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海底大地電磁探測數(shù)據(jù)畸變校正方法的研究
摘要：研究了海底大地電磁探測技術中數(shù)據(jù)畸變校正的有關方法，介紹了方位校正和振動校正的原理，并給出了校正結果。在海底大地電磁探測技術中，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分量的觀測結果。因此，在觀測的過程中，必須隨時準確地測定系統(tǒng)分布的方位角和水平分量傳感器的水平狀態(tài)，以便對觀測的數(shù)據(jù)進行方位畸變校正。另外，當測量電磁場分量的傳感器系統(tǒng)放入海底時，由于海水的各種各樣的運動，傳感器系統(tǒng)在正常工作的同時，會產(chǎn)生振動，造成電場分量和磁場分量的測量數(shù)據(jù)不精確。因此要設法對測量的數(shù)據(jù)進行校正。設計上，傳感器系統(tǒng)的振動對電場分量數(shù)據(jù)的影響是很小的，這種影響常常被忽略；但是這些振動對磁場分量數(shù)據(jù)的影響是很大的，必須進行正確的振動畸變校正，才能得到準確的磁場分量數(shù)據(jù)。
1 方位校正原理
對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技術中，由于在海底大地測量系統(tǒng)中的5個探頭滿足右手坐標系原理，因而可以利用實驗測得的電場和磁場的5個分量以及所測的傾角和對于北向的方位角進行方位和水平校正。基本坐標系如圖1所示。
設在海底測得的電場和磁場的5個分量分別用Ex、Ey、Hx、Hy、Hz表示，設探頭測得的X分量對于北向的夾角為α，對于立不的傾角為xt，設探頭測得的Y分量對于水平面的傾角為yt，設校正后的5個分量分別為Ex'、Ey'、Hx'、Hy'、Hz'，則有：
其中，T1為電場的變換矩陣，
T2為磁場的變換矩陣，
將T1和T2分別代入上式后，可以求出校正后的Ex'、Ey'、Hx'、Hy'、Hz'，即校正后電磁場分量的值。
2 振動校正原理
對于探頭振動所引起的干擾磁場，可以通過先求出探頭振動所引起的干擾磁場，然后再濾波的辦法進行校正。
在大地的某一點上的電場強度E為大地電場在這一點上的值E0與二次電場Es的疊加，即：E=E0 Es。在大地的某一點上的磁場強度B為大地磁場B0與二次磁場Bs的疊加，即：B=B0 Bs。
實際測量的是電場的水平方向上的兩個分量，即Ex和Ey。由于二次場Es的存在，則有：
Ex=Ex' Esx,Ey=Ey' Esy
其中，Es為由于長探頭振動所產(chǎn)生的二次電場（Es=Esx Esy）。
探頭的振動是不規(guī)則的，但可以將其分為兩部分：
（1）長探頭在垂直于磁場的方向上運動，切割磁力線，產(chǎn)生的感生電動勢為Es1（實際中，由于探頭很長，達到5m左右，因此，又可以將其視為長螺線管）。
（2）探頭以某一角速度旋轉，造成穿過探頭線圈的磁通量發(fā)生變化，所產(chǎn)生的感生電動勢為Es2。
由于探頭在海底放置，因此其旋轉的角速度很小，由此造成的Es2可以忽略不計。而Es1=BLVsinβ，B、L、V為已知量。其中，B即為測量點的大地磁場B0和二次磁場
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