吉林大学学报(地球科学版) ›› 2025, Vol. 55 ›› Issue (6): 2073-2087.doi: 10.13278/j. cnki.jjuese.20250103

• 地球探测与信息技术 • 上一篇    下一篇

 基于球谐级数的分数阶磁梯度测量方法

王瑞健,随阳轶   

  1. 吉林大学仪器科学与电气工程学院,长春130061
  • 出版日期:2025-11-26 发布日期:2025-12-30
  • 通讯作者: 随阳轶(1980-),男,教授,博士生导师,主要从事智能化高阶磁感知技术与无人系统的研究,E-mail: suiyangyi@jlu.edu.cn
  • 作者简介:王瑞健(1994-),男,博士研究生,主要从事磁梯度测量及其应用的研究,E-mail: wangrj20@mails. jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2021YFB3900205)

 A Fractional-Order Magnetic Gradient Measurement Based on Spherical Harmonic Expansion

Wang Ruijian, Sui Yangyi   

  1. College of Instrumentation & Electrical Engineering, Jilin University, Changchun 130061, China
  • Online:2025-11-26 Published:2025-12-30
  • Supported by:
    Supported by the National Key Research and Development Program of China (2021YFB3900205)

摘要: 调整分数阶磁梯度的求导阶数可改变对不同深度磁性体的分辨能力,然而目前缺乏分数阶磁梯度的直接测量方法,因此本文针对分数阶磁梯度测量方法展开研究。本文以拉普拉斯方程在球坐标系中解的外部源项作为球内磁场模型,对模型计算相应方向上的分数阶导数,实现了对分数阶磁梯度的测量。通过仿真分析了测点位置误差和磁场测量误差的影响,结果表明:归一化均方根误差均随求导阶数升高而增大。设计实验对测量原理进行了验证,实验结果与理论值相对误差不超过6.00%,验证了测量方法的正确性。


关键词: 球谐级数, 分数阶导数, 拉普拉斯方程, 磁梯度测量

Abstract:  Adjusting the derivative order of fractional-order magnetic gradient (FMG) can tune the resolution of magnetic materials at different depths. However, direct FMG measurement methods remain lacking. Therefore, this article focuses on the research of fractional-order magnetic gradient measurement method. This article uses the external source terms of the Laplace equation solved in a spherical coordinate system as the model of the magnetic field inside the sphere, calculates the fractional-order derivatives in the corresponding directions of the model, and achieves FMG measurement. We evaluate sensitivity to measurement position error and field-measurement error through simulation, showing that the normalized root mean square error  increases monotonically with the derivative order. An experiment is conducted to verify the measurement method, and the relative error between the experimental results and the theoretical values does not exceed 6.00%, verifying the correctness of the measurement method.


Key words: spherical harmonics, fractional-order derivative, Laplace equation, magnetic gradient measurement

中图分类号: 

  • TH763.1
[1] 岳良广, 林君, 赵静, 王智翔. 超导地球物理矢量磁测技术研究进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 352-365.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 程立人,张予杰,张以春. 西藏申扎地区奥陶纪鹦鹉螺化石[J]. J4, 2005, 35(03): 273 -0282 .
[2] 李 秉 成. 陕西富平全新世古气候的初步研究[J]. J4, 2005, 35(03): 291 -0295 .
[3] 和钟铧,杨德明,王天武,郑常青. 冈底斯带巴嘎区二云母花岗岩SHRIMP锆石U-Pb定年[J]. J4, 2005, 35(03): 302 -0307 .
[4] 陈 力,佴 磊,王秀范,李 金. 绥中某电力设备站场区地震危险性分析[J]. J4, 2005, 35(05): 641 -645 .
[5] 纪宏金,孙丰月,陈满,胡大千,时艳香,潘向清. 胶东地区裸露含金构造的地球化学评价[J]. J4, 2005, 35(03): 308 -0312 .
[6] 初凤友,孙国胜,李晓敏,马维林,赵宏樵. 中太平洋海山富钴结壳生长习性及控制因素[J]. J4, 2005, 35(03): 320 -0325 .
[7] 李斌,孟自芳,李相博,卢红选,郑民. 泌阳凹陷下第三系构造特征与沉积体系[J]. J4, 2005, 35(03): 332 -0339 .
[8] 李涛, 吴胜军,蔡述明,薛怀平,YASUNORI Nakayama. 涨渡湖通江前后调蓄能力模拟分析[J]. J4, 2005, 35(03): 351 -0355 .
[9] 旷理雄,郭建华,梅廉夫,童小兰,杨丽. 从油气勘探的角度论博格达山的隆升[J]. J4, 2005, 35(03): 346 -0350 .
[10] 章光新,邓伟,何岩,RAMSIS Salama. 水文响应单元法在盐渍化风险评价中的应用[J]. J4, 2005, 35(03): 356 -0360 .