[發(fā)明專利]一種光電信號同步采集的閃電探測方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010248983.2
• 申請日: 2010-08-06
• 公開（公告）號: CN101937027A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 項(xiàng)震;鄭毅;李鵬;劉明;范江兵;程先友;曹保鋒;寧王師
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué);中國人民解放軍63973部隊(duì)
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及閃電監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種光電信號同步采集的閃電探測方法。

背景技術(shù)

閃電是自然大氣中的超強(qiáng)、瞬間放電現(xiàn)象，是聯(lián)合國“國際減災(zāi)十年”公布的最嚴(yán)重的十種自然災(zāi)害之一，一直對人類的生產(chǎn)生活構(gòu)成嚴(yán)重危害。經(jīng)常受到閃電影響的領(lǐng)域包括建筑、電網(wǎng)、通訊、林業(yè)、交通、軍事設(shè)置等，尤其現(xiàn)在廣泛使用的微電子技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)、無線通信設(shè)備，遭受閃擊并造成重大損失的可能性愈來愈大。因此，如何準(zhǔn)確地監(jiān)測和預(yù)報(bào)閃電，已日益成為人類急需解決的問題。

閃電是發(fā)生在自然大氣中的瞬間放電過程，同時(shí)伴有聲、光、電磁等信號的出現(xiàn)。當(dāng)前，最適合大范圍探測的信號是電磁脈沖信號，而利用聲學(xué)、光學(xué)進(jìn)行閃電監(jiān)測的用途有限。因此，當(dāng)前的閃電探測設(shè)備主要通過探測閃電回?fù)糨椛涞碾姶琶}沖信號來遙測閃電回?fù)舴烹妳?shù)、確定閃電的時(shí)間和位置(一般為二維位置，用經(jīng)緯度表示)，其相應(yīng)的處理軟件也僅僅利用電磁脈沖信號實(shí)現(xiàn)閃電識別，采用磁方向定位法或者時(shí)間差定位法完成閃電的二維定位。

單純地探測閃電發(fā)生時(shí)輻射的電磁信號或者光信號，難以對閃電進(jìn)行全面準(zhǔn)確的描述，不利閃電信號與噪聲信號的分辨，也不利于對閃電物理機(jī)制的研究。而同時(shí)采集記錄閃電發(fā)生時(shí)輻射的光信號和電磁信號，可以為研究閃電的物理機(jī)制及其微觀發(fā)展過程提供充足的數(shù)據(jù)；通過光電信號的同步分析，可以有效的進(jìn)行閃電識別，濾除干擾信號，降低誤報(bào)率，提高閃電識別的精度。

因此，在閃電探測方面，研究閃電光信號和電磁信號同步采集的閃電探測方法具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種光電信號同步采集的閃電探測方法。利用全球定位系統(tǒng)接收器提供的時(shí)間基準(zhǔn)，通過光信號探測器和電磁信號探測器同步采集閃電發(fā)生時(shí)輻射的光信號數(shù)據(jù)和電磁信號數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)以文件形式進(jìn)行存儲。

光電信號同步采集的閃電探測方法包括以下步驟：

1)光信號探測器采集閃電放電時(shí)輻射的光信號，并將信號傳輸至第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器；

2)電磁信號探測器采集閃電放電時(shí)輻射的甚低頻段電磁信號，并將信號傳輸至第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器；

3)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別將模擬形式的光信號數(shù)據(jù)和電磁信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號形式，再將數(shù)字信號數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)字信號處理器；

4)全球定位系統(tǒng)接收器采集閃電電磁信號脈沖峰值到達(dá)探測站點(diǎn)的時(shí)間，并將時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)字信號處理器；

5)數(shù)字信號處理器接收由第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器和全球定位系統(tǒng)接收器傳輸?shù)拈W電數(shù)據(jù)，將閃電數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并以文件形式進(jìn)行存儲。

所述的光信號探測器由光電池、對數(shù)放大器和第一帶通濾波器組成，其中光電池與對數(shù)放大器、第一帶通濾波器依次相連。

所述的電磁信號探測器由接收天線、前置放大器和第二帶通濾波器組成，其中接收天線與前置放大器、第二帶通濾波器依次相連。

本發(fā)明構(gòu)思新穎、設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單，提供了一種光電信號同步采集的閃電探測方法。利用全球定位系統(tǒng)接收器提供的時(shí)間基準(zhǔn)，通過光信號探測器和電磁信號探測器同步采集閃電發(fā)生時(shí)輻射的光信號和電磁信號，可以為研究閃電的物理機(jī)制及其微觀發(fā)展過程提供更為充足的數(shù)據(jù)；通過閃電光信號和電磁信號的同步對比分析，可以有效的進(jìn)行閃電識別，濾除干擾信號，降低誤報(bào)率，提高閃電識別的精度。

附圖說明

圖1是光電信號同步采集的閃電探測方法原理圖；

圖2是本發(fā)明的光信號探測器示意圖；

圖3是本發(fā)明的電磁信號探測器示意圖。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的描述。

如圖1所示，光電信號同步采集的閃電探測方法的光信號探測器與第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，電磁信號探測器與第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別與數(shù)字信號處理器相連，數(shù)字信號處理器與全球定位系統(tǒng)接收器相連。

光電信號同步采集的閃電探測方法包括以下步驟：

1)光信號探測器采集閃電放電時(shí)輻射的光信號，并將信號傳輸至第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器；

2)電磁信號探測器采集閃電放電時(shí)輻射的甚低頻段電磁信號，并將信號傳輸至第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器；

3)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別將模擬形式的光信號數(shù)據(jù)和電磁信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號形式，再將數(shù)字信號數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)字信號處理器；

4)全球定位系統(tǒng)接收器采集閃電電磁信號脈沖峰值到達(dá)探測站點(diǎn)的時(shí)間，并將時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)字信號處理器；