实验2--磁性体磁场正演程序
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磁场实验的测量步骤与技巧磁场实验是物理学中常见的实验之一,通过测量磁场的强度和方向,可以帮助我们理解磁场的特性和应用。
在进行磁场实验时,我们需要遵循一定的测量步骤并掌握一些技巧,以确保实验结果的准确性和可靠性。
本文将介绍磁场实验的测量步骤和一些实用的技巧。
一、准备实验器材和环境在进行磁场实验之前,首先需要准备好实验所需的器材和环境。
常用的实验器材有磁铁、磁针、霍尔效应传感器等。
确保这些器材的品质良好,并定期检查和校准。
同时,为了减小外界磁场对实验的干扰,应在无明显磁场干扰的环境中进行实验,避免有大型电流或磁性材料的附近。
二、测量磁场强度测量磁场强度是磁场实验的重要内容。
以下是一般的测量步骤:1. 将磁场测量仪器和传感器放置在待测点附近,确保传感器的位置准确。
可以利用三维坐标系来标定传感器的位置,从而确定测量点的坐标。
2. 打开磁场测量仪器,校准传感器,使其与磁场方向垂直。
校准时,可以利用已知磁场强度的标准磁铁或磁场源进行调整。
3. 进行实际测量。
可以通过改变传感器与被测磁场的相对位置或者调节磁场强度来进行实验。
记录测量值,并考虑实验误差。
4. 重复实验多次,取平均值,以提高结果的准确性。
三、测量磁场方向除了测量磁场强度,我们也可以测量磁场方向。
以下是一般的测量步骤:1. 准备一个磁针。
磁针应具有一定的灵敏度,可以指示磁场的方向。
2. 将磁针静置一段时间,使其与周围环境达到热平衡。
确保磁针完全静止。
3. 将磁针放置在待测点附近。
注意磁针的位置应该与磁场方向垂直。
4. 观察磁针的指向,记录磁场的方向。
磁针会指向磁场的南北极。
5. 若需要测量平面内的磁场方向,可以旋转磁针的位置,并观察磁针的指向变化。
通过多次观察,可以确定磁场的方向。
四、注意事项及技巧在进行磁场实验时,还需要注意以下事项,并掌握一些实用的技巧:1. 避免外界磁场干扰。
在实验中,应尽可能减小外界磁场的干扰。
例如,远离大型电流和磁性材料。
磁性物理实验讲义磁性物理课程组编写电子科技大学微电子与固体电子学院二O一二年九月目录一、起始磁导率温度特性测量和居里温度测试计算分析 (1)二、电阻率测试及磁损耗响应特性分析 (3)三、磁致伸缩系数测量与分析 (6)四、磁化强度测量与分析 (9)五、磁滞回线和饱和磁感应强度测量 (11)六、磁畴结构分析表征 (12)一、起始磁导率温度特性测量和居里温度测试计算分析(一) 、实验目的:了解磁性材料的起始磁导率的测量原理,学会测量材料的起始磁导率,并能够从自发磁化起源机制来分析温度和离子占位对材料起始磁导率和磁化强度的影响。
(二)、实验原理及方法:一个被磁化的环型试样,当径向宽度比较大时,磁通将集中在内半径附近的区域分布较密,而在外半径附近处,磁通密度较小,因此,实际磁路的有效截面积要小于环型试样的实际截面。
为了使环型试样的磁路计算更符合实际情况,引入有效尺寸参数。
有效尺寸参数为:有效平均半径r e ,有效磁路长度l e ,有效横截面积A e ,有效体积V e 。
矩形截面的环型试样及其有效尺寸参数计算公式如下。
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=211211ln r r r r r e (1)⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=211211ln2r r r r l e π (2)⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2112211ln r r r r h A e (3)e e e l A V = (4)其中:r 1为环型磁芯的内半径,r 2为环型磁芯的外半径,h 为磁芯高度。
利用磁芯的有效尺寸可以提高测量的精确性,尤其是试样尺寸不能满足均匀磁化条件时,应用等效尺寸参数计算磁性参数更合乎实际结果。
材料的起始磁导率(i μ)可通过对环型磁心施加线圈后测量其电感量(L )而计算得到。
计算公式如式(5)所示。
20i e eA N L l μμ=(5)其中:μ0为真空磁导率,4π×10-7 H·m -1;N 为线圈匝数。
磁性材料起始磁导率(µi )的定义式如式(6)所示。
磁性材料磁性测量开放实验指导书振动样品磁强计是以感应法为基础并配用近代电子技术发展起来的一种新型检测物质磁性的测试仪器,已广泛用于材料磁性,包括磁化曲线、磁滞回线、Ms 、Mr 、Hcb 、Hcj 、(BH)max 等参数、M-T 曲线等的检测。
由于其适应性强、灵敏度高、准确可靠、使用方便以及测量自动化等优点,已在科研、国防和生产实践中得到广泛应用。
一、实验目的1.学习振动样品磁强计的使用方法,熟悉仪器的构造。
2.学习用振动样品磁强计测量材料的磁性。
二、实验原理及应用2.1 VSM 的结构及工作原理振动样品磁强计是将样品放置在稳定的磁场中并使样品相对于探测线圈作小幅度周期振动,则可得到与被测样品磁矩成正比的信号,再将这信号用适当的电子技术放大、检波转换成易于测量的电压信号,即可构成振动样品磁强计。
图1图2上面所示为两种类型的VSM原理结构示意图,两者区别仅在于:①前者为空芯线圈(磁场线圈)在扫描电源的激励下产生磁场H,后者则是由电磁铁和扫描电源产生磁场H。
因此,前者为弱场而后者为强场。
②前者的磁场H正比于激磁电流I,故其H的度量将由取样电阻R上的电压标注,而后者由于H和I的非线性关系,H必须用高斯计直接测量。
当振荡器的功率输出馈给振动头驱动线圈时,该振动头即可使固定在其驱动线圈上的振动杆以ω的频率驱动作等幅振动,从而带动处于磁化场H中的被测样品作同样的振动;这样,被磁化了的样品在空间所产生的偶极场将相对于不动的检测线圈作同样振动,从而导致检测线圈内产生频率为ω的感应电压;而振荡器的电压输出则反馈给锁相放大器作为参考信号;将上述频率为ω的感应电压馈送到处于正常工作状态的锁相放大器后(所谓正常工作,即锁相放大器的被测信号与其参考信号同频率、同相位),经放大及相位检测而输出一个正比于被测样品总磁矩的直流电压V J out,,与此相对应的有一个正比于磁化场H的直流电压V H out(即取样电阻上的电压或高斯计的输出电压),将此两相互对应的电压图示化,即可得到被测样品的磁滞回线(或磁化曲线)。
磁性材料磁性能检测分析实验讲义1﹑实验目的了解影响材料磁性能相关参数的主要因素;掌握材料磁化曲线、磁滞回线的测试原理;掌握材料磁参数的测试方法与操作过程;了解材料磁性能测试与分析在材料研究中的应用领域;2﹑实验设备YSD-10-1半自动油压机;ST-552型脉冲充磁机;AMT—4型磁化特自动性测量仪。
3﹑实验原理3。
1试样的成型试样的成型依靠外力的压缩作用而实现.将永磁粉末或混合料粉装在压模内,然后闭合模腔通过模冲对物料施压,保压一定时间后卸压,使其取得模腔的型样转变为成型物,然后用适当的方法脱模后获得一定形状的磁体制品。
压力经过上模冲传向粉末时,粉末力图向各个方向流动,在这个过程中,粉末发生位移和变形。
粉末的位移主要表现为粉末体内的拱桥效应遭到破坏,粉末颗粒彼此填充孔隙,重新排列位置,增加接触。
粉末的变形分为弹性变形﹑塑性变形和脆性变形:粉末的弹性变形是指外力卸除后粉末形状可以恢复原形;粉末的塑性变形是指压力超过粉末的弹性极限,粉末的变形不能恢复原形;粉末的脆性变形是指压力超过粉末的强度极限后,粉末颗粒发生粉碎性破坏。
粉末通过上述变形使粉末之间的孔隙度降低,接触面积增加,从而形成具有一定强度的压坯。
压制后的粉末体具有一定的强度是因为粉末之间的联结力,大致也可分为两类:一是粉末之间的机械啮合力,这是由于具有不规则外形的粉末在位移和变形过程中相互楔住和钩连,从而形成机械啮合;二是粉末颗粒表面原子之间的引力,由于粉末的变形和位移,粉末表面的原子彼此接近,进入引力范围内便可以由引力作用而联结起来.粉末之间的机械啮合力是粉末体具有一定强度的主要原因。
粉末体的密度与成型压强之间的关系可以用黄培云方程来大致表示:式中d —压坯密度;d 0—压坯原始密度(粉末充填密度);d m —致密金属密度;P —压制压强;M -压制模量;m —粉末压制过程的非线性指数。
通过施加不同的压制压强,可以得到不同密度的压坯。
在本实验中,所用的标准试样一律为Φ10×10mm 的圆柱体。
利用核磁共振技术研究材料磁性行为的步骤与技巧引言:核磁共振技术是一种非常重要的分析方法,它在材料科学研究中具有广泛的应用。
尤其在研究材料的磁性行为方面,核磁共振技术能够提供详尽的信息。
本文将介绍利用核磁共振技术研究材料磁性行为的步骤与技巧。
一、样品制备:在进行核磁共振实验前,首先需要进行样品的制备。
样品制备的关键是保证样品的纯度和均匀性。
通常情况下,可以通过溶液法、固相法或气相法等方法制备样品。
在制备过程中,需要注意避免杂质的引入,以及保证样品的均匀性。
二、核磁共振实验参数的选择:核磁共振实验参数的选择对于研究材料磁性行为至关重要。
首先需要选择合适的核磁共振仪器,常见的有高分辨核磁共振仪和低分辨核磁共振仪。
其次,需要选择合适的核磁共振实验模式,包括连续波核磁共振和脉冲核磁共振。
最后,还需要选择合适的核磁共振实验参数,如磁场强度、扫描速度、脉冲序列等。
这些参数的选择需要根据具体研究目的和样品特性进行优化。
三、核磁共振谱图的解析:核磁共振实验完成后,需要对得到的核磁共振谱图进行解析。
核磁共振谱图是通过测量样品在不同磁场下的共振信号得到的。
解析核磁共振谱图可以获得样品的化学位移、耦合常数和弛豫时间等信息。
对于研究材料磁性行为而言,关键是分析峰的形状、位置和强度等特征,以确定样品的磁性行为。
四、核磁共振实验结果的分析与讨论:在获得核磁共振实验结果后,需要对结果进行深入的分析与讨论。
首先,需要将实验结果与理论模型进行比较,以验证实验结果的准确性。
其次,需要对实验结果进行定量分析,如计算样品的磁矩、磁化率等参数。
最后,还需要将实验结果与其他实验数据进行比较,以进一步验证实验结果的可靠性。
通过分析与讨论,可以深入理解材料的磁性行为,并为进一步的研究提供指导。
五、核磁共振技术的优势与局限性:核磁共振技术作为一种分析方法,具有许多优势。
首先,核磁共振技术可以提供非常详细的信息,如化学位移、耦合常数和弛豫时间等。
其次,核磁共振技术对样品的要求较低,可以对固体、液体和气体等不同形态的样品进行研究。
高中物理电磁实验全套教案
实验目的:通过观察磁感线的分布情况,了解磁场的性质。
实验器材:磁铁、铁磁粉、白纸、透明胶布、尺子。
实验步骤:
1. 在白纸上均匀地撒上一层铁磁粉。
2. 将磁铁放在铁磁粉的上方,让磁铁与铁磁粉之间有一定的距离。
3. 缓慢地将磁铁移动到铁磁粉的不同位置,观察铁磁粉在磁场下的分布情况。
记录每个位置的观察结果。
4. 将铁磁粉粘在白纸上,以便观察和记录。
实验结果与分析:
根据观察结果可知,在磁场中,铁磁粉会排列成条纹状,这些条纹被称为磁感线。
磁感线是磁场强度和方向的图像,它们从磁铁的南极指向北极,形成一系列闭合的曲线。
结论:
1. 磁感线的分布情况可以帮助我们更直观地了解磁场的性质。
2. 磁感线的密度表示磁场的强度,磁感线的方向则表示磁场的方向。
3. 对磁感线的观察可以帮助我们理解磁场的作用规律。
注意事项:
1. 在实验过程中要小心操作,避免弄脏衣物和皮肤。
2. 实验结束后要及时清理工作台和实验器材,确保实验环境整洁。
3. 实验时要保持注意力集中,注意观察和记录实验数据。
磁铁磁场测算实验报告通过实验测算磁铁产生的磁场的大小,并研究磁场的分布情况。
实验器材:磁铁、磁力计、直尺、实验笔记本、数据处理软件。
实验原理:磁场是由带有磁性物质的物体产生的,磁铁是一种常见的磁性物质。
磁铁产生的磁场可以通过测量磁力的大小来间接测算。
磁力计是一种可以测量磁场大小和方向的仪器。
实验步骤:1. 在实验笔记本上绘制一个标准的坐标系。
2. 将磁力计放置在坐标系的原点位置上。
3. 将磁铁沿着坐标系的x轴方向移动,每隔一段距离记录一组磁力值。
4. 根据实验数据计算磁场的大小。
5. 绘制磁场分布图。
实验数据处理:1. 将实验得到的磁力值数据进行处理,得到磁场的大小。
2. 根据磁力值与距离的关系绘制磁场分布图。
实验结果和分析:通过实验测量得到的磁场分布图如下所示(具体图形根据实际情况绘制):根据实验数据计算得到的磁场大小如下表所示:距离(m) 磁场强度(T)0.1 0.050.2 0.020.3 0.010.4 0.0080.5 0.0050.6 0.0040.7 0.0030.8 0.0020.9 0.0011.0 0.001从磁场分布图中可以观察到,磁场强度随着距离的增加而逐渐减小。
在磁铁附近磁场强度较大,随着距离的增加,磁场强度迅速减小,在距离较远处磁场强度几乎为0。
根据实验数据计算得到的磁场大小也验证了这个结果。
磁场强度随着距离的增加而逐渐减小,且下降趋势逐渐减缓。
在距离较近处,磁场强度下降迅速;在距离较远处,磁场强度下降较为缓慢。
实验结论:通过实验测算磁铁磁场的大小和分布情况,得出以下结论:1. 磁铁产生的磁场强度随着距离的增加而逐渐减小。
2. 在磁铁附近磁场强度较大,随着距离的增加,磁场强度迅速减小,在距离较远处磁场强度几乎为0。
3. 磁场强度的下降趋势在距离较近时较为陡峭,随着距离的增加逐渐变缓。
实验中可能存在的误差:1. 实验中磁力计的精度和灵敏度可能会对实验结果产生影响。
2. 实验过程中,由于操作不当或其他干扰因素,可能产生误差。
磁场的测量实验磁场的测量是物理学中的一个重要实验课题,它在科学研究和工程应用中具有广泛的应用价值。
本文将介绍一种常用的磁场测量实验方法,并详细讨论实验步骤、所需仪器以及实验结果的分析。
一、实验介绍磁场是由电流产生的物理现象,具有方向和大小。
测量磁场的常用方法是利用磁力计,通过测量磁场对单位电荷或单位电流所产生的力来确定磁场的强度。
在本次实验中,我们将使用霍尔效应磁力计来进行磁场测量。
二、实验步骤1. 准备实验所需材料和仪器,包括霍尔效应磁力计、恒流源、直流电源、毫伏表等。
确保仪器的连接正确并处于正常工作状态。
2. 将霍尔效应磁力计置于待测磁场区域中,并调整其位置,使其与磁场垂直。
同时,保持霍尔效应磁力计的安装角度恒定。
3. 连接直流电源和恒流源,使电流通过霍尔效应磁力计所在的电路。
调节电流的大小,使霍尔效应磁力计的输出电压处于合适的量程范围内。
4. 测量霍尔效应磁力计的输出电压,并记录下来。
注意,应该采取多个位置的测量数据,以提高测量的准确性。
5. 根据测量的输出电压和霍尔效应磁力计的灵敏度,计算出所测磁场的强度。
三、实验结果分析实验的结果是测量得到的磁场强度数据。
为了验证实验的准确性和可靠性,可以采取以下分析方法:1. 对于不同位置的测量值,计算其平均值和标准差,以评估测量数据的稳定性和精确性。
2. 将实验得到的磁场强度与理论预期值进行比较。
如已知待测磁场的特征(如磁铁形状和大小),可以使用理论模型计算其磁场强度,并与实验结果进行对比分析。
3. 若测量得到的磁场强度与理论值存在一定差异,可以进一步分析差异的原因。
可能的误差来源包括仪器的精度、环境的干扰等。
四、实验注意事项1. 在进行实验前,应熟悉仪器的使用方法和相关安全规范,确保实验操作的安全性。
2. 在测量过程中,应保持仪器的连接稳定,并避免触碰测量电路以防止误差。
3. 为保证测量结果的准确性,应在恒定环境条件下进行实验,并尽可能减小外界干扰因素的影响。
一、实验背景磁场是自然界中普遍存在的一种物理现象,与我们的日常生活密切相关。
为了加深对磁场概念的理解,同时锻炼实验操作能力,本次实验在家中进行了简单的磁场测量实验。
二、实验目的1. 了解磁场的概念和特性。
2. 学习使用磁力计测量磁场强度。
3. 探究不同物体对磁场的影响。
三、实验原理磁力计是一种测量磁场强度的仪器。
它利用磁场对电流或磁性物质的作用,通过测量产生的电压或电流来间接测量磁场强度。
本实验中,我们使用智能手机内置的磁力计功能进行测量。
四、实验仪器与材料1. 智能手机(带有磁力计功能)2. 小磁铁3. 线圈4. 导线5. 电流表6. 直流电源五、实验步骤1. 测量小磁铁的磁场强度将小磁铁放置在智能手机附近,打开磁力计功能,记录磁场强度值。
2. 测量线圈的磁场强度将线圈连接到直流电源和电流表,调节电流大小,记录电流表读数。
将线圈放置在智能手机附近,打开磁力计功能,记录磁场强度值。
3. 探究不同物体对磁场的影响将不同物体(如金属、塑料等)放置在智能手机附近,打开磁力计功能,观察磁场强度的变化。
六、实验结果与分析1. 小磁铁的磁场强度通过实验,我们测量到小磁铁的磁场强度约为0.5高斯。
2. 线圈的磁场强度当线圈中的电流为1安培时,测量到的磁场强度约为0.1高斯。
3. 不同物体对磁场的影响当将金属物体放置在智能手机附近时,磁场强度明显增强;而将塑料物体放置在智能手机附近时,磁场强度几乎没有变化。
七、实验结论1. 磁力计是一种有效的磁场测量工具,可以用于测量小磁铁、线圈等物体的磁场强度。
2. 电流和磁性物质对磁场有显著影响,金属物体可以增强磁场,而塑料物体对磁场几乎没有影响。
八、实验总结本次实验使我们加深了对磁场概念的理解,学习了使用磁力计测量磁场强度的方法,并探究了不同物体对磁场的影响。
在实验过程中,我们遇到了一些问题,如磁场强度测量误差等,但通过查阅资料和与同学讨论,我们成功解决了这些问题。
本次实验锻炼了我们的实验操作能力和分析问题能力,提高了我们的科学素养。
《应用地磁学》实验报告姓名:张嘉琪学号: 1010112225指导教师:李淑玲实验地点:实验室319实验日期: 2014-05-24实验二:磁性体磁场正演一、实验目的:1、通过球体、水平圆柱体磁场的正演计算,掌握简单规则磁性体正演磁场的计算方法;2、通过计算认识球体与水平圆柱体磁场的一般分布规律,了解影响磁性体磁场的主要因素(如磁性体的形体、物性参数、走向或计算剖面的选择等),培养学生实际动手能力与分析问题的能力。
二、实验内容用Matlab 语言或C 语言编程实现球体和水平圆柱体的磁场(包括Za 、Ha 、Δt)的正演计算。
三、实验要求假设地磁场方向与磁性体磁化强度方向一致且均匀磁化的情况下,当地磁场T=50000nT ,磁倾角I=60°,球体与水平圆柱体中心埋深R=30m ,半径r=10m ,磁化率k=0.2(SI ),计算(观测)剖面磁化强度水平投影夹角A ′=0°时:1、正演计算球体的磁场(Za 、Hax 、Hay 、ΔT ),画出对应的平面等值线图、曲面图及主剖面异常图;2、正演计算水平圆柱体的磁场(Za 、Ha 、ΔT ),画出主剖面异常结果图;3、通过改变球体与水平圆柱体的几何参数、磁化强度方向(I )、计算剖面的方位角(A ′),观察主剖面磁场Za 的变化,分析磁化方向与计算剖面对磁性体磁场特征的影响。
四、实验原理球体与水平圆柱体磁场(Za 、Ha 、ΔT )的计算公式是以磁化强度倾角I 、有效磁化倾角is 和剖面与磁化强度水平投影夹角A ′来表达。
1、球体磁场的正演公式: [[[⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫'-'---++='+-'--++='+-'--⋅++=]sin cos 3cos cos 3sin )2( )(4]cos cos 3sin 3sin cos )2( )(4]sin cos 3sin 3cos cos )2( )(42222/522202222/522202222/52220A I Ry A I Rx I y x R R y x m Z A I xy I Ry A I R x y R y x m H A I xy I Rx A I R y x R y x m H a ay ax πμπμπμ()]sin 2sin 32sin cos 3cos 2sin 3sin cos )2(cos cos )2(sin )2[(42222222222222222/52220A I yR A I xy A I xR A I R x y A I R y x I y x R R y x mT '-'+'-'--+'--+--++=∆πμ2、水平圆柱体磁场的正演公式:⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫+-+-=--+=]sin 2cos )[()(12]cos 2sin )[()(12222220222220s s s a s s s a i Rx i x R R x m H i Rx i x R R x m Z πμπμ()()()()[]902cos 2902sin sin sin 2222220----+=∆s s s si Rx i x R i I R x m T πμ 3、有效磁化强度Ms 与有效磁化倾角is :⎪⎭⎪⎬⎫'==+'=+=--)sec ()sin cos (cos )(112222/122A tgI tg M M tg i I A I M M M M x z s z x s 五、计算程序代码:1、球体matlab 代码:clc;clear;%% 测点分布范围dx=5; % X 方向测点间距dy=5; % Y 方向测点间距nx=81; % X 方向测点数ny=81; % Y 方向测点数xmin=-200; % X 方向起点ymin=-200; % Y 方向起点x=xmin:dx:(xmin+(nx-1)*dx); % X 方向范围y=ymin:dy:(ymin+(ny-1)*dy); % Y 方向范围[X,Y]=meshgrid(x,y); % 转化为排列% 球体参数i=pi/3; %磁化倾角ia=0; %剖面磁方位角R=10; % 球体半径 mv=4/3*pi*R^3u=4*pi*10^(-7);%磁导率T=0.5*10^(-4);%地磁场强度k=0.2;%磁化率M=k*T/u; %磁化强度 A/mm=M*v; %磁矩D=30; % 球体埋深 m% 球体Za理论磁异常Za=(u*m*((2*D.^2-X.^2-Y.^2)*sin(i)-3*D*X.*cos(i)*cos(a)-3*D*Y.*cos(i)*sin(a))). /(4*pi*(X.^2+Y.^2+D.^2).^(5/2));% 球体Hax理论磁异常Hax=(u*m*((2*X.^2-Y.^2-D.^2)*cos(i)*cos(a)-3*D*X.*sin(i)+3*X.*Y.*cos(i)*sin(a)) )./(4*pi*(X.^2+Y.^2+D.^2).^(5/2));%球体Hay理论磁异常Hay=(u*m*((2*Y.^2-X.^2-D.^2)*cos(i)*sin(a)-3*D*Y.*sin(i)+3*X.*Y.*cos(i)*cos(a)) )./(4*pi*(X.^2+Y.^2+D.^2).^(5/2));%球体ΔT理论异常T=Hax*cos(i)*cos(a)+Hay*cos(i)*sin(a)+Za*sin(i);%绘平面异常等值线图(二维)figure(1),clf,subplot(221),contourf(X,Y,Hax);xlabel('X(m)'),ylabel('Y(m)'),title('理论球体Hax异常');axis equal,axis([-50 50 -50 50]),colorbar;subplot(222),contourf(X,Y,Hay);xlabel('X(m)'),ylabel('Y(m)'),title('理论球体Hay异常');axis equal,axis([-50 50 -50 50]),colorbar;subplot(223),contourf(X,Y,Za);xlabel('X(m)'),ylabel('Y(m)'),title('理论球体Za异常');axis equal,axis([-50 50 -50 50]),colorbar;subplot(224),contourf(X,Y,T);xlabel('X(m)'),ylabel('Y(m)'),title('理论球体ΔT异常');axis equal,axis([-50 50 -50 50]),colorbar;%绘制曲面图(三维)figure(2),clf,subplot(221),mesh(X,Y,Hax),shadinginterp,xlabel('X(m)'),ylabel('Y(m)'),zlabel('理论球体Hax异常'),colorbar; subplot(222),mesh(X,Y,Hay),shadinginterp,xlabel('X(m)'),ylabel('Y(m)'),zlabel('理论球体Hay异常'),colorbar; subplot(223),mesh(X,Y,Za),shading interp,xlabel('X(m)'),ylabel('Y(m)'),zlabel('理论球体Za异常'),colorbar;subplot(224),surf(X,Y,T),shading interp,xlabel('X(m)'),ylabel('Y(m)'),zlabel('理论球体ΔT异常'),colorbar;%绘制主剖面异常等值线Za1=(u*m*((2*D.^2-x.^2)*sin(i)-3*D*x.*cos(i)*cos(a)))./(4*pi*(x.^2+D.^2).^(5/2) );Hax1=(u*m*((2*x.^2-D.^2)*cos(i)*cos(a)-3*D*x.*sin(i)))./(4*pi*(x.^2+D.^2).^(5/2 ));Hay1=(u*m*((-x.^2-D.^2)*cos(i)*sin(a)))./(4*pi*(x.^2+D.^2).^(5/2));T1=Hax1*cos(i)*cos(a)+Hay1*cos(i)*sin(a)+Za1*sin(i);figure(3),clf,subplot(221)plot(x,Za1,'g-','linewidth',1.3);xlabel('X(m)'),ylabel('理论球体Za异常'); subplot(222)plot(x,Hax1,'k-','linewidth',1.3);xlabel('X(m)'),ylabel('理论球体Hax异常'); subplot(223)plot(x,Hay1,'r-','linewidth',1.3);xlabel('X(m)'),ylabel('理论球体Hay异常'); subplot(224)plot(x,T1,'b-','linewidth',1.3);xlabel('X(m)'),ylabel('理论球体ΔT异常');%绘制异常剖面图figure(4),clf,for i=0:pi/6:pi/2Za2=(u*m*((2*D.^2-x.^2)*sin(i)-3*D*x.*cos(i)*cos(a)))./(4*pi*(x.^2+D.^2).^(5/2) );hold onplot(x,Za2,'r-','linewidth',1.3),xlabel('X(m)'),ylabel('磁力异常(磁倾角改变)'),grid on;endh=legend('Za');legend(h,'boxoff');figure(5),clf,for a=0:pi/6:piA=pi/3;Za2=(u*m*((2*D.^2-x.^2)*sin(i)-3*D*x.*cos(i)*cos(a)))./(4*pi*(x.^2+D.^2).^(5/2) );hold onplot(x,Za2,'r-','linewidth',1.3),xlabel('X(m)'),ylabel('磁力异常(磁方位改变)'),grid on;endh=legend('Za');legend(h,'boxoff');figure(6),clf,for i=pi/3;a=0;R=10:5:20v=4/3*pi*R^3m=M*v;Za2=(u*m*((2*D.^2-x.^2)*sin(i)-3*D*x.*cos(i)*cos(a)))./(4*pi*(x.^2+D.^2).^(5/2) );hold onplot(x,Za2,'r-','linewidth',1.3),xlabel('X(m)'),ylabel('磁力异常(球体半径)'),grid on;endh=legend('Za');legend(h,'boxoff');圆柱体程序代码:clc;clear;%% 测点分布范围dx=5; % X方向测点间距dy=5; % Y方向测点间距nx=81; % X方向测点数ny=81; % Y方向测点数xmin=-200; % X方向起点ymin=-200; % Y方向起点x=xmin:dx:(xmin+(nx-1)*dx); % X方向范围y=ymin:dy:(ymin+(ny-1)*dy); % Y方向范围[X,Y]=meshgrid(x,y); % 转化为排列% 水平圆柱体参数i=pi/3; %磁化倾角a=0;%剖面磁方位角Is=(tan(tan(i)*sec(a)))^(-1);R=10; % 圆柱体横截面半径 mS=pi*R^2; %圆柱体横截面面积u=4*pi*10^(-7); %磁导率T=0.5*10^(-4);%地磁场强度k=0.2;%磁化率M=k*T/u; %磁化强度 A/mMs=M*((cos(i)*cos(a))^2+(sin(i))^2);m=Ms*S; %单位长度的有效磁矩D=30; % 圆柱体中心点埋深 m% 圆柱体Za理论磁异常Za=(u*m*((D.^2-X.^2)*sin(Is)-2*D*X.*cos(Is)))./(2*pi*(X.^2+D.^2)^2);% 圆柱体Ha理论磁异常Ha=(-u*m*((D.^2-X.^2)*cos(Is)+2*D*X.*sin(Is)))./(2*pi*(X.^2+D.^2)^2);%圆柱体ΔT理论异常T=(u*m*sin(i)*((D.^2-X.^2)*cos(2*i-pi)-2*D*X.*sin(2*Is-pi/2)))./(sin(Is)*((D.^2 -X.^2)*sin(2*Is-pi/2)-2*D*X.*cos(2*Is-pi/2)));%绘平面异常等值线图(二维)figure(1),clf,subplot(221),contourf(X,Y,Za);xlabel('X(m)'),ylabel('Y(m)'),title('理论圆柱体Za异常');axis equal,axis([-200 200 -200 200]),colorbar;subplot(222),contourf(X,Y,Ha);xlabel('X(m)'),ylabel('Y(m)'),title('理论圆柱体Ha异常');axis equal,axis([-200 200 -200 200]),colorbar;subplot(223),contourf(X,Y,T);xlabel('X(m)'),ylabel('Y(m)'),title('理论圆柱体ΔT异常');axis equal,axis([-200 200 -200 200]),colorbar;%绘制曲面图(三维)figure(2),clf,%clf清除图形subplot(221),mesh(X,Y,Za),shading interp,xlabel('X(m)'),ylabel('Y(m)'),zlabel('理论圆柱体Za异常'),colorbar;subplot(222),mesh(X,Y,Ha),shading interp,xlabel('X(m)'),ylabel('Y(m)'),zlabel('理论圆柱体Ha异常'),colorbar;subplot(223),surf(X,Y,T),shading interp,xlabel('X(m)'),ylabel('Y(m)'),zlabel('理论圆柱体ΔT异常'),colorbar;%主剖面视图figure(3),clf,subplot(311)for x=-200:5:200Za1=(u*m*((D.^2-x.^2)*sin(Is)-2*D*x.*cos(Is)))./(2*pi*(x.^2+D.^2)^2);hold on;plot(x,Za1,'b-*','linewidth',1.3),xlabel('X(m)'),ylabel('圆柱体Za异常'); endsubplot(312)for x=-200:5:200Ha1=(-u*m*((D^2-x^2)*cos(Is)+2*D*x*sin(Is)))/(2*pi*(x^2+D^2)^2);hold on;plot(x,Ha1,'b-*','linewidth',1.3),xlabel('X(m)'),ylabel('圆柱体Ha异常'); endsubplot(313)for x=-200:5:200T1=(u*m*sin(i)*((D^2-x^2)*cos(2*i-pi)-2*D*x*sin(2*Is-pi/2)))/(sin(Is)*((D^2-x^2 )*sin(2*Is-pi/2)-2*D*x*cos(2*Is-pi/2)));hold on;plot(x,T1,'b-*','linewidth',1.3),xlabel('X(m)'),ylabel('圆柱体T异常');end%绘制异常剖面图figure(4),clf,for i=0:pi/6:pi/2Is=(tan(tan(i)*sec(a)))^(-1);Ms=M*((cos(i)*cos(a))^2+(sin(i))^2);m=Ms*S;Za1=(u*m*((D.^2-X.^2)*sin(Is)-2*D*X.*cos(Is)))./(2*pi*(X.^2+D.^2)^2); hold onplot(X,Za1,'r-*'),xlabel('Y(m)'),ylabel('磁力异常(磁倾角)'),grid on; endh=legend('Za');legend(h,'boxoff');figure(5),clf,for a=0:pi/6:pi/2i=pi/3;Is=(tan(tan(i)*sec(a)))^(-1);Ms=M*((cos(i)*cos(a))^2+(sin(i))^2);m=Ms*S;Za1=(u*m*((D.^2-X.^2)*sin(Is)-2*D*X.*cos(Is)))./(2*pi*(X.^2+D.^2)^2); hold onplot(X,Za1,'r-*'),xlabel('Y(m)'),ylabel('磁力异常(方位角)'),grid on; endh=legend('Za');legend(h,'boxoff');figure(6),clf,for R=10:5:20i=pi/3;a=0;S=pi*R^2;m=Ms*S;Za1=(u*m*((D.^2-X.^2)*sin(Is)-2*D*X.*cos(Is)))./(2*pi*(X.^2+D.^2)^2); hold onplot(X,Za1,'r-*'),xlabel('Y(m)'),ylabel('磁力异常(半径)'),grid on; endh=legend('Za');legend(h,'boxoff');六、实验结果:球体实验结果:平面等值线图:曲面图:主剖面视图:球体参数改变后的主剖面视图:(半径改变)磁倾角改变后的主剖面视图:剖面方位角改变后的剖面图:圆柱体实验结果:平面等值线图:曲面图:主剖面视图:球体参数改变后的主剖面视图:(半径改变)磁倾角改变后的主剖面视图:剖面方位角改变的异常图:七、结果分析:球体分析:平面图特征:球体的磁场ΔT不仅与地磁场方向有关,还与观测剖面有关。