基于Visual+C%2b%2b的地磁超低频动态谱分析与日变图综合显示.pdfVIP

基于VisualC++的地磁超低频动态谱分析和日变图综合显示 彭丰林1魏绍谦2操静涛2徐文耀 (1中国科学院地质与地球物理研究所北京100029；2北京联合大学师范学院北京100011) 由于近几十年探测技术的发展，人们可以记录地磁场微小、快速的变化，发现了地磁的短周期 脉动．并投入了大量的人力、物力进行了广泛的观测研究。近年新建的北京十三陵地磁台、漠河地 磁台及南极中山站地磁台，和国内外许多现代化的地磁台一样，利用计算机实现了快速的地磁数 字化记录：它既可使采样周期达到一秒。又可：疗便的给出分均值、时均值和日照图。许多历史悠久 的老地磁台也逐步采用计算机数字化记录。而长期以来，周期在分钟以上(频率低于十几mHz)的 地磁变化、扰动和秒的量级(频率mHz～10Hz)的地磁ULF(超低频)波的观测、研究基本上是基 于不同的观测手段、技术分别进行的，这两方面的研究一直结合的不够紧密。这在某种程度上是 由于观测设备的限制：传统的地磁观测系统首先是不适于感测快速短周期的变化，然后是记录处 理技术难以兼顾地磁观测原来需要分(5分)均值、时均值等。在分析，计算技术以及物理观念上， 也习惯于把它们作不同的处理。传统处理手段基本上都是在时域中进行分析，未能充分利用现 代化高精度的观测结果，没有相应的分析软件系统对地磁扰动信号的作出动态谱和振幅曲线进 行综合分析和直观地对比观测研究。这～方面使我们不能充分利用现成的广泛分布的地磁台站 进行广泛细致的脉动观测研究，另一方面影响了我们把地磁长、短周期的变化综合起来进行直观 的对照分析研究，使地磁变化所包含的许多深遂的信息远远没有被挖掘出来。 为了进一步发掘利用地磁观测资料包含的信息，我们研制了一套地磁数字化记录的UI。F动 态谱分析和El变分析显示系统，对变化慢、大幅度的非周期的地磁扰动(磁暴)和变化快、小幅度、 周期性地磁变化(地磁脉动等)同步进行分析，即综合动态谱和振幅曲线分析技术对地磁扰动信 号进行直观对比观测研究，为观测研究地磁扰动中数秒至数分的频域变化和磁暴等大幅度变化间 C++语言编 的关系，提供了一个方便有力的工具。此系统基于IBM兼容系列微机，用Visual 制．采用VGA方式在屏幕上半部显示地磁要素随时问的变化曲线，下半部用灰度或彩色显示其 经傅里叶变换所得出的频率随时间变化的三维动态谱。当需要仔细观察动态谱时，也可以使整屏 单窗口显示动态谱。在两种情况下，又都可以进一步仅取出较高频段或较低频段进行仔细观察。 为了完整的显示一个磁暴的过程，可以一屏显示数天的情况。 目前现代化地磁台的采样速率为1秒或6秒，根据Nyquist定律，可得到0，5Hz以下或0～ 的磁照图包含的信息，也可以处理由其经数字化仪得到的分辨率为1分钟的记录，进行谱分析可 得到16mHz以下的频谱，我们取9mHz以下的作出频时图。我们每次谱分析取512个数据，为使 动态谱变化平稳，采用了滑动算法，滑动点数根据显示频率范围、采样频率和一屏显示天数不同 而有所不同。在512个点的FFT中，每次滑动60～80个点。以上各控制功能采用随机中断方式， 可以随时选调某一地磁要素。通过友善的用户界面，使用下拉式菜单，可以方便地选择或从窗口 中输入所需参数，实现交互式对话操作。提高了处理速度，增加了软件可扩充性和可重用性。经 初步使用．这一系统能够给出与地磁较大扰动同时发生的ULF波动的动态谱丰富图象，可供我们 方便的研究UI。F波动和磁暴等现象的关系，分析研究磁暴时扰动传播和能量传输的过程。作为 一个新的分析方法．可望得出新的有意义的结果。 参 考 文 献 Y∞m蛐 TK 1№ w曲 a G∞吣m ． 蛎3 斟韶 趵∞ c垂c=】3!耋¨