[發(fā)明專利]一種實(shí)現(xiàn)單站雷電定向的大氣電場儀及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011477355.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN112540237A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張琪;石立華;王建寶;陳海林;厲燚翀;羅小軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R29/08
• 分類號(hào): G01R29/08
• 代理公司: 北京力量專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 徐穎超

一種實(shí)現(xiàn)單站雷電定向的大氣電場儀及方法，包括：大氣電場傳感器的輸出端通過導(dǎo)線與前置信號(hào)調(diào)理電路的輸入端相連；電光轉(zhuǎn)換模塊的輸入端通過導(dǎo)線與前置信號(hào)調(diào)理電路的輸出端相連，電光轉(zhuǎn)換模塊的輸出端通過全介質(zhì)光纜與光電轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連；光電轉(zhuǎn)換模塊的輸出端通過導(dǎo)線與信息采集處理終端的輸入端相連；信息采集處理終端將大氣電場水平分量絕對(duì)強(qiáng)度之差和極性輸出至雷電方向輸出單元；可應(yīng)用于野外機(jī)動(dòng)目標(biāo)的雷電臨近預(yù)警和避雷路線規(guī)劃；其電場差分探頭、差分放大電路、光探測和信號(hào)調(diào)理一體化的電光?光電轉(zhuǎn)換模塊及全介質(zhì)光纜等的應(yīng)用確保了其穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大氣電場儀技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)單站雷電定向的大氣電場儀及方法，可應(yīng)用于雷暴強(qiáng)度和雷暴發(fā)生方向的判定，特別適合野外機(jī)動(dòng)目標(biāo)遭遇雷暴時(shí)的雷電預(yù)警以及避雷行進(jìn)路線的規(guī)劃，提高其在雷暴環(huán)境中的生存能力。

背景技術(shù)

大氣中存在著電場，而地面帶著負(fù)電，大氣中含有凈的正電荷，所以大氣中時(shí)刻存在電場。大氣電場的方向指向地面，強(qiáng)度隨時(shí)間、地點(diǎn)、天氣狀況和離地面的高度而變。地面大氣電場強(qiáng)度是研究大氣電場變化的基本參數(shù)，在研究大氣變化、雷暴和閃電發(fā)生發(fā)展過程中有深遠(yuǎn)的意義。大氣電場儀根據(jù)金屬在電場中產(chǎn)生感應(yīng)電荷的原理，能夠長時(shí)間連續(xù)地測量大氣電場的強(qiáng)度和極性，適合在各種易起靜電或易受靜電危害的場所監(jiān)測大氣電場的變化，并提供雷電的臨近預(yù)警信息。對(duì)于火箭發(fā)射場等固定目標(biāo)而言，通過多個(gè)大氣電場儀的多站組網(wǎng)布設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)雷電的區(qū)域預(yù)警和發(fā)展方向預(yù)測。

然而，對(duì)于無組網(wǎng)基礎(chǔ)的野外環(huán)境下的彈藥運(yùn)輸車、導(dǎo)彈發(fā)射車、移動(dòng)指揮放艙等機(jī)動(dòng)目標(biāo)而言，現(xiàn)有車載單站大氣電場儀僅能實(shí)現(xiàn)雷暴的預(yù)警，無法提供雷電的發(fā)生方向，使得機(jī)動(dòng)目標(biāo)在計(jì)劃駛離雷暴中心位置的過程中，往往反而出現(xiàn)誤入雷暴中心的現(xiàn)象，繼而造成極大的危害。結(jié)合其他探測手段，如天氣雷達(dá)等資料進(jìn)行雷電預(yù)報(bào)是可行的方向之一，但其成本高，設(shè)備安裝調(diào)試復(fù)雜，數(shù)據(jù)量大且難以進(jìn)行實(shí)時(shí)的雷電預(yù)警。為了提高機(jī)動(dòng)目標(biāo)在野外遭遇雷暴時(shí)的生存能力，部署成本低、易于調(diào)試、實(shí)時(shí)性好、具有雷電定向功能的大氣電場儀尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)單站雷電定向的大氣電場儀及方法，可應(yīng)用于野外機(jī)動(dòng)目標(biāo)的雷電臨近預(yù)警和避雷路線規(guī)劃；其電場差分探頭、差分放大電路、光探測和信號(hào)調(diào)理一體化的電光-光電轉(zhuǎn)換模塊及全介質(zhì)光纜等的應(yīng)用確保了其穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)單站雷電定向的大氣電場儀及方法的解決方案，具體如下：

一種實(shí)現(xiàn)單站雷電定向的大氣電場儀，包括：

大氣電場傳感器10的輸出端通過導(dǎo)線70與前置信號(hào)調(diào)理電路20的輸入端相連；

電光轉(zhuǎn)換模塊30的輸入端通過導(dǎo)線70與前置信號(hào)調(diào)理電路20的輸出端相連，電光轉(zhuǎn)換模塊30的輸出端通過全介質(zhì)光纜50與光電轉(zhuǎn)換模塊40的輸入端相連；

光電轉(zhuǎn)換模塊40的輸出端通過導(dǎo)線70與信息采集處理終端60的輸入端相連；

信息采集處理終端60將大氣電場水平分量絕對(duì)強(qiáng)度之差和極性輸出至雷電方向輸出單元80；

雷電方向輸出單元80用于接收信息處理終端60信息，計(jì)算雷暴方位角，實(shí)現(xiàn)雷電定向。

進(jìn)一步的，所述大氣電場傳感器10，用于捕捉雷暴激勵(lì)的三維大氣電場；

所述前置信號(hào)調(diào)理電路20，用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)差分放大和極性檢測；

所述電光轉(zhuǎn)換模塊30，用于將前置信號(hào)調(diào)理電路20輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)；

所述光電轉(zhuǎn)換模塊40，用于將電光轉(zhuǎn)換模塊30輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)后續(xù)的信息處理終端；

所述全介質(zhì)光纜50，用于光信號(hào)的傳輸，避免外部電磁干擾；