雷电高速光度计制造技术

本发明专利技术涉及气象检测技术领域，尤其涉及一种雷电高速光度计。该雷电高速光度计包括光学成像单元、多通道光纤束传输单元、光电转换单元及多通道信息记录单元；多通道光纤束传输单元与光学成像单元的焦平面连接，将光学成像单元采集的雷电通道光信息快速转换为电信号，然后该电信号传输至多通道信息记录单元，由多通道信息记录单元进行采样记录，从而可得到雷电通道的光强和光强变化信息，进而可得到更高时间分辨率的雷电通道发展过程光学信息，且本发明专利技术结构简单紧凑，探测效率高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及气象检测
，尤其涉及一种雷电高速光度计。该雷电高速光度计包括光学成像单元、多通道光纤束传输单元、光电转换单元及多通道信息记录单元；多通道光纤束传输单元与光学成像单元的焦平面连接，将光学成像单元采集的雷电通道光信息快速转换为电信号，然后该电信号传输至多通道信息记录单元，由多通道信息记录单元进行采样记录，从而可得到雷电通道的光强和光强变化信息，进而可得到更高时间分辨率的雷电通道发展过程光学信息，且本专利技术结构简单紧凑，探测效率高。【专利说明】雷电高速光度计
本专利技术涉及气象检测
，尤其涉及一种雷电高速光度计。
技术介绍
雷电是自然界中大气的放电现象，对雷电进行监测，提供雷电灾害预警信息，对雷电灾害的防护具有重要意义。众所周知，雷电放电的先导过程的发展速度为lX106m/s量级，而回击过程的发展速度达到I X 108m/s量级，针对雷电放电通道发展过程的进行有效的光学观测并非易事，以往都是采用高速CCD或CMOS (互补金属氧化物半导体)传感器构成的高速相机进行雷电的观测，但受到CCD和CMOS器件固有的积分时间和读出速度限制，雷电，传统的高速相机无法获得高时间分辨率的雷电放电通道发展过程光学观测资料，从而无法有效监测雷电。因此，针对以上不足，本专利技术提供了一种雷电高速光度计。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种能有效检测雷电通道的雷电高速光度计以提供更高时间分辨率的雷电通道发展过程的光学观测资料。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种雷电高速光度计，其包括光学成像单元、多通道光纤束传输单元、光电转换单元及多通道信息记录单元；所述光学成像单元用于采集雷电通道的光信号；所述多通道光纤束传输单元的一端连接到光学成像单元的焦平面上，另一端连接到光电转换单元上，用于将光学成像单元采集的光信号传递至光电转换单元；所述光电转换单元用于将光信号快速转换为电信号；所述多通道信息记录单元与所述光电转换单元连接，用于接收光电转换单元传来的电信号并记录雷电通道的光强和光强变化信息。其中，所述光学成像单元为单镜头反光式光学照相机；所述多通道光纤束传输单元包括多根光纤束，多根光纤束均连接到单镜头反光式光学照相机的焦平面上，多根光纤束的连接端在单镜头反光式光学照相机的焦平面上形成阵列排布。其中，所述光电转换单元包括多个雪崩光电二极管，每个雪崩光电二极管与相应的多通道光纤束传输单元的每根光纤束连接。其中，所述每个雪崩光电二极管与相应的一根光纤束通过一耦合器连接。其中，所述多通道信息记录单元为高速多通道采集记录仪。其中，所述高速多通道采集记录仪具有与所述雪崩光电二极管数目相同的模拟采集通道，每个模拟采集通道与相应的一个雪崩光电二极管连接。其中，所述多通道采集记录仪的每个模拟采集通道的采样频率大于等于光电转换单元的截止频率上限的2倍。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点:本专利技术提供的雷电高速光度计中，多通道光纤束传输单元与光学成像单元的焦平面连接，将光学成像单元采集的雷电通道光信息快速转换为电信号，然后该电信号传输至多通道信息记录单元，由多通道信息记录单元进行采样记录，从而可得到雷电通道的光强和光强变化信息，进而可得到更高时间分辨率的雷电通道发展过程光学信息，且本专利技术结构简单紧凑，探测效率高。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术实施例雷电高速光度计的连接关系示意图；图2是本专利技术实施例雷电高速光度计中光学成像单元焦平面与光纤束连接方式示意图；图3是本专利技术实施例雷电高速光度计中光学成像单元焦平面上多根光纤束连接端的排布示意图。图中，1:单镜头反光式光学照相机；2:焦平面；3:光纤束；4 禹合器；5:雪崩光电二极管；6:高速多通道采集记录仪。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如图1所示，本专利技术实施例提供的雷电高速光度计包括光学成像单元、多通道光纤束传输单元、光电转换单元及多通道信息记录单元；光学成像单元为单镜头反光式光学照相机1，用于采集雷电通道的光信号；多通道光纤束传输单元的一端连接到单镜头反光式光学照相机I的焦平面2上，另一端连接到光电转换单元上，用于将单镜头反光式光学照相机I采集的光信号传递至光电转换单元，具体地，多通道光纤束传输单元包括多根光纤束3 ;光电转换单元包括多个雪崩光电二极管5，每个雪崩光电二极管5与相应的多通道光纤束传输单元的每根光纤束3连接，用于将光信号快速转换为电信号；多通道信息记录单元与光电转换单元连接，用于接收光电转换单元传来的电信号并记录雷电通道的光强和光强变化信息，多通道信息记录单元为高速多通道采集记录仪6。上述技术方案中，单镜头反光式光学照相机I用于采集雷电通道的光学信息，单镜头反光式光学照相机I的焦平面2与雪崩光电二极管5通过多根光纤束3连接，从而单镜头反光式光学照相机I采集到的光信号传输至雪崩光电二极管5上，雪崩光电二极管5将光信号转换为电信号，进而将该电信号传输至高速多通道采集记录仪6，高速多通道采集记录仪6进而将电信号进行记录，最终快速地获取了每个通道的光纤束3所对应的雷电图像光强和光强变化信息。具体地，如图2所示，单镜头反光式光学照相机I的焦平面2处成像区域大小为36mm (L)X 24mm (H)，多根光纤束3均连接到单镜头反光式光学照相机I的焦平面2上，多根光纤束3的连接端在单镜头反光式光学照相机I的焦平面2上形成阵列排布，单镜头反光式光学照相机I将雷电通道光信号成像在焦平面2上,多通道光纤束传输单兀的每束光纤束3由许多细光纤组成，光学成像单元的成像视场被光纤束3分隔为相互独立的探测通道，每根光纤束3为一个探测通道。光纤束3在焦平面2上根据需要排列为m行η列，也可以排列为I行η列或m行I列，每根光纤束3的细光纤一端紧密排列为特定形状，垂直安装于焦平面2上，每一个探测通道也可以根据需要在特定区域增加或减少细光纤，各光纤束3间可紧密排列，也可间隔排列，每根光纤束3的另一端聚集为一束。进一步地，如图3所示，16行光纤束3自上而下依次排列，形成16个探测通道，细光纤垂直安装在焦平面2上，通道chi?ch8的光纤束3在焦平面2上安装的中心间距为0.4_，可提供高空间分辨率，针对发生在雷电通道底部的连接过程进行探测；通道ch9?chl6的光纤束3在焦平面2上安装的中心间距为1.5mm，提供大空间间隔，针对雷电的先导和回击过程进行探测。优选地，由于雪崩光电二极管5体积较大，雪崩光电二极管5的探测区域不能较好地直接组合在一起，因此，本专利技术采用将光纤束3通过耦合器4与光电传感器连接。具体地，每个雪崩光电二极管5与相应的每根光纤束3通过一个耦合器4连接，耦合器4由光学镜片组成，耦合器4的入射端连接光纤束3，出射端连接光电传感器，耦合器4入射端和出射端可以是不同直径，用于不同直径器件的连接，一般地，耦合器4将直径为3_的光纤束3中的光耦合在直径为1_的雪崩光电二极管5的有效探测区域上。雷电的光学通道成像在焦平面2上，通过光纤束3经耦合器4传输至光电传感器，每个光电传感器对应一根光纤束3，光电传感器由mXη个雪崩光电二极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种雷电高速光度计，其特征在于：其包括光学成像单元、多通道光纤束传输单元、光电转换单元及多通道信息记录单元；所述光学成像单元用于采集雷电通道的光信号；所述多通道光纤束传输单元的一端连接到光学成像单元的焦平面上，另一端连接到光电转换单元上，用于将光学成像单元采集的光信号传递至光电转换单元；所述光电转换单元用于将光信号快速转换为电信号；所述多通道信息记录单元与所述光电转换单元连接，用于接收光电转换单元传来的电信号并记录雷电通道的光强和光强变化信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明远，郄秀书，王志超，蒋如斌，孙竹玲，
申请(专利权)人：中国科学院大气物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11