[實用新型]一種閃電電場變化傳感器信號處理電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920501719.1
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號: CN210222127U
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設計）人: 李杰;張其林;郭子研;何祖棟;劉舟
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 陳亮亮

本實用新型公開了一種閃電電場變化傳感器信號處理電路，包含積分放大電路、低通濾波電路和電壓跟隨電路，積分放大電路的輸入端連接傳感器用于將傳感器采集到的電場信號放大為電信號，低通濾波電路的輸入端與積分放大電路的輸出端連接用于將截止頻率以上的信號濾除，電壓跟隨電路的輸入端與低通濾波電路的輸出端連接用于提高整個電路的帶負載能力。本實用新型提高了閃電電場變化傳感器的探測效率。

技術領域

本實用新型涉及一種信號處理電路，特別是一種閃電電場變化傳感器信號處理電路。

背景技術

閃電電場探測設備在大氣電學研究領域有著極為重要的作用，是閃電探測領域最主要也是最廣泛的探測手段之一。就目前研究而言，陸地表面平均電場為120V/m，海洋表面平均電場為130V/m，地表到電離層總電勢差約為300kV。雷暴過程中，閃電電場極劇變化，近地面電場峰值可達幾十kV/m，呈現(xiàn)為脈沖狀。目前閃電電場探測資料廣泛應用于雷電物理、雷電監(jiān)測預警、全球電路、閃電定位等研究領域，因此閃電探測設備的優(yōu)化對于閃電研究領域的發(fā)展具有重大意義。

近年來，國內使用的閃電電場變化傳感器的性能沒有取得足夠的提高，也沒有經過嚴格的標定實驗，輸出的電壓信號無法與實際電場信號較好的對應。同時這些市場上的閃電電場變化測量系統(tǒng)因為采樣率設置較高，記錄時間較長(1s)的原因，存在死區(qū)時間較長的問題，對閃電資料的分析、雷電物理等方面的研究造成了極大的困擾。因此為了提高傳感器的探測效率，有必要對閃電電場變化傳感器進行優(yōu)化。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種閃電電場變化傳感器信號處理電路，提高閃電電場變化傳感器的探測效率。

為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是：

一種閃電電場變化傳感器信號處理電路，其特征在于：包含積分放大電路、低通濾波電路和電壓跟隨電路，積分放大電路的輸入端連接傳感器用于將傳感器采集到的電場信號放大為電信號，低通濾波電路的輸入端與積分放大電路的輸出端連接用于將截止頻率以上的信號濾除，電壓跟隨電路的輸入端與低通濾波電路的輸出端連接用于提高整個電路的帶負載能力。

進一步地，所述積分放大電路包含運算放大器IC1，運算放大器 IC1的反向輸入端連接電阻R1一端、電阻R2一端和電容C1一端，運算放大器IC1的同向輸入端接地，電阻R1另一端連接傳感器信號 Vin1，運算放大器IC1的輸出端連接電阻R2另一端和電容C1另一端并且輸出信號Vout1。

進一步地，所述低通濾波電路包含運算放大器IC2，運算放大器 IC2的同向輸入端連接電容C2一端和電阻R4一端，電容C2另一端接地，電阻R4另一端連接電阻R3一端和電容C3一端，電阻R3另一端連接輸入信號Vin2，運算放大器IC2的反向輸入端連接電阻R7一端、電阻R5一端和電容C4一端，電阻R7另一端連接，運算放大器 IC2的輸出端連接電阻R5另一端、電容C4另一端和電容C3另一端并輸出信號Vout2。

進一步地，所述電壓跟隨電路包含電壓跟隨器IC3，電壓跟隨器 IC3的輸入端連接信號Vin3，電壓跟隨器IC3的輸出端連接電阻R6 一端，電阻R6另一端輸出信號Vout3。

進一步地，所述積分放大電路增益為25dB，時間頻數(shù)為0.1ms，最高工作頻率為10MHz。

進一步地，所述低通濾波電路截止頻率為5MHz。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點和效果：

1、本實用新型的信號處理電路對傳感器增益為25dB，使得傳感器的靈敏度達到了0.5V/m，較現(xiàn)有的1.5V/m的靈敏度有所提高，即探測微小閃電電場變化信號的能力變強，增加了探測范圍；