北工大太阳黑子活动周期 信号处理与Matlab 太阳黑子活动周期的分析 专业: 通信工程 姓名,高培元 12024215 学号, 指导老师,孙中华、张延华 完成时间,2014/12/20 摘要: 太阳黑子是人类在研究太阳活动中最常见、最重要的现象。太阳黑子的爆发也直接影响到人们的生活方面。根据数字信号处理对数据处理的方法，采MATLAB对太阳黑子数进行处理得出太阳黑子周期约为11年。结果表明该方法对太阳黑子周期研究是直观且有意义的。 关键字:太阳黑子数;活动周期;Matlab。 一 、引言: 太阳黑子是在太阳的光球层...

　　信号处理与Matlab 太阳黑子活动周期的分析 专业: 通信工程 姓名,高培元 12024215 学号, 指导老师,孙中华、张延华 完成时间,2014/12/20 摘要: 太阳黑子是人类在研究太阳活动中最常见、最重要的现象。太阳黑子的爆发也直接影响到人们的生活方面。根据数字信号处理对数据处理的方法，采MATLAB对太阳黑子数进行处理得出太阳黑子周期约为11年。结果表明该方法对太阳黑子周期研究是直观且有意义的。 关键字:太阳黑子数;活动周期;Matlab。 一 、引言: 太阳黑子是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动，是太阳活动中最基本、最明显的。一般认为，太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡，温度大约为3000-4500?。因为其温度比太阳的光球层表面温度要低1000到2000摄氏度，所以看上去像一些深暗色的斑点。太阳黑子虽然颜色较深，但是在观测情况下，与太阳耀斑同样清晰显眼。 太阳黑子很少单独活动，通常是成群 出现。黑子的活动周期约为11年,天文学 家把太阳黑子最多的年份称为太阳活动峰 年，太阳黑子最少的年份称为太阳活动谷 年。其活跃时会对地球的磁场产生影响， 主要是使地球南北极和赤道的大气环流作 经向流动，从而造成恶劣天气，使气候转 冷。严重时会对各类电子产品和电器造成 损害。 现今世界公认的最早的太阳黑子记录，是载于《汉书?五行志》中的公元前28年三月出现的太阳黑子:“河平元年„„三月己未，日出黄，有黑气大如钱， 居日中央。”而后在1840年代德国的一位业余天文学家发现了太阳黑子10-11年的周期变化规律。通过长期的观测，人们还发现太阳黑子在日面上的活动随时间变化的纬度分布也有规律性。 二 、实验方法 在该实验中，对Wolfer数序列做FFT变换后得到Y(长度为n)，只取其 n2Y前个数据的功率谱密度的估计值。原因是时域为离散的实序列的傅2 n立叶变换对应于具有周期性且偶对称的频域特性，因此Y的前个数据已经2 包含了Wolfer数的全部信息。 2,k,,k,,根据DFT的频域单位与DTFT的频域单位的表达关系式以N ffskfk,,,,=2,,及与f对应关系，可以看出与f呈线性关系;同样地，Nfs nn因为Y的前个数据已经包含了Wolfer数的全部信息，只取前个数据分析22 fsfk,,功率-频率图时，对应的横坐标时应取。 N2 三 、流程图 四 、MATLAB实验内容，结果，分析 (1) 读取数据并绘制Wolfer图，观察太阳黑子的活动现象。 1、程序如下: sunspot=xlsread(C:\Users\Administrator\Desktop\1月数据.xls);%读取数据 year=sunspot(:,1); %读取年份信息 wolfer=sunspot(:,3); %读取黑子活动数据 figure%新建图像 plot(year,wolfer) %画出时域图 xlabel(年份); ylabel( 黑子个数 ); title(时域图) %标注横纵坐标和标题 pause 截图:数据采用的是比利时皇家天文台中自1750至今的一月份的黑子平均数。 2、为使结果更加清晰，画出部分时间段(如实验中采取1800-1850年)的Wolfer 图进行观察。 程序如下: Figure plot(year(51:101),wolfer(51:101),b.-); %用1800-1850年数据做图xlabel(年份);ylabel( 黑子个数 ); title(1800-1850年) %标注横纵坐标和标题。 截图: (2) 对已经得到的Wolfer数应用FFT变换分析它的变化规律。在复 平面上绘制出傅立叶系数的分布图。 程序如下: G = fft(wolfer); %对全部数据做FFT G(1)=[]; %由于算法问题,Y(1)为所有fft数值之和,因此需舍弃第一点 pause %观察Wolfer数在FFT分析后得到的在复平面中的分布图。程序如下figure plot(G,ro) %在复平面做图,空心点 title(FFT 复平面图); xlabel(实轴); %标注横坐标为’实部’ ylabel(虚轴); %标注纵坐标为’虚部’ pause 截图:由图可见，黑子频率沿虚轴严格对称，具有周期性。 (3) 功率与频率的关系曲线则被定义为周期图。用周期图法对 Wolfer 数进行功率谱密度分析。 程序如下: figure n=length(G);%取FFT结果长度为n power = abs(G(1:n/2)).^2; %取前n/2个数据求其功率 nyquist = 1/2; %取最大频率为0.5 freq = (1:n/2)/(n/2)*nyquist; %将FFT转换为DTFT plot(freq,power) %画周期图 xlabel(周期/年份);title(周期图) pause 截图: 为使结果更加清晰，取与1800-1850年相对应的功率和频率的分量(51-101)作它的周期图。程序如下: figure plot(freq(51:101),power(51:101)) %为观察方便,取1800-1850年数据做图 xlabel(周期/年份) pause 截图: (4) 确定出太阳黑子的活动周期。为使结果更加清晰，画出功率与周 期(频率的倒数)的关系曲线图。 程序如下: figure period=1./freq; %将横坐标单位转换为年/周期 plot(period,power);%画周期图 axis([0 50 0 2e+7]); ylabel(Power); xlabel(Period (年/周期));%单位为年/周期 pause 截图: (5) 在功率与周期关系曲线图中标出功率的最高点，该位 置对应的周期则为太阳黑子活动周期。 程序如下: hold on; index=find(power==max(power));%找到频率最大点,该点横坐标即为太阳黑子周期 mainPeriodStr=num2str(period(index)); plot(period(index),power(index),r., MarkerSize,25);%用实心点指出该点 text(period(index)+2,power(index),[Period = ,mainPeriodStr]);%文字标注该点 hold off; 截图: (5)实验结果分析: 实验得出的太阳黑子的活动周期为11年,与沃尔夫得出的11年的周期规律一致，说明实验结果正确。 四 、

　　与感受 得到这的结果是比较幸运的，我之前还用过2种黑子的数据。一个是MATLAB自带的数据(load sunspot.dat)，虽然这个出来的周期很接近11，但这就失去了作业中要求的第一步(下载数据)，我觉得不妥，就没有用。另一个是天文台的1700年至今的5月份数据。但是周期结果为10.433，与11还有些差距。于是我使用了1750年至今的月份数据，由于数据过多，图像不是很简洁明了。我就删掉了数据中2至12月份的数据，留下了1月的数据。出来的周期结果刚好是11。 通过这次MATLAB课程的学习不仅掌握了一些MATLAB的基本用法，也进而了解了神秘的太阳黑子。通过查阅资料自己也了解了太阳黑子的周期性、实质、发现时间、对地球的影响等等。扩充了自己的知识面，感觉受益匪浅。

　　本文档为【北工大太阳黑子活动周期】，请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑， 图片更改请在作品中右键图片并更换，文字修改请直接点击文字进行修改，也可以新增和删除文档中的内容。

　　[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生，若发现您的权利被侵害，请联系客服邮件，我们尽快处理。

　　本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权，请谨慎使用。

　　网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传，仅限个人学习分享使用，禁止用于任何广告和商用目的。

　　[带有动物名称的成语有哪些]带有动物名称的成语 十二生肖名称的成语大全(3)

　　Black Or WhiteMichael Jackson-简谱-吉他谱-钢琴谱-电子琴谱-手风琴谱-二胡谱-笛萧谱-萨克斯谱-古筝谱-歌词

　　【20份】2018年高考政治人教版一轮复习单元质检卷及模块检测卷含答案

　　【20份】2018年高考政治人教版一轮复习单元质检卷及模块检测卷含答案

　　【北大考研辅导班】北大公共管理硕士考研科目参考书考研分数线拟录取考研经验