大型鐵磁性物體近場(chǎng)磁異常場(chǎng)數(shù)值仿真

張夢(mèng)穎， 王華， 葛霖， 程浩

(北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院， 北京 100083)

鐵磁性物體在磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生磁化現(xiàn)象，對(duì)周?chē)拇艌?chǎng)環(huán)境造成擾動(dòng)，產(chǎn)生磁異常現(xiàn)象。磁異常探測(cè)(magnetic anomaly detection)是一種探測(cè)鐵磁性物體十分有效的方法，相比其他探測(cè)方式(比如雷達(dá)、聲吶和紅外等)，磁異常探測(cè)方法不僅可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行無(wú)源探測(cè)，而且對(duì)于一些視覺(jué)不可見(jiàn)的目標(biāo)也能進(jìn)行探測(cè)，比如水下沉船、礦產(chǎn)資源和管道缺陷等[1]。

從磁異常探測(cè)方法來(lái)看，目前磁探測(cè)測(cè)量信息主要分2種：磁場(chǎng)模量信息和磁場(chǎng)矢量信息。磁場(chǎng)模量信息，又包括模量大小信息、模量異常信息、模量梯度信息及模量異常梯度信息。模量大小和模量異常信息的測(cè)量簡(jiǎn)單，受磁化方向影響小，且不受傳感器空間姿態(tài)影響，但是往往會(huì)丟失很多磁場(chǎng)信息，比如磁場(chǎng)方向，導(dǎo)致后期數(shù)據(jù)解釋的深度有限，對(duì)于一些復(fù)雜的磁場(chǎng)情況往往達(dá)不到預(yù)期效果。Zhang等提出基于磁異常模量和磁異常矢量的自動(dòng)路徑搜索算法對(duì)比得到基于磁異常矢量信息的算法在搜索路徑長(zhǎng)度和精度方面都優(yōu)于基于磁異常模量的算法[2]。Ege等通過(guò)研究磁場(chǎng)模量大小的變化特征，能夠識(shí)別沿不同方向運(yùn)動(dòng)的鐵磁性目標(biāo)[3]；李澤林等提出了一種數(shù)據(jù)空間磁異常模量反演算法來(lái)減少剩磁影響，并且計(jì)算時(shí)間更少、結(jié)果更加聚焦[4]。模量梯度信息和模量異常梯度信息的測(cè)量是將多個(gè)標(biāo)量磁傳感器組成一定陣列進(jìn)行梯度測(cè)量，是模量信息和模量異常信息的發(fā)展和拓展，能夠反映更多的磁場(chǎng)信息。Zalevsky等提出了一種基于小波變換的高精度自動(dòng)探測(cè)算法，通過(guò)測(cè)線上的磁場(chǎng)模量梯度信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)探測(cè)，并且能區(qū)分相鄰目標(biāo)[5]；張恒磊等提出了一種基于磁異常垂向二階導(dǎo)數(shù)的非參數(shù)快速反演方法，不僅可以獲取場(chǎng)源的邊界信息，同時(shí)還可以反演場(chǎng)源的埋深[6]。磁場(chǎng)矢量信息，又可以分為磁場(chǎng)矢量大小信息和磁場(chǎng)矢量梯度張量信息。磁場(chǎng)矢量信息測(cè)量是采用矢量磁傳感器測(cè)量3個(gè)互相垂直的磁場(chǎng)分量，因此包含的磁場(chǎng)信息更加豐富，但其受測(cè)量姿態(tài)影響較大，對(duì)測(cè)量裝置的要求十分嚴(yán)格。Gadre等提出了2種水下磁異常自動(dòng)定位算法，利用磁偶極子在空間的磁場(chǎng)矢量信息實(shí)現(xiàn)了單個(gè)偶極子和多個(gè)偶極子的定位[7]；Sheinker等將矢量磁傳感器信號(hào)分解為一組正交基函數(shù)，獲得了鐵磁性目標(biāo)的磁異常規(guī)律[8]；Liu等提出了一種新的識(shí)別鐵磁性目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向的方法，通過(guò)測(cè)量磁場(chǎng)2個(gè)方向分量信息建立合成信號(hào)圖，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)識(shí)別，并且不受目標(biāo)磁矩大小和方向的影響[9]。磁場(chǎng)矢量梯度張量信息是測(cè)量磁場(chǎng)3個(gè)分量分別在空間3個(gè)方向上的變化率，具有信息量大、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，但同樣對(duì)測(cè)量姿態(tài)要求很高。Nara等利用磁場(chǎng)矢量信息和矢量梯度張量信息實(shí)現(xiàn)了磁偶極子的定位，并解決了傳統(tǒng)歐拉方程定位磁偶極子時(shí)，在奇異點(diǎn)無(wú)法求解的問(wèn)題[10-11]；Beiki等提出利用磁場(chǎng)模量梯度張量計(jì)算歸一化磁源強(qiáng)度來(lái)估計(jì)目標(biāo)位置的方法[12]；張恒磊等提出了基于磁力梯度張量模的各向異性邊界探測(cè)方法，可以對(duì)未知磁化方向的斜磁化磁場(chǎng)進(jìn)行邊界探測(cè)[13]。從國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的研究可以看出，磁異常的模量信息和矢量信息已經(jīng)在磁法勘探、目標(biāo)探測(cè)定位，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向確定等方面有了許多的研究和應(yīng)用，但是對(duì)于目標(biāo)在不同地磁條件下，詳細(xì)的空間磁異常場(chǎng)分布規(guī)律還有待研究。

從探測(cè)目標(biāo)距離來(lái)看，目前對(duì)于鐵磁性物體的探測(cè)研究主要為遠(yuǎn)場(chǎng)探測(cè)，即探測(cè)目標(biāo)尺寸相對(duì)于探測(cè)距離可以忽略，此時(shí)可以將目標(biāo)等效為磁偶極子來(lái)處理，當(dāng)被探測(cè)目標(biāo)尺寸相對(duì)于探測(cè)距離不能忽略時(shí)，磁偶極子的模型將不再適用。目前針對(duì)鐵磁性物質(zhì)近場(chǎng)磁場(chǎng)的研究相對(duì)比較少，特別是對(duì)于整個(gè)空間磁異常場(chǎng)分布規(guī)律的研究，這方面的工作對(duì)于研究大型鐵磁性物體周?chē)拇艌?chǎng)特性是十分必要的。本文針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，仿真并驗(yàn)證了長(zhǎng)方體鐵磁性物體近場(chǎng)三維空間磁異常場(chǎng)的模量場(chǎng)和矢量場(chǎng)分布規(guī)律，為目標(biāo)近場(chǎng)的磁異常探測(cè)提供了研究和分析基礎(chǔ)。

1 磁異常場(chǎng)建模理論

關(guān)于磁介質(zhì)的磁化理論主要有2種不同的觀點(diǎn)：分子電流觀點(diǎn)和磁荷觀點(diǎn)。從現(xiàn)代關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)來(lái)看，分子電流觀點(diǎn)更加符合微觀本質(zhì)。對(duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)鐵磁性目標(biāo)的磁探測(cè)通常采用磁偶極子模型，一般將目標(biāo)等效為給定電流分布所激發(fā)的磁場(chǎng)矢勢(shì)，再通過(guò)推導(dǎo)可得出磁偶極子數(shù)學(xué)模型(見(jiàn)式(1))，式(1)也是遠(yuǎn)場(chǎng)磁探測(cè)最重要的理論基礎(chǔ)[14]。

(1)

式中：B為磁偶極子在測(cè)量點(diǎn)P處的磁感應(yīng)強(qiáng)度；r為測(cè)量點(diǎn)到磁源的距離矢量；μ0為真空導(dǎo)磁率，m(mx,my,mz)為磁偶極子的三維磁矩矢量。

對(duì)于近場(chǎng)鐵磁性物體的探測(cè)，由于其自身尺寸相對(duì)于探測(cè)距離不能被忽略，故式(1)給出的磁偶極子模型將不再適用。假設(shè)長(zhǎng)方體鐵磁性物體尺寸為a×b×h，位置如圖1所示，沿Z方向上對(duì)其均勻磁化。由安培分子環(huán)流假設(shè)知：磁體外部空間中任一點(diǎn)的磁場(chǎng)由磁體側(cè)表面閉合電流環(huán)路所激發(fā)。設(shè)環(huán)路上面磁化電流密度為Js(單位為A/m)，Js與磁化強(qiáng)度矢量M的關(guān)系為

Js=M×n

(2)

式中：n為磁介質(zhì)表面外法線單位矢量。

設(shè)鐵磁體外P點(diǎn)的矢量坐標(biāo)為r(x,y,z)，選取厚度為dz的薄層電流環(huán)A′B′C′D′A′，則其電流強(qiáng)度為I=Jsdz。以A′B′段為例，A′B′上某微元dl的空間矢量坐標(biāo)為r′(x′,y′,z′)在該點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為

(3)

寫(xiě)成分量形式為

(4)

dBA′B′y=0

(5)

(6)

圖1 長(zhǎng)方體鐵磁性物體磁化的分子環(huán)流模型Fig.1 Molecular current model of cuboid magnetized ferromagnetic objects

同理可以得到B′C′段、C′D′段、D′A′段在測(cè)試點(diǎn)P處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，矢量疊加以后可以得到薄層電流環(huán)A′B′C′D′A′在測(cè)試點(diǎn)P產(chǎn)生總磁場(chǎng)強(qiáng)度為

dBA′B′C′D′A′=dBA′B′+dBB′C′+dBC′D′+dBA′D′A′

(7)

則總電流環(huán)在P點(diǎn)產(chǎn)生的總磁場(chǎng)為

(8)

利用式(2)～式(8)，最終可以得到沿Z方向磁化的鐵磁性物體外部空間的三維磁化磁場(chǎng)模型[15]。

2 地磁背景下鐵磁物質(zhì)磁異常場(chǎng)建模仿真

地磁場(chǎng)是地球的固有特性和固有資源之一，它分布在地球周?chē)瑸楹娇铡⒑教臁⒑胶Ｌ峁┝颂烊坏淖鴺?biāo)系,可應(yīng)用于航天器或艦船的定位定向及姿態(tài)控制。地磁場(chǎng)在全球范圍內(nèi)的分布并不是均勻、不變的，而是有特定的分布規(guī)律，但是在一個(gè)較小的區(qū)域內(nèi)，地磁場(chǎng)正常梯度值很小，可以看作是均勻場(chǎng)。地磁場(chǎng)總強(qiáng)度值位于0.4～0.6 Gs之間，平均0.5 Gs[16](1 T=104Gs)。

鐵磁性物體在地磁場(chǎng)Bd的作用下，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)Bg，加上鐵磁物體本身帶有的剩余磁場(chǎng)Bs，兩者構(gòu)成了鐵磁物體的磁場(chǎng)，而這個(gè)磁場(chǎng)再與地磁場(chǎng)疊加就構(gòu)成了直接測(cè)量到的總磁場(chǎng)Ba(或稱(chēng)磁異常場(chǎng))。

Ba=Bd+Bg+Bs

(9)

本文利用ANSYS Maxwell，在均勻地磁場(chǎng)中建立了大型長(zhǎng)方體鐵磁性物體模型，對(duì)其近場(chǎng)的磁異常場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值仿真分析。本文研究的鐵磁物質(zhì)為軟磁材料，矯頑力很小(一般小于1 A/m)，所以仿真時(shí)可以忽略剩余磁場(chǎng)Bs的影響。仿真數(shù)值求解區(qū)域?yàn)檫呴L(zhǎng)1 000 m的立方體空間，鐵磁性長(zhǎng)方體尺寸為300 m×70 m×70 m，材料選擇steel，磁矯頑力設(shè)為0 A/m，位于空間幾何中心，仿真材料的B-H磁化曲線如圖2所示，H為磁場(chǎng)強(qiáng)度，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度模值，仿真模型如圖3所示。

圖2 仿真材料的B-H磁化曲線Fig.2 B-H magnetization curve of simulation materials

圖3 仿真模型以及分析平面示意圖Fig.3 Schematic of simulation model and analysis planes

模型的地磁場(chǎng)邊界條件為均勻磁場(chǎng)，強(qiáng)度為0.5 Gs。為了考慮地磁傾角E和地磁偏角θ的影響，定義平行于XOY平面地磁傾角為0，平行于YOZ平面地磁偏角均為0。在此基礎(chǔ)上，對(duì)地磁傾角E為0°和45°時(shí)，地磁偏角θ等于0°、45°和90°的6種情況進(jìn)行討論，然后提取各種條件下不同平面上的仿真結(jié)果，分析其磁場(chǎng)模量和矢量信息。

本文主要分析平行于XOY，XOZ，YOZ平面且不與長(zhǎng)方體相交的三組平面族上的磁感應(yīng)強(qiáng)度，其中選擇3個(gè)基準(zhǔn)平面分別為Z=600 m，Y=700 m，X=400 m，后期通過(guò)仿真結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，3個(gè)基準(zhǔn)平面代表了各自平面族的分布規(guī)律，因此后面的分析將以這3個(gè)平面上的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)。

3 模型空間磁異常場(chǎng)分析

3.1 地磁傾角E=0°時(shí)磁異常場(chǎng)分布

當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)矢量水平分量與模型長(zhǎng)度方向夾角θ=0°時(shí)，3個(gè)基準(zhǔn)平面上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如圖4所示，圖的豎直坐標(biāo)軸代表磁感應(yīng)強(qiáng)度的模量大小，顏色深淺也代表其值的大小，水平坐標(biāo)軸代表基準(zhǔn)平面的正交坐標(biāo)值。可以看出3個(gè)平面族上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分布都是規(guī)律的對(duì)稱(chēng)分布圖形，其中平行于XOY和YOZ的平面族上的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布都為雙峰單谷的分布規(guī)律，并且在長(zhǎng)方體長(zhǎng)向兩端附近出現(xiàn)峰值，在長(zhǎng)向中心位置出現(xiàn)谷值；而平行于XOZ的平面族上的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布為單峰的分布規(guī)律，在長(zhǎng)方體長(zhǎng)向端的中心位置達(dá)到峰值。

圖4 地磁場(chǎng)條件為E=0°，θ=0°時(shí)磁感應(yīng) 強(qiáng)度模量大小分布Fig.4 Magnitude distribution of magnetic induction intensity under geomagnetic condition of E=0° and θ=0°

3個(gè)基準(zhǔn)平面上的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量圖分布如圖5所示。結(jié)合3個(gè)平面矢量圖可以看出，鐵磁性物質(zhì)對(duì)于磁場(chǎng)有“聚集”的作用，磁感線在長(zhǎng)方體長(zhǎng)向一端向端面中心偏轉(zhuǎn)明顯，并且在中部區(qū)域磁感線恢復(fù)水平，最后在長(zhǎng)向另一端向四周發(fā)散。

圖5 地磁場(chǎng)條件為E=0°，θ=0°時(shí)磁感應(yīng) 強(qiáng)度矢量分布Fig.5 Vector distribution of magnetic induction intensity under geomagnetic condition of E=0° and θ=0°

當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)矢量水平分量與模型長(zhǎng)度方向夾角θ=45°時(shí)，3個(gè)基準(zhǔn)平面上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如圖6所示。可以看出XOY平面族上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為雙峰單谷，并且相對(duì)于0°時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)角度，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與長(zhǎng)方體的尺寸以及分析平面的高度有關(guān)；YOZ平面族上的分布變成了單峰單谷的規(guī)律，峰值和谷值出現(xiàn)在長(zhǎng)方體的長(zhǎng)向兩端位置附近；XOZ平面族上的分布為單峰分布，但是“峰”的形狀發(fā)生了變形。結(jié)合3個(gè)平面分析可知，在長(zhǎng)方體一端左側(cè)以及另一端右側(cè)區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度出現(xiàn)峰值，在中間區(qū)域出現(xiàn)谷值。

圖6 地磁場(chǎng)條件為E=0°，θ=45°時(shí)磁感應(yīng) 強(qiáng)度模量大小分布Fig.6 Magnitude distribution of magnetic induction intensity under geomagnetic condition of E=0°and θ=45°

同樣地，3個(gè)基準(zhǔn)平面上的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量圖分布如圖7所示。可以看出磁感線聚集的兩個(gè)端點(diǎn)位置在水平面內(nèi)(XOY平面)發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，即聚集區(qū)域出現(xiàn)在了長(zhǎng)發(fā)體一端的左側(cè)和另一端的右側(cè)。

當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)矢量水平分量與模型長(zhǎng)度方向夾角為90°時(shí)，磁異常場(chǎng)分布規(guī)律和地磁場(chǎng)方向?yàn)?°時(shí)十分相似。磁感應(yīng)強(qiáng)度標(biāo)量分布規(guī)律相當(dāng)于將0°的空間磁場(chǎng)分布繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)了90°，但由于長(zhǎng)方體長(zhǎng)寬尺寸的不同，峰值和谷值的幅度和范圍會(huì)有所變化。同樣的，磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量場(chǎng)相當(dāng)于0°時(shí)的矢量場(chǎng)分布規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)了90°，但是矢量的幅值大小以及范圍會(huì)有所變化。

圖7 地磁場(chǎng)條件為E=0°， θ=45°時(shí)磁感應(yīng) 強(qiáng)度矢量分布Fig.7 Vector distribution of magnetic induction intensity under geomagnetic condition of E=0°and θ=45°

3.2 地磁傾角E=45°時(shí)磁異常場(chǎng)分布

當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)矢量水平分量與模型長(zhǎng)度方向夾角θ=0°時(shí)，3個(gè)基準(zhǔn)平面上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如圖8所示。可以看出XOY平面族上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)閱畏鍐喂龋籝OZ平面族上的分布變成了雙峰單谷的規(guī)律，峰值出現(xiàn)在長(zhǎng)方體的長(zhǎng)向兩端附近的上下區(qū)域，谷值出現(xiàn)在長(zhǎng)方體中心位置；XOZ平面族上的分布為單峰分布。結(jié)合3個(gè)平面分析可知，在長(zhǎng)方體一端上方以及另一端下方區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度出現(xiàn)峰值，在中間區(qū)域出現(xiàn)谷值。

圖8 地磁場(chǎng)條件為E=45°，θ=0°時(shí)磁感應(yīng) 強(qiáng)度模量大小分布Fig.8 Magnitude distribution of magnetic induction intensity under geomagnetic condition of E=45°and θ=0°

此時(shí)3個(gè)基準(zhǔn)平面上的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量圖分布如圖9所示。結(jié)合3個(gè)平面分析可知，可以看出磁感線聚集的兩個(gè)端點(diǎn)位置在豎直平面內(nèi)(YOZ平面)發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，即聚集區(qū)域出現(xiàn)在了長(zhǎng)發(fā)體一端的上方和另一端的下方。

對(duì)于地磁場(chǎng)矢量水平分量與模型長(zhǎng)度方向夾角為45°和90°兩種情況，其分布規(guī)律和0°的情況類(lèi)似，磁感應(yīng)強(qiáng)度模量的峰值和谷值的位置發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)和變化，轉(zhuǎn)動(dòng)角度和偏移距離的大小與長(zhǎng)方體的尺寸、平面位置有關(guān)，這里不再逐一詳細(xì)分析。

圖9 地磁場(chǎng)條件為E=45°，θ=0°時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度 矢量分布Fig.9 Vector distribution of magnetic induction intensity under geomagnetic condition of E=45°and θ=0°

4 縮比驗(yàn)證試驗(yàn)

為了驗(yàn)證數(shù)值仿真得到的分布規(guī)律的正確性，進(jìn)行了1∶1 000的縮比試驗(yàn)。圖10是驗(yàn)證試驗(yàn)所用設(shè)備和模型，主要包括：試驗(yàn)平臺(tái)(具有調(diào)節(jié)測(cè)量空間位置的滑塊機(jī)構(gòu))、長(zhǎng)方體鐵磁物質(zhì)(鋼制塊，尺寸70 mm×70 mm×300 mm)、三軸磁阻傳感器、筆記本電腦。為了模擬均勻的地磁場(chǎng)環(huán)境，試驗(yàn)選擇在空曠的郊區(qū)進(jìn)行，并且為了避免試驗(yàn)設(shè)備對(duì)磁場(chǎng)的干擾，試驗(yàn)平臺(tái)采用非鐵磁性的鋁件加工而成。

實(shí)際環(huán)境中每個(gè)地區(qū)的地磁場(chǎng)矢量是不同的，經(jīng)測(cè)量當(dāng)?shù)氐牡卮艌?chǎng)信息，磁感應(yīng)模量大小約為0.51 Gs，地磁傾角約為67°，根據(jù)當(dāng)?shù)氐卮艌?chǎng)信息，進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量。以地磁傾角67°，地磁場(chǎng)矢量水平分量與模型長(zhǎng)度方向夾角0°的試驗(yàn)條件為例，測(cè)得距長(zhǎng)方體上表面100 mm高度平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度模量場(chǎng)和矢量場(chǎng)分布規(guī)律如圖11所示。試驗(yàn)測(cè)量了平面上63個(gè)點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量，測(cè)點(diǎn)均勻?qū)ΨQ(chēng)分布在長(zhǎng)方體模型上方。可以看出，數(shù)據(jù)測(cè)得結(jié)果與類(lèi)似地磁條件下的圖8(c)和圖9(c)的分布規(guī)律一致。同樣地，在其他地磁場(chǎng)條件下都能得相同的結(jié)論，說(shuō)明了仿真研究總結(jié)規(guī)律是正確的。

圖10 室外縮比模型試驗(yàn)Fig.10 Outdoor test of shrinkage ratio model

圖11 試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕戏?00 mm高度平面磁異常空間分布Fig.11 Spatial distribution of magnetic anomaly at 100 mm height plane above test model

5 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)大型鐵磁性物體在地磁場(chǎng)中近場(chǎng)的磁異常場(chǎng)的數(shù)值仿真分析，得到不同地磁場(chǎng)條件下磁異常模量場(chǎng)以及矢量場(chǎng)的分布規(guī)律；通過(guò)縮比試驗(yàn)，驗(yàn)證了仿真得到的分布規(guī)律的正確性。主要結(jié)論如下：

1) 鐵磁性物體在地磁場(chǎng)中磁化規(guī)律主要與地磁場(chǎng)方向與物體之間的角度、物體的尺寸形狀等有關(guān)。地磁偏角的變化會(huì)引起磁化兩極在XOY水平平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)；而由于地磁傾角的影響，導(dǎo)致了磁化兩極在YOZ豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)；另外，鐵磁性物體的磁化兩極出現(xiàn)在地磁場(chǎng)方向與物體相交的端面位置附近，具體位置與物體幾何尺寸有關(guān)。

2) 從磁感應(yīng)強(qiáng)度模量場(chǎng)分布來(lái)看，在鐵磁性物體磁化兩極附近和兩極連線中心區(qū)域，磁場(chǎng)出現(xiàn)的異常值最大；其中兩極附近為正異常，連線中心區(qū)域?yàn)樨?fù)異常；另外，異常值的幅度與距物體的距離有關(guān)，越靠近物體，磁異常值越大，而且異常值峰值的平面位置也會(huì)靠近物體移動(dòng)。

3) 從磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量場(chǎng)分布來(lái)看，磁感線相對(duì)于鐵磁性物體有明顯的聚集作用。磁感線的走向一般為在物體磁化的一極先出現(xiàn)聚攏，再恢復(fù)與地磁場(chǎng)平行，最后發(fā)散。在靠近物體周?chē)拇鸥袘?yīng)矢量相對(duì)于地磁場(chǎng)磁場(chǎng)方向會(huì)有明顯的角度變化，并且這個(gè)變化也具有規(guī)律性，可以通過(guò)空間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量B的分布規(guī)律加以識(shí)別。

至此，鐵磁性物體近場(chǎng)空間的磁感應(yīng)強(qiáng)度模量場(chǎng)和矢量場(chǎng)分布規(guī)律已經(jīng)基本得到，后續(xù)還可根據(jù)研究需要對(duì)模量異常、模量梯度、模量異常梯度以及矢量梯度張量信息的分布規(guī)律進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化研究。利用這些分布規(guī)律，可以進(jìn)一步與許多相關(guān)應(yīng)用背景結(jié)合，如目標(biāo)探測(cè)機(jī)制和探測(cè)路徑研究、近場(chǎng)精確定位、磁異常場(chǎng)反演等。