[發(fā)明專利]甚低頻全閃電定位系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910090117.2
• 申請日: 2009-07-29
• 公開（公告）號: CN101634701A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董萬勝;張義軍;王濤;劉恒毅
• 申請（專利權(quán)）人: 中國氣象科學(xué)研究院
• 主分類號: G01S5/16
• 分類號: G01S5/16;G01W1/10;G01R29/08
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 胡小永

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣象觀測設(shè)備，具體涉及甚低頻全閃電定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)

閃電是嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，可引起森林和油庫火災(zāi)、造成供電及通訊信息系統(tǒng)故障或損壞，對航天航空、礦山及一些重要而敏感的高技術(shù)裝備等具有重大威脅。八十年代以后，閃電引起的危害顯著增加，特別是與高新技術(shù)關(guān)系密切的領(lǐng)域，如航空航天、國防、通訊、電力、計算機(jī)、電子工業(yè)等由于廣泛應(yīng)用對閃電電磁干擾極為敏感的大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路致使遭雷擊的幾率大大增加；據(jù)保守估計，我國每年因雷害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失超過數(shù)億元，而由此造成的間接經(jīng)濟(jì)損失和影響難以估計，由于其成災(zāi)迅速而給其研究、預(yù)報和防治帶來了極大的困難。現(xiàn)有技術(shù)中多注意地閃回?fù)籼綔y，還沒有有效的可用于云內(nèi)閃電活動探測的技術(shù)和閃電放電事件識別方法。

而閃電探測和定位系統(tǒng)能對雷電活動進(jìn)行預(yù)警，從而減小閃電所導(dǎo)致的有害影響。由于閃電定位系統(tǒng)能夠不間斷地監(jiān)測“地閃”和“云閃”時空演變，所以這些系統(tǒng)也可用于確定一個指定區(qū)域內(nèi)發(fā)生閃電的數(shù)量，以及放電參數(shù)的統(tǒng)計特征，因此發(fā)展閃電探測技術(shù)和預(yù)警預(yù)報方法是當(dāng)前非常迫切的任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，設(shè)計一種甚低頻全閃電定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過軟件設(shè)計的浮動觸發(fā)電平，連續(xù)捕獲記錄閃電脈沖波形而無死時間。該系統(tǒng)即可用于確定一個指定區(qū)域內(nèi)發(fā)生閃電的數(shù)量，以及放電參數(shù)的統(tǒng)計特征，用于雷電活動進(jìn)行預(yù)警，也可用于閃電機(jī)理的科學(xué)研究。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是采用一種甚低頻全閃電定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少四個閃電定位監(jiān)測站點(diǎn)，所述閃電定位監(jiān)測站點(diǎn)內(nèi)設(shè)有甚低頻閃電輻射接收機(jī)、GPS接收機(jī)、計算機(jī)。所述站點(diǎn)采用連續(xù)無間隔捕獲閃電脈沖波形及其到達(dá)的絕對時間的方法、通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)各站點(diǎn)數(shù)據(jù)的傳輸，利用閃電電場變化輻射脈沖到達(dá)各站點(diǎn)的時間差，通過計算機(jī)軟件分析、處理，實現(xiàn)對閃電放電事件二維和三維定位，以及不同放電類型的識別和閃電特征放電參數(shù)確定。

其中，所述甚低頻閃電輻射接收機(jī)包括依次連接的接收天線、積分放大器、濾波器、驅(qū)動輸出電路，所述接收機(jī)將閃電瞬態(tài)電場變化信號傳送給計算機(jī)中的數(shù)據(jù)采集卡。所述接收機(jī)用于探測接收閃電產(chǎn)生的瞬態(tài)電場變化。

其中，所述計算機(jī)內(nèi)設(shè)有所述數(shù)據(jù)采集卡及數(shù)據(jù)處理軟件，所述數(shù)據(jù)處理軟件用于分析、處理閃電波形，閃電發(fā)生的時間及方位。

其中，所述GPS接收機(jī)(模塊)設(shè)置與所述甚低頻閃電輻射接收機(jī)在所述計算機(jī)內(nèi)。所述GPS接收機(jī)(模塊)用于采樣頻率校正，輸出準(zhǔn)確的頻率信號，同時也向系統(tǒng)提供精確的時間基準(zhǔn)。

其中，所述甚低頻閃電輻射接收機(jī)設(shè)置在室外的玻璃鋼防護(hù)罩內(nèi)。

其中，所述計算機(jī)內(nèi)閃電脈沖波形捕獲采用浮動觸發(fā)電平與存儲器，當(dāng)接收到的監(jiān)測信號大于軟件浮動設(shè)定的閾值后，所述采集軟件捕獲閃電脈沖波形和時間戳，并將所述信號存儲到所述存儲器內(nèi)，同時通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于：在上述硬件與軟件的配合下，該系統(tǒng)可用于確定一個指定區(qū)域內(nèi)發(fā)生閃電的數(shù)量、位置、閃電放電類型、以及相應(yīng)放電參數(shù)的統(tǒng)計特征，并能對雷電活動進(jìn)行預(yù)警。

附圖說明

圖1是本發(fā)明甚低頻全閃電定位系統(tǒng)框圖；

圖2是本發(fā)明甚低頻全閃電定位系統(tǒng)中甚低頻閃電輻射接收機(jī)系統(tǒng)框圖；

圖3是本發(fā)明甚低頻全閃電定位系統(tǒng)中甚低頻閃電輻射接收機(jī)的防護(hù)罩結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明甚低頻全閃電定位系統(tǒng)中存儲程序框圖；

圖5是本發(fā)明甚低頻全閃電定位系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集方式原理示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如附圖1至圖5所示，本發(fā)明具體實施的技術(shù)方案是：

如附圖1所示一種甚低頻全閃電定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少四個閃電定位監(jiān)測站點(diǎn)，所述閃電定位監(jiān)測站點(diǎn)內(nèi)設(shè)有甚低頻閃電輻射接收機(jī)(圖中的探頭)、計算機(jī)、GPS接收機(jī)。所述站點(diǎn)利用GPS接收機(jī)提供的精確時鐘，得到閃電電場變化脈沖到達(dá)各站點(diǎn)的時間，并記錄閃電快電場變化波形，通過計算機(jī)對所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的處理，通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)實時發(fā)送到用于分析、處理所述脈沖的計算機(jī)，通過專用軟件對閃電放電事件進(jìn)行定位、放電類型識別、統(tǒng)計處理多種放電參數(shù)。