地磁学课程实验指导书.docx

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1、地磁学课程实验指导书熊仲华防灾科技学院2017年03月图12普通量板二、磁暴报告的制作（手工方法）当发现记录到磁暴时，应及时处理；每月应制作一份磁暴报告。这也是地磁观测数据处理中的重要工 作之一。识别磁暴如何从地磁记录中确定磁暴呢？我们可以采用如下原则：（1）考察记录曲线。首先观察记录曲线是否光滑，特别是H分量的记录（注意：在中低纬度地区, 是以H分量的记录为标准的），若锯齿形变化特别丰富且整个变化幅度都很大，可能为磁暴。（2）考察K指数。量算变化较大部分的各个3小时时段的K指数，若最大的K指数大于或等于5时, J能为磁暴。（3）考察磁暴形态。满足前两条后，耍看整个变化是否具有磁暴的3个阶段，

2、即是否满足磁暴的形 态特征。（4）考虑磁暴的全球同时性根据磁暴具有的全球同时性，可与周围的测点联系，考察是否各点都同时记录到了这一变化。制作磁暴报告磁暴报告如下表。按其内容要求制作方法如下：磁暴报告一生新2的曳布出大话动匕四曲4aM券（1）确定磁暴开始时刻。在地磁记录（磁照图）中，找出H分量突然发生急剧增加变化的时刻（急始型），或出现较迅速 增加、变化剧烈、且周围测点同时出现剧烈变化的时间（缓始型），即为磁暴开始时间，如图13a中标 有Sc箭头处为急始型的开始时刻；b中标有Gc处为缓始型磁暴的开始时间。用普通量板的时间线来确定 磁暴开始时间。注意：磁暴开始时间一律采用世界时（请考虑为什么？ ）

3、o急始型磁暴开始时间准至“分 钟”（ 1979年9月8日04点50分）；缓始型则准至“小时”（ 1988年1月2日4点）。确定磁暴终止时间。确定磁暴终止时间的原则是：磁场变化很平缓、恢复了原来平静的状态（规则日变化Sr形态）;在连续23个时段内4指数都满足小于或等于2时，记录曲线开始变光滑。满足上述条件的时间为磁暴终止时间，单位取到“小时”。如图13a中标有箭头处（ 1979年9月8 日18点），此时间可由磁照图中的时号线得出。注意：磁暴终止时间也必须采用世界时记。（3）确定磁暴类型。根据本专题第一章第三节所讲内容，由磁暴初相形态分析磁暴是“急始型”？缓始型？如图13a,从 04点50分开始，

4、H分量突然发生急剧增加变化，故此磁暴为急始型磁暴；图13b中，从04点开始， H分量出现较迅速增加、变化剧烈、且周围测点同时出现剧烈变化，则此磁暴为缓始型磁暴。（4）确定急始变幅。对急始型磁暴做此项工作。急始变幅是量取主要脉冲变幅，即磁场突然急剧变化的幅度。所以，如图 13a中所示a ,部分。用普通量板来量算其变化幅度毫米数（务必注意磁场变化的方向），换算成相应 的要素值，并填写在报告中（注意：三分量的急始在同一时刻）。（5）确定最大活动程度。最大活动程度是取整个磁暴期间（指磁暴开始到结束的整个时间段）的3小时时段K指数中最大的一个。 所以，首先应找出磁暴期间磁场变化最剧烈的部分，如图13a中

5、05点50分至11点；然后，按量算K 指数的方法，确定各时段的K指数，并选出最大的一个，按它所在的日期、时段、指数值填在报告中。（6）确定活动程度。活动程度是由最大活动程度确定的Aax指数来决定的。根据磁暴报告说明来确定此磁暴活动程度是m? ms? s?如图13a,= 7,磁暴活动程度是ms。（7）确定磁暴的最大幅度。磁暴最大幅度系指整个磁暴期间（指磁暴开始到结束的整个时间段）D、H、Z分量记录的磁场变化的最 高点与最低点之差。所以，首先应找出磁暴期间D、H、Z分量磁场变化的最高点与最低点，如图13a, H 分量磁场变化的最高点为05点50分，最低点为11点；然后，用普通量板分别量算出两点间的

6、幅度毫 米数，将毫米数换算成相应的要素值填写在报告中。量算磁暴的主要问题是：要从大量磁暴记录中掌握各种类型磁暴的特点，提高识别磁暴的能力。3.磁暴分析结果检验对磁暴分析结果的检验方法比较简单。由于磁暴是因太阳上发生带电粒子抛射而形成的。太阳活动经 日地空间耦合传到地球时，对高空各种电流体系的影响也不相同。再加上地壳部分产生的感应变化，使磁 暴的变化过程千奇百态。然而，根据磁暴是一种全球性的地球物理现象和磁暴的形态、持续时间和K 25 等方面的特点和规律，将多个台站所分析的同一磁暴的各种参数排列在一起时，其规律十分明显，就能准 确地识别出磁暴的有与无，是与非。这便是检验磁暴分析结果的原理与方法。

7、三、实验报告（实验二）实验题目：磁暴简报的制作实验目的:学会制作磁暴简报实验要求:量算4个磁暴记录,制作磁暴简报实验工具:地磁记录,普通量板,K量板,铅笔,磁暴简报表实验原理:简述识别磁暴的原则实验步骤:磁暴简报制作步骤数据表：磁暴简报数据分析:与标准结果进行比较,说明出现问题的原因实验体会：思考题：L什么是磁暴？磁暴过程分为儿个阶段？各阶段的名称及其地磁场变化的特点是什么？2 .如何确定磁暴的类型及其开始的时间？3 .确定磁暴结束时间的标准是什么？4 .什么是磁暴的活动程度？分为几种？如何确定它们？5 .什么是磁暴的最大活动程度？由什么来确定它？6 .什么是磁暴的最大幅度？实验三磁偏角、磁倾

8、角观测及观测数据处理一、磁偏角、倾角观测原理1.磁偏角观测原理。磁偏角是磁北方向与地理北方向之间的夹角，且当磁北方向位于地理北方向以 东时,磁偏角规定为正。因此,如果把仪器置于观测点处,且仪器度盘中心即为观测点，只要在仪器的水平度 盘上找到通过度盘中心的磁北方向、地理北方向的位置,就可以通过这个水平度盘确定出观测点的磁偏角 大小。通过观测点（仪器度盘中心）的磁北方向可以利用在水平面内自由旋转磁针（静止时所指的方向），也 可应用电磁感应原理等来确定。通过观测点的地理北方向是借助于对已知真方位角的固定标志的观测来确定的，即在离观测点不远 （200m左右）的地方设立一个固定标志，并用天文方法测定标志

9、与其真方位角。所谓真方位角是指观测点与 标志连线方向与地理北方向间的夹角（顺时针转角）。这样，只要测量出通过度盘中心的标志方向，就能确 定出过观测点的地理北方向。如图14所示。传感器轴线图14 磁偏角的观测原理图14 磁偏角的观测原理图15/观测原理示意图若仪器水平度盘中心。落在观测点P上，度盘的刻度沿顺时针方向增加，为磁北方向，其在度盘上的 读数为，s为固定标志，其在度盘上的读数为GV，）。已知标志的真方位角为力，则地理北方向在度盘上的读数为N.N = N I - A（1）因此有：D - M - N二 / -（屋- M ）令：A, = N 7 - M则有：D = A - Ay（2）其中，为称

10、为标志磁方位角，即标志方向与磁北方向的夹角。因此，在这里磁偏角又可理解为标志的地 理方位角与磁方位角之差，观测磁偏角的问题就转变为观测标志的磁方位角问题。根据磁偏角的定义,利用观测已知方位角标志的磁方位角来确定观测点的磁偏角大小，即为磁偏角的 观测原理。2.磁倾角测量原理 如图15,图中的圆是一个位于磁子午面的竖直度盘，0为刻度中心（代表测点），0为度盘的0刻线，m为传感器轴线。若m垂直于地磁场总强度（尸）方向，则根据磁倾角定义，传感器 轴线与0线的夹角为磁倾角。所以，磁倾角得观测原理是：根据磁倾角定义，利用观测传感器轴线方向与 度盘0刻线的夹角计算磁倾角I大小。二、磁通门原理1 .软磁性材料

11、。软磁性材料的磁化特性：磁滞回线描述了磁性材料的磁化过程，说明磁性材料的磁化 过程是非线性的，不同的磁性材料磁化所需的饱和磁场、产生的剩磁是不同的。如图16 （a）,软磁性材料的磁滞回线如同柳叶，即磁化所需饱和磁场很小、产生的剩磁却很大（或说极易被磁化、具有高导磁率）。常用的软磁性材料为不同的合金，如坡莫合金、锲铁高导磁合金、铁氧体等。图16DI仪观测原理2 .磁通门原理。如图16 （b）,若将上述软磁性材料（一般取坡莫合金）作成跑道形磁芯，并在磁芯 周围绕两层线圈，内层是在磁芯的两臂各均匀地绕有线圈，称为激励线圈，通电（激励电流）使磁芯磁化， 具有很强磁性；外层是在整个磁芯外绕有线圈，称为接

12、受线圈（或称检测线圈），检测感应电势。这就是 DI仪的传感器，磁芯的轴线方向就是传感器的轴线方向。若没有外磁场作用，当给激励线圈通电后，磁芯 两臂的磁通量变化大小相等、方向相反，接受线圈中没有感应电动势，检测信号为零（零磁场）。在地磁场作用下，若传感器轴线水平且垂直于磁子午面，或位于磁子午面内垂直于地磁场总强度后则接受线圈 检测信号为零；否则，接受线圈有感应电动势产生，检测信号不为零。所以，DI仪传感器的方向性极强, 用它可以确定地磁场的方向。三、磁通门磁偏角倾角仪（CTMDI仪）磁通门磁偏角倾角仪也称为磁通门经纬仪，简称CTMDI仪，属于电子式绝对观测仪，其用途是观 测测点、观测时刻的磁偏角

13、（。）和磁倾角（/）大小。磁通门磁力仪拥有很长的历史，第一台仪器出现在第二次世界大战之前。虽然，迄今已有100多种不 同的类型的仪器，但是，它们都是基于“软”磁性材料磁化的非线性特性，利用电磁感应原理来观测地磁 场及其变化。L CTMDI仪的整体结 如图17所示。DI仪由三部分组成：传感器用来接受地磁场信息；检测器是 检零设备（如图17 （b）,输出显示传感器轴线方向与地磁场水平分量（或总强度）是否垂直；无磁经纬仪（如图17 （a）和图18）用来确定标志、图传感器连接.水平制动手轮晏二 i_ .一水平微动手多I1 ，二地磁场水平分量或总强度的方向。专感器检测、（b）无磁经纬仪17CTM-DI磁

14、力整体构成图磁逋门传感器1.读数目镜远镜调焦筒s光匚望远目镜垂直制动手轮光学对点器目镜一j一转盘手轮一一圆水准器L基座锁紧手轮广福广角螺丝仪（如图17 （a）和图18）用来确定标志、图传感器连接.水平制动手轮晏二 i_ .一水平微动手多I1 ，二地磁场水平分量或总强度的方向。专感器检测、（b）无磁经纬仪17CTM-DI磁力整体构成图磁逋门传感器1.读数目镜远镜调焦筒s光匚望远目镜垂直制动手轮光学对点器目镜一j一转盘手轮一一圆水准器L基座锁紧手轮广福广角螺丝图18 CTM-DI磁力仪外形结构图图18 CTM-DI磁力仪读数镜图18 CTM-DI磁力仪读数镜2 .仪器技术指标 仪器的观测精度为0.

15、1，无磁经纬仪的测角 精度为W 3，望远镜的放大倍数为28倍，适用温度为-20+50 C0 , 分辨率为O.lnT,检测器为数字显示（输出以nT为单位，X 1 0档输出 范围为1999nT, XI档输出范围为199. 9nT）。读数尺如图27所示，读 数视场中有标记的为水平度盘，“V”标记的为垂直度盘。每格J , 估读到。3 .仪器工作流程DI仪的工作流程实际上是检测器的工作流程。传感器输出的感应信号，通过导线传 输到检测器，为了使检测器能反应出传感器轴线方向0.1 的变化，精心设计的工作流程如图19o图19 检测器工作流程图4、DI仪的观测误差及观测精度（1）DI仪的观测精度。由DI仪观测原

16、理可知，观测小/就是确定地磁场方向在度盘上的位置，然 后计算/大小。所以，度盘的精度决定了仪器的观测精度。已知度盘刻度精度为0.1,考虑到环境及 其他因素影响，仪器的观测精度一般为W0. 20 ,观测标准偏差为0.1 。（2） DI仪的观测误差。可以通过观测程序消除的误差。此类误差有两种：一是望远镜轴与传感器轴线不平行引起的误差：因传感器是固定在望远镜上的，传感器轴线位置是用 望远镜轴线位置代表的。在观测中采用传感器在望远镜上和下两次观测取平均值的方法来消除此误差。二是仪器转动中心与度盘刻度中心不重合引起的误差：这是水平和垂直度盘都存在的、仪器制作过程 中不可避免的。对于水平度盘，在观测中采用

17、盘左盘右（或盘南盘北）两次观测取平均值方法来消除；对 于垂直度盘，在观测中采用盘东盘西两次观测取平均值方法来消除。不能由观测程序来消除的误差，但应采取人为方法尽可能的减小。地磁场变化的影响：在观测过程中本身的变化是不规则的，当磁场变化较大甚至很剧烈时，观测 中检测器很难置零，因而会产生观测误差。为了克服和减少地磁场变化的影响，一是观测应在磁静日进行, 二是采用近零法观测。因仪器调整不当而引起的误差:例如:度盘没有真正调整水平;望远镜内影像没有真正调到目镜焦面 上;望远镜转轴不水平或镜内刻划线不竖直等等。需经常检查、认真调整仪器，使其影响达到微不足到的程 度。观测环境影响引起的误差。标志点应是经

18、久牢固可靠的,否则其位置的移动会直接影响观测精度;标 志点应尽可能地远离观测点，且与观测点处于同一水平面上；另外地壳的变动以及地面气层水平方向的折 光现象等也会影响对标志的观测。测点周围磁性物质的存在会对观测精度产生影响，即使把它们放在安全距离以外，有时也不能认 为其影响可完全消除。5 .DI仪的常见故障DI仪一般是经过严格检测后出厂的，较少出现故障，一旦出现某些故障，则应 求助于专业人员和专业设备。只有在出现以下几种情况时，用户可进行分析排除。断线：由于观测时需经常活动传感器，故传感器输出线有可能断线，致使检测器无显示。此时，应 先检测线断部位并将其去掉，然后，打开传感器外壳，将断线原样焊好

19、。制动搬把锁不紧：水平和垂直制动搬把用久后有可能出现琐不紧的情况，此时应松开搬把侧面的螺 钉，拧紧搬把琐紧螺钉，然后再把搬把侧面的螺钉拧紧。微动螺丝旋转手轮不起作用或作用不明显：这是微动手轮不居中造成的，应进行调节。对于水平微 动手轮，要求水平制动手把位于长椭圆形孔的中间；对于垂直微动手轮，要求微动手轮与螺杆之间有2mm 左右的间隙。蓄电池工作不正常：蓄电池充电时很快充满，放电时又很快放光，说明电池内阻增高、极板老化, 应更换电池。为使仪器保持完好工作状态、延长使用寿命，应每隔23年由专业人员进行一次检测和保养。四、磁偏角、磁倾角观测6 .观测前准备(1)安放仪器：将DI仪中心放于测点。(2)

20、调整仪器：首先调整其底座水平，然后调节度盘读数的清晰度，最后打开自动补偿器锁紧轮。(3)连接仪器：将电源、DI仪检测系统、传感器及无磁经纬仪连接好，注意接牢。(4)检查电源：检查电源电压:测量电压为+9V,激励电压为L2L4V。7 .观测方法 使用CTMDI仪观测磁偏角、磁倾角的方法有两种：指零观测和近零观测。指零观测：指零观测按观测原理是在观测过程中使检测器读数精确为零，只从经纬仪的度盘读数来 计算和/的观测。近零观测：近零观测是利用DI仪检测器在近零区域输出线形的条件，将DI仪传感器轴调整到使检 测器输出最接近于零的整分位置，在整分钟时读取检测器的输出量，换算为经纬仪度盘读数的观测。检测器

21、的输出量与度盘读数的换算：换算关系与观测要素有关。观测：如图20S 180X60()=X= 34385/(3)H3.观测/：如图21,设S为检测器的输出量，垂直度盘读数修正值/为：S180X60 / ()= / ()=34385/F(4)3.指零法观测与近零法观测的比较：指零法观测的优缺点：优点为由于观测直接利用检测器的零输出，所以，对仪器的线性度、格值 没有具体要求；观测时间短。缺点是由于每次观测都需及时记录时间和读数，所以，观测需两个人来完成；观测结果只依赖于 度盘读数，故难免存在读数误差。近零法观测的优缺点：优点是由于观测时记录的是正分时检测器的读数，故可以保证观测数据与 记录数据在时间

22、上的严格同步；观测中度盘读数不足整分部分的读数是由检测器读数换算出的，故不仅 可以避免估读的误差，还可减轻观测者视觉上的疲劳；大大降低了观测人员对DI仪传感器造成干扰的 可能性。缺点是观测时间较长，对仪器线性度、格值等指标要求较高。8 .指零法观测及观测数据处理磁偏角观测与计算：如表3.1。观测标志：a.将DI仪望远镜置于正镜位置（传感器位于望远镜上方，或记为“盘左”），观测标志,读记水平度盘 读数（记入标志盘左栏内）。b.将DI仪望远镜置于倒镜位置（传感器位于望远镜下方，或记为“盘右”），观测标志,读记水平度盘 读数（记入标志盘右栏内）。观测磁北：打开检测器电源。a.松开垂直制动手把,将垂直

23、度盘读数置于90。位置，并将DI仪置于正镜位置,锁上垂直制动手把。b.松开水平盘制动手把，将垂直盘放于北边（盘北），围绕DI仪垂直轴旋转底座，使检测器显示为零, 读记此时水平度盘读数和时间（记入表面时;盘北向上栏内）。c.置垂直盘于南边（盘南），围绕DI仪垂直轴旋转底座，使检测器显示为零，读记此时水平度盘读数 （记入盘南向上栏内）。d.松开垂直制动手把，将垂直度盘读数置于270。位置，并将DI仪处于倒镜位置，分别置垂直盘于盘 南、盘北，重复c、b,并读记水平度盘读数和时间（分别记入盘南向下、盘北向下、表面时栏内）。观测标志：重复。计算磁偏角及基线：a.计算观测磁北步骤b、c观测值的平均值；b.

24、计算观测磁北步骤d中盘南、盘北观测值的平均值，此值与a值差180。；C.计算a、b的均值（,以读数中小度数为均值的度数）和观测时间的均值；d.计算磁北方向读数/：加=/士 90 ；e.计算标志观测均值：先计算步骤观测值的平均值，再计算步骤观测值的平均值，然后计算步骤 和均值的平均值；f.计算真北方向读数肱物等于标志观测均值加（或减）标志方位角g.计算磁偏角D- D - m - Moh.计算磁偏角基线戊：根据偏角记录的标度值S、磁偏角观测时间内的记录相对基线的变化量也，按 公式： b= -S W d计算磁偏角基线。磁倾角观测与计算：如表3.1。表3.1 地磁偏角、倾角观测表台名：仪器号：日期：年

25、 月日墩号：观测者：标志：时钟：记录者：磁 偏.角 D 观 测时 间（UT）探头位置盘北（N）盘南（S）平均开始向上(1)O/(2)O/O/终了向下(4)0,(3)0/0/平均/o/m =标 志 观 测in = m x 90O/标志垂直盘左垂直盘右标志观测均值O/开始O/O/标志方位角0/终了O/O/真北方向M0/平均磁北方向m0/磁偏角D0/磁 倾 角.观 测时 间（UT）探头位置盘东（E）盘西（W）平均开始向上(1)O/(4)O/0/终了向下(2)O/(3)O/0/平均0/磁倾角1:O/计算：复核:（1）观测磁倾角。a.松开水平制动手把,将DT仪放于正镜、盘西（垂直盘在西边）位置,并置水平

26、盘于磁北位置（测时已 确定好的位置），锁紧水平制动手把。b.打开电源，松开垂直制动手把，上下转动DI仪望远镜使检测器显示为零。读记此时的时间和垂直度 盘读数（记入表面时、向上盘西栏内）。c.松开垂直制动手把，在垂直面内转动望远镜180。，置经纬仪于盘西向下位置，重复,读记垂直盘读 数(记入向下盘西栏内)。d.松开水平制动手把，将DI仪水平旋转180。，水平盘位于磁南(加180。)位置,锁紧水平制动手把。 然后分别将垂直盘放于东边(盘东)向上、向下，重复、，读记垂直盘读数和时间(记入盘东向上、向下、 表面时栏内)。e.关上检测器电源及DI仪自动补偿器锁紧轮。(2)计算磁倾角及基线。由于以上各观测

27、步骤(位置)所获度盘读数与磁倾角的关系不同，故磁倾 角的计算方法为：a.计算磁倾角/：记录表内(3) + (4) - (1) - (2) /4 + 90。=/e.计算磁倾角基线7b：根据、Z记录的标度值和S、磁倾角观测时间内的记录相对基线的变化量 /M、Nl,按公式：7b =/- (S 血 cos/ - Sii Ni sin/)计算磁倾角基线。以上观测方法是为了克服各种误差来源而设计的，每一步骤都不可缺少。三、近零观测1 .磁偏角观测与计算。(1)观测：观测的步骤与指零法相同，只是在观测步骤b、c、d中，应为松开水平盘制动手把，围 绕DI仪垂直轴旋转底座，使检测器显示接近零、水平度盘读数为整分

28、，读记检测器显示读数S和观测时 间。观测记录实例如表3. 2。表3. 2近零法观测磁偏角记录实例台站：武汉 仪器型号：CTM-DI 217 墩位：3# F墩位:天气：晴时钟：电子表观测人员：王晨记录人员：王晨 日期：2000年5月20日位置时间(UT)度盘大数检测器读数修正值改正后读数4开始251 34.07标志71 34.07林志万色用：34747. 15盘0648m-2.3-0.2329.6北06 49-2.1-0.2129.8正06 50-0.9-0.0929.8镜3502106 51-1.1-0.1129.7平均-1.6-0.1621020.8429.7821050.62盘06 52-

29、1.40.1429.7南06 5317019-2.00.2029.6正06 54-2.60.2629.6镜06 55-3.30.3329.5平均-2.30.2310219.2329.6010248.83盘06 561.70.1729.6南06 5717013,4.00.4029.5倒06 584.70.4729.5镜06 594.80.4829.4平均3.80.3810213.3829.5010242.87盘07 005.2-0.5229.5北07 0135015f3.9-0.3929.5倒07 023.7-0.3729.4实验一 K指数报告的制作2实验二磁暴报告的制作8实验三 磁偏角磁倾角观

30、测及观测数据处理11镜07 032.3-0.2329.4平均3.8-0.38210106229.4521044.05结束251 34.07标志观测均值：251 34.07标志71 34.0,（2）计算：计算步骤与指零法相同，水平度盘读数修正值计算如图22,在第一、三位置 时，二3438s/；在第二、四位置时，二-34385/。其中，为水平分量的近似值，修正值的 符号取决于DT仪传感器磁轴方向的取向。在观测记录实例中，以盘北正镜为例计算如下：武汉地磁台仁34000nT,则修正值产3438X （-1.6） /34000 = -0. 16,修正后水平度盘读数&二350X60+21+AZ?（二2102

31、0.84,2 .磁倾角观测与计算。（1）观测：观测的步骤与指零法相同，只是在观测磁北的步骤b、c、d中，应为松开垂直制动手把, 上下转动DI仪望远镜使检测器显示接近零、垂直度盘读数为整分，读记检测器显示读数S和观测时间。 观测记录实例如表3. 3。投影在正钝,铺出s o 正交.S = 0 投影在我簿.（笫二、四位直）投影在负轴，S 0正文,s = 0（第一、三位直）图22偏角观测中水平度盘读数修正值的计算表3. 3近零法观测磁倾角记录实例台站：武汉仪器型号：CTMDI 217墩位：3# F墩位：天气：晴时钟：电子表 观测人员：王晨记录人员：王晨 日期：2000年5月20日位置时间(UT)V度盘

32、大数检测器 读数变化量改正后 读数丫FFHD.HFHD.Z盘 东 正 镜07fl 05m1%13;-3.30.2349281.034383.035299.307 06-2.90.2049280.934383.535298.707 07-2.80.2049281.334383.035299.707 08-2.80.2049282.034383.735300.0平均0.218053.2149281.3034383.3035299.43盘 东 倒 镜07 0931414，-6.0-0.4249281.834383.535299.907 10-7.5-0.5249282.134383.235300.6

33、07 11-7.7-0.5449282.7.4383.635301.107 12-7.6-0.5349282.634383.635300.9平均-0.5018853.50,49282.3034383.4835300.63盘07 14-6.8-0.4849283.334383.635301.907 15-5.9-0.4149283.234383.735301.7西 倒储07 1622545，-6.9-0.4849284.034384.035302.507 17-6.0-0.4249284.134384.735302.0平均-0.4513544.55,49283.6534384.035302.03

34、盘 西 正 镜07 194544，-6.30.4449284.434383.835303.307 20-6.40.4549284.734384.035303.507 21-6.50.4649284.834384.235303.407 22-6.50.4649285.234384.535303.7平均0.452744.4549284.7834384.1335303.48（2）计算：计算步骤与指零法相同，垂直度盘读数修正值/计算如图23,在第一、四位置时，/ =-3438S/F；在第二、三位置时，凡 其中，尸为地磁场总强度的近似值，修正值/的符号 取决于DI仪传感器磁轴方向的取向。zz（第一位咒）

35、（第三位置）Z2（第二位通）第四位置图23磁倾角观测读数与磁倾角的关系在观测记录实例中，以盘东正镜为例计算如下：武汉地磁台尸仁49000nT,则修正值/尸-3438X （-2. 95） /49000 = 0.217修正后垂直度盘读数%=134X60+13+/=8053. 217 其他位置同样计算，得/的绝对值为：I = （V3 + V.1 - V1 - V2） /4 + 90X60 = 2745.57五、实验报告（实验三）实验题目：磁偏角、磁倾角观测及观测数据处理实验目的：熟悉磁通门磁偏角倾角仪的观测原理、了解其结构，掌握观测磁偏角、磁倾角的方法（指零法、近零法），学会观测资料的处理。实验要求

36、：使用磁通门偏角倾角仪观测一个测点的磁偏角和磁倾角，并完成观测数据处理。实验工具：一台磁通门偏角倾角仪及其电源设备，计时工具，铅笔及观测记录表。实验原理：简述磁通门偏角倾角仪工作原理。实验步骤：说明观测步骤，并注明其在消除观测误差中的作用。数 据表：磁偏角和磁倾角观测记录表（指零法、近零法各一张）数据分析：分析观测环境对观测结果的影响。实验体会：思考题：1 .简述磁通门偏角倾角仪的工作原理。2 .简述磁偏角、磁倾角的观测原理。3 .磁通门偏角倾角仪的观测误差来源有哪些？为什么？4 .在实际观测中如何利用观测程序来消除和减小仪器的观测误差？5 .使用磁通门偏角倾角仪观测磁偏角倾角大小的条件有哪些

37、？近零法观测磁偏角记录表台站：仪器型号：CTM-DI 墩位：天气：时钟：观测人员：记录人员：日期： 年 月 日位置时间（UT）度盘大数检测器读数修正值改正后读数A。记录A开始 标志标志方位角：盘 北 正 镜平均盘 南 正 镜平均盘 南 倒 镜平均盘 北倒 镜平均结束标志标志观测均值：磁北观测均值D二近零法观测磁倾角记录表台站：仪器型号：CTMDI 墩位：天气：时钟：观测人员：记录人员：日期：年 月日位置时间（UT）V度盘大数检测器读数变化量改正后读数V盘 东 正 镜平均盘 东 倒 镜平均盘 西 倒 镜平均盘 西 正 镜平均I =实验K指数报告的制作一、识别非K变化所谓非K变化是指一天之中由持续

38、存在的场源所引起的规则地磁变化，我们称之为“规则日变化S。 规则日变化Sr的形态特征并不是一个固定模式，因此，摸索和掌握识别Sr形态的客观标准是K指数量算中 的关键问题。当前在指数测定中识别Sr形态的客观标准基本上取决于三个因素：一是掌握Sr出现形态的全球特征; 二是掌握有关识别Sr的实用规则;三是掌握识别本台所出现的Sr形态的实际经验。第一、二因素是指南，或说是帮助观测者在判断Sr形态出现疑惑的情况时，尽可能地减少主观性。因 素三在测定K指数中是最重要的，而获得个人经验的有效方法之一是观测者需要反复对比本台长期的磁照 图资料，熟知不同季节中本台Sr出现的形态和它的逐日变化。二、Sr出现的全球

39、特征如图1,由于Sr主要是起源于与太阳光辐射作用相关的高空稳定电流体系的规则变化，所以随着电流 体系的强弱变化、及其与测点相对位置的变化，造成Sr的形态基本有三种类型：R型（一个极值）、T型（二 个极值）、F型（三个极值）。另外，有时由于作用于南北半球的电流体系的互相侵入，还会造成Sr出现短时 的、小小的次极大情况。图1 在磁纬2515带出现的典型Sr电流体系模型及相应的日变左图为电流体系,右图为的日变化S-（摘自Mayaud的文章）三、识别Sr的实用规则1.根据磁照图上记录曲线的平静段部分进行平滑以得到一个可能的Sr形式。所谓平静段是指无突然变化的各个记录段，它是引导观测者平滑处理地磁扰动记

40、录的一个依据，据此 而得到一个连续的平滑变化形态就是一个可能的Sr形式。我们用它作为测量K变化的零水准，好像K变化 是叠加在这一平滑的Sr上的变化。这一个可能的Sr形式是指观测者所熟知本台站可能出现的多种Sr形状 中的一种。图2是亚极光带的费雷德里克斯堡台I960. 3. 2124四天的记录，虚线是根据平静段平滑的 Sr形态。8121620244h LT图2用平滑化处理亚极光带的费雷德里克斯堡台24日记录的Sr (虚线)形态用平滑化处理记录的过程中要避免两种极端做法：一是对难以识别的、不明显平静段，不能套用平均 Sq变化的方法来代替，也不能参照其前一天的Sr形态或采用其前后两天的两个Sr形态作

41、平均来代替。在Sr 不易识别的情况下,就用直线代替,千万不能凭主观 想象。另一种是不能依照记录变化的总趋势画一条平滑曲线来当做当日的Sr ,因为还应考虑平滑的K变化和 Sr次级变化的存在。如低纬度地区的地磁扰动相对较低，因此平滑化设计Sr较容易，但Sr的次级变化也有 较多的显示，如不注意很容易当做K变化来对待。如图3是低纬度的檀香山台1959.6. 1316的记录, 6月14日811时(LT)； 6月16日1417时(LT)都为Sr的次级变化。图3 用平滑化设计低纬度的檀香山台1959. 6.13-16日H记录的SR中的次级变化形态显然，依靠记录的平静部分定出某日的Sr时，鉴别Sr的精度将取决

42、于这些平静段的存在和它们的持续 时间，所以Sr的精度是与地磁活动度成反比的。即记录含有足够的平静段时，光滑后得出的一条曲线可代 表一个基本正确的Sr图像；要是活动水平增加时，虽然也可根据总趋势光滑出一条曲线，但这条曲线只能 表示这天的Sd图像。2 .磁暴的扰后效应平滑化时可当做小幅度的Sr来处理；如果连小幅度的Sr都识别不出来，就以直线表示非K变化。磁暴后的H记录不同于正常日子,一般是主相期恢复较迅速,而且呈曲线恢复；在恢复相内恢复速度缓慢且呈线性恢复，但在有扰动时这种恢复往往不明显。很多磁暴时的地磁扰动十分复杂，往往有很多Sd 的变化成分掺杂在其中。图4和图5分别是关岛(=4 0 N, /=212.9。E)和檀香山(介21.1 N, /=266.5。E) 台的磁暴发生日及其以后3天的H磁照图。这些图在一般的台站都是常见的，它们清楚地显示了 Sd的负效 应大到大部分或甚至全部湮没正常日子Sr显示的程度，在部分湮没时，该日的Sr只呈现小幅度的图像，在 全部湮没时，当日的非K变化只能用直线代替。list* A图4 1958.9.2528日关岛台（。二4.0。4 A=212 E）图 5 195892427日檀香山台（。=