[發(fā)明專利]雷電高速光度計

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410099449.8
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN103822707A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉明遠(yuǎn);郄秀書;王志超;蔣如斌;孫竹玲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大氣物理研究所
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王闖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣象檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雷電高速光度計。

背景技術(shù)

雷電是自然界中大氣的放電現(xiàn)象，對雷電進(jìn)行監(jiān)測，提供雷電災(zāi)害預(yù)警信息，對雷電災(zāi)害的防護(hù)具有重要意義。眾所周知，雷電放電的先導(dǎo)過程的發(fā)展速度為1×10⁶m/s量級，而回?fù)暨^程的發(fā)展速度達(dá)到1×10⁸m/s量級，針對雷電放電通道發(fā)展過程的進(jìn)行有效的光學(xué)觀測并非易事，以往都是采用高速CCD或CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）傳感器構(gòu)成的高速相機(jī)進(jìn)行雷電的觀測，但受到CCD和CMOS器件固有的積分時間和讀出速度限制，雷電，傳統(tǒng)的高速相機(jī)無法獲得高時間分辨率的雷電放電通道發(fā)展過程光學(xué)觀測資料，從而無法有效監(jiān)測雷電。

因此，針對以上不足，本發(fā)明提供了一種雷電高速光度計。

發(fā)明內(nèi)容

（一）要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種能有效檢測雷電通道的雷電高速光度計以提供更高時間分辨率的雷電通道發(fā)展過程的光學(xué)觀測資料。

（二）技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種雷電高速光度計，其包括光學(xué)成像單元、多通道光纖束傳輸單元、光電轉(zhuǎn)換單元及多通道信息記錄單元；所述光學(xué)成像單元用于采集雷電通道的光信號；所述多通道光纖束傳輸單元的一端連接到光學(xué)成像單元的焦平面上，另一端連接到光電轉(zhuǎn)換單元上，用于將光學(xué)成像單元采集的光信號傳遞至光電轉(zhuǎn)換單元；所述光電轉(zhuǎn)換單元用于將光信號快速轉(zhuǎn)換為電信號；所述多通道信息記錄單元與所述光電轉(zhuǎn)換單元連接，用于接收光電轉(zhuǎn)換單元傳來的電信號并記錄雷電通道的光強(qiáng)和光強(qiáng)變化信息。

其中，所述光學(xué)成像單元為單鏡頭反光式光學(xué)照相機(jī)；所述多通道光纖束傳輸單元包括多根光纖束，多根光纖束均連接到單鏡頭反光式光學(xué)照相機(jī)的焦平面上，多根光纖束的連接端在單鏡頭反光式光學(xué)照相機(jī)的焦平面上形成陣列排布。

其中，所述光電轉(zhuǎn)換單元包括多個雪崩光電二極管,每個雪崩光電二極管與相應(yīng)的多通道光纖束傳輸單元的每根光纖束連接。

其中，所述每個雪崩光電二極管與相應(yīng)的一根光纖束通過一耦合器連接。

其中，所述多通道信息記錄單元為高速多通道采集記錄儀。

其中，所述高速多通道采集記錄儀具有與所述雪崩光電二極管數(shù)目相同的模擬采集通道，每個模擬采集通道與相應(yīng)的一個雪崩光電二極管連接。

其中，所述多通道采集記錄儀的每個模擬采集通道的采樣頻率大于等于光電轉(zhuǎn)換單元的截止頻率上限的2倍。

（三）有益效果

本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點：本發(fā)明提供的雷電高速光度計中，多通道光纖束傳輸單元與光學(xué)成像單元的焦平面連接，將光學(xué)成像單元采集的雷電通道光信息快速轉(zhuǎn)換為電信號，然后該電信號傳輸至多通道信息記錄單元，由多通道信息記錄單元進(jìn)行采樣記錄，從而可得到雷電通道的光強(qiáng)和光強(qiáng)變化信息，進(jìn)而可得到更高時間分辨率的雷電通道發(fā)展過程光學(xué)信息，且本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊，探測效率高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例雷電高速光度計的連接關(guān)系示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例雷電高速光度計中光學(xué)成像單元焦平面與光纖束連接方式示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例雷電高速光度計中光學(xué)成像單元焦平面上多根光纖束連接端的排布示意圖。

圖中，1：單鏡頭反光式光學(xué)照相機(jī)；2：焦平面；3：光纖束；4：耦合器；5：雪崩光電二極管；6：高速多通道采集記錄儀。

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)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的雷電高速光度計包括光學(xué)成像單元、多通道光纖束傳輸單元、光電轉(zhuǎn)換單元及多通道信息記錄單元；光學(xué)成像單元為單鏡頭反光式光學(xué)照相機(jī)1，用于采集雷電通道的光信號；多通道光纖束傳輸單元的一端連接到單鏡頭反光式光學(xué)照相機(jī)1的焦平面2上，另一端連接到光電轉(zhuǎn)換單元上，用于將單鏡頭反光式光學(xué)照相機(jī)1采集的光信號傳遞至光電轉(zhuǎn)換單元，具體地，多通道光纖束傳輸單元包括多根光纖束3；光電轉(zhuǎn)換單元包括多個雪崩光電二極管5,每個雪崩光電二極管5與相應(yīng)的多通道光纖束傳輸單元的每根光纖束3連接，用于將光信號快速轉(zhuǎn)換為電信號；多通道信息記錄單元與光電轉(zhuǎn)換單元連接，用于接收光電轉(zhuǎn)換單元傳來的電信號并記錄雷電通道的光強(qiáng)和光強(qiáng)變化信息，多通道信息記錄單元為高速多通道采集記錄儀6。