基于EH4高頻大地電磁測深數據的時頻分析

殷康金

（云南富盛鋅鑫投資股份有限公司，云南 昆明 650000）

在實際的金屬礦勘探活動當中，測深工作所獲得的數據信號經常會受到電磁場、物理環境、氣候等多種因素的影響，進而出現頻點離散、形態異常、誤差棒過大等負面問題，對相關人員的資料解析工作帶來了困擾。據此，我們有必要對基于EH4高頻大地電磁測深數聚的時頻分析方法進行分析研究，致力于尋找出能有效改善資料信息質量、強化測深準確性的信息處理手段。

1 EH4高頻大地電磁測深的基本原理

1.1 EH4高頻大地電磁測深的探測機制

大地電磁測深，指通過對天然變化的電磁場水平分量的觀察，掌握地層電阻情況，以及地層厚度指標的探測方法。經測量所得到的電磁信號，可以以曲線的形式呈現，提示被測量地層電阻率的大小。將其應用到巖石層電性結構的分析過程中，對人類了解地球動力學，可起到較大的參考價值。

1.2 Maxwell方程組及線性偏振波

EH4高頻大地電磁測深數據時頻的分析，應借助“Maxwell方程組”而實現。探測過程中，假設探測區域為平面，且電磁波能夠以垂直形式，射入大地中。如排除位移電流的影響，則可建立Maxwell方程組如下：αEy/αz=wμHx；αEx/αz=wμHy；Hz=0；αHy/αz=ζEx；αHx/αz=ζEy；Ez=0。

上述方程組中，E代表電磁場分量，H代表偏振波，x、y、z代表坐標系的軸，其余數值則為常數。在“αEy/αz=wμHx”中，假設z軸中，Ey與Hx有關，且僅與其有關。此時，Ey與Hx的傳播方向，則均為z軸。上述現象，既“線性偏振波”現象。

1.3 視電阻率

假設大地均勻，由電磁波在介質中擴散的趨膚深度定義以及Maxwell方程組可知，平面電磁波的深度公式應為：Z=Ex/Hy=Ey/Hx=（-wμφ）1/2。結合上述公式計算，既可得到大地的視電阻率數值。

2 EH4高頻大地電磁測深數據序列的讀取方式

2.1 分段存儲與讀取

EH4高頻大地電磁測深數據讀取結構，完全繼承了傳統電子設備大數據記錄與傳輸的優勢，將不同形態的EH4高頻大地電磁測深波，均整合為階段性存儲的數據，確保其數據記錄，與前期數據信息收集，后期數據信息運用形成完整的數據結構體系。

當EH4高頻大地電磁測深探測程序，將地面檢測的信息傳輸到地面上后，系統將自主進行頻率段的階段性分布處理，最后再將評定的信息進行存儲[1]。

2.2 數據模型化識別與存儲

EH4高頻大地電磁測深的數據序列存儲方式，也將數列整合與排列作為其數據整合的一種方式。EH4高頻大地電磁測深的每一次數據信號的排列與調整，都會產生一串完整的信息傳輸信號。

與傳統的地理檢測信號裝置相比，EH4高頻大地電磁測深數據排列信號的分析，其傳輸過程更加自由、其存儲的空間也更大，EH4高頻大地電磁測深的數據保存時長性也較長。

2.3 連貫性讀取

EH4高頻大地電磁測深的時頻分析，采取連貫性讀取的方式，對地理檢測的信息進行綜合性評定，隨時隨地的與外部檢測系統的需求相互吻合，保障信息傳輸、存儲、應用三者協調運用，也是EH4高頻大地電磁測深數據序列的讀取方式的體現。

3 EH4高頻大地電磁測深數據的時頻分析方法

人們主要應用“希爾伯特—黃變換”（HHT）這一方法進行EH4高頻打的電磁測深數據的時頻分析。從技術結構上講，“HTT”方法主要由經驗模態分解（Empirical Mode Decomposition，簡稱EMD）和譜分析（Hilbert Spectral Analysis，簡稱HSA）兩個部分組成，并在現代地球物理工程、生物醫學工程等領域中實現了良好的應用效果。

在“HHT”方法的實際應用當中，任何一個復雜、繁瑣的數據信號，都可被“EMD”技術分解為多個固有的模態函數，其公式為為用于分解的固有模態函數，表示信號當前的變化量均值。由此，通過該公式進行分解運算，即可得到最終的固有函數（MFs），并將其變換為具有物理分析價值的瞬時頻率（Instantaneous Frequencies，簡稱IF）。

進一步來講，應用“HHT”方法中的“EMD”分解方式進行視頻分析運算，還可具體分為以下幾個步驟：首先，將測深識別信號設為x（t），并推算出其極大值、極小值；其后，再將兩個極值點進行序列插值，進而在信號圖像中形成兩條包絡線emax（t）與emin（t）；再后，結合包絡線與識別信號x（t），推導出均值m（t），并將其從信號x（t）中減去，獲得結果c（t）。其后，不斷重復上述運算步驟，直至將時頻信息全部分析取出，留下最終的原始信號[2]。

4 總結

總而言之，將EH4高頻大地電磁測深技術應用到測深工作當中，是勘探行業實現現代化、高效化的必由之路。分析可知，EH4大地電磁觀測技術系統已經成為了金屬礦探測等地球物理勘探領域的重要方法，其依靠非線性、自適應的時頻信息分析能力，能有效評估出大地的阻抗丈量，降低外界因素對信號質量的干擾，進而為相關人員提供出更加準確、穩定的測深信息支持。