磁性体磁场正演计算：球体与水平圆柱体分析

该实验是关于磁性体磁场正演计算的一个教学实践，旨在通过球体和水平圆柱体的磁场模拟，使学生掌握简单的磁性体正演计算方法，并理解影响磁场的因素，如形状、物性参数和计算剖面的选择。实验中，学生将使用Matlab或C语言编写程序，计算并可视化磁场分布。实验要求包括计算球体和水平圆柱体的磁场参数，并通过改变几何参数和磁化方向观察磁场变化。 实验内容详细展开： 1. 球体磁场正演计算：利用给定的地磁场参数（T=50000nT，I=60°）和磁性体信息（R为埋深，r为半径，k为磁化率，这里为0.2 SI单位），计算球体在Za（垂直分量）、Hax（水平X向分量）、Hay（水平Y向分量）和ΔT（总磁场变化）的磁场强度。随后，绘制平面等值线图、曲面图以及主剖面异常图，以直观展示磁场分布。 2. 水平圆柱体磁场正演计算：同样基于地磁场参数和磁性体参数，计算水平圆柱体的Za、Ha和ΔT。最后，绘制主剖面异常结果图，以显示其磁场特征。 3. 参数变化分析：通过调整球体和水平圆柱体的几何尺寸、磁化强度方向I和计算剖面方位角A'，观察并分析这些变化对主剖面磁场Za的影响，揭示磁化方向和计算剖面对磁场特征的重要性。 实验原理涉及的数学表达式包括球体和水平圆柱体的磁场正演公式，以及有效磁化强度Ms与有效磁化倾角is的关系。在实际编程中，实验可能使用循环结构生成测点坐标网格，然后根据正演公式进行计算，并用Matlab或C语言的绘图功能展示结果。 例如，以下是一个简化的Matlab代码片段，用于生成X和Y方向的测点坐标网格： ```matlab 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 ``` 接下来，将使用这些坐标进行磁场计算，并利用Matlab的绘图函数如`contourf`或`surf`绘制等值线图和曲面图，以及`plot`函数绘制剖面图。 这个实验不仅涵盖了基础的磁场理论，还强化了编程技能和问题解决能力，是理论与实践的结合，有助于学生深入理解磁性体磁场的分布规律。