收稿时间 :2018-04作者简介 :殷康金,生于1983年,男,汉族,云南曲靖人,本科,工程师,研究方向 :物探勘查。在实际的金属矿勘探活动当中,测深工作所获得的数据信号经常会受到电磁场、物理环境、气候等多种因素的影响,进而出现频点离散、形态异常、误差棒过大等负面问题,对相关人员的资料解析工作带来了困扰。据此,我们有必要对基于EH4高频大地电磁测深数聚的时频分析方法进行分析研究,致力于寻找出能有效改善资料信息质量、强化测深准确性的信息处理手段。1 EH4高频大地电磁测深的基本原理1.1 EH4高频大地电磁测深的探测机制大地电磁测深,指通过对天然变化的电磁场水平分量的观察,掌握地层电阻情况,以及地层厚度指标的探测方法。经测量所得到的电磁信号,可以以曲线的形式呈现,提示被测量地层电阻率的大小。将其应用到岩石层电性结构的分析过程中,对人类了解地球动力学,可起到较大的参考价值。1.2 Maxwell方程组及线性偏振波EH4 高 频 大 地 电 磁 测 深 数 据 时 频 的 分 析,应 借 助“Maxwell 方 程 组 ”而 实 现。探 测 过 程 中,假 设 探 测 区域为平面,且电磁波能够以垂直形式,射入大地中。如排除位移电流的影响,则可建立Maxwell方程组如下 :αEy/αz=wμHx ;αEx/αz=wμHy ;Hz=0 ;αHy/αz=ζEx ;αHx/αz=ζEy ;Ez=0。上述方程组中,E 代表电磁场分量,H 代表偏振波,x、y、z代表坐标系的轴,其余数值则为常数。在“αEy/αz=wμHx”中,假设z轴中,Ey与Hx有关,且仅与其有关。此时,Ey与Hx的传播方向,则均为z轴。上述现象,既“线性偏振波”现象。1.3 视电阻率假设大地均匀,由电磁波在介质中扩散的趋肤深度定义以及Maxwell方程组可知,平面电磁波的深度公式应为 :Z=Ex/Hy=Ey/Hx=(-wμφ)1/2。结 合 上 述 公 式 计 算,既可得到大地的视电阻率数值。2 EH4高频大地电磁测深数据序列的读取方式2.1 分段存储与读取EH4高频大地电磁测深数据读取结构,完全继承了传统电子设备大数据记录与传输的优势,将不同形态的EH4高频大地电磁测深波,均整合为阶段性存储的数据,确保其数据记录,与前期数据信息收集,后期数据信息运用形成完整的数据结构体系。当EH4高频大地电磁测深探测程序,将地面检测的信息传输到地面上后,系统将自主进行频率段的阶段性分布处理,最后再将评定的信息进行存储[1] 。2.2 数据模型化识别与存储EH4高频大地电磁测深的数据序列存储方式,也将数列整合与排列作为其数据整合的一种方式。EH4高频大地电磁测深的每一次数据信号的排列与调整,都会产生一串完整的信息传输信号。与传统的地理检测信号装置相比,EH4高频大地电磁测深数据排列信号的分析,其传输过程更加自由、其存储的空间也更大,EH4高频大地电磁测深的数据保存时长性也 2018年  5月上   世界有色金属 295较长。2.3 连贯性读取EH4高频大地电磁测深的时频分析,采取连贯性读取的方式,对地理检测的信息进行综合性评定,随时随地的与外部检测系统的需求相互吻合,保障信息传输、存储、应用三者协调运用,也是EH4高频大地电磁测深数据序列的读取方式的体现。3 EH4高频大地电磁测深数据的时频分析方法人们主要应用“希尔伯特—黄变换”(HHT)这一方法进行EH4高频打的电磁测深数据的时频分析。从技术结构上讲,“HTT”方法主要由经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,简称 EMD)和谱分析(Hilbert Spectral Analysis,简称HSA)两个部分组成,并在现代地球物理工程、生物医学工程等领域中实现了良好的应用效果。在“HHT”方法的实际应用当中,任何一个复杂、繁琐的数据信号,都可被“EMD”技术分解为多个固有的模态函数,其公式为nnjjr c t x + = ∑=1) (。其中, jc 为用于分解的固有模态函数, nr表示信号当前的变化量均值。由此,通过该公式进行分解运算,即可得到最终的固有函数(MFs),并将其变换为具有物理分析价值的瞬时频率(Instantaneous Frequencies,简称IF)。进一步来讲,应用“HHT”方法中的“EMD”分解方式进行视频分析运算,还可具体分为以下几个步骤 :首先,将测深识别信号设为x(t),并推算出其极大值、极小值;其后,再将两个极值点进行序列插值,进而在信号图像中形成两条包络线e max (t)与e min (t);再后,结合包络线与识别信号x(t),推导出均值m(t),并将其从信号x(t)中减去,获得结果c(t)。其后,不断重复上述运算步骤,直至将时频信息全部分析取出,留下最终的原始信号[2] 。4 总结总而言之,将EH4高频大地电磁测深技术应用到测深工作当中,是勘探行业实现现代化、高效化的必由之路。分析可知,EH4大地电磁观测技术系统已经成为了金属矿探测等地球物理勘探领域的重要方法,其依靠非线性、自适应的时频信息分析能力,能有效评估出大地的阻抗丈量,降低外界因素对信号质量的干扰,进而为相关人员提供出更加准确、稳定的测深信息支持。[1] 龙霞.EH4系统电磁测深数据处理与改进[D].中南大学,2010.[2] 曹哲明.高频大地电磁测深在隧道工程勘察中的应用[A].中国地球物理学会、中国地质大学(武汉).第二届环境与工程地球物理国际会议论文集[C].中国地球物理学会、中国地质大学(武汉):,2006:4.(上接293页)以经验方式来预测结构可能会遗漏该化合物的热力学稳定结构,进而无法揭示实验发生的现象和进一步优化材料的功能特性。针对结构和组分都存在争议的事实,我们采用自主研发的CALYPSO结构设计方法,以变化学组分的结构搜索方式,确定了其组分相图和实验相结构,并预言了多种可实现实验制备的稳定结构。以富硼的硼化钨化合物为研究对象,我们系统地探索了这些化合物的结构—强度关系以及原子尺度的形变力学机制。针对此前的传统认识和预期(随着硼元素含量的增加,材料的硬度和强度也随之增加),我们采用第一性原理方法,在压缩,拉伸,纯剪切和维氏剪切等多种应变条件下,计算了它们的应变—应力关系,以探究硼元素含量与材料的硬度和强度的关联。我们的研究工作显示,随着轻元素含量的增加,化合物的硬度和强度特性并未提升。换言之,并不存在这样的硼元素含量与材料硬度/强度关联。不同的元素配比展现出多用途的应力响应,并且WB 2 在各种应变条件下有相对更好的综合强度表现。这种异常的现象起因于不同配比下的独特的成键类型,导致了不同的形变模式进而产生了迥异的力学特性。WB 2 的结构损坏机制来源于硼原子在晶格中的翻转,WB 3 中的大间隙区域(较多的空位)难以抵抗压缩形变,而WB 4 通过连续的电荷转移实现了三中心键和二中心键的平滑转变,致使其没有在硬度和强度上得以提升,但同时可以提供较高的应力和优异的延展性。这些不同的原子尺度力学机制为强共价键的结构形变研究提供了知识储备,更新了此前的过渡族—轻元素型的高硬度材料的设计理念,并且会激发其它此类材料的结构和性质关系研究,去探索丰富和未知的物理现象。最近,有实验成功制备出多种兼备导电/磁性的复合多功能高硬材料,丰富了超硬/高硬度材料的功能特性,如制备出兼备高硬(22GPa)和超导(11.6K)的ε-NbN,它是首个已制备的硬度大于20GPa且超导转变温度高于10K的材料 ;制备出的MnB磁饱和强度达155.5emu/g,远高于典型磁性材料Fe 3 O 4 (92emu/g),其维氏硬度值(16GPa)是常用磁性材料硬度的三倍以上,具有重要的应用前景。钨硼化合物的相关电子自旋和电子-声子相互作用等研究有待于理论和实验进一步系统探索,检验其是否有望具备超导或磁性等多功能复合特性。[1] Quan Li,Dan Zhou,Weitao Zheng,Yanming Ma,and Changfeng Chen,Global structural optimization of tungsten borides[J].Phys.Rev.Lett.2013,110,136403.[2] Quan Li,Dan Zhou,Weitao Zheng,Yanming Ma,and Changfeng Chen,Anomalous Stress Response of Ultrahard WBn Compounds[J].Phys.Rev.Lett.2015,115,185502.