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全相位模型估计方法压制磁共振测深谐波噪声应用研究

陈亮 李凡 鲁恺 陈佳泓 张加刚 李振宇

陈亮, 李凡, 鲁恺, 陈佳泓, 张加刚, 李振宇. 全相位模型估计方法压制磁共振测深谐波噪声应用研究[J]. 地质科技通报, 2020, 39(4): 181-188. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0422
引用本文: 陈亮, 李凡, 鲁恺, 陈佳泓, 张加刚, 李振宇. 全相位模型估计方法压制磁共振测深谐波噪声应用研究[J]. 地质科技通报, 2020, 39(4): 181-188. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0422
Chen Liang, Li Fan, Lu Kai, Chen Jiahong, Zhang Jiagang, Li Zhenyu. Application of all-phase model estimation method for suppressing magnetic resonance sounding harmonic noise[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(4): 181-188. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0422
Citation: Chen Liang, Li Fan, Lu Kai, Chen Jiahong, Zhang Jiagang, Li Zhenyu. Application of all-phase model estimation method for suppressing magnetic resonance sounding harmonic noise[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(4): 181-188. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0422

全相位模型估计方法压制磁共振测深谐波噪声应用研究

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0422
基金项目: 

国家“973计划”重大工程灾变滑坡演化与控制的基础研究 2011CB710606

详细信息
    作者简介:

    陈亮(1994-), 男, 现在攻读地质工程专业硕士学位, 主要从事地面核磁共振方面的研究工作。E-mail:Chenliang1994@cug.edu.cn

    通讯作者:

    李振宇(1962-), 男, 教授, 主要从事电磁勘探方面的研究工作。E-mail:zhenyuli626@126.com

  • 中图分类号: P631

Application of all-phase model estimation method for suppressing magnetic resonance sounding harmonic noise

  • 摘要: 磁共振测深是当前唯一直接找水的地球物理方法。磁共振测深找水仪探测接收性能灵敏度高,能够接收到纳伏(1 nV=10-9 V)级的NMR信号,但易受到环境电磁噪声的干扰,从而使得磁共振测深解释结果的准确性受到影响,往往不能反演出真实的地下含水层结构。针对这一问题,提出了全相位模型估计方法,对电磁噪声中比重最大的工频谐波噪声进行压制。高精度的谐波建模是建模对消法的关键,本方法利用存在时移关系的两段含噪NMR信号分别进行全相位FFT处理,直接取主谱线的相位值即为相位估值,利用主谱线的相位差可获取高精度地频率估值和幅值估值。与传统FFT相比,全相位FFT具有良好的抑制频率泄露特征。通过仿真实验发现,全相位模型估计法比传统的模型去噪法能够更加精确地找到工频谐波参数,精度提高一倍以上。通过实测数据检验发现,全相位模型估计法能够更好地应对实际噪声复杂多变的情况,有效地压制工频谐波的干扰,提高MRS方法反演解释的准确性。

     

  • 图 1  磁共振测深激发/接收NMR信号时序图

    Figure 1.  Transmitting and receiving signal in time domain of MRS

    图 2  双窗全相位数据预处理流程图(N=3)

    Figure 2.  Flow chart of double window all phase date preprocessing (N=3)

    图 3  全相位时移相位差中两段数据的取数位置

    Figure 3.  Position of two pieces of data in the all-phase time shift phase difference

    图 4  仿真数据处理结果

    Figure 4.  Results after synthetic data processing

    图 5  实测数据处理结果

    Figure 5.  Results of data processing from the measured data

    图 6  实测信号非线性拟合结果

    Figure 6.  Nonlinear fitted results from the measured data

    图 7  实测数据反演结果图

    Figure 7.  Inversion results of measured data

    表  1  全相位模型估计法和传统模型去噪法仿真信号去噪效果对比

    Table  1.   Comparison of denoising effects between all-phase FFT and model-based

    RMSE/nV AMAD/nV fMAD/nV tanφMAD
    传统模型去噪法 12.823 8 0.082 5 0.024 2 5.333 8
    全相位模型估计法 5.798 5 0.043 0 0.004 4 2.036 4
    注:RMSE.均方根误差;AMAC.振幅估计平均绝对误差;fMAC.频率估计平均绝对误差;tanφMAD.相位正切值估计平均绝对误差
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2019-05-10

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