Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học: Xây dựng bộ chương trình tính chuyển đổi các thành phần của trường từ bằng ngôn ngữ lập trình Matlab

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài tiến hành lập trình bằng ngôn ngữ Matlab để thực hiện việc giải bài toán thuận nhằm xác định và tính chuyển các thành phần của trường dị từ trong trường hợp các vật thể bị từ hóa là hình cầu và các vật thể có tiết diện ngang là hình trụ hay tiết diện ngang xấp xỉ bởi một đa giác N cạnh bất kỳ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học: Xây dựng bộ chương trình tính chuyển đổi các thành phần của trường từ bằng ngôn ngữ lập trình Matlab

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Nguyễn Thị Thúy Hiền XÂY DỰNG BỘ CHƯƠNG TRÌNH TÍNH CHUYỂN ĐỔI CÁC THÀNH PHẦN CỦA TRƯỜNG TỪ BẰNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH MATLAB LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2015
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Nguyễn Thị Thúy Hiền XÂY DỰNG BỘ CHƯƠNG TRÌNH TÍNH CHUYỂN ĐỔI CÁC THÀNH PHẦN CỦA TRƯỜNG TỪ BẰNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH MATLAB Chuyên ngành: Vật lý địa cầu. Mã số: 60440111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Đỗ Đức Thanh Hà Nội - 2015
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành quyển luận văn này, trước tiên, với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS. Đỗ Đức Thanh - người thầy trực tiếp hướng dẫn khoa học và tận tình chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong Bộ môn Vật lý Địa cầu – Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội đã trang bị kiến thức và có những đóng góp hết sức quý báu cho tôi để hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô trong Bộ môn Vật lý – Khoa Cơ điện và Công trình – Trường Đại học Lâm Nghiệp đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi có thể hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình. Cuối cùng cho phép tôi bày tỏ lòng biết ơn vô hạn tới gia đình và bạn bè, những người đã luôn quan tâm, động viên và là chỗ dựa tinh thần vững chắc của tôi trong những thời khắc khó khăn nhất. Do điều kiện thời gian và trình độ có hạn nên bản luận văn của tôi không tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội,Ngày 07 tháng 12 năm 2015 Học viên Nguyễn Thị Thúy Hiền
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Các thông số của vật thể có thiết diện ngang là hình trụ tròn bị từ hóa đồng nhất………………………………………………………………………...…32 Bảng 3.2. Các thông số của vật thể có thiết diện ngang là đa giác bất kì bị từ hóa đồng nhất…………………………………………………………………………...42 Bảng 3.3. Các thông số của quả cầu bị từ hóa đồng nhất…………………………..51
DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Vecto biểu diễn dị thường trường tổng………………………………….04 Hình 1.2: Thế từ của một vật tiết diện bất kỳ………………………………………06 Hình 1.3: Từ hóa của một vật tiết diện bất kỳ……………………………………...10 Hình 1.4: Tính từ trường của một hình trụ tròn nằm ngang………………………..13 Hình 1.5: Vật thể 2 chiều tiết diện ngang bất kỳ được xấp xỉ bằng đa giác N cạnh..15 Hình 1.6: Tính từ trường cho cầu thể……………………………………………....18 Hình 1.7: Vị trí của vecto ………………………………………………………..19 Hình 1.8: Các đường cong trên hình cầu dọc theo phương kinh tuyến..........21 Hình 1.9: Các đường đẳng trị trên hình cầu với I=600 (trục thẳng đứng chạy theo phương kinh tuyến từ)………………………………………………………...22 Hình 2.1: Sơ đồ tuyến đo trên vật thể hai chiều…………………………….……...28 Hình 3.1a,b,c : Biến đổi Hilbert từ thành phần của hình trụ tròn nằm ngang dài vô tận với góc nghiêng từ hóa I=900………………………………...……………..34 Hình 3.2a,b,c : Biến đổi Hilbert từ thành phần của hình trụ tròn nằm ngang dài vô tận với góc nghiêng từ hóa I=900……………………………………………….35 Hình 3.3a,b,c : Biến đổi Hilbert từ thành phần của hình trụ tròn nằm ngang dài vô tận với góc nghiêng từ hóa I=900………………………………………..……..36 Hình 3.4a,b,c : Biến đổi Hilbert từ thành phần của hình trụ tròn nằm ngang dài vô tận với góc nghiêng từ hóa I=600……………………………………..………..38
Hình 3.5a,b,c : Biến đổi Hilbert từ thành phần của hình trụ tròn nằm ngang dài vô tận với góc nghiêng từ hóa I=600……………………………………………….39 Hình 3.6a,b,c : Biến đổi Hilbert từ thành phần của hình trụ tròn nằm ngang dài vô tận với góc nghiêng từ hóa I=600………………….…………..………………..40 Hình 3.7a,b,c : Biến đổi Hilbert từ thành phần của vật thể có tiết diện ngang là đa giác bất kỳ với góc nghiêng từ hóa I=900……………………………………….43 Hình 3.8a,b,c : Biến đổi Hilbert từ thành phần của vật thể có tiết diện ngang là đa giác bất kỳ với góc nghiêng từ hóa I=900………………………..……………..44 Hình 3.9a,b,c : Biến đổi Hilbert từ thành phần của vật thể có tiết diện ngang là đa giác bất kỳ với góc nghiêng từ hóa I=900………………………..………….….45 Hình 3.10a,b,c : Biến đổi Hilbert từ thành phần của vật thể có tiết diện ngang là đa giác bất kỳ với góc nghiêng từ hóa I=600……………………………………….47 Hình 3.11a,b,c : Biến đổi Hilbert từ thành phần của vật thể có tiết diện ngang là đa giác bất kỳ với góc nghiêng từ hóa I=600……………………………………….48 Hình 3.12a,b,c : Biến đổi Hilbert từ thành phần của vật thể có tiết diện ngang là đa giác bất kỳ với góc nghiêng từ hóa I=600……………………………………….49 Hình 3.13a,b,c,d,e : Biến đổi Hilbert từ thành phần của vật thể hình cầu với góc nghiêng từ hóa I=900…………………………………………………………....52,53 Hình 3.14a,b,c,d,e : Biến đổi Hilbert từ thành phần của vật thể hình cầu với góc nghiêng từ hóa I=900………………………………………………………...53,54,55 Hình 3.15a,b,c,d,e : Biến đổi Hilbert từ thành phần của vật thể hình cầu với góc nghiêng từ hóa I=900……………………..………………………………….….55,56
Hình 3.16a,b,c,d,e : Biến đổi Hilbert từ thành phần của vật thể hình cầu với góc nghiêng từ hóa I=600…………………………………………………………....58,59 Hình 3.17a,b,c,d,e : Biến đổi Hilbert từ thành phần của vật thể hình cầu với góc nghiêng từ hóa I=600………………………………………………………...59,60,61 Hình 3.18a,b,c,d,e : Biến đổi Hilbert từ thành phần của vật thể hình cầu với góc nghiêng từ hóa I=600……………………..………………………………….….61,62
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH PHẦN CỦA TRƯỜNG TỪ GÂY RA BỞI CÁC VẬT THỂ BỊ TỪ HÓA. ........................................... Error! Bookmark not defined. 1.1. Bài toán thuận xác định các thành phần của trường từ gây bởi vật thể bị từ hóa. Error! Bookmark not defined. 1.2. Dị thường từ toàn phần. ........................................... Error! Bookmark not defined. 1.3. Các biểu thức tích phân tổng quát xác định thế từ và các thành phần của trường từ. .......................................................................... Error! Bookmark not defined. 1.4. Các phương pháp hai chiều ...................................... Error! Bookmark not defined. 1.4.1. Phương pháp xác định các thành phần của trường từ gây ra bởi hình trụ tròn nằm ngang có chiều dài vô hạn . .................................. Error! Bookmark not defined. 1.4.2. Phương pháp xác định các thành phần của trường từ gây ra bởi vật thể hai chiều có tiết diện ngang là đa giác bất kì. .................... Error! Bookmark not defined. 1.5. Phương pháp ba chiều . ............................................ Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 2 SỬ DỤNG THUẬT TOÁN HILBERT ĐỂ BIẾN ĐỔI CÁC THÀNH PHẦN CỦA TRƯỜNG TỪ ............................................... Error! Bookmark not defined. 2.1 Định nghĩa biến đổi Hilbert . ................................... Error! Bookmark not defined. 2.2 Sử dụng thuật toán Hilbert để tính chuyển các thành phần của trường từ . ...........Error! Bookmark not defined. 2.2.1 Mở đầu .............................................................. Error! Bookmark not defined. 2.2.2 Tính chuyển các thành phần của trường từ nhờ thuật toán Hilbert ..........Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH HÓA VÀ KẾT QUẢ TÍNH TOÁNError! Bookmark not defined. 3.1 Mô hình 1: Mô hình vật thể là hình trụ tròn nằm ngang.Error! Bookmark not defined. 3.3.1 Thông số của mô hình ....................................... Error! Bookmark not defined. 3.3.2 Kết quả tính toán ............................................... Error! Bookmark not defined. 3.2 Mô hình 2: Mô hình vật thể có thiết diện ngang là đa giác bất kì.Error! Bookmark not defined. 3.2.1 Thông số của mô hình ...................................... Error! Bookmark not defined. 3.2.2. Kết quả tính toán ................................................ Error! Bookmark not defined. 3.3 Mô hình 3: Mô hình vật thể hình cầu. ...................... Error! Bookmark not defined. 3.3.1 Thông số của mô hình ....................................... Error! Bookmark not defined.
3.3.2 Kết quả tính toán ............................................... Error! Bookmark not defined. KẾT LUẬN ......................................................................... Error! Bookmark not defined. DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHÁO............................................................................ 3
MỞ ĐẦU Thăm dò từ được tiến hành từ rất sớm, nó là một trong những phương pháp nghiên cứu cấu trúc bên trong trái đất, cấu tạo địa chất, tìm kiếm và thăm dò khoáng sản. Thăm dò từ có giá trị rất lớn với nền kinh tế của nước ta, nó được áp dụng rộng rãi trong tất cả các giai đoạn nghiên cứu tìm kiếm, thăm dò địa chất. Trong giai đoạn hiện nay, thăm dò từ góp phần giải quyết các vấn đề về phân vùng, kiến tạo thạch học, phát hiện các vùng có triển vọng khoáng sản để tiến hành các công tác thăm dò địa chất, địa vật lý chi tiết. Phương pháp từ thường được áp dụng tổ hợp với các phương pháp địa Vật lý, địa hoá, địa chất khác nhằm mục đích nâng cao hiệu quả của chúng. Nhờ có phương pháp từ người ta có khả năng rất lớn để nghiên cứu những diện tích có triển vọng khoáng sản trong những vùng bị phủ kín. Trong phương pháp thăm dò từ, việc giải các bài toán nhằm xác định các thành phần của trường từ của vật thể bị từ hóa giữ vai trò vô cùng quan trọng. Tuy nhiên, dị thường từ không chỉ phụ thuộc vào các thông số của vật thể gây dị từ mà còn phụ thuộc vào độ từ thiên và độ từ khuynh của trường cực từ trái đất. Bởi vậy, việc xác định tất cả các thành phần của trường từ trên cùng một khu vực gặp nhiều khó khăn. Do đó, chúng ta cần tìm ra một phương pháp để có thể chuyển đổi giữa các thành phần của trường từ. Ngoài ra việc tính chuyển từ thành phần này sang thành phần khác của trường từ cũng mang ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Nó góp phần làm đơn giản hóa đáng kể việc xử lý các số liệu đo từ cũng như để so sánh các số liệu từ và trọng lực trên cùng một khu vực nghiên cứu. Matlab (Matrix Laboratory) theo tên gọi của nó là một công cụ phần mềm của Math Work, được phát triển mạnh mẽ nhằm phục vụ chủ yếu cho các mô tả nghiên cứu kĩ thuật bằng toán học với những phần tử cơ bản nhất là ma trận. Mức phát triển của Matlab ngày nay chứng tỏ nó là một phần mềm có giao diện cực mạnh cùng nhiều lợi thế trong kỹ thuật lập trình để giải quyết các vấn đề đa dạng trong nghiên cứu khoa học kĩ thuật. Các câu lệnh của Matlab được viết rất sát với các mô tả kỹ thuật khiến cho việc lập trình bằng ngôn ngữ này thuận tiện và dễ sử dụng hơn nhiều so với các ngôn ngữ lập trình khác như 1
Pascal, Fotran..Ngoài ra, Matlab còn cho phép người dùng có thể biểu diễn đồ họa 1 cách mềm dẻo, đơn giản và khá chính xác trong không gian hai chiều cũng như trong không gian ba chiều. Do đó, trong phạm vi luận văn này, chúng tôi đã tiến hành lập trình bằng ngôn ngữ Matlab để thực hiện việc giải bài toán thuận nhằm xác định và tính chuyển các thành phần của trường dị từ trong trường hợp các vật thể bị từ hóa là hình cầu và các vật thể có tiết diện ngang là hình trụ hay tiết diện ngang xấp xỉ bởi một đa giác N cạnh bất kỳ. Để làm rõ vấn đề này, luận văn được chia làm 3 chương: - Chương 1. Xác định các thành phần của trường từ gây bởi các vật thể bị từ hóa. - Chương 2. Sử dụng thuật toán Hilbert để biến đổi các thành phần của trường từ. - Chương 3. Mô hình hóa và kết quả thử nghiệm. 2
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHÁO Tiếng Việt [1]. Tôn Tích Ái (2003), Trọng lực và thăm dò trọng lực, NXB Đại học quốc gia Hà Nội. [2]. Nguyễn Hoàng Lan Anh (2014), Phép biến đổi Hilbert và áp dụng, Luận văn thạc sĩ toán học, Đại học Sư phạm Hà Nội 2. [3]. Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Việt Anh (2006), Lập trình Matlab và ứng dụng, NXB Khoa học và kỹ thuật. [4]. Đỗ Đức Thanh (2006), Các phương pháp phân tích, xử lý tài liệu từ và trọng lực, NXB Đại học quốc gia Hà Nội. [5]. Bùi Thị Toàn Thư (2001), Ứng dụng Matlab trong việc giải các bài toán biến đổi trường từ và trọng lực, Khóa luận tốt nghiệp Vật lý, ĐHKHTN, ĐHQGHN Tiếng Anh [6]. H.V. Ram Babu, D. Atchuta Rao, D.CH. Venkata Raju, V. Vijay. Kumar (1989), Magtran: A computer program for the transformation of magnetic and gravity anomalies, Computer & Geosciences 15, 979 – 988. [7]. Radhakrishna Murthy I. V., et al (2001), Automatic inversion of magnetic anomalies of faults. Computer & Geosciences 27, 315 - 325. 3