一种地层勘探的电磁勘探系统、方法及存储介质与流程

本发明属于地层勘探领域，具体涉及一种地层勘探的电磁勘探系统、方法及存储介质。

背景技术：

1、地层勘探的电磁勘探仪器是用于地球物理勘探的设备，它通过发射和接收电磁波来探测地下物质的存在和性质。地层勘探的电磁勘探仪器的发展可追溯到一百多年前法国人马歇尔·斯伦贝谢发明的矿物电测装置，之后逐步推陈出新，快速发展。特别是随着现代物理学、电子科学、计算机技术的迅速进步，电磁法勘探仪器向小型化、轻便化、自动化和智能化等方向发展。根据电磁场源的不同，发展形成了直流电法仪、被动源电磁仪、人工源感应电磁仪和地质雷达等多种地层勘探的电磁勘探仪器。

2、其中，人工源电磁仪器逐渐向多功能电磁法探测系统发展，这一类仪器系统成为地球物理探测的重要装备。

3、人工源电磁法有两个重要分支，即时间域和频率域。频率域电磁法(frequencyelectromagnetic，fem)最具代表的是可控源音频大地电磁法(controlled sourceacoustic magnetotelluric，csamt)以及近年发展起来的广域电磁法；时间域电磁法(timeelectromagnetic，tem)则以长偏移距瞬变电磁法(long offset transientelectromagne-tics，lotem)及磁源瞬变电磁法为代表。研究表明，电性源瞬变电磁法与csamt对特定目标的探测能力具有明显差异。由于fem观测的是总场(即一次场和二次场的叠加)，而lotem观测的是二次场，这就决定了前者只适用于中区和远区探测，而后者可对全区(全期)进行观测。而且，电场和磁场对低阻和高阻目标的分辨率也有差别。

4、众所周知，csamt和lotem两种方法采用的装置类型完全一样，但业内对可控源地层勘探的电磁勘探一直是时域和频域分立作业。其原因在于时域方法一般测量垂直磁感应分量，而频域方法主要测量电场水平分量，两者的信号量值差异较大。因此，现有的人工源电磁仪器系统能够完成时间域或频率域电磁数据的采集，但都只能采用分立作业方式，即施工时只能选择频率域、时间域或者复电阻率探测方法中的一种。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种地层勘探的电磁勘探系统、方法及存储介质，用以解决现有的人工源电磁仪器系统能够完成时间域或频率域电磁数据的采集，但都只能采用分立作业方式，无法同时采集导致适用性较差的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种地层勘探的电磁勘探系统，所述系统包括：采集站、发射单元和接收单元，所述发射单元和接收单元均与采集站通信连接；

4、所述发射单元用于：基于采集站下发的采集参数生成采集启动指令，响应采集启动指令，基于预设的激发参数生成恒流波信号，将恒流波信号导入至目标大地，以及将恒流波信号上传至采集站；其中，恒流波信号经过目标大地后形成激励响应，所述预设的激发参数包括：多个激发频率、每个激发频率的叠加次数和激发周期；

5、所述接收单元用于：采集激励响应的时域电信号，将时域电信号上传至采集站，所述时域电信号包括：电位差和感应电动势；

6、所述采集站用于：根据预设指令生成采集参数，将采集参数发送至发生单元；

7、所述采集站还用于：根据发射单元上传的恒流波信号和接收单元上传的时域电信号，确定激励响应函数，根据激励响应函数，确定时域垂直磁感应分量和水平电场分量；基于时域垂直磁感应分量和水平电场分量，确定时间域信号和频率域信号；从时间域数据获得电阻率信息，从频率域数据提取极化率信息；基于电阻率信息和极化率信息，预测目标大地的地层分布。

8、优选地，所述采集站在执行基于时域垂直磁感应分量和水平电场分量，确定时间域信号和频率域信号时，具体地用于：基于激发周期对时域垂直磁感应分量和水平电场分量进行叠加，得到时间域叠加后的垂直磁感应分量和水平电场分量，以时间域叠加后的垂直磁感应分量和水平电场分量作为时间域数据；对时域垂直磁感应分量和水平电场分量进行fft变换，得到频率域垂直磁感应分量和水平电场分量，以频率域垂直磁感应分量和水平电场分量作为频率域数据。

9、优选地，所述发射单元包括：发电机、逆变器和两根接地导线，所述发电机的电源输出端与逆变器的电源输入端电连接，两根接地导线的一端分别与逆变器的电源输出端的正负极电连接，两根节点导线的另一端用于与目标大地连接；

10、所述逆变器包括：主控机、励磁控制模块、第一通信模块、逆变整流模块和采样模块；

11、所述主控机通过第一通信模块与采集站通信连接，所述采样模块的采样端与接地导线电连接，所述采样模块的输出端与主控机的信号输入端口电连接，所述主控机的第一控制端与逆变整流模块的受控端电连接，所述主控机的第二控制端与励磁控制模块的受控端电连接，所述励磁控制模块的输出端与发电机的励磁受控端电连接；

12、所述主控机用于根据采集站下发的采集参数生成采集启动指令，所述发电机用于响应采集启动指令，基于预设的激发参数生成恒流波信号，所述接地导线用于将恒流波信号导入至目标大地。

13、优选地，所述第一通信模块为gps模块。

14、优选地，所述接收单元包括：电磁探头、fpga模块、第二通信模块、ad转换模块和处理器，所述fpga模块通过第二通信模块与采集站通信连接，所述电磁探头的信号输出端与ad转换模块的信号输端电连接，所述ad转换模块的信号输出端与fpga模块的信号接收端电连接，所述fpga模块的通信端与处理器的通信端电连接；

15、所述电磁探头的信号采样端用于采集激励响应的时域电信号，所述ad转换模块用于将模拟量的时域电信号转换为数字量的时域电信号，所述处理器用于对数字量的时域电信号进行预处理，预处理后的数字量的时域电信号由第二通信模块上传至采集站。

16、优选地，所述电磁探头包括：垂直磁探头和电偶极，所述垂直磁探头用于测量磁感应，输出感应电动势，所述电偶极用于测量水平电场分量，输出电位差。

17、优选地，所述预处理包括：滤波处理。

18、第二方面，本发明提供了一种地层勘探的电磁勘探方法，所述方法包括：

19、向目标大地导入恒流波信号，所述恒流波信号经过目标大地后形成激励响应；

20、采集激励响应的时域电信号；

21、根据恒流波信号和时域电信号，确定激励响应函数；

22、根据激励响应函数，确定时域垂直磁感应分量和水平电场分量；

23、基于时域垂直磁感应分量和水平电场分量，确定时间域信号和频率域信号；

24、从时间域数据获得电阻率信息，从频率域数据提取极化率信息；

25、基于电阻率信息和极化率信息，预测目标大地的地层分布。

26、优选地，所述恒流波信号基于预设的激发参数生成，所述预设的激发参数包括：多个激发频率、每个激发频率的叠加次数和激发周期；基于时域垂直磁感应分量和水平电场分量，确定时间域信号和频率域信号，包括：

27、基于激发周期对时域垂直磁感应分量和水平电场分量进行叠加，得到时间域叠加后的垂直磁感应分量和水平电场分量，以时间域叠加后的垂直磁感应分量和水平电场分量作为时间域数据；

28、对时域垂直磁感应分量和水平电场分量进行fft变换，得到频率域垂直磁感应分量和水平电场分量，以频率域垂直磁感应分量和水平电场分量作为频率域数据。

29、第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的地层勘探的电磁勘探方法。

30、有益效果：

31、1、本发明的电磁勘探系统的通过采集站对发射单元上传的恒流波信号和接收单元上传的时域电信号进行分析处理，可以时间域信号和频率域信号，即能够同时获得时、频域两套数据，提高了电磁勘探系统的适用性，既能对中区和远区探测，也能对全区(全期)进行观测；

32、2、本发明能够检测到微弱的电磁信号，可以对断层破碎带、矿体的就位部位(成矿结构面)进行有效识别，具有勘探深度大、抗干扰能够力强、分辨率高等优点。