本發(fā)明涉及地球物理勘查技術(shù)，更具體地，涉及一種由任意水平電場(chǎng)分量獲取視電阻率的方法。

背景技術(shù)：

視電阻率是用來(lái)反映巖石和礦石導(dǎo)電性變化的參數(shù)，在地下存在多種巖石的情況下，視電阻率不是某一種巖石的真實(shí)電阻率，而是與地下各巖石電阻率、礦石的分布狀態(tài)、電極排列等綜合影響因素有關(guān)。

人工源頻率域電磁法視電阻率獲取方法，通?？刹捎肅SAMT法(中文解釋?zhuān)嚎煽卦匆纛l大地電磁法)的做法，基于電磁波的阻抗定義，采用卡尼亞視電阻率計(jì)算公式計(jì)算視電阻率。CSAMT法是Goldtein于1971年提出的，其采用人工場(chǎng)源代替天然場(chǎng)源，在距離場(chǎng)源很遠(yuǎn)的地區(qū)進(jìn)行測(cè)量，并計(jì)算卡尼亞視電阻率。CSAMT法克服了場(chǎng)源隨機(jī)和信號(hào)弱的缺點(diǎn)。但是，采用CSAMT法時(shí)，計(jì)算視電阻率時(shí)采用卡尼亞公式，舍棄了許多代表非遠(yuǎn)區(qū)特點(diǎn)的高次項(xiàng)，引入了人為誤差，在非平面波區(qū)失效，只能在遠(yuǎn)區(qū)測(cè)量，限制了其適用范圍。

E-E_x和廣域電磁法嚴(yán)格從電磁波方程表達(dá)式出發(fā)，定義了適用于廣大區(qū)域(全區(qū))的視電阻率參數(shù)，解決了傳統(tǒng)人工源電磁法探測(cè)深度小、測(cè)量效率低、三維探測(cè)能力差等重大難題，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)結(jié)構(gòu)的大面積、大深度、高精度、高效率、多參數(shù)探測(cè)。但采用E-E_x和廣域電磁法時(shí)，兩個(gè)測(cè)量電極連線(xiàn)和兩個(gè)供電電極連線(xiàn)的角度關(guān)系被嚴(yán)格固定，在地形復(fù)雜地區(qū)想要做到上述要求又是非常困難的，角度或測(cè)量電極距離偏差會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量造成很大的誤差，這無(wú)疑給野外施工和數(shù)據(jù)解釋帶來(lái)了很多問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題的由任意水平電場(chǎng)分量獲取視電阻率的方法，該方法能夠有效減小人為誤差以及測(cè)量電極布設(shè)位置固定的缺陷。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種由任意水平電場(chǎng)分量獲取視電阻率的方法，其包括：

步驟S1、發(fā)送電流信號(hào)至待測(cè)目標(biāo)區(qū)域；

步驟S2、根據(jù)待測(cè)目標(biāo)區(qū)域?qū)λ鲭娏餍盘?hào)產(chǎn)生的反饋?lái)憫?yīng)信號(hào)，獲取所述待測(cè)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)兩個(gè)測(cè)量電極間的電位差實(shí)測(cè)值；

步驟S3、基于兩個(gè)供電電極和所述兩個(gè)測(cè)量電極的位置信息，構(gòu)建電磁效應(yīng)函數(shù)；

步驟S4、基于所述電磁效應(yīng)函數(shù)，建立用于計(jì)算所述兩個(gè)測(cè)量電極間的電位差計(jì)算值的關(guān)系函數(shù)；

步驟S5、迭代計(jì)算所述關(guān)系函數(shù)，直至所述電位差計(jì)算值與電位差實(shí)測(cè)值的差值滿(mǎn)足精度要求，以獲取視電阻率。

進(jìn)一步地，步驟S1中所述電流信號(hào)為電流發(fā)送機(jī)生成的單頻或2ⁿ序列偽隨機(jī)多頻電流信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述兩個(gè)供電電極連線(xiàn)的中點(diǎn)與所述兩個(gè)測(cè)量電極連線(xiàn)的中點(diǎn)的連線(xiàn)為發(fā)射-接收連線(xiàn)，所述兩個(gè)供電電極間連線(xiàn)與所述發(fā)射-接收連線(xiàn)之間形成的第一夾角的范圍為0-360°。

進(jìn)一步地，所述兩個(gè)供電電極間的連線(xiàn)與所述兩個(gè)測(cè)量電極間的連線(xiàn)形成的第二夾角的范圍為0-360°。

進(jìn)一步地，所述供電電極和測(cè)量電極的位置均設(shè)置有用于記錄實(shí)時(shí)位置的定位裝置。

進(jìn)一步地，步驟S2中所述反饋?lái)憫?yīng)信號(hào)為所述兩個(gè)測(cè)量電極連線(xiàn)方向上的電場(chǎng)強(qiáng)度。

進(jìn)一步地，步驟S3中所述電磁效應(yīng)函數(shù)反映電磁波在地下的傳播屬性，是與電流信號(hào)頻率、磁導(dǎo)率、地下電阻率，以及兩個(gè)供電電極和兩個(gè)測(cè)量電極相對(duì)位置相關(guān)的函數(shù)。

進(jìn)一步地，步驟S3中所述電磁效應(yīng)函數(shù)反映電磁波在地下的傳播屬性，其具體公式為：

式中，ρ為預(yù)設(shè)電阻率，Ω·m；k為波數(shù)，且ω為角頻率；μ為磁導(dǎo)率；ε為介電常數(shù)；為兩個(gè)供電電極間的連線(xiàn)與發(fā)射-接收連線(xiàn)形成的第一夾角；α為兩個(gè)測(cè)量電極間的連線(xiàn)與兩個(gè)供電電極間的連線(xiàn)形成的第二夾角；r為發(fā)射-接收連線(xiàn)的長(zhǎng)度，m；i為虛數(shù)單位。

進(jìn)一步地，步驟S4中所述關(guān)系函數(shù)為：

式中，ΔV_{MN計(jì)算}為兩個(gè)測(cè)量電極間的電位差計(jì)算值，V；E_{MN計(jì)算}為兩個(gè)測(cè)量電極間的電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算值，V/m；MN為兩個(gè)測(cè)量電極之間的距離，m；為電磁效應(yīng)函數(shù)；ρ為預(yù)設(shè)電阻率，Ω·m；k為波數(shù)，且ω為角頻率；μ為磁導(dǎo)率；ε為介電常數(shù)；I為電流發(fā)送機(jī)發(fā)送的供電電流，A；dL為兩個(gè)供電電極間的直線(xiàn)長(zhǎng)度，m；r為發(fā)射-接收連線(xiàn)的長(zhǎng)度，m；i為虛數(shù)單位。

進(jìn)一步地，所述精度要求滿(mǎn)足：其中，δ<1％。

其中，ΔV_{MN實(shí)測(cè)}為兩個(gè)測(cè)量電極間的電位差實(shí)測(cè)值；ΔV_{MN計(jì)算}為兩個(gè)測(cè)量電極間的電位差計(jì)算值；δ為精度。

本申請(qǐng)?zhí)岢龅囊环N由任意水平電場(chǎng)分量獲取視電阻率的方法，其有益效果主要如下：

(1)在獲取視電阻率時(shí)，構(gòu)建的電磁效應(yīng)函數(shù)，充分考慮測(cè)量電極相對(duì)供電電極的所有位置信息的影響，極大的降低了待測(cè)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)測(cè)量電極的角度和距離布設(shè)要求，能夠使測(cè)量電極布設(shè)時(shí)，避開(kāi)不利地形和接地困難位置，從而有效的提高測(cè)量準(zhǔn)確性和可靠性；同時(shí)，由于綜合考慮了測(cè)量電極相對(duì)供電電極所有位置關(guān)系的影響，大大擴(kuò)展了頻率域測(cè)深的測(cè)量范圍，從而能夠在近區(qū)、過(guò)渡區(qū)或遠(yuǎn)區(qū)內(nèi)的全區(qū)測(cè)量；

(2)采用定位裝置定位供電電極和測(cè)量電極的位置，以便于準(zhǔn)確確定兩個(gè)測(cè)量電極相對(duì)兩個(gè)供電電極的位置關(guān)系，進(jìn)一步提高測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性；

(3)建立電磁效應(yīng)函數(shù)與測(cè)量電極間電位差計(jì)算值的關(guān)系函數(shù)，并對(duì)該關(guān)系函數(shù)進(jìn)行迭代計(jì)算，結(jié)合測(cè)量電極間的電位差實(shí)測(cè)值，以獲取視電阻率，計(jì)算過(guò)程中不會(huì)人為舍棄代表非遠(yuǎn)區(qū)特點(diǎn)的高次項(xiàng)，從而提高了計(jì)算精度和可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種由任意水平電場(chǎng)分量獲取視電阻率的方法的流程示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種由任意水平電場(chǎng)分量獲取視電阻率的方法的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種由任意水平電場(chǎng)分量獲取視電阻率的方法的坐標(biāo)分析示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

參見(jiàn)圖1所示，一種由任意水平電場(chǎng)分量獲取視電阻率的方法，其包括以下步驟：

步驟S1、發(fā)送電流信號(hào)至待測(cè)目標(biāo)區(qū)域；

步驟S2、根據(jù)待測(cè)目標(biāo)區(qū)域?qū)λ鲭娏餍盘?hào)產(chǎn)生的反饋?lái)憫?yīng)信號(hào)，獲取所述待測(cè)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)兩個(gè)測(cè)量電極間的電位差實(shí)測(cè)值；

步驟S3、基于兩個(gè)供電電極和所述兩個(gè)測(cè)量電極的位置信息，構(gòu)建電磁效應(yīng)函數(shù)；

步驟S4、基于所述電磁效應(yīng)函數(shù)，建立用于計(jì)算所述兩個(gè)測(cè)量電極間的電位差計(jì)算值的關(guān)系函數(shù)；

步驟S5、迭代計(jì)算所述關(guān)系函數(shù)，直至所述電位差計(jì)算值與電位差實(shí)測(cè)值的差值滿(mǎn)足精度要求，以獲取視電阻率。

實(shí)現(xiàn)該方法的裝置包括電源1、電流發(fā)送機(jī)2、兩個(gè)供電電極3，以及包含兩個(gè)測(cè)量電極的電磁接收設(shè)備4。

參見(jiàn)圖2所示，電源1為電流發(fā)送機(jī)2提供電能，電源1可采用發(fā)電機(jī)。電流發(fā)送機(jī)2能夠提供一個(gè)或多個(gè)電流信號(hào)，與電流發(fā)送機(jī)2相連的兩個(gè)供電電極3，即供電電極A和供電電極B，將電流發(fā)送機(jī)2的電流信號(hào)發(fā)送至待測(cè)目標(biāo)區(qū)域。

在該待測(cè)目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)設(shè)置有電磁接收設(shè)備4。地下的待測(cè)目標(biāo)區(qū)域?qū)╇婋姌OA和供電電極B發(fā)送的電流信號(hào)產(chǎn)生反饋?lái)憫?yīng)信號(hào)，設(shè)置在該待測(cè)目標(biāo)區(qū)域的電磁接收設(shè)備4接收該反饋?lái)憫?yīng)信號(hào)。根據(jù)該反饋?lái)憫?yīng)信號(hào)，電磁接收設(shè)備4的兩個(gè)測(cè)量電極，即測(cè)量電極M和測(cè)量電極N之間會(huì)產(chǎn)生電位差。電磁接收設(shè)備4記錄該電位差值，即為電位差實(shí)測(cè)值ΔV_{MN實(shí)測(cè)}，以用于獲取該測(cè)量位置的視電阻率。

待測(cè)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)設(shè)置至少一臺(tái)電磁接收設(shè)備4。在待測(cè)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的多個(gè)位置可以對(duì)應(yīng)設(shè)置多臺(tái)電磁接收設(shè)備4，用于接收待測(cè)目標(biāo)區(qū)域?qū)Σ煌l率電流信號(hào)產(chǎn)生的任意水平電場(chǎng)分量的反饋?lái)憫?yīng)信號(hào)，并分別記錄其對(duì)應(yīng)的電位差實(shí)測(cè)值ΔV_{MN實(shí)測(cè)}，用于獲取不同位置、不同頻率的視電阻率。

基于供電電極和測(cè)量電極的位置信息所構(gòu)建的電磁效應(yīng)函數(shù)，能夠反映電磁波在地下的傳播特性，并考慮了供電電極與測(cè)量電極的位置關(guān)系對(duì)電磁波地下傳輸?shù)挠绊憽Ｓ捎谀軌蛟诮鼌^(qū)、過(guò)渡區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)在內(nèi)的全區(qū)進(jìn)行測(cè)量，擴(kuò)展了頻率域測(cè)深的測(cè)量范圍。

因此，在獲取視電阻率的過(guò)程中，引入電磁效應(yīng)函數(shù)，使供電電極與測(cè)量電極的相對(duì)位置能夠靈活設(shè)置，而不必限定于特定的相對(duì)位置。在實(shí)際操作過(guò)程中，能夠針對(duì)實(shí)際情況，避免接地條件較差和地形復(fù)雜的區(qū)域，提高信號(hào)測(cè)量的可靠性。

在野外進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí)，能夠根據(jù)實(shí)際的地形情況合理地布置測(cè)量電極的位置，而不用嚴(yán)格的要求與預(yù)設(shè)的測(cè)量電極位置相一致，大大降低了發(fā)射源選址和電磁接收設(shè)備4布設(shè)的難度，提高野外施工的靈活度，加快施工進(jìn)度，提高工作效率。

根據(jù)電磁效應(yīng)函數(shù)，建立電磁效應(yīng)函數(shù)與電磁接收設(shè)備4的測(cè)量電極M和測(cè)量電極N之間電位差的關(guān)系函數(shù)，即由基于電磁效應(yīng)函數(shù)的關(guān)系函數(shù)以計(jì)算測(cè)量電極M和測(cè)量電極N之間的電位差計(jì)算值V_{MN計(jì)算}。

對(duì)該關(guān)系函數(shù)進(jìn)行迭代計(jì)算，以使電位差計(jì)算值ΔV_{MN計(jì)算}與電位差實(shí)測(cè)值ΔV_{MN實(shí)測(cè)}之間的差值滿(mǎn)足一定的精度要求，即可得到測(cè)量位置的視電阻率。

由于關(guān)系函數(shù)是基于電磁效應(yīng)函數(shù)，而電磁效應(yīng)函數(shù)綜合考慮了供電電極與測(cè)量電極的相對(duì)位置關(guān)系的影響，同時(shí)，視電阻率的獲取過(guò)程中只涉及一個(gè)觀(guān)測(cè)量，即只涉及地下的待測(cè)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的測(cè)量電極間電位差實(shí)測(cè)值ΔV_{MN實(shí)測(cè)}。因此，基于該關(guān)系函數(shù)計(jì)算得到視電阻率，避免了采用兩個(gè)觀(guān)測(cè)量計(jì)算時(shí)產(chǎn)生的誤差。

此外，CSAMT法的視電阻率測(cè)算方法中，由于只能在遠(yuǎn)區(qū)測(cè)量，其舍棄了許多代表非遠(yuǎn)區(qū)特點(diǎn)的高次項(xiàng)，引入了人工誤差，計(jì)算精度低。相比于CSAMT的視電阻率測(cè)算方法，本發(fā)明的方法中，能夠有效的避免采用卡尼亞公式時(shí)，非平面波區(qū)視電阻率計(jì)算失效，以及其平方差計(jì)算所產(chǎn)生的誤差放大問(wèn)題，從而大大提高視電阻率的準(zhǔn)確度。

在一個(gè)實(shí)施例中，步驟S1中的電流信號(hào)為單頻或2ⁿ序列偽隨機(jī)多頻電流信號(hào)，由電流發(fā)送機(jī)2生成，并由與電流發(fā)送機(jī)2相連的兩個(gè)供電電極3發(fā)送至待測(cè)目標(biāo)區(qū)域。具體地，當(dāng)需發(fā)送單頻電流信號(hào)時(shí)，對(duì)應(yīng)地，電流發(fā)送機(jī)2采用單頻電流發(fā)送機(jī)；當(dāng)需發(fā)送2ⁿ序列偽隨機(jī)多頻電流信號(hào)時(shí)，對(duì)應(yīng)地，電流發(fā)送機(jī)2采用2ⁿ序列偽隨機(jī)多頻電流發(fā)送機(jī)。

電流發(fā)送機(jī)2配備中央處理器，當(dāng)發(fā)送不同頻率的單頻或2ⁿ序列偽隨機(jī)多頻電流信號(hào)時(shí)，只需在中央處理器上預(yù)先設(shè)置并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)即可，即電流發(fā)送機(jī)2產(chǎn)生的電流信號(hào)的電壓、電流大小及頻率，均可以根據(jù)勘探需要進(jìn)行調(diào)節(jié)和選擇。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，步驟S1中用以發(fā)送電流信號(hào)至待測(cè)目標(biāo)區(qū)域的供電電極A和供電電極B間的距離根據(jù)勘探需要確定，通常為0.5km-3km。當(dāng)供電電極A和供電電極B之間的距離太短，其發(fā)射能量小，會(huì)使得其所發(fā)射的信號(hào)較弱，不利于勘探需要；當(dāng)供電電極A和供電電極B之間的距離太長(zhǎng)，不僅施工難度大，而且，高頻阻抗過(guò)高，高頻信號(hào)的發(fā)射能量小。

供電電極A和供電電極B之間的連線(xiàn)為第一連線(xiàn)AB，設(shè)置在待測(cè)目標(biāo)區(qū)域的電磁接收設(shè)備4的測(cè)量電極M和測(cè)量電極N之間的連線(xiàn)為第二連線(xiàn)MN。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，測(cè)量電極M和測(cè)量電極N之間的距離通常為5m-200m。

第一連線(xiàn)AB與第二連線(xiàn)MN均為虛擬的直線(xiàn)，而非供電電極A與供電電極B直接連接或測(cè)量電極M與測(cè)量電極N直接連接。第一連線(xiàn)AB的中點(diǎn)O和第二連線(xiàn)MN的中點(diǎn)O′的連線(xiàn)為發(fā)射-接收連線(xiàn)OO′，發(fā)射-接收連線(xiàn)OO′也為虛擬的直線(xiàn)，而非第一連線(xiàn)AB的中點(diǎn)O和第二連線(xiàn)MN的中點(diǎn)O′直接相連。

在一個(gè)實(shí)施例中，第一連線(xiàn)AB與發(fā)射-接收連線(xiàn)OO′形成的第一夾角的范圍為0-360°。即測(cè)量電極M和測(cè)量電極N的位置是任意的，相對(duì)于供電電極A和供電電極B，沒(méi)有特殊要求。

在一個(gè)實(shí)施例中，第一直線(xiàn)AB與第二直線(xiàn)MN形成的第二夾角的范圍為0-360°。即測(cè)量電極M和測(cè)量電極N的連線(xiàn)方向相對(duì)于供電電極A和供電電極B的連線(xiàn)方向是任意的，沒(méi)有特殊要求。

由于兩個(gè)測(cè)量電極相對(duì)于兩個(gè)供電電極的位置和方向都沒(méi)有特殊的要求，因此，在實(shí)際的野外勘探測(cè)量中，測(cè)量電極M和測(cè)量電極N的布設(shè)不需要嚴(yán)格按照預(yù)先設(shè)定的與第一連線(xiàn)AB平行或呈直角或預(yù)先設(shè)定的角度位置設(shè)置，測(cè)量電極的距離也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整，極大的降低了測(cè)量電極M和測(cè)量電極N的布設(shè)難度，提高作業(yè)效率。

在一個(gè)實(shí)施例中，包含測(cè)量電極M和測(cè)量電極N的電磁接收設(shè)備4為單頻或多頻電位差測(cè)量裝置，以對(duì)應(yīng)接收根據(jù)電流發(fā)送機(jī)2發(fā)送的電流信號(hào)產(chǎn)生的反饋?lái)憫?yīng)信號(hào)。該電磁接收設(shè)備4連接有中央處理器。由中央處理器能夠方便的預(yù)先設(shè)置或人工調(diào)節(jié)電磁接收設(shè)備4的工作頻率，以使電磁接收設(shè)備4的工作頻率與電流發(fā)送機(jī)2的工作頻率一一對(duì)應(yīng)，以提高測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。

進(jìn)一步地，在供電電極A和供電電極B處均設(shè)置有第一定位裝置，用于記錄供電電極A和供電電極B的位置。在測(cè)量電極M和測(cè)量電極N處均設(shè)置有第二定位裝置，用于記錄測(cè)量電極M和測(cè)量電極N的位置。在供電電極3和測(cè)量電極處均設(shè)置定位裝置，以便于準(zhǔn)確確定兩個(gè)測(cè)量電極相對(duì)于兩個(gè)供電電極3的位置關(guān)系，提高計(jì)算的準(zhǔn)確性和可靠性。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，定位裝置采用GPS或北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，步驟S2中的反饋?lái)憫?yīng)信號(hào)為測(cè)量電極M和測(cè)量電極N連線(xiàn)方向上的電場(chǎng)強(qiáng)度，即沿第二連線(xiàn)MN的電場(chǎng)強(qiáng)度E_MN。

由于測(cè)量電極M和測(cè)量電極N相對(duì)于供電電極A和供電電極B的位置是任意的，則由測(cè)量電極M和測(cè)量電極N接收到的電場(chǎng)強(qiáng)度E_MN也是水平方向內(nèi)的任意方向的電場(chǎng)強(qiáng)度。

參見(jiàn)圖3所示，在一個(gè)實(shí)施例中，步驟S3的基于供電電極和測(cè)量電極的位置信息，構(gòu)建電磁效應(yīng)函數(shù)。其中，電磁效應(yīng)函數(shù)能夠反映電磁波在地下的傳播屬性，是與電流信號(hào)頻率、磁導(dǎo)率、地下電阻率、供電電極和測(cè)量電極間的距離及夾角以及測(cè)量角度相關(guān)的函數(shù)。

進(jìn)一步地，建立以第一連線(xiàn)AB的中點(diǎn)O為共同原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系。直角坐標(biāo)系以供電電極A和供電電極B的連線(xiàn)，即第一連線(xiàn)AB所在直線(xiàn)方向?yàn)閤軸。所構(gòu)建的電磁效應(yīng)函數(shù)表示為：

其中，ρ為預(yù)設(shè)電阻率，Ω·m；k為波數(shù)，且ω為角頻率；μ為磁導(dǎo)率；ε為介電常數(shù)；為供電電極A和供電電極B間的連線(xiàn)與發(fā)射-接收連線(xiàn)形成的第一夾角；α為測(cè)量電極M和測(cè)量電極N間的連線(xiàn)與供電電極A和供電電極B間的連線(xiàn)形成的第二夾角；r為發(fā)射-接收連線(xiàn)的長(zhǎng)度，m；i為虛數(shù)單位。

對(duì)于電磁效應(yīng)函數(shù)，由于波數(shù)k與預(yù)設(shè)電阻率ρ具有函數(shù)關(guān)系，即電磁效應(yīng)函數(shù)是關(guān)于預(yù)設(shè)電阻率ρ的隱函數(shù)。在電磁效應(yīng)函數(shù)中，參數(shù)和α的引入，考慮到測(cè)量電極M和測(cè)量電極N相對(duì)供電電極A和供電電極B的位置關(guān)系對(duì)所接收到的反饋?lái)憫?yīng)信號(hào)的影響，因此，電磁效應(yīng)函數(shù)的引入，使測(cè)量電極M和測(cè)量電極N的布設(shè)位置沒(méi)有嚴(yán)格要求，能夠避開(kāi)實(shí)際地質(zhì)勘查中的不利地形，提高工作效率。此外，r是發(fā)射-接收連線(xiàn)的長(zhǎng)度，即供電電極A和供電電極B的中點(diǎn)到測(cè)量電極M和測(cè)量電極N的中點(diǎn)的距離，即是考慮了供電電極與測(cè)量電極之間的距離對(duì)反饋?lái)憫?yīng)信號(hào)的影響。

由于電磁效應(yīng)函數(shù)綜合的考慮了測(cè)量電極M和測(cè)量電極N相對(duì)于供電電極A和供電電極B的位置關(guān)系的影響，因此，極大的簡(jiǎn)化并降低了測(cè)量電極M和測(cè)量電極N的實(shí)際布設(shè)難度要求。

參見(jiàn)圖3所示，在準(zhǔn)靜態(tài)極限條件下，供電電極A和供電電極B所構(gòu)成的電偶極子，即水平電偶極子位于均勻半空間地表，偶極矩為IdL，其中，I為電流發(fā)送機(jī)2發(fā)送的供電電流，dL為供電電極A和供電電極B之間的直線(xiàn)長(zhǎng)度。則地表電場(chǎng)在x軸的分量E_x和y軸的分量E_y的表達(dá)式可分別表述如下：

其中，ρ為預(yù)設(shè)電阻率，Ω·m；k為波數(shù)，且ω為角頻率；μ為磁導(dǎo)率；ε為介電常數(shù)；I為電流發(fā)送機(jī)2發(fā)送的供電電流，A；dL為供電電極A和供電電極B之間的直線(xiàn)長(zhǎng)度，m；為供電電極A和供電電極B間的連線(xiàn)與發(fā)射-接收連線(xiàn)形成的第一夾角；α為測(cè)量電極M和測(cè)量電極N間的連線(xiàn)與供電電極A和供電電極B間的連線(xiàn)形成的第二夾角；r為發(fā)射-接收連線(xiàn)的長(zhǎng)度，m；i為虛數(shù)單位。

根據(jù)公式(2)和公式(3)，可以計(jì)算得到沿測(cè)量電極M和測(cè)量電極N連線(xiàn)方向的電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算值E_{MN計(jì)算}的表達(dá)式為：

其中，ρ為預(yù)設(shè)電阻率，Ω·m；k為波數(shù)，且ω為角頻率；μ為磁導(dǎo)率；ε為介電常數(shù)；I為電流發(fā)送機(jī)2發(fā)送的供電電流，A；dL為供電電極A和供電電極B之間的直線(xiàn)長(zhǎng)度，m；r為發(fā)射-接收連線(xiàn)的長(zhǎng)度，m；i為虛數(shù)單位；為電磁效應(yīng)函數(shù)；為供電電極A和供電電極B間的連線(xiàn)與發(fā)射-接收連線(xiàn)形成的第一夾角；α為測(cè)量電極M和測(cè)量電極N間的連線(xiàn)與供電電極A和供電電極B間的連線(xiàn)形成的第二夾角。

該電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算值E_{MN計(jì)算}的表達(dá)式為關(guān)于電磁效應(yīng)函數(shù)的函數(shù)關(guān)系式，而由電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算值能夠獲取測(cè)量電極M和測(cè)量電極N之間的電位差計(jì)算值，因此，能夠建立關(guān)于電磁效應(yīng)函數(shù)與測(cè)量電極間電位差計(jì)算值的關(guān)系函數(shù)。

進(jìn)一步地，在一個(gè)實(shí)施例中，步驟S3中，基于電磁效應(yīng)函數(shù)，建立電磁效應(yīng)函數(shù)與測(cè)量電極間電位差的關(guān)系函數(shù)，由關(guān)系函數(shù)計(jì)算得到所述測(cè)量電極間的電位差計(jì)算值ΔV_{MN計(jì)算}。電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算值E_{MN計(jì)算}與電磁效應(yīng)函數(shù)建立函數(shù)關(guān)系，便于實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算值E_{MN計(jì)算}的量化，以用于得到計(jì)算測(cè)量電極M和測(cè)量電極N之間的電位差計(jì)算值ΔV_{MN計(jì)算}的關(guān)系函數(shù)。

基于電場(chǎng)強(qiáng)度與電位差的關(guān)系，由公式(4)，得到測(cè)量電極M和測(cè)量電極N之間的電位差計(jì)算值ΔV_{MN計(jì)算}的關(guān)系函數(shù)為：

式中，ΔV_{MN計(jì)算}為兩個(gè)測(cè)量電極間的電位差計(jì)算值，V；E_{MN計(jì)算}為兩個(gè)測(cè)量電極間的電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算值，V/m；MN為測(cè)量電極M和測(cè)量電極N之間的距離，m；為電磁效應(yīng)函數(shù)；ρ為預(yù)設(shè)電阻率，Ω·m；k為波數(shù)，且ω為角頻率；μ為磁導(dǎo)率；ε為介電常數(shù)；I為電流發(fā)送機(jī)發(fā)送的供電電流，A；dL為供電電極A和供電電極B之間的直線(xiàn)長(zhǎng)度，m；r為發(fā)射-接收連線(xiàn)的長(zhǎng)度，m；i為虛數(shù)單位。

賦予預(yù)設(shè)電阻率ρ不同的數(shù)值，由公式(5)即可計(jì)算得到測(cè)量電極M和測(cè)量電極N之間的電位差計(jì)算值ΔV_{MN計(jì)算}，以用于與測(cè)量電極M和測(cè)量電極N之間的電位差實(shí)測(cè)值ΔV_{MN實(shí)測(cè)}進(jìn)行比較分析。

在一個(gè)實(shí)施例中，步驟S5中的迭代計(jì)算所述關(guān)系函數(shù)，直至所述電位差計(jì)算值與電位差實(shí)測(cè)值的差值滿(mǎn)足精度要求，以計(jì)算得到視電阻率。其中，由公式(5)計(jì)算得到的電位差計(jì)算值ΔV_{MN計(jì)算}與測(cè)量電極M和測(cè)量電極N之間的電位差實(shí)測(cè)值ΔV_{MN實(shí)測(cè)}的差值滿(mǎn)足δ為精度，一般δ<1％。

通過(guò)對(duì)公式(5)的迭代計(jì)算，使電位差計(jì)算值ΔV_{MN計(jì)算}無(wú)限接近電位差實(shí)測(cè)值ΔV_{MN實(shí)測(cè)}，直至滿(mǎn)足精度要求。滿(mǎn)足精度要求時(shí)的電位差計(jì)算值ΔV_{MN計(jì)算}對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)電阻率ρ即為最終所要獲取的視電阻率。

采用電位差實(shí)測(cè)值ΔV_{MN實(shí)測(cè)}與電位差計(jì)算值ΔV_{MN計(jì)算}對(duì)應(yīng)比較分析的方法獲取視電阻率，只涉及一個(gè)觀(guān)測(cè)量，即測(cè)量電極M和測(cè)量電極N沿第二直線(xiàn)MN的電位差實(shí)測(cè)值ΔV_{MN實(shí)測(cè)}，能夠避免常規(guī)獲取方法中人為舍棄非遠(yuǎn)區(qū)特點(diǎn)的高次項(xiàng)而導(dǎo)致的人工引入的誤差，提高計(jì)算的精度和效率。

本發(fā)明的一種由任意水平電場(chǎng)分量獲取視電阻率的方法，通過(guò)供電電極與測(cè)量電極間的位置信息，構(gòu)建電磁效應(yīng)函數(shù)，量化電場(chǎng)分量的計(jì)算，以構(gòu)建用于計(jì)算兩個(gè)測(cè)量電極間電位差的關(guān)系函數(shù)。進(jìn)一步，通過(guò)關(guān)系函數(shù)計(jì)算得到的電位差計(jì)算值，迭代計(jì)算關(guān)系函數(shù)以使電位差計(jì)算值與電位差實(shí)測(cè)值滿(mǎn)足精度要求，即可獲取其對(duì)應(yīng)的視電阻率。

由于電磁效應(yīng)函數(shù)充分考慮了測(cè)量電極相對(duì)于供電電極的位置的影響，使得實(shí)際勘探中，極大了降低了測(cè)量電極相對(duì)供電電極的位置布設(shè)難度，能夠避開(kāi)不利地形，提高測(cè)量效率。此外，由沿測(cè)量電極間連線(xiàn)方向的電位差信號(hào)即可用以獲取視電阻率，簡(jiǎn)化了觀(guān)測(cè)量及計(jì)算過(guò)程，避免涉及多個(gè)觀(guān)測(cè)量或人為舍棄代表非遠(yuǎn)區(qū)特點(diǎn)的高次項(xiàng)時(shí)的誤差，有效的提高了計(jì)算精度。

最后，本申請(qǐng)的方法僅為較佳的實(shí)施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。