序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇電磁的磁效應，期待它們能激發您的靈感。

篇1

電磁鐵原理是電流的磁效應。電磁鐵是通電產生電磁的一種裝置。在鐵芯的外部纏繞與其功率相匹配的導電繞組，這種通有電流的線圈像磁鐵一樣具有磁性，它也叫做電磁鐵（electromagnet）。

科學上把單位時間里通過導體任一橫截面的電量叫做電流強度，簡稱電流，電流符號為I，單位是安培（A），簡稱“安”（安德烈·瑪麗·安培，1775年—1836年，法國物理學家、化學家，在電磁作用方面的研究成就卓著，對數學和物理也有貢獻。電流的國際單位安培即以其姓氏命名）。

（來源：文章屋網 ）

篇2

關鍵詞：特高壓輸電線；雷達；電磁波；衰減；縮尺比

中圖分類號：TN973 文獻標識碼：A 文章編號：1004373X(2008)1514603

Test Study on the Attenuation Effects of Electromagnetic Wave Caused by

UHV Overhead Transmission Lines and towers

CHEN Jingping,LIU Jianping,TIAN Junsheng

(Radar Institute,Air Force Equipment Academy,Beijing,100085,China)

Abstract：The"Electromagnetic Scale-reduced"method is used to analyze the attenuation effects of the electromagnetic wave which is caused by the 1 000 kV UHV overhead transmission lines and towers.The test is carried out in an open area in order to improve the veracity of the data.The results show that the most attenuation values of the received signal are above 3 dB and after the distance between the lines with the towers and the transmission antenna has gone to a definite level,the value would trend to change little.The results are valuable when it comes to define the defence distance of radar to the UHV overhead transmission lines and towers.

Keywords：UHV transmission lines;radar;electromagnetic wave;attenuation;scale-reduced

布置在雷達周圍的高壓架空送電線塔等地面設施會對雷達的探測性能產生影響。在一定距離條件下，塔線等障礙物對雷達天線發射的直射波和反射波都有可能產生遮蔽損耗。即使在有效反射面(菲涅爾區)最遠點外某一距離上，也有可能使地面反射波受到遮蔽，使雷達低仰角的探測性能受到較大影響或對空間某點地面反射波和直射波的向量和產生影響，這就要求高壓架空送電線在架設時要考慮雷達與它的防護間距問題。為了評估1 000 kV級特高壓架空送電線塔線等地面設施對雷達的遮蔽影響，需要進行其對雷達電磁波能量的衰減效應試驗。理想的情況下，試驗應在實際線路上進行，在輸電線的兩側分別進行信號的發射和接收，測得塔線存在和不存在兩種情況下的接收信號變化情況，從而確定塔線對電磁波的遮蔽損耗。但考慮到雷達天線一般架設較低而輸電線塔高度較高、尺寸較大，這就要求對應的接收天線架設很高，實際中難以操作和實施，因此，決定采用“電磁縮尺比”法來進行試驗。

1 “縮尺比法”原理

目標對電磁波的作用如反射、繞射、透射、衍射等綜合電磁效應主要取決于目標的幾何尺寸和波長的比例關系，例如：當波長與目標的尺寸可以相比時就會發生繞射、衍射等現象。因此，對于不同的目標尺寸和波長的組合，比例關系相同時表現出來的特性是相同的。如設目標和模型的尺寸、波長分別為(d1,λ1)和(d2,λ2)，滿足t=d1/λ1=d2/λ2。這時，尺寸為d1的目標在波長為λ1時的電磁效應與尺寸為d2在波長為λ2時的電磁效應相同。因此，當目標實物的尺寸過大、無法或難以進行測試時，可依據此原理建立同比例縮小的 “縮尺比”模型來替代目標實物進行試驗，得到的結果將是一致的。

“縮尺比”法的理論基礎是麥克斯韋方程，見式(1)。×+μ氮t=0

×－ε氮t－σ=0(1)式中，E和H分別表示實物空間的電場強度和磁場強度；μ和ε為周圍媒質的磁導率和介電常數；σ表示實物的電導率；引入空間坐標和時間變量x,y,z,t，所有變量均采用標準單位制。將上述變量加下標1表示模型變量，則同理有：1×1+μ1氮1t1=0

1×1－ε1氮1t1－σ1=0(2) 由麥克斯韋方程的線性及式(3)關系，式(1)可變為式(4)。=e1,=h1,μ=μ1,ε=ε1,

σ=σkσ1,(x,y,z)=k(x1,y1,z1),t=tkt1(3)

×1+khtkeμ氮1t1=0

×1－ketkhε氮1t1－σkkehσ11=0(4) 令：khtke=ketkh=σkkeh=1(5)則式(4)可進一步變為：×1+μ氮1t1=0

×1－ε氮1t1－σ11=0(6) 可以看出式(6)和式(1)具有相同的表示形式，說明模型和實物對各自場的效應相同。對于遠場，其波阻抗是不變的,即:/=1/1。故e=h，代入式(5)中可得到：tk=1/k, σk=k(7) 式(7)說明要使模型與實物在各自場中的表現效應相同，則當目標尺寸縮小k倍時，其所處環境的電磁波的頻率要提高k倍，對應的電導率也要提高k倍。實際中，頻率提高k倍易于實現而電導率提高k倍難于實現，但當目標為良導體時，電導率不按k倍增長是完全可以的。

2 模型建立

試驗原型為平均高度100 m的“鼓型”塔，輸電線路采用8分裂雙回路形式，導線分裂間距為400 mm，導線型號為8×LGJ-500/35型鋼芯鋁絞線，半徑為16 mm。相鄰鐵塔間檔距為500 m，地線采用鋼芯鋁絞線，其接地電阻不大于15 Ω。

采用30∶1的縮尺比建立縮比模型。按前面所述原理，模型所處場的頻率要提高30倍，試驗頻段選為100~400 MHz，則模型所處場的頻率即信號源的頻率應大于12 GHz；模型塔高約為3.3 m，檔距約為17 m，仍為8分裂傳輸線；選用良導體銅制漆包線作為模型材料，導線分裂間距約為13 mm，半徑約0.5 mm。輸電線兩端通過200 Ω的電阻接地以模擬無限長輸電線路，架空地線采用半徑為0.5 mm的銅制漆包線并在鐵塔模型兩端按實際情況接地。

選擇4塔3檔距模型進行試驗。

3 試驗儀器和場地布置

按照縮尺比，收發天線均采用1~18 GHz的雙脊喇叭天線，平均增益為11.3 dB，阻抗為50 Ω，最大功率300 W，峰值功率500 W。

信號源采用E8257D型正弦波發生器，最大輸出功率為10 dBm，最高工作頻率可達40 GHz。

采用E4408B型頻譜分析儀作為接收機，其工作頻段為9 kHz~26.5 GHz。

試驗布置圖見圖1。

圖1 試驗布置圖圖1中參數如下：h1為發射天線架設高度；D1為發射天線和模型間距；D2為接收天線和模型間距；H為模型塔高；h2為接收天線架高，以上參數單位均為m。α為發射天線和塔最高點之間連線與水平線間的夾角；β為收發天線連線與水平線之間的夾角；二者單位均為度。

在考慮信號源功率和接收距離的前提下設置收發天線之間距離即D1+D2為100 m，測試頻點選擇3 GHz,7 GHz和12 GHz。

試驗時，收發天線分別置于模型的兩邊，信號源與發射天線連接，頻譜儀與接收天線連接，考察不同情況下接收信號的變化情況。

4 試驗內容和步驟

試驗選擇在背景噪聲低的郊區開闊場地進行,以提高測試數據的準確性。試驗內容及步驟如下：

(1) 測試電磁波在自由空間中的傳播特性

① 按間隔100 m固定好發射天線與接收天線，發射天線架高1.5 m(雷達天線平均架高為10 m左右，若按縮尺比計算，試驗室應為30 cm，此時，在某些試驗點上對應的接收天線要架設很高，條件難以滿足；再者，天線離地面過近時，信號受地面影響越大，不利于試驗的進行。因此，試驗時根據情況選擇將發射天線架設在1.5 m的高度上)；

② 發射信號頻率分別設置為3 GHz,7 GHz和12 GHz時，記錄接收天線分別架高2.1 m,2.5 m,3 m,6 m(確保收發天線連線穿過輸電線中央，根據塔線模型與發射天線的距離進行調整)時頻譜儀顯示的功率讀數；

(2) 測試有塔無線時對電磁波傳播特性的影響

保持信號源的輸出功率、頻譜儀的參數設置和收發天線的位置均不變，將鐵塔模型(不架線)分別架設在距發射天線70 m,50 m,30 m和10 m處，接收天線對應架設高度分別為2.1 m,2.5 m,3 m,6 m高度處，記錄頻譜儀顯示的功率讀數；

(3)測試有塔有線時對電磁波傳播特性的影響

保持信號源的輸出功率、頻譜儀的參數設置和收發天線的位置均不變，在鐵塔上將線也架設好，將模型分別設置在距發射天線70 m,50 m,30 m和10 m處，記錄頻譜儀顯示的功率讀數。

5 結果分析

對測試結果進行如下處理：

(1) 剔除異常數據；

(2) 將有塔無線和有塔有線情況下的值均與背景值作差，得到衰減量,結果見表1。

將雷達作為分析對象時，由于發射電磁波存在往返過程，因此需要將表中的衰減量乘以2。由此可得：在試驗所設置的條件下，無論是有塔無線還是無塔無線，塔線對信號的衰減量在大部分情況下都超過了3 dB；塔線與發射天線之間的距離在超過一定程度時，衰減量的減小漸趨于平緩，這與仿真結果基本上是一致的。

6 結 語

依據GJB13618-92即《對空情報雷達站電磁環境防護要求》中的要求：在干擾不可避免的情況下，允許雷達存在5%的距離損失。由雷達距離方程Rmax=PtG2λ2σ(4π)3Smin知：在只允許發射功率改變，其他參量不變的前提下，這5%的距離損失可等效為允許雷達的發射功率降低0.9 dB，而試驗結果表明特高壓輸電線、塔等對信號功率的衰減量大部分情況下在3 dB以上，遠遠超過了允許值。可見，在雷達天線周圍存在高壓架空輸電線塔線等設施時，須將它們作為電磁遮蔽物對待。該試驗結論在確定雷達對特高壓架空輸電線的防護間距時具有借鑒和參考價值。

表1 兩種情況下對接收信號的衰減量

發射頻率

/GHz塔線距發射

天線距離 /m有塔無線

/dB有塔有線

/dB3102.7－302.43.2500.71.6700.81.67103.44.130－3.6503.63.5702.23.712102.32.7301.61.6501.21.5701.4－

參 考 文 獻

［1］\Nannapaneni Narayana Rao.工程電磁學基礎［M］.6版.周建華,游佰強,譯.北京:機械工業出版社，2006.

［2］\奧利維耶?卡贊里特,馬小杰.21世紀的縮尺模型［J］.水利水電快報，2002,23(4):4-5.

［3］湯仕平，陳黎平，頂曉峰,等.艦船縮尺模型預測自動測試系統［J］.測控技術，2003,22(2):11-13,27.

篇3

從磁電阻效應說起

在人類長期的生產實踐中，磁的利用源遠流長，我國對古代世界文明的四大貢獻之一的指南針便是磁的一種重要應用。人們很早就以大量科學觀測和實驗來尋找電與磁之間的聯系。早在150年前的1857年，英國科學家開爾文就發現了鐵磁材料在磁場中電阻改變的磁電阻效應。他把鐵和鎳放在磁場中，發現這些磁性材料在磁場作用下，沿著磁場方向測得的電阻增加，垂直于磁場方向測得的電阻減小：電阻增加或減小的幅度約在1％～2％之間。由于磁電阻效應的大小與磁化強度的取向有關，所以稱為各向異性磁電阻效應(AMR)。由于電阻的變化不大和當時技術條件的限制，這一效應未引起太多的關注。直到1971年，美國科學家亨特才第一次提出利用磁電阻效應制作磁盤系統讀出磁頭。1985年IBM公司首先把亨特的設想付諸實用化，生產了AMR磁頭，用于當時IBM3480磁帶機上。重要的轉折點發生在今年這兩位諾貝爾物理學獎得主1988年的新發現之后。

巨磁電阻效應的發現

從1986年起，德國格林貝格爾教授率領的研究小組，利用納米技術，對“Fe/Cr/Fe三層膜”結構系統進行實驗研究，從中他們發現：當調節鉻(Cr)層厚度為某一數值時，在兩鐵(Fe)層之間存在反鐵磁耦合作用；再取各種不同膜層厚度，在一定的磁場和室溫條件下，可觀察到材料電阻值的變化幅度達4.1％；在后來的實驗中，他們再通過降低溫度，觀察到材料電阻值的變化幅度達10％。格林貝格爾意識到這種磁電阻效應在技術上的應用前景。因此，他在1988年發表該項研究成果的同時就申請了專利。

與此同時，法國費爾教授領導的科研小組獨立地設計了一種鐵、鉻相間的“Fe/Cr多層膜”。他們在實驗中使用微弱的磁場變化就成功地使材料電阻發生急劇變化。例如，他們在溫度為4.2K、2T磁場的條件下，觀察到材料電阻值下降達50％。

費爾小組在研究報告中把這一效應稱為巨磁電阻效應(縮寫為GMR)。GMR的發現起源于納米科技的進步，也是凝聚態物理學的一項重大成就，它的發現引起了世界各國科學家的普遍關注。

GMR發現后，人們迅速開發出一系列磁電子新器件，并得到了廣泛應用，其中最突出的是IBM實驗室帕金的工作。他的小組嘗試用通常的磁性材料進行實驗，并很快獲得成功；以后又在室溫、常規磁場條件下做大量相關實驗，最終獲得突破性進展。這一突破大大推動了計算機技術的發展步伐。

巨磁電阻效應的應用

這里只談一些大家較常見的例子。先講講它在計算機外存儲器或稱硬盤(HDD)中的應用。大家知道，硬盤讀取數據是通過磁頭來完成的。最早使用的磁頭是一種讀寫合一的電磁感應式磁頭，由于它對硬盤的設計造成不便，很快就被一種分離式結構的MR磁頭替代。但隨著單碟容量的不斷增加，MR磁頭也到了讀取的極限。這樣人們很快就意識到GMR材料的重要性。1994年，IBM公司首次把GMR材料用于制造GMR自旋閥結構讀出磁頭(GMRSV)，當年就獲得了每平方英寸10億位(1Gb/平方英寸)的HDD面密度世界紀錄，1995～1996年，IBM產的HDD面密度繼續領先，達到了5Gb/平方英寸。這些新技術、新產品給IBM公司帶來了上百億美元的收入。近年來，研究人員通過引入納米厚度的氧化物反射層和人造反鐵磁耦合技術對GMR磁頭的結構進行改進，使HDD的面密度迅速提高到100Gb/平方英寸的數量級。硬盤的體積越來越小，容量越來越大，轉換信號的清晰度越來越高，從而引發了硬盤容量與質量的根本變革。

再講講GMR在計算機內存方面的開發應用。內存用來存放計算機正在使用(或執行中)的數據或程序。前些年，內存廣泛采用的隨機存儲器(RAM)主要是半導體動態存儲器(DRAM)和靜態存儲器(SRAM)。但這兩種均為易失性的存儲器，即當機件斷電時，所存數據易丟失。這些年來，人們用GMR研制成了巨磁電阻隨機存儲器(MRAM)，它是一種非揮發性的隨機存儲器，所謂“非揮發性”是指關掉電源后，仍可保持記憶完整，只有在外界的磁場影響下，才會使它改變存儲的數據。運用MRAM，大大地降低了器件的生產成本，在容量和運行速度上均超過半導體存儲器。目前IBM、摩托羅拉和西門子等公司都在不斷地研究與推出新一代MRAM。另外，由于MRAM具有抗輻射性能強、壽命長等特點，使它在軍事和航空航天中的應用有重要意義。它對民用工業中的傳真機、固態錄像機等大容量電子存儲器都具有良好的應用前景。

最后，還要講講GMR傳感器的廣闊市場。磁傳感器主要用來檢查磁場的存在、強弱、方向和變化。在GMR傳感器之前，人們主要是用AMR材料制作的傳感器。由于AMR磁電阻率變化小，在檢測微弱磁場時受到限制。而巨磁電阻材料制成的傳感器則磁電阻率變化大，能夠對微弱磁場進行傳感，具有抗惡劣環境的特點；再加上體積小、功耗少，可靠性強等優勢，它將逐步取代霍爾傳感器、感應線圈傳感器等傳統產品。它在汽車電子技術、機電一體化控制、家用電器、衛星定位、導航系統以及精密測量技術中都具有廣闊的開發與應用價值。

但是，巨磁電阻效應在作用機理等方面的理論還需要不斷地完善，目前各國仍有不少科學家在進行研究。早在1996年6月，我國香山科學會議的主題就是“巨磁電阻效應的現狀與未來”，會議把GMR的研究及應用開發列為重點發展領域之一。中科院物理所“九五”課題“磁膜和微結構”的研究取得了重要成果，當時國際上發現的20多種GMR金屬多層膜，其中的3種是該課題組首次發現的。同時，南京大學等高校及中科院技術研究所等研究機構這些年來在GMR顆粒膜、大磁矩膜、磁膜隨機存儲器、薄膜磁頭等項研究都獲得了顯著成果，使我國具備了GMR基礎研究和器件研制的良好基礎。

幾點啟示

今年諾貝爾物理學獎頒發給兩位長期從事基礎研究的科學家，其意義不僅是因為他們的發現被廣泛應用，造福了人類，而且更重要的意義在于該發現具有極大的潛力，為我們打開了通往自旋電子學等新領域的大門，推動未來人類社會信息化的進程。從中我們可以得到什么啟示呢?

首先，物理學作為一門最基礎的自然科學，它的發展動力是深深地植根于人類對真理的非功利追求。巨磁電阻效應的發現有力地證明，這種非功利的追求給人類帶來了最大的利益。堅持基礎研究，帶動應用科學，方能實現高技術的創新與突破。

其次，當今科研成果轉化為應用技術，技術應用、實際生產或社會發展中的需求轉化為科研課題，這兩種轉化互為因果，關系越來越緊密，轉化的周期也不斷縮短。巨磁電阻效應發現這一基礎性研究成果轉化為生產力僅僅間隔6年，在歷史上是罕見的，它是科研成果快速轉化為高技術生產力的一個范例，說明了科學技術是第一生產力的觀點。

篇4

關鍵詞：電磁水表；性能特點；應用效益

隨著社會的發展，各個行業以及居民對用水量的需求在提升，這就使得水表計量的工作負擔加重。而傳統的機械水表已經無法滿足現今社會用水量計量的要求，因此，需要選用更為有效的計量水表對用水量進行計量工作，而電磁水表針對用水量大的用戶具有很好的計量效益，電磁水表針對大型用水用戶可以充分的發揮出技術優勢，以保障用戶的消費權益，進而對供水企業經濟效益的增長形成有效的助推力。

1 電磁水表的工作原理和性能特點分析

1.1 電磁水表的工作原理

電磁水表在工作的過程中，主要是依據法拉第電磁感應定律來進行工作，導體通過進行切割磁力線，來使得導體的內部產生感應電動勢，然后再利用感應電動勢對測量管的內部電流進行傳導，傳導的過程中，保持電流的流動方向與磁場之間的方向處于垂直的狀態，根據這一工作原理來保障電磁水表的運行。

在電磁水表中，測量管是其重要的構成部分，其主要是由具有較強絕緣性能的一種非導磁合金短管構成，兩只電極沿管徑方向穿通管壁固定在測量管上，其電極頭與襯里內表面基本齊平，勵磁線圈由雙方波脈沖勵磁時，將在與測量管軸線垂直的方向上產生一磁通量密度為B的工作磁場；此時，如果具有一定電導率的流體流經測量管，將切割磁力線感應出電動勢E，電動勢E正比于磁通量密度B？測量管內徑d與平均流速v的乘積，電動勢E由電極檢出，并通過電纜送至轉換器進行智能化處理，轉換成標準信號4～20mA和0～1kHz輸出。

1.2 性能特點

電磁水表主要是利用傳感器勵磁系統以及高性能鋰電池進行供電，而電磁水表中的傳感器勵磁系統主要采用特殊構造設計而成，并且其內部還安置有超微功耗處理器，這使得電磁水表能夠對全部都是數字的信號進行有效的解析，從而使得電磁水表的計量精確性提升？而就電磁水表來說，其主要包含的性能特點有以下幾點：

（1）工作微功耗設計，內置3暢6V鋰電池供電，勵磁電流≤20mA，連續不間斷工作5～10a，且更換電池方便。

（2）具有自動雙向測量功能，同時顯示瞬時流量、流速、壓力、正反向累計總量、電池電量等。

（3）測量管內無可動及阻力部件，不產生纏繞、堵塞現象，無壓力損失，可長期連續工作。

（4）測量范圍寬，流速測量范圍達0～15m/s，測量精度高（±1暢0%）。

（5）測量穩定，測量精度不受被測介質溫度、壓力、精度、密度等物理參數變化的影響。

1.3 電磁水表與電磁流量計，機械水表的使用性能

對比電池供電的電磁水表具有計量性能穩定、安全可靠性高、維護費用低、使用周期長的特點。傳統的大口徑機械水表屬于可動磨損器件，難以保持長期穩定的測量精度，加上制造工藝、選型及維護的原因，大口徑機械水表的使用普遍存在以下問題：①大口徑水表小流量導致水表滯行、慢行；②水表量程不足的大流量狀況使水表很快磨損；③長期在最小流量區段使用。

電磁水表具有測量精度高、范圍寬、超載不會損壞的特點，適用于大流量和瞬時流量變化較大的水量計量，能較好地解決機械水表計量存在的問題。通過長期的數據監測和分析，結果表明以下情況應選用電磁水表進行計量：①瞬時流量變化大；②經常超過載流量或低流量；③直接流入用戶水池；④安裝有二次加壓供水設施；⑤進行區域計量和監測數據分析。

2 電磁水表的應用效益分析

本文就通過列舉案例的方式來具體的對電磁水表的應用效益進行分析。

2.1 案例一

某居住小區所安置的計量水表為機械水表，利用該水表進行用水量的計量，而所使用的水量則主要為建筑臨時用水，但是由于該小區基礎建設用水量較大，因此，目前的供水量無法有效的滿足小區用戶的用水需求，小區居民針對用水欠缺的投訴案件較多，而且小區的住戶較多，在用水高峰期水流量較大，這樣就使得小區的水表損害嚴重，水表需要定期的更換，而且更換的時間間距較短，這樣就增加了小區基礎建設的成本。而該小區為了能夠改善這一問題，在原有機械水表的基礎上，安置了利用電池供電的電磁水表，在該水表安置后，供水量明顯的提升，在一定程度上滿足了用戶的用水需求，小區針對用水的投訴相對也在減少，并且利用該水表，使得高峰期的水流量得到了有效的調節，從而降低了水表損壞的幾率，使得水表的使用壽命延長，降低了基礎設施建設成本。

2.2 案例二

某公司為了加大經營業績，對其生產規模進行了有效的拓展，而在拓展的過程中，其對于用水量的需求也在提升。而該公司原本所安置的計量水表為機械水表，該公司利用機械水表為企業進行獨立供水計量，該公司的用水性質為工業用水，一般來說，工業用水量相對于居民用戶量來說要更高，而且水量的變化也較大，這樣就使得水表的損壞幾率大大提升，從而增加了水表維護的成本。為了能夠有效的滿足該公司用水的需求，該公司在原有水表的基礎上，進行了水表的替換，將其中的一個水表替換成為了電磁水表，在電磁水表安置之后，供水量明顯的提升，滿足了該公司發展的需求。

就上述的兩個案例分析可以了解到，針對用水大戶來說，采用電磁水表進行計量工作，可以有效的保障計量的精確度，同時也能夠在很大程度上提升供水量，降低水表更換的成本，滿足企業發展以及用戶用水的需求，推動了供水企業的經濟效益的提升，實現了供水企業的可持續發展。

結束語

城市在不斷發展的進程中，城市人口也在不斷的增長，這就使得用水用戶的數量在急劇增加，如果只是單純的依靠工作人員來進行抄表計量工作，則很難有效的推動供水企業的發展，因此，需要利用電磁水表來進行用水量計量工作，依據電磁水表建立一套行之有效的用水量監測系統，從而保障用水量計量的精確性，將用水計量誤差控制在合理的范圍之內，進而提升供水企業的經濟效益，實現供水企業的可持續發展。

參考文獻

[1]劉劍文.水表計量誤差原因及應對策略分析[J].輕工標準與質量，2014（6）.

[2]裘晨.超聲電子水表測量穩定性研究[J].自動化與儀器儀表，2015（3）.

篇5

關鍵詞：如東近海地震　寶應　電磁擾動異常　映震　效果

1、引言

2010年7月9日10時24分，江蘇省南通市如東近海發生ML4.3級地震，震中附近南通、上海部分地區有明顯震感。該震是寶應DUF-I型電磁擾動監測儀觀測以來近距離發生的較大一次地震。寶應臺在震前22天觀測到顯著的電磁擾動異常信息，并且異常在震后趨于平靜。實踐證明：如東近海ML4.3級地震前電磁擾動異常與地震活動有很好的對應關系。

2、寶應地震臺所處地理環境與地質構造背景

寶應地震臺位于江蘇省中部揚州地區，地理位置東經119°16′、北緯33°15′，處于華中北部，地勢屬于沖積平原，地表平坦。本地區在構造上處于揚子地塊區，區內構造發育有一系列規模不等的凹陷和凸起。清寶斷層、寶應斷層交匯穿境而過，北面是建湖隆起，東北方向有大縱湖斷層，東南方向有趙家溝斷層和臨澤斷層，南面為金湖凹陷，東南方有柳堡凸起和臨澤凹陷。西面有郯廬斷裂帶，距離臺站約為80公里。郯廬斷裂與蘇、魯交界交匯，揚州銅陵地震帶往黃海海域外延，稱為下揚子北東地震帶。自1990年以來―直被國家地震局列為地震危險重點監視區，對該地區的地震活動有必要進一步加以重視和研究。

3、DuF-l型電磁擾動監測儀器簡介

DUF-I型電磁擾動監測儀是江蘇省地震監測中心研發，0.1-10Hz超低頻和38KHz的甚低頻，組成多頻段四通道全方位監測接收系統。數據采樣率為100點／秒，采用計算機作為記錄終端，對觀測數據實時進行存儲和分析，該儀器在抗干擾能力和穩定性方面都比DPJ型、ULF型儀器有進一步的提高。

DuF-I型電磁擾動監測儀是利用電磁感應原理來拾取信號，該儀器甚低頻(點頻)選擇38KHz工作頻率，采用地面觀測方法，接收設備為專用小型磁天線。其突出的優點是能充分利用天線掃描來檢測來波方位，經過近兩年來的觀測，取得了一些震前異常觀測資料，映震效果較好。

4、寶應臺電磁擾動異常與地震活動映震關系

寶應縣地震測報站成立于1975年6月，1991年11月23日DPJ-Ⅲ型、ULF-Ⅲ型地震電磁輻射觀測儀器投入運行觀測至今，寶應臺地震電磁擾動觀測在20年的實踐中，積累了大量原始資料，曾依據電磁擾動異常變化，進行了多次地震短臨預測分析，取得了良好的觀測效果，并在2006年度江蘇省電磁擾動觀測資料質量評比中榮獲第一名的成績。2008年11月25日在寶應縣地震臺安裝運行DUF-I電磁擾動觀測儀。該儀器觀測運行兩年來，獲取了一些異常數據，并作出了相應的分析預測和探討。

5、如東近海ML4.3級地震電磁擾動異常分析

如東近海ML4.3級地震震中距為225km，方位角為115度。寶應臺的異常擾動過程分為3個階段，異常信息主要集中在超低頻南北向，此次異常與09年12月29日、2010年1月5日、2月6日、2月19日異常相比較：前面幾次都是孤立的單組異常，本次呈現多組長時間的規律；它們具有相同的波形特征。

5.1異常信號起止時間

電磁擾動異常信號從6月17日20時20分開始至7月7日23時15分結束，異常持續時間為20天，從7日23時異常結束到9日10時發震是36小時。在此時段異常前和地震發生之后，均未接收到類似的異常信號。

5.2異常信號波形特征

異常信號全部為超低頻南北道異常，異常幅度大，最高達0.6毫伏；異常周期小，波形呈現密集鋸齒波形；持續時間長(持續20天時間，累計：13次24小時2分鐘異常)異常時間、幅度強弱變化明顯，根據ULF-Ⅲ型儀器20年觀測經驗分析認為，符合弱、強、弱、發震的規律。

5.3擾動異常信號可靠性分析

寶應地震臺地處偏僻農村地區，周圍無大型廠礦企業，無變電站、排灌設施、各類發射塔等重大擾動源，DUF-I電磁擾動觀測儀信號接受天線位置遠離道路無顯著磁鐵干擾，經省、市專家測定符合電磁波觀測技術規范要求。淺源地震深度一般在20km左右，這一范圍內巖石電阻率為10～103 ohmm，觀測周期應選在0.1―100 s范圍內，則頻率為0.01～10Hz。寶應臺超低頻的觀測頻段為0.01～10Hz，此次電磁擾動異常信息應是震前地下磁場的準確反應。

我臺電磁擾動觀測長期實踐表明，大多地震在震前幾小時、幾天或幾十天出現異常信號。通常情況下，震級愈大，異常起始時間愈早。如1996年11月9日南黃海Ms6.1級地震，10月27日-11月5日在正常記錄背景下出現了連續脈沖。而3級左右的地震在震前1-2天甚至幾小時也有可能才出現異常信號。信號減弱甚至平靜，這時多數中強以上地震發生在平靜后的數個小時內，根據這一變化特征，可以大致確定出地震可能的發震時間和震級。

如東近海ML4.3級地震電磁擾動異常具有明顯的弱―強―弱―平靜―發震的特征，這里所指的信號強弱，包括了三種可能的表現：即異常信號場強的大小；異常時間的長短；異常波列組數的多少。此次異常信息持續時間之長、信息量之大在我F-I型監測儀2年來的觀測中是第一次，電磁擾動異常信號出現到發震最長時間間隔是22天(2010年7月9日江蘇如東附近海域ML4，3級)，超低頻南北向從6月17日起到7月5日結束共有13個時間段異常，異常總時間24小時2分鐘。7月1日到4日異常信號最強。寶應臺另一觀測點DPJ―Ⅲ型(甚低頻38.33KHz)、ULF-Ⅲ型(超低頻0.1―10Hz)地震電磁輻射觀測儀器(模擬圖紙記錄)從1991年開始投入運行觀測至今，7月9日如東近海ML4.3級地震前超低頻南北向也接受到持續時間長、信息量大的電磁擾動異常，6月11日―6月29日接受到第一組異常，7月3日―7月9日接受到第二組異常。寶應臺兩處觀測點相距20公里，所接受的擾動異常在時間、方向等信息方面基本一致。根據上述異常，結合地震活動和地質構造特征，寶應地震局于2010年6月21日向省、市地震局上報了分析意見，提出異常結束后一周左右時間，在黃海海域有發生中等以上地震的可能性。

6、電磁擾動異常幅度及異常時間與震級和震中距的關系

根據寶應臺電磁擾動觀測資料，總結出典型的干擾波形，01、02通道電磁擾動值有同步孤立的高值突跳時，可將其判為干擾，干擾一般是由于流動金屬、氣候異常或無線電臺干擾信號因素所致。而電磁

擾動異常是一種短臨前兆異常，異常在震前幾小時到幾十天內出現。地震多在異常結束之后幾小時或十幾天的時間內發生，異常的時間特征為準確預報地震發震時間會有所幫助。

分析本文第三部分DuF-I電磁擾動異常與地震活動的關系表中數據，我們可以看出2009年12月29日17:58―18:25觀測到電磁擾動異常，間隔9小時后12月30日05時在黃海海域(32°59′，121°07′)發生ML2.5級地震，震中距175km，方位角為100度。2010年1月5日21:14―23:20觀測到電磁擾動異常，間隔114小時后1月10日17時在黃海海域(32°26′，121°37′)發生ML2.0級地震，震中距240km，方位角為115度。

6.1異常時間和震級的關系

異常時間越短，未來地震的震級越小；異常時間越長，未來地震的震級越大；異常時間隨著震級的增大而增大，但并不是一一對應關系。

6.2異常幅度與震中距的關系

在異常映震范圍內，異常幅度主要受震中距和震級的影響，電磁擾動觀測具有正常背景值。不同頻段的電磁擾動背景值不同，且相差較大。電磁擾動異常主要出現在超低頻01、02通道，甚低頻(點頻)03、04通道很少出現異常變化，由此可見，震前異常主要是超低頻電磁擾動。

6.3震中距與震級的關系

一般情況下，震中距越近，異常幅度越大，異常時間也越長，反之異常幅度越小，異常時間短。錢書清等人曾統計過，電磁擾動異常信息與震中距有如下關系：能接受到4級以上地震產生的異常電磁擾動的距離為200km；能接受到5級以上地震產生的異常電磁擾動的距離為500km；能接受到6級以上地震產生的異常電磁擾動的距離為1000kmt。

7、結語

震前電磁異常信息是客觀存在的，電磁擾動異常觀測在地震預報中具有很好的短臨映震效果，在電磁擾動觀測實踐中，需要我們繼續對以下幾個問題進一步加以研究、探討：在震級相同、相近條件下，同一臺站、同一分向記到的來自同一地區的信號，其信號強度與震中距是否有明確的對應關系?同一臺站兩個不同方向傳感器所記到的信號強度比對來自同一地區的所有地震是否保持恒定?當震中距相近時，同一臺站、同一分向記到的來自同一地區的信號，其信號強度與震級之間是否有明確的對應關系?一個特定臺站、特定分向的傳感器對來自同一個地震活動地區全部的記錄符號是否保持一致?認真分析總結這些電磁擾動異常現象，對于做好地震短臨預報工作，將有重要意義。

參考文獻

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