四实验4-频率域磁异常处理转换(精)

重磁资料采集与处理实习一、实习目的（1）通过本次实习，加深对理论知识的认识和理解。

（2）熟悉Grapher和sufer以及matlab软件的使用，会进行基本的操作和数据处理。

二、实习内容（1）重磁数据的光滑、拟合、插值和网格化1、利用Grapher软件实现磁异常曲线的光滑、拟合与去噪上图红线代表线性光滑后的结果，可见磁异常在局部呈锯齿状，很可能地下分布有基性的喷出岩；蓝线代表10阶多项式拟合后的结果，可以反映区域场的变化情况。

将原始曲线改为散点图，可看出光滑后的效果。

2、利用Surfer软件实现磁异常数据的网格化与显示测区内测点分布图如下：打开sufer，点击Grid中出现Data，然后选中目标文件进行网格化，将网格化的文件在sufer中显示如下：（2）组合长方体重力异常计算与分析1、计算出多个长方体的重力异常，并将结果导出为GRD格式Model 1：X1 = -100; %长方体X方向起点坐标X2 = 100; %长方体X方向终点坐标Y1 = -100; %长方体Y方向起点坐标Y2 = 100; %长方体Y方向终点坐标Z1 = 10; %长方体Z方向起点坐标Z2 = 55; %长方体Z方向终点坐标经过matlab运行后导出mod_1.grdModel 2：X1 = 120; %长方体X方向起点坐标X2 = 180; %长方体X方向终点坐标Y1 = 120; %长方体Y方向起点坐标Y2 = 180; %长方体Y方向终点坐标Z1 = 1; %长方体Z方向起点坐标Z2 = 20; %长方体Z方向终点坐标经过matlab运行后导出mod_2.grdModel 3：X1 = -75; %长方体X方向起点坐标X2 = -125; %长方体X方向终点坐标Y1 = -75; %长方体Y方向起点坐标Y2 = -125; %长方体Y方向终点坐标Z1 = 1; %长方体Z方向起点坐标Z2 = 20; %长方体Z方向终点坐标经过matlab运行后导出mod_3.grd2、利用Sufer软件绘制重力异常平面等值线图Model 1:Model 2：Model 3：3、合并生成多个长方体组合模型的重力异常利用surfer中grid中的math进行组合。

磁学实验数据处理与分析磁学实验是物理学中的重要实验之一，通过实验数据的处理与分析，可以更好地理解磁学的基本原理，并从中获得有用的信息。

本文将介绍磁学实验数据处理与分析的步骤和方法。

一、实验数据处理1. 数据收集与整理在进行磁学实验时，首先需要收集实验数据。

常见的磁学实验包括磁感应强度的测量、磁场的分布测量等。

在收集实验数据时，要确保数据的准确性和完整性，尽量避免产生误差。

收集到的数据需要进行整理，包括去除异常值、归一化处理等。

异常值是指与其他数据相比明显偏离的数值，可能是由于实验设备故障或人为误操作导致的。

删除异常值可以提高数据的准确性和可靠性。

2. 数据标定与单位转换对于磁学实验数据，常常需要进行标定和单位转换。

标定是指将原始数据转化为实际物理量的过程。

例如，在测量磁感应强度时，通过标定可以将所得的电压值转化为磁感应强度值。

单位转换是指将数据从一个单位转化为另一个单位。

例如，将磁感应强度的单位从特斯拉转换为高斯。

单位转换需要根据实验的具体要求进行。

3. 数据分组与统计在磁学实验中，常常需要将数据按照一定的规则进行分组，并对每组数据进行统计分析。

例如，可以将磁感应强度的数据按照不同的位置或不同的距离进行分组，并计算每组数据的平均值、标准差等统计量。

数据分组与统计可以帮助我们更好地了解实验数据的特征和规律，发现其中的规律和异常。

二、实验数据分析1. 数据可视化对于磁学实验数据，可以通过绘制图表来进行分析和展示。

常用的图表包括折线图、柱状图、散点图等。

绘制图表时，要选择合适的图表类型，使得数据的特征更加明显、直观。

同时，要保证图表的美观，标题、坐标轴的标签等要清晰可读。

2. 数据拟合与回归分析对于一些复杂的磁学实验数据，可能需要进行数据拟合和回归分析，以找出数据中的规律和趋势。

拟合是指利用数学模型来拟合实验数据，以求得最佳拟合曲线。

回归分析则是通过建立数学模型，确定变量之间的关系。

通过数据拟合和回归分析，可以进一步深入挖掘实验数据中的信息，提供更加准确的预测和分析结果。

实验四、磁光调制实验[实验目的]1.了解法拉第效应的工作原理；2.掌握磁光调制器件性能参数的测量方法；[实验原理]原来没有旋光性的透明介质，如水、铅玻璃等，放在强磁场中，可产生旋光性，这种现象称为法拉第效应。

具体的现象是，把磁光介质放到磁场中，使光线平行于磁场方向通过介质时，入射的平面偏振光的振动方向就会发生旋转，转移角度的大小与磁光介质的性质、光程和磁场强度等因素有关。

对于不同的介质其振动面的旋转方向不同，顺着磁场方向看，使振动面向右旋的，称为右旋或正旋介质，反之，则称为左旋或负旋介质。

ψ＝VlBcosα式中，ψ为振动面旋转的角度， l为光程，B为磁感应强度，α为光线与磁场的夹角，V为比例常数，称费尔德常数，单位rad/Tm，它与磁光介质和入射光的波长有关，是一个表征介质磁光特性强弱的参量。

对于给定的磁光介质，振动面的旋转方向只决定于磁场方向，与光线的传播方向无关。

这点是磁光介质和天然旋光介质之间的重要区别。

就是说，天然旋光性物质，它的振动面旋转方向不只是与磁场方向有关，而且还与光的传播方向有关。

例如，光线两次通过天然性的旋光物质，一次是沿着某个方向，另一次是与这个方向相反，观察结果，振动面并没旋转。

可是磁光物质则不同，光线以相反的两个方向两次通过磁光物质时，其振动面的旋转角是叠加的。

因此，在磁致旋光的情况下，使光线多次通过磁光物质可得到旋转角累加。

图1 磁光调制器结构简图磁光调制器就是根据法拉第效应制成的，其结构见图67-1。

将磁光介质（铁钇石榴石Y3Fe5O12或三溴化铬CrBr3）置于激磁线圈中。

在它的左右两边，各加一个偏振片。

安装时，使它们的光轴彼此垂直。

没有磁场时，自然光通过起偏振片变为平面偏振光通过磁光介质。

达到检偏振片时，因振动面没有发生旋转，光因其振动方向与检偏振片的光轴垂直而被阻挡，检偏振片无光输出。

有磁场时，入射于检偏振片的偏振光，因振动面发生了旋转，检偏振片则有光输出。

光输出的强弱与磁致的旋转角ψ有关。

第26卷　第2期　2004年5月　物探化探计算技术 V o l.26N o.2 M ay 2004CO M PU T IN G T ECHN IQ U ES F OR GEO PHY SICAL A N D GEO CHEM ICA L EX PL O RA T IO N文章编号:1001—1749(2004)02—0133—03用等效磁源法进行磁异常转换于德武(中国地质科学院　地球物理地球化学勘查研究所,河北　廊坊　065000)摘　要:用等效磁源法实现常规磁异常换算(延拓、求导、假重力异常换算、化磁极)的模型计算算例显示了等效源法在使用上的灵活性和方便性。

与频率域换算方法相比,说明了等效源法换算结果更优于频率域换算结果。

关键词:等效磁源法;换算;多解性中图分类号:P631.2 文献标识码:ACONVERSIONS OF MAGNETIC ANOMALY WITH THEEQUIVALENT SOURSE METHODYU de-w u(I nstitute o f Geop hy sical and Geochemical Exp loration ,L angf ang 065000,China )Abstract :Theoretical ex amples of mag netic ano maly conv ersion (continuation ,derivation ,pseudo -gr av ity and r educed to the po le )w ith an equiv alent source method are given in this paper .T he flexibility and simplifying of the method are show n in applicatio n to the sy nthetic mo deling and the results are better comparing w ith frequency dom ain m ethod.Key words :equiv alent source m ethod;conver sion;am big uity0　前　言在进行常规的磁异常数据换算(延拓、求导、假重力异常换算、化磁极等)时,通常都是在空间域或频率域来完成。

应用地磁学实验报告实验2——磁异常转换计算学号： 10105218 姓名：朱占升一、实验目的1、掌握水平圆柱体磁场异常分布；2、用Matlab实现水平圆柱体的磁异常场正演计算；3、利用正演结果进行磁异常分量之间的换算；4、通过程序换算认知测点间距即采样点数对换算效果的影响；5、加深对磁法勘探的理解认识；二、程序代码%磁法异常换算%剖面为北向A’=0度，则有I=is。

%所测数据均在同一水平面，柱体深30m，半径8m,测点数为100,%测点间距依次选取2 4 6 8mclcclearfprintf('\n柱体深30m，半径8m,测点数为100,点距依次选取2 4 6 8m\n');for b=2:2:8fprintf('\n点距取%dm\n',b);figure('color','w','NumberTitle','off ','name','za-→ha');x2=1:b:100*b; %点距为bmx1=x2-100*b/2;h=30; %柱深R=8; %柱体半径 ms=pi*(R^2);%柱体截面积k=0.2; %磁铁矿磁化率u=4*pi*10^(-7); %磁导率B=50000; %nT磁感应强度H=B/u ; %磁化场强度M=k*H; %磁化强度m=M*s; %磁矩a=0; %剖面为北向A’=0度.I=90/180*pi; %倾斜角is=atan(tan(I)*csc(pi/2-a));hold onza=u*m*((h.^2-x1.^2)*sin(is)-2*h*x1.*cos(is))./(2*pi*(x1.^2+h.^2).^2);hax=-1*u*m*((h.^2-x1.^2)*cos(is)+2*h*x1.*sin(is))./(2*pi*(x1.^2+h.^2).^2);plot(x2, za,'.-m');plot(x2, hax,'.-g');title('za转换为hax')xlabel(' X剖面走向/m');ylabel('磁异常nT');c=[0.4268 0.1749 0.1103 0.0813 0.06450.0536 0.0458 0.0400 0.0355 0.1759];n=length(c); %转换系数个数m=length(za);for i=(n+1):(m-n)haxz=0;for j=1:nhaxz=haxz+c(j)*(za(i+j)-za(i-j));endhaxzh(i)=haxz;endfor i=1:80haxzh1(i)=haxzh(i+10);endx=((n+1)*b):b:(100*b-n*b);plot(x,haxzh1,'.-')legend('za','hax','za→hax');end三、输出图形及解释通过图形可以知道当点距大于6m是转换出的H a与正演的H a有明显的图形失真（假异常），随着测点间距的加大，失真越厉害。

重磁实验二《重、磁资料处理与解释》上机实验报告实验二：频率域位场处理和转换实验姓名：学号：专业：地球物理学指导教师：王万银、纪晓琳完成时间：2017.1.10目录1 基本原理 (3)2 输入/输出数据格式设计 (3)2.1 输入/输出数据文件名 (3)2.2重要变量名 (3)3 总体设计 (4)4 测试结果 (4)5 结论及建议 (5)附录：源程序代码 (6)1基本原理当已知实测平面的异常时，换算场源以外的异常称之为延拓，分为向上延拓和向下延拓。

半空间狄利克莱问题解析解：[][][]),,(),,(),,(),,()(222ζζ??πy x W F e y x W F z v u Y z y x Q F z v u ?=?-=-+- 其中：)(222z v u e -+-?π称为延拓因子，ζ为计算面Z 坐标，Z 轴向下为正方向，[]),,(ζy x W F 为计算面频率域位场，[]),,(z y x Q F 为延拓面的频率域位场。

2 输入/输出数据格式设计2.1 输入/输出数据文件名输入数据和输出数据文件名均保存在“parameter.txt ”中。

第一行为输入的低高度观测面数据文件；第二行为输出的高高度观测面数据文件；第三行～第四行依次为输入的扩边比例因子和延拓高度。

A20_mag.grdA53_mag.grd1.53.32.2重要变量名filename_Field:低高度观测面数据文件filename_Conti:高高度观测面数据文件Field(m,n): 低高度观测面数据Conti(m,n): 高高度观测面数据error: 延拓后的均方误差factor_x: 扩边比例因子（>1.0）height: 延拓高度（>0：向上延拓，<0：向下延拓）Factor_Conti: 延拓因子point: 点数line: 线数m: 扩边以后总点数（满足2的幂次方）n: 扩边以后总线数（满足2的幂次方）3 总体设计4 测试结果图1 低高度观测面位场等值线图5 结论及建议（1）由高高度观测面位场等值线图（图2）可以看出，向上延拓的效果较好，能清晰地反映磁异常位置，等值线光滑，均方误差仅为1.660418。

磁法勘探上机实验报告*名：***学号： ********** 指导教师：***日期：2020.4.20一、实验目的1、加深对磁性体磁异常在频率域处理转换原理与作用的认识；2、用Matlab语言编程实现频率域磁异常处理与转换，如向上延拓、导数计算、∆T磁异常化极等处理，培养程序开发与数据处理的动手能力。

二、实验内容1、利用两个大小与埋深不同的球体产生的平面磁异常数据（如ΔT、Za），选择频率域向上延拓算子、导数计算算子、化磁极算子，通过频率域实现磁异常的处理与转换；2、磁异常数据准备：自行准备，利用正演实验计算球体的磁异常数据（ΔT、Za）；3、频率域处理转换算子：向上延拓算子、垂向二阶导数算子、化磁极算子。

1）球体正演参数自行设定，也可参考以下参数设置：（1）正演2个球体的叠加异常（如ΔT、Za），用于向上延拓、垂向二阶导数计算、化磁极的数据源；（2）平面磁异常计算范围：x：-200m至200m，y：-200m至200m，地磁场总强度T=5*10−9T，磁倾角I=45°，磁偏角D=0°；（3）假设球体1的参数：半径r1=2m,球心坐标（50m,0m,5m）,磁化强度M1= 0.1 A/m；（4）假设球体2的参数：半径r1=15m,球心坐标（-50m,0m,30m）,磁化强度M2= 0.2 A/m；2）如上数据可以存储为grd文件，处理转换时直接调用即可。

三、实验要求球体某分量磁异常上延计算、导数计算、化磁极可仟选其一，具体要求如下：1、上延计算：对ΔT或Za向上延拓不同高度，画出对应结果图；2、导数计算：利用ΔT或Za异常计算垂向二阶导数，画出对应结果图；3、化磁极：利用ΔT数据进行化极处理，画出对应结果图；4、观察转换前后的异常特征，分析这些处理转换的作用。

四、实验原理在频率域实现磁异常处理转换计算简便，速度快。

通过频率域处理转换的基本过程为：1）先将对磁异常进行傅里叶变换求磁异常频谱；2）将磁异常频谱与频域处理转换的算子相乘，得到转换后的频谱；3）对转换后的频谱进行反傅里叶变换得到磁异常。