方向一致）。182、数据采集2.1 测量2.1.1 创建工区及参数设置开机启动后，退出IMAGEM程序。在dos系统中用cd命令更改当前目录，然后用md命令建立新的工区工作目录。cd进入到新建的子目录，输入imagem后按系统提示，顺序设置以下参数：提示命令可选值通常选择Power line frequency50/60 Hz中国选择 50HzStart File Count1-900通常选择1Survey Name与测量结果的文件名相关用实际工区名X and Y dipole length1-300高频模式配置时，最大50极距输入结束后，系统将相应的标定文件和其它需调用的文件拷贝到建立的子目录中Set up low frequency modey/n高频模式输n，低频模式输y输入n则直接进入到imagem界面；输入y则继续拷贝需调用的文件，然后进入imagem界面。2.1.2 Option菜单Option菜单各个子菜单的当前值显示在屏幕的左上角。第九项为系统默认设置，恢复默认设置后各子菜单选项值为：2.1.3 增益设置增益设置是为了保证输入信号的幅度足够大同时又不会超出各道的振幅宽度范围，对于信号较强的工区，需将增益调小，对信号较弱的地区则可以采用较大的增益。由于数据采集分为三个频段进行，同样的，增益也按相应的三个频段分别设置：Bands: 1 low frequency 10 Hz - 1KHz 4 med frequency 500 Hz 3KHz 7 high frequency 750 Hz - 100 KHz系统会按照7、1、4的频段顺序提示用户进行相应的增益设置。2.1.4 数据采集在开始采集数据之前，系统会先提示用户输入测点的x，y，z坐标以及X,Y方向的极距。完成以上参数的输入后，即可进入到采集界面，此时用户输入要采集的频段代码以及迭代次数即可进行数据采集。由于EH4的人工源只对1KHz-69KHz进行补充，因此，在低频段数据采集时无需使用发射天线。使用发射天线时，在开始发射3秒后开始采集即可。采集开始后，屏幕的左侧将显示各道的时间序列，而在屏幕右侧显示其傅里叶变换的结果。当使用发射系统时，可以从时间序列上看到信号明显增强，同时傅氏谱上可以看到，天线发射时，对应的主频信号明显较强。当设定的迭代结束，相应采集频段的视电阻率、阻抗相位以及相关系数将显示在屏幕的右上侧。全频段数据采集完成后，用户可以根据具体情况决定存储数据、增加迭代次数或者删除数据。2.2 平行试验可以采用平行试验对仪器各道的一致性（Ex与Ey，Hy与Hx）进行检测。如果仪器正常的话，所测得Ex与Ey ，Hy与Hx的时间序列信号应该是一致的，同样所计算的视电阻率曲线也是一致的。查看平行试验的视电阻率结果时，应选择标量模式，否则，在张量模式下，即使很好的平行试验结果也会显得不一致。2.3参数选择与质量监控2.3.1 噪音水平若噪音与信号强度相关时，可以采取以下方式：1）发射机的位置可能离测点太远，可以将其距离放近一些，以增强信号。2）增加迭代次数可以减轻一些不连续的干扰源造成的影响。3）扩大电极距，以增强电场信号。4）适当移动测点位置或者旋转测量轴的方位。5）可以通过减小极距同时增加迭代次数来减轻随机干扰造成的影响一般说来，信号可以分为近区信号与远区信号。如高压线、电网等都属于典型的近场源，而雷电则属于远区信号。远区信号有助于对于EH4的数据采集，而近场源电磁波不符合平面波模式，则形成干扰。2.3.2 电极距电极距可以根据环境的变化改变，但在EH4高频模式下，极距一般在50米以内。一般情况下，测量电极都布成X、Y方向极距相等的“十字”，但也可以根据具体的环境和测量条件对极距做出调整，以便于压制噪音。但是必须指出的是，大极距的布极会降低电信号的横向分辨能力，如下图所示：2.3.3 常见问题及其解决办法若电信号幅度较弱，则有可能是由于测量电极的接地电阻过大引起，此时可以给较弱电道的测量电极浇水以降低接地电阻。若怀疑电极线（或电极）有问题，可以通过交换电极线（或电极）来判断是否存在问题。最好的方法是通过平行试验对问题进行诊断。实时监测数据是否存在超相位或相关系数太低的现象，这有助于发现布极过程中是否存在磁道反接或电极处理不正确的情况。若时间序列曲线大幅偏离中线，且波形呈低频趋势，可以减小极距并重新观测。其它一些比如两个磁道相互反接，这可能导致两个问题，其一，磁棒虽然反接，但是布极方位角正确，这会导致输入的磁信号是AFE相应接口所需方向的分量，但是系统的标定文件与之不符；其二，磁棒反接，并且布极的方位角不对，输入的磁信号不是前置放大器相应接口所需方向的分量，这将导致错误的计算结果，这时应分析判断野外各道信号输入正确与否，并调整道数的顺序，重新计算功率谱和视电阻率。3、数据处理3.1 EH4联机与文件传输3.1.1 NetBEUI协议的安装3.1.2 映射驱动器与文件传输3.2 系统的执行文件3.3 数据文件3.3.1 时间序列文件3.3.2 互功率谱文件3.3.3 阻抗文件3.3.4 反演结果3.4 其它文件3.4.1 文件每个工区目录下均有一个文件，用于存放该目录内所有测点的坐标与极距。若野外极距信息输入有误，可在电脑或EH4主机中用edit命令对其进行编辑。进入工作目录（在此为F:cc），然后敲入edit，编辑文件。打开文件后，用上下左右箭头符号就可以移动光标，修改测点坐标（RX与RY，单位为米）和极距（XL与YL，单位为厘米）。3.4.2 主程序的路径文件EH4系统默认是在最新建立的工区目录中运行imagem程序，进行工作。可以修改主程序的路径文件xqimagem.bat其文件格式为：其路径是在用户建立了一个新的工作目录后创建的，可以用edit命令编辑该文件。3.4.3 标定文件系统运行时需要调用多种标定文件，包括磁道标定文件、电道标定文件、前置放大器标定文件等。其中四个电道的标定文件都一样，而磁道标定文件则不同，同时还需注意，所以标定文件的调用均由sensors.tbl文件控制，用edit命令打开该文件可看到列表如下：更换磁棒时，将相应磁棒的标定文件拷贝到d:imagem之下，然后打开sensors.tbl将相应磁道需要调用的标定文件名更换即可。3.5 IMAGEM程序的处理功能3.5.1 Data Analysis3.5.2 1-D Analysis3.5.3 2-D Analysis4、数据质量评价4.1 几种常见的问题4.1.1 调幅电波干扰靠近调幅电波干扰源时，电道会产生大量的尖脉冲。解决方案： -小极距测量 -若干扰源是定时发生时，在其关闭状态进行测量 -远离此类干扰源（最不可行）下图所示是1MHz左右的发射源导致的电磁信号不相关4.1.2 输电线干扰50Hz输电线对EH4资料的干扰是显而易见的，尤其是奇次谐波。解决方案： -尽可能的远离这类干扰源 -旋转测量轴的方位角，使X、Y轴均不与之正交 -减小极距 -减小增益4.1.3 金属物体的电磁感应影响由于地磁场磁力穿过，近地表的大型金属物体如管道、铁栅栏、混凝土建筑中的钢筋网都会产生电磁感应，从而对EH4资料造成干扰。对于金属物体（尤其是铁磁质物体）应尽量规避，同时还应注意到，这类干