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第六章电磁感应耦合效应的消除和提取

在第五章中，我们讨论了EM效应和IP效应在不同测量波形上的表现形态。本章则以双频波测量波形为例，讨论直接消除电磁感应耦合效应的斩波去耦方法。然后，将详细论述双频激电中独特的直接、同时、分别提取和利用EM效应和IP效应的方波相干技术。

第一节双频波形的斩波去耦

对于图5.2(b)所示的双频波形，将其减去一次场后作傅氏分析，可得到图6.1所示的双频波供电时纯EM效应的频谱。对于双频波，由第三章知，在我们关注的频点上，若设基波振幅为1，则三次谐波振幅为1/3；13次谐波振幅由为12/13，39次谐波的为12/39。然而从图6.1上，其纯EM效应振幅相应的为1、1/3、2.5、2.5，因此，尽管高频一次场振幅仅为低频振幅的12/13，但由于EM效应作用，其纯感应耦合效应明显增强，约为基频感应耦合效应的2.5倍。39次谐波的EM效应强度与13次谐波EM效应强度相当，因此说在13次谐波和39次谐波的频率上，EM效应明显强于其它频率。另外，三次谐波和其它各次谐波的EM效应强度大致相当，约为基波EM效应强度的1/3。由此可见，纯EM效应随频率的增大而强，而且与其激发场强弱有关。

图6.2斩波去耦方法示意图

图6.1 双频波形纯EM效应的频谱曲线图 (a)斩波前测量波形；(b)斩波后测量波形

如前图5.2所反映的，EM效应主要表现在波形的上升沿和下降沿的尖脉冲中，且其1/2频成分的EM效应明显大于低频EM效应。因此在测量波形中，可以将受电磁感应耦合效应影响严重的部分（尖脉冲部分）及其一次场从波形上去掉，从而获得无EM效应的场。如图6.2所示。这种方法即称为“斩波去耦”。显然，这种去耦方法是直接的，既不需增加野外测量工作，也不需进行室内数据处理，因此是一种简便、快速、可行的直接去耦方法。这种去耦方法的应用效果取决于斩波的宽度，如图6.3所示，它在消除EM效应的同时也部分地损失了IP效应，其压抑程度也同样受斩波宽度影响。因此，若要干净地消除EM效应，就要求斩波宽度大，但斩波宽度越大，IP效应损失也越多。故此，斩波宽度的选择是折衷的。下面通过数值计算来讨论斩波去耦方法对EM效应的消

除效果以及对激电效应的影响程度，斩波去耦方法的应用条件及斩波宽度的选择原则。一．数值模拟方法

对于EM效应和IP效应同时存在时的情况，采用波形恢复方法得到双频电流波时的测量波形。然后，对于高频半周期离散时间点为20点的情况，在高频半周期的上升和下降沿分别去掉1、2、3、4、5个时刻点（即斩波），再作傅氏分析，即可得到总场的振幅谐，如图6.4~图6.6所示。

图6.3斩波去耦方法对EM效应的抑制与IP效应的影响程度示意图

(a)斩波前测量波形；(b)斩波后测量波形

图6.4 EM效应存在时，对双频波斩波后频谱

斩去0点；斩去1点；斩去2点；斩去3点；斩去4点；斩去5点

图6.5 EM效应和IP效应存在时，对双频波斩波后频谱图例同图6.4

s为讨论斩波去耦方案的去耦效果以及对IP效应的影响，用高、低频振幅计算视频散度F，相应各项分别列于表十八~表二十，由于斩波作用，使一次场振幅相应地减小，因而必须利用供电波形斩去相应宽度后进行付氏分析得到的相应频率的振幅进行补偿

s

归一，再利用公式F

S

?V ?13?V

? D 12 G

?V

?100%计算视频散率。

D

图6.6 IP效应存在时，对双频波斩波后频谱图例同图6.4

表十八EM效应存在时的斩波去耦效果

斩波点数

斩波点数

斩波后振幅

归一后振幅

f(×10-3)

D

f(×10-3)

G

f(×10-3)

D

f(×10-3)

F(%)

s

G

0

1

2

3

4

5

1.633

1.551

1.470

1.388

1.307

1.225

1.646

1.529

1.486

1.476

1.439

1.395

1.631

1.632

1.632

1.632

1.632

1.632

1.646

1.534

1.523

1.518

1.514

1.509

-9.25

-1.80

-1.13

-0.78

-0.50

-.019

表十九 EM效应和IP效应同时存在时斩波去耦结果

斩波点数

斩波点数

斩波后振幅

归一后振幅

f(×10-3)

D

f(×10-3)

G

f(×10-3)

D

f(×10-3)

F(%)

s

G

0

1

2

3

4

5

1.229

1.169

1.109

1.048

0.9