高压脉冲大电流人工引雷装置与方法制造方法及图纸

一种高压脉冲大电流人工引雷装置与方法，包括大气电场仪、防雷电源滤波器、直流高压源、储能电容、电触发器、电触发放电开关、极性切换开关、保护间隙、高压脉冲大电流变压器、均压环、自击穿气体开关、引雷金属尖端、雷电流监测器、激光器、全介质光缆、向上引导激光输出口、向下引导激光输出口、自动控制器、数据采集存储处理系统；结合数据采集与人工智能技术实现自动控制的方法，使用高压脉冲大电流引雷，利用激光引导结合多脉冲共同作用，激发雷电先导，触发闪电，实现人工引雷的快速、高效、安全、方便、智能控制，并降低成本。

【技术实现步骤摘要】
高压脉冲大电流人工引雷装置与方法
本专利技术涉及一种人工引雷、消雷的人工触发闪电的装置与方法，特别是一种高压脉冲大电流人工引雷装置与方法。
技术介绍
雷电是自然界非常普遍且最强的放电现象，同时产生强烈的电磁辐射。雷电以其巨大的能量和功率对人类的生产生活产生巨大影响，在信息化的当今社会雷电会严重威胁电子设备的可靠运行。人们对雷电现象的认识还远远不够，有大量的科学问题还没解决，需要进行全面深入的观测、理论研究和试验验证。但由于雷电的随机性、瞬发性和危险性，人们很难捕捉到自然雷电。于是，人们纷纷开展人工触发闪电（人工引雷）来对雷电进行研究。目前最成熟且广泛采用的人工引雷的方法是用火箭带着金属丝触发雷电先导，引发雷电。专利文献“CN2005200782908人工引发雷电火箭发射拖线装置”、“CN2005100227124带抛伞装置的安全型人工引雷专用火箭”、“CN2007101218672一种人工引雷装置及其引雷方法”和“CN2016208495079一种改进型人工引雷专用火箭点火器”等公开的引雷方法均是这种方法。由于使用了火箭和金属丝，就需要一定的开阔场地才能实施这种方式的人工引雷。虽然有带降落伞的引雷火箭，但是还有一定的危险性，而且周围不能有居民和高压电线等。而且这种方式人工引雷的成本很高。因此用引雷火箭进行人工消雷也不太现实。由于发射火箭到触发雷电需要一定的时间，存在时间滞后，就较难提前判断发射火箭的时机，造成该方式的人工引雷成功率不是很高。2017年1月1日，CN206379622U公开了一体化直击有源主动防护系统。通过升压模块使避雷针带高电位，从而使避雷针成为雷电优先击中的目标。但这种方案的高电压放电会在避雷针周围形成大量的电荷，这些电荷会构成电荷屏蔽层，反而不利于引雷先导的形成。还有一些其他的人工引雷方式，比如高压水柱引雷、火焰引雷、激光引雷等等。但这些人工引雷方式均没取得突破。比较有希望且有前景的是激光引雷。但激光电离出一条引雷通道需要巨大的能量，所需成本惊人，只限于在实验室小距离的验证实验，因此目前还没有应用于自然界的人工引雷的报道。
技术实现思路
针对现有的人工引雷技术所存在的问题和不足，本专利技术的目的是设计一种高压脉冲大电流人工引雷装置与方法，采用高压脉冲大电流引雷，利用激光引导结合多脉冲共同作用，激发雷电先导，触发闪电，实现人工引雷的快速、高效、安全、方便、智能控制，并降低成本。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高压脉冲大电流人工引雷装置，包括高压脉冲大电流源和引雷器，其特征在于，高压脉冲大电流源产生的高压脉冲大电流沿着引雷器向上以脉冲的形式电离空气，产生上行先导，激发闪电；所述的引雷器包括下端连接高压脉冲大电流源的开关以及开关上端的引雷金属尖端；所述的开关在引雷时自动接通，其他时刻处于绝缘断开状态，使引雷金属尖端与大地断开，阻碍电晕的发生。所述的高压脉冲大电流源包括依次连接的直流高压源、储能电容、电触发放电开关、极性切换开关、高压脉冲大电流变压器、均压环；所述的电触发放电开关与极性切换开关之间并接保护间隙；所述的电触发放电开关由与它连接的电触发器来触发导通；所述的极性切换开关能控制高压脉冲大电流源输出的高压脉冲大电流方向；装置的供电由防雷电源滤波器提供。所述的引雷器中的开关为自击穿气体开关，并与均压环连接；所述的引雷金属尖端上部有均压椭球，下部穿过雷电流监测器。所述的引雷金属尖端上部的均压椭球有向上引导激光输出口，所述的均压环下面有向下引导激光输出口，分别通过全介质光缆与激光器连接，能发出引导激光。引雷动作由自动控制器控制，自动控制器分别与数据采集存储处理系统、直流高压源、电触发器、极性切换开关、激光器连接；所述的自动控制器和数据采集存储处理系统均加装电磁屏蔽壳，装置的所有输入输出线均进行防电磁脉冲处理。所述的数据采集存储处理系统通过全介质光缆与它供能的雷电流监测器连接，通过无线电与大气电场仪连接，采集雷电流数据和大气电场数据，对数据进行处理，并能够自适应智能学习，优化各种引雷动作的启动阈值。所述的激光器能通过向上引导激光输出口输出激光，引导高压脉冲大电流向上电离空气；所述的高压脉冲大电流源能产生多脉冲，使后续的脉冲沿着前面脉冲所电离的通道继续往上电离。如果引雷的目的不是消雷，引雷先导形成后，自动控制器控制激光器从向下引导激光输出口输出激光，旁路雷电流，不流过高压脉冲大电流变压器；如果引雷的目的是消雷，引雷先导形成后，雷电流流过高压脉冲大电流变压器，起到阻碍作用，降低雷电流峰值及雷电流的变化率，降低雷电脉冲的危害。用高压脉冲大电流人工引雷装置触发地闪的方法如下：（1）设置人工引雷的大气电场条件和多脉冲电流控制阈值条件；（2）自动控制器根据大气电场仪监测结果启动直流高压源对储能电容进行充电，并调整极性切换开关，使输出的脉冲电流方向更适合于人工触发雷电先导；（3）根据大气电场的幅值和跳变是否满足预设条件，自动控制器控制激光器向上输出激光，并通过电触发器控制电触发放电开关导通，将储能电容中的电能经过高压脉冲大电流变压器升压后输出高压脉冲大电流，高压脉冲大电流自动击穿自击穿气体开关，沿着引雷金属尖端和向上射出激光引导的路径产生流注，激发雷电先导；（4）根据雷电流监测器监测的雷电流，如果没达到预定的雷电流峰值，说明引雷还没成功，需要进行多脉冲引雷，自动控制器控制直流高压源进行反复充电，对激光引导的通道进行多脉冲注入，直到引雷成功或达到预设的脉冲次数；（5）引雷成功后，如果引雷的目的是消雷，雷电流沿着高压脉冲大电流变压器的次级线圈流向大地，次级线圈的电感起到减缓和减小雷电流的作用，达到消雷的目的；如果引雷的目的不是消雷，则雷电流监测器监测到雷电先导形成后，自动控制器控制激光器向下发出引导激光，旁路雷电流不从高压脉冲大电流变压器流过；（6）数据采集存储处理系统收集每次人工引雷的数据，自适应智能学习并调整引雷的条件和阈值，提高引雷的成功率。本专利技术的人工引雷原理如下：传统的地面凸起物，包括避雷针等，在一定强度的大气电场作用下会出现尖端电晕放电，在周围形成带电的电荷屏蔽层，阻碍雷电的上行先导形成，因地面尖端很难主动引起上行先导，只有在非常高的高楼或高塔等才有可能形成上行先导引发雷电。传统的带金属丝的人工引雷火箭速度必须大于一定值后才可能引雷成功。这是因为只有火箭速度大于特定值后，其头部才不会有充足的时间电晕产生足够的电荷屏蔽层，才有可能出现始发流光的强电场，促使人工引雷的成功。本专利技术采用高压脉冲大电流来引雷，并在高压脉冲大电流变压器的次级高压输出端加装一个均压环防止电晕产生电荷屏蔽层。进一步为了防止尖端放电，引雷金属尖端不与均压环直接连接，而是通过自击穿气体开关与均压环连接，这样在自然界的大气电场作用下引雷金属尖端不会产生电晕放电，避免了电荷屏蔽层的出现。本专利技术采用高压脉冲大电流产生足够的电离能量，激发上行先导。为了进一步确保高压脉冲大电流电离空气的方向指向雷暴云，本专利技术用激光往上照射来引导。虽然所用的激光不足以电离出一条雷电通道，但它足以引导高压脉冲大电流往上对空气电离，确保产生上行的雷电先导，从而引发雷电。为了使高压脉冲大电流的作用与自然雷暴云电场的作用一致，增强引雷效果，就要使高压脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压脉冲大电流人工引雷装置，包括高压脉冲大电流源和引雷器，其特征在于，高压脉冲大电流源产生的高压脉冲大电流沿着引雷器向上以脉冲的形式电离空气，产生上行先导，激发闪电；所述的引雷器包括下端连接高压脉冲大电流源的开关以及开关上端的引雷金属尖端；所述的开关在引雷时自动接通，其他时刻处于绝缘断开状态，使引雷金属尖端与大地断开，阻碍电晕的发生。

【技术特征摘要】
1.一种高压脉冲大电流人工引雷装置，包括高压脉冲大电流源和引雷器，其特征在于，高压脉冲大电流源产生的高压脉冲大电流沿着引雷器向上以脉冲的形式电离空气，产生上行先导，激发闪电；所述的引雷器包括下端连接高压脉冲大电流源的开关以及开关上端的引雷金属尖端；所述的开关在引雷时自动接通，其他时刻处于绝缘断开状态，使引雷金属尖端与大地断开，阻碍电晕的发生。2.根据权利要求1，所述的高压脉冲大电流人工引雷装置，其特征在于，所述的高压脉冲大电流源包括依次连接的直流高压源、储能电容、电触发放电开关、极性切换开关、高压脉冲大电流变压器、均压环；所述的电触发放电开关与极性切换开关之间并接保护间隙；所述的电触发放电开关由与它连接的电触发器来触发导通；所述的极性切换开关能控制高压脉冲大电流源输出的高压脉冲大电流方向；装置的供电由防雷电源滤波器提供。3.根据权利要求1，所述的高压脉冲大电流人工引雷装置，其特征在于，所述的引雷器中的开关为自击穿气体开关，并与均压环连接；所述的引雷金属尖端上部有均压椭球，下部穿过雷电流监测器。4.根据权利要求1，所述的高压脉冲大电流人工引雷装置，其特征在于，所述的引雷金属尖端上部的均压椭球有向上引导激光输出口，所述的均压环下面有向下引导激光输出口，分别通过全介质光缆与激光器连接，能发出引导激光。5.根据权利要求1，所述的高压脉冲大电流人工引雷装置，其特征在于，引雷动作由自动控制器控制，自动控制器分别与数据采集存储处理系统、直流高压源、电触发器、极性切换开关、激光器连接；所述的自动控制器和数据采集存储处理系统均加装电磁屏蔽壳，装置的所有输入输出线均进行防电磁脉冲处理。6.根据权利要求1，所述的高压脉冲大电流人工引雷装置，其特征在于，所述的数据采集存储处理系统通过全介质光缆与它供能的雷电流监测器连接，通过无线电与大气电场仪连接，采集雷电流数据和大气电场数据，对数据进行处理，并能够自适应智能学习，优化各种引雷动作的启动阈值。7.根据权利要求1，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊杰，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：李俊杰，
类型：发明
国别省市：江苏,32