四方位激电测井在铜矿找矿中的应用

王乐

摘要：大功率激电法是电法勘探的重要的方法之一，特别是硫化物在外加电力的情况下易发生激发激化现象，本文通过对钻孔内四方位激电测井，通过对测井资料的分析，能更好的反应孔内周边的极化情况，通过极化情况的分析，得出相关异常，有利于找硫化物铜矿的方向。

关键词：四方位激电测井；铜矿找矿

一、项目概况及目的任务

德兴铜矿朱砂红矿区是德兴铜矿三大矿床之一，本次勘查区范围为朱砂红矿区西北部。

四方位激电测井主要配合地质及钻探工作，探测钻孔中所见矿（化）体的产状、规模或钻孔周边是否有盲矿体存在。

二、仪器设备及野外工作方法

（1）本次井中物探工作主要使用以下仪器设备：JDX1软电极、DJF101A大功率发送机，DJS8接收机。

（2）在进行井中物探工作前，明确地质对各钻孔的目的和要求，了解钻孔中的地质结构及孔内安全情况，进行了井场布置和井场安全保障措施布置，确保各孔井中物探工作能够安全、快速的展开。

野外装置布设，将供电电极A、B置于地面，其中A距井口距离为r米（r为四方位探测半径）处和在r=0m的井口，共测量5个方位的数据，B 极置于无穷远处（见表21）。测量电极M、N置于井中探测。方位测量A极供电点一般按勘探剖面方向取定井口和4个正交方位。

数据采集采用梯度装置，取MN=20m，当二次场电位差太小时加大极距（MN极大值为40m）。由于区内钻孔揭露矿体厚度较小，为了保证异常细节清晰，本次钻孔测井采用5m点距测量。

三、资料处理

（一）数据整理

资料处理前，以钻孔为单位对原始资料进行验收。检查野外记录情况，评价原始数据质量。检查工作量和质量是否符合相关规范要求。各种数据计算结果经100%的复查，保证全部正确无误。

（二）数据处理

本次数据采用上海地学仪器研究所测井资料解释软件进行处理，数据处理包括数据编辑、畸变点剔除、插值处理、光滑处理、曲线编辑及绘曲线图等。同时计算R0方位背景值，拟于3倍背景值为异常，对测井资料进行处理。

四、成果解释推断

ZK1钻孔资料解釋：ZK1位于矿区北端的5、7线之间。测井成果详见图41。

从R0方位测量结果看，视电阻率值变化幅度较大，一般在100～600Ω·m之间，局部有低阻异常。视极化率值变化均匀，背景值约4%，R0视极化率曲线显示该孔附近未发现高极化异常位。

从其他四方位视极化率异常曲线看，一般ηs=4%，视极化率低而平缓，没有明显异常。仅在井深240～260m处有一极化异常大于3倍背景值，测井结果表现为中高阻高等极化率特征。该极化异常在1428和2328方位上均出现宽幅高异常， 1428方位异常规模小于2328方位。推断这个深度的硫化物在钻孔ZK1南西、南东部相对富集。

五、结论

（1）本次测井工作仪器性能稳定，工作方案科学合理、野外作业严格，执行规范、数据处理方法正确、质量有保障，施工精度达到相关规范和设计要求，成果可靠。

（2）通过四方位激电测井大致查明了钻孔四周极化异常的赋存方位。

（3）钻探资料显示，矿区矿化类型多为细脉型，矿体规模不大，对应在四方位测井曲线图普遍表现为较高极化异常，异常幅值不甚大，其中部分矿体在方位曲线图上反应不够明显，物探解译可辨识度较低。

（4）由于工作区地形起伏大、人文环境复杂，可能对测井数据造成一定的干扰。

1.中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽合肥230088；2.公共安全技术研究院安徽合肥230088；3.安徽省工程实验室安徽合肥230088

摘要：为了对雷达天线扫描参数进行正确分析，本文首次将心电信号处理思想用于雷达天线扫描分析，提出了一种基于相位变换法的雷达天线扫描分析新算法，该算法能够有效地提取波形相关特征参数，尤其是对精细特征的提取，可以更加准确地用于天线扫描类型的识别。仿真分析表明，相位变换法可以提高天线扫描自动分析的正确性和精确性。

关键词：天线扫描参数；相位变换法；雷达信号分析

1 概述

1.1 天线扫描简介

鉴于电子对抗工作的保密性要求，有关天线扫描自动分析的参考文献较少。常规的天线扫描分析方法为：首先，通过精确分析全脉冲数据波形，提取天线扫描的特征参数，如扫描周期、脉冲群峰值间隔、主副瓣增益比等特征[1]；然后通过分类算法进行天线扫描类型的识别。[2] Barshan于2012年提出了一种天线扫描自动分析的算法，能够估计出天线扫描周期，并提取了天线扫描特征参数，最后通过分类算法得到天线扫描类型，比较结果发现决策树分类器效果最佳。[3]

1.2 相位变换法

相位变换方法经常被用于心电信号（ECG）分析，ECG信号中Q波、R波、S波峰值幅度大，而P波和T波峰值幅度要明显小于Q、R、S波。相位变换方法通过将ECG数据变换到相位域，凸显P、T波的峰值，从而能够精确提取出幅度较小的P波和T波。[4]该算法比较简单，计算量小。相位变换公式如下：

（1）

其中，为ECG数据采样点，为相应的瞬时相位，代表时间采样点。决定了ECG中各峰值在相位域的放大情况，越小，峰值在相位域上就越凸显，无论原始记录数据的峰值幅度有多小。

本文将该思想应用于天线扫描的自动分析，提出了一种基于相位变换法的天线扫描分析算法。该算法可用于全脉冲信号中进行主瓣峰值提取，尤其是可应用于信噪比较低、主瓣峰值不明显的情况。同时，本算法可提取精细特征参数，例如主瓣边界点、旁瓣峰值等。

2 基于相位变换法的天线扫描参数提取

2.1 主瓣参数提取

主瓣参数包括最大峰值主瓣宽度、脉冲群峰值主瓣个数、主瓣间幅度变化、主瓣间隔变化。在提取这些特征之前，首先通过相位变换法，从完整周期信号段中提取出所有的主瓣峰值。

步骤1）进行相位变换处理

（2）

即，并对变换后相位序列进行归一化处理。

步骤2）最大主瓣特征参数提取。找到最大主瓣峰值，并提取相关特征参数，包括左右边界点和主瓣宽度。最大主瓣左右边界：将离峰值最近的谷点，即为峰值的边界点；若没有找到谷点，那么将小于阈值（0.1）的离峰值最近的点作为边界点。主瓣宽度：在主瓣上找到比峰值幅度小3dB的点，二者之间的时间差即为主瓣宽度。

步骤3）脉冲群主瓣特征提取。找到相位变换函数中所有峰值，且峰值幅度均大于阈值0.5，提取相关特征参数包括：主瓣个数、主瓣间峰值幅度变化、主瓣间隔变化。

主瓣个数：统计所找到的峰值个数，即为一个扫描周期内的主瓣个数。只有圆周扫描一个周期内主瓣个数等于1，其它扫描类型主瓣个数均大于1。

主瓣间峰值幅度变化：所有主瓣峰值幅度中最大值与最小值之间的差异。注意，当主瓣个数小于2时，则不进行该参数提取。该参数可将水平扇形扫描类型与其它类型区分开，因为其主瓣峰值幅度变化基本为0。

主瓣间隔变化：主瓣间隔即为相邻两个主瓣峰值所对应的时间间隔，该時间间隔的最大值与最小值的差即为主瓣间隔变化。注意，当主瓣个数小于3时，则不进行该参数提取。只有栅状扫描的主瓣间隔变化较大，可根据该参数与其它类型进行区分。

2.2 旁瓣参数提取

为了提取旁瓣特征，则需要重新进行相位变换，以便突出旁瓣峰值，提取主副瓣增益比特征参数。重新进行相位变换：

（3）

即，突出幅度较小的旁瓣，其中为的均值。同样，对变换后的相位序列进行归一化处理，然后进行旁瓣提取。在最大主瓣峰值附近寻找峰值，离最大峰值最近的峰值即为旁瓣，即可得到最大主瓣峰值的左右旁瓣，将二者幅度均值作为旁瓣幅度估计，因此，主副瓣增益比即为最大主瓣峰值幅度与旁瓣幅度的比值。

3 结论

本文首次将心电信号中相位变换方法用于天线扫描信号的自动分析当中，主要用于脉冲群中主瓣峰值的提取和相关特征参数的计算，尤其是对信号中精细特征的提取十分有效。

参考文献：

[1]康志勇，李先茂，张范军.雷达天线扫描周期精确测量技术研究[J].航天电子对抗，2015，31（1）：6264.

[2]唐斌，胡光锐.基于免疫神经网络的雷达天线扫描方式的识别.应用科学学报，2003，21（1）：3638.

[3]Billur Barshan & Bahaeddin Eravci.Automatic Radar Antenna Scan Type Recognition in Electronic Warfare [J].IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems， 2012， 48（4）：29082931.

[4] Arturo Martinez， Raul Alcaraz and Jose J.Rieta.A New Method for Automatic Delineation of ECG Fiducial Points Based on the Phasor Transform [J].32nd Annual International Conference of the IEEE EMBS， 2010： 45864589.