海底大地電磁探測(cè)數(shù)據(jù)畸變校正方法的研究

時(shí)間：2024-08-10 03:02:58 理工畢業(yè)論文我要投稿

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摘要：研究了海底大地電磁探測(cè)技術(shù)中數(shù)據(jù)畸變校正的有關(guān)方法，介紹了方位校正和振動(dòng)校正的原理，并給出了校正結(jié)果。

在海底大地電磁探測(cè)技術(shù)中，傳感器系統(tǒng)的方位及水平狀態(tài)直接影響著大地電磁場(chǎng)分量的觀測(cè)結(jié)果。因此，在觀測(cè)的過程中，必須隨時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)定系統(tǒng)分布的方位角和水平分量傳感器的水平狀態(tài)，以便對(duì)觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行方位畸變校正。另外，當(dāng)測(cè)量電磁場(chǎng)分量的傳感器系統(tǒng)放入海底時(shí)，由于海水的各種各樣的運(yùn)動(dòng)，傳感器系統(tǒng)在正常工作的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，造成電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量的測(cè)量數(shù)據(jù)不精確。因此要設(shè)法對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。設(shè)計(jì)上，傳感器系統(tǒng)的振動(dòng)對(duì)電場(chǎng)分量數(shù)據(jù)的影響是很小的，這種影響常常被忽略；但是這些振動(dòng)對(duì)磁場(chǎng)分量數(shù)據(jù)的影響是很大的，必須進(jìn)行正確的振動(dòng)畸變校正，才能得到準(zhǔn)確的磁場(chǎng)分量數(shù)據(jù)。

1 方位校正原理

對(duì)于方位角和傾角所引起的干擾，校正依據(jù)的是“圖形的幾何變換”原理。電場(chǎng)只有兩具分量，可以依據(jù)“二維圖形的幾何變換”原理。

二維圖形變換的一般公式為：

其中，為二維變換矩陣。

三維圖形變換的一般公式為：

其中，為三維變換矩陣。

在海底大地電磁探測(cè)技術(shù)中，由于在海底大地測(cè)量系統(tǒng)中的5個(gè)探頭滿足右手坐標(biāo)系原理，因而可以利用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的5個(gè)分量以及所測(cè)的傾角和對(duì)于北向的方位角進(jìn)行方位和水平校正。基本坐標(biāo)系如圖1所示。

設(shè)在海底測(cè)得的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的5個(gè)分量分別用Ex、Ey、Hx、Hy、Hz表示，設(shè)探頭測(cè)得的X分量對(duì)于北向的夾角為α，對(duì)于立不的傾角為xt，設(shè)探頭測(cè)得的Y分量對(duì)于水平面的傾角為yt，設(shè)校正后的5個(gè)分量分別為Ex'、Ey'、Hx'、Hy'、Hz'，則有：

其中，T1為電場(chǎng)的變換矩陣，

T2為磁場(chǎng)的變換矩陣，

將T1和T2分別代入上式后，可以求出校正后的Ex'、Ey'、Hx'、Hy'、Hz'，即校正后電磁場(chǎng)分量的值。

2 振動(dòng)校正原理

對(duì)于探頭振動(dòng)所引起的干擾磁場(chǎng)，可以通過先求出探頭振動(dòng)所引起的干擾磁場(chǎng)，然后再濾波的辦法進(jìn)行校正。

在大地的某一點(diǎn)上的電場(chǎng)強(qiáng)度E為大地電場(chǎng)在這一點(diǎn)上的值E0與二次電場(chǎng)Es的疊加，即：E=E0 Es。在大地的某一點(diǎn)上的磁場(chǎng)強(qiáng)度B為大地磁場(chǎng)B0與二次磁場(chǎng)Bs的疊加，即：B=B0 Bs。

實(shí)際測(cè)量的是電場(chǎng)的水平方向上的兩個(gè)分量，即Ex和Ey。由于二次場(chǎng)Es的存在，則有：

Ex=Ex' Esx,Ey=Ey' Esy

其中，Es為由于長(zhǎng)探頭振動(dòng)所產(chǎn)生的二次電場(chǎng)（Es=Esx Esy）。