1.一种地面接收油气井井下电磁波信号用干扰滤除方法,其特征在于,所述干扰滤除方法包括步骤:对地面接收的电磁波信号进行频域变换,估算初次滤除干扰成分的谐波参数;根据所述干扰成分的谐波参数重构工频干扰信号,从接收的电磁波信号中减去所述工频干扰信号成分,得到有效信号;判断有效信号中工频干扰信号是否滤除合格,若滤除合格,则将所述有效信号进行解调还原井下电磁波信号;若滤除不合格,则将所述有效信号重新进行下一次干扰滤除操作,直至滤除合格;所述滤除干扰成分的谐波参数包括干扰成分的频率、幅度和相位,通过以下步骤得到:对接收信号进行采样,确定接收信号的表达式,对其进行DFT变换,利用直接解法或差分解法求解出表达式中幅度和相位;所述干扰成分的数学表达式为: ,n=0,1,…,N-1 (1)其中,x(n)表示长度为N的正弦采样序列,f为频率,s -1 ;f s 为采样率,s -1 ;A为幅度,单位与测量信号一致;θ为相位,rad;记: ,0≤Δ<1、且K为整数,式(1)改写为: (2)所述DFT变换包括步骤:将式(2)进行DFT变换得到: (3)记: (4) (5)则 (6) (7)用 表示 , 表示 ,将式(4)和(5)代入式(3),并由级数展开式:得: (8)将指数形式展开,X(k)的实部和虚部分别写成如下形式: (9) (10)。
2.根据权利要求1所述的地面接收油气井井下电磁波信号用干扰滤除方法,其特征在于,所述滤除合格包括步骤:判断所述有效信号的能量在接收信号能量中的比例是否大于50%,如果大于50%,则说明有效信号的强度比干扰信号强度大,有效信号进入解调模块中进行解调。
3.根据权利要求1所述的地面接收油气井井下电磁波信号用干扰滤除方法,其特征在于,所述方法还包括步骤:记: (11) (12)其中,信号参数项 是与谱线位置k无关的常数,通过比例法消去得到: (13)根据三角公式推出: (14)将式(14)代入式(13)得: (15)式(15)中只有K+Δ一个未知项,因此通过式(15)求解K和Δ。
4.根据权利要求3所述的地面接收油气井井下电磁波信号用干扰滤除方法,其特征在于,所述方法还包括步骤:记: ; (16) ; (17) (18)代入式(15)得: (19)由于0≤Δ<1,解得: (20) (21)其中,[ ]符号表示向下取整;将式(20)、(21)代入式(9)和式(10)得: (22) (23)将式(22)和式(23)联立,求解出幅度A和相位θ。
5.根据权利要求4所述的地面接收油气井井下电磁波信号用干扰滤除方法,其特征在于,所述方法还包括步骤:将式(9)和(10)转化为差分形式: (24) (25)根据三角公式得到: (26)式(26)中只有分母的第一项是k的函数,同式(17)记为g(k),根据式(23)得到如下的差分比例形式: (27)得到二次方程: (28)其中, (29)利用式(28)中求解出X中,将其代入式(20)和(21)求解出K和Δ;将K和Δ的值代入差分公式(23)和(24),得: (30) (31)联立式(30)和(31),得到A和θ。
6.一种地面接收油气井井下电磁波信号用干扰滤除装置,其特征在于所述装置用于实现权利要求1-5任一项所述的一种地面接收油气井井下电磁波信号用干扰滤除方法,其中:所述滤除装置包括信号接收和频域变换模块、干扰成分估算模块、干扰成分重构模块和干扰滤除判断模块,其中,所述信号接收和频域变换模块被配置为接收电磁波信号并进行频域变换;所述干扰成分估算模块被配置为估算信号接收和频域变换模块变换后的信号中的干扰成分的谐波参数;所述干扰成分重构模块被配置为将干扰成分估算模块估算的干扰成分的谐波参数重构获得工频谐波信号;所述干扰滤除判断模块被配置为在接收的电磁波信号中减去工频谐波信号得到有效信号,并判断有效信号中干扰是否滤除。
7.根据权利要求6所述的地面接收油气井井下电磁波信号用干扰滤除装置,其特征在于,所述干扰滤除装置还包括解调模块,所述解调模块被配置为将滤除干扰后的有效信号进行解调。
8.根据权利要求6所述的地面接收油气井井下电磁波信号用干扰滤除装置,其特征在于,所述干扰成分分布在工频及其倍频附近,所述油气井井下电磁波信号选用10Hz以下的频率。