闪电多频段探测观测站及系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种闪电多频段探测观测站，包括：甚高频辐射源探测仪、宽带快电场变化探测仪、宽带慢电场变化探测仪以及高速数据采集板卡；所述高速数据采集板卡包括至少三个数据采集通道，所述甚高频辐射源探测仪、所述宽带快电场变化探测仪和所述宽带慢电场变化探测仪与所述高速数据采集板卡的三个数据采集通道一一对应连接，所述高速数据采集板卡通过所述数据采集通道分别采集由所述甚高频辐射源探测仪、宽带快电场变化探测仪和宽带慢电场变化探测仪所探测到的闪电信号。上述观测站可实现对闪电甚低频、低频、高频和甚高频多频段的综合探测。

【技术实现步骤摘要】
闪电多频段探测观测站及系统
本技术涉及气象观测
，尤其涉及一种闪电探测观测站及系统。
技术介绍
闪电是自然界中发生的一种强烈的大气放电现象，通常伴随着声、光、电、磁等多 种特征效应。闪电不仅会造成人畜伤亡、建筑损毁，引发森林大火、化工厂爆炸，还会造成广 播、通信中断和输、配电线路故障等事故。随着大规模集成电路和微电子器件在各行各业中 的广泛应用，闪电作为强电磁辐射源，对人类生产生活产生越来越严重的影响。因此，如何 对闪电进行系统全面的科学研宄，进而对其灾害进行预防和防护，已成为迫切需要解决的 问题。 闪电辐射的电磁波的频谱非常宽，从几赫兹到几吉赫兹，不同频率范围的电磁波 通常对应着闪电的不同空间尺度的放电过程，例如，闪电的回击过程辐射的电磁波频率主 要集中在甚低频（Very Low Frequency，简称VLF)和低频（Low Frequency，简称LF)频段， 梯级先导过程福射的电磁波频率主要集中在甚高频（Very High Frequency，简称VHF)频 段。通常情况下，闪电通道中的电流传输过程总是辐射出更多的低频电磁波，而通道形成前 的击穿过程辐射出更多的高频和甚高频电磁波。为了对闪电的放电过程及其发展传输特性 进行系统详细的研宄，需要对闪电辐射的不同频段电磁波进行探测和研宄，这也对闪电探 测系统提出了更高的要求，因此，发展新的闪电探测技术是当前亟待完成的任务。
技术实现思路
本技术提供一种闪电探测系统，可实现对闪电甚低频、低频、高频和甚高频多 频段的综合探测。 第一方面，本技术提供一种闪电探测观测站，包括：甚高频辐射源探测仪、宽 带快电场变化探测仪、宽带慢电场变化探测仪和高速数据采集板卡； 所述甚高频辐射源探测仪用于探测甚高频频段的闪电信号； 所述宽带快电场变化探测仪和宽带慢电场变化探测仪均用于探测甚低频、低频及 高频频段的闪电信号； 所述高速数据采集板卡包括至少三个数据采集通道，所述甚高频辐射源探测仪、 所述宽带快电场变化探测仪和所述宽带慢电场变化探测仪与所述高速数据采集板卡的三 个数据采集通道一一对应连接，所述高速数据采集板卡通过所述数据采集通道分别采集由 所述甚高频辐射源探测仪、宽带快电场变化探测仪和宽带慢电场变化探测仪所探测到的闪 电信号。 可选地，所述高速数据采集板卡设于工控机内。 可选地，所述观测站还包括：全球定位系统GPS接收机和GPS天线； 所述GPS天线与所述GPS接收机连接，所述高速数据采集板卡的触发输出端口与 所述GPS接收机的触发输入端口连接，所述GPS接收机与所述工控机连接。 可选地，所述观测站还包括：显示器和存储器； 所述显示器和所述存储器分别与所述工控机连接。 可选地，所述甚高频辐射源探测仪包括：接收天线和信号调理器； 所述接收天线与所述信号调理器的输入端连接；所述信号调理器的输出端与所述 高速数据采集板卡的数据采集通道连接。 可选地，所述信号调理器包括：限幅电路、第一滤波电路、放大电路、第二滤波电 路、对数检波电路和驱动输出电路； 所述限幅电路、第一滤波电路、放大电路、第二滤波电路、对数检波电路和驱动输 出电路依次连接；所述接收天线与所述限幅电路连接；所述驱动输出电路的输出端与所述 高速数据采集板卡的数据采集通道连接。 可选地，所述甚高频辐射源探测仪的接收天线为盘锥天线。 可选地，所述宽带快电场变化探测仪包括：相互连接的第一平板天线和第一电荷 放大电路，所述宽带慢电场变化探测仪包括：相互连接的第二平板天线和第二电荷放大电 路。 第二方面，本技术提供一种闪电多频段探测系统，所述系统包括至少五个上 述的观测站。 可选地，所述观测站设置为几何对称结构。 由上述技术方案可知，本技术的闪电多频段探测系统，通过设置多个观测站， 每个观测站由宽带慢电场变化探测仪、宽带快电场变化探测仪和甚高频辐射源探测仪探测 闪电甚低频、低频、高频和甚高频频段的信号，进而由高速数据采集板卡采集上述三个探测 仪的不同频段的闪电信号。由此，实现了对闪电甚低频、低频、高频和甚高频多频段的综合 探测。 【附图说明】 图1为本技术一实施例提供的闪电多频段探测观测站的结构示意图； 图2为本技术另一实施例提供的闪电多频段探测观测站的结构示意图； 图3为图2中甚高频辐射源探测仪的结构示意图； 图4为图2中宽带快电场变化探测仪和宽带慢电场变化探测仪的电路原理图。 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例，对本技术的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下 实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。 图1示出了本技术一实施例提供的闪电多频段探测观测站的结构示意图，如 图1所示，本实施例的闪电多频段探测观测站包括：甚高频辐射源探测仪11、宽带快电场变 化探测仪12、宽带慢电场变化探测仪13以及高速数据采集板卡16。 其中，所述甚高频辐射源探测仪11用于探测甚高频频段的闪电信号； 所述快电场变化探测仪12和慢电场变化探测仪13均用于探测甚低频、低频及高 频频段闪电信号。 举例来说，本实施例的甚高频辐射源探测仪11可探测69MHz至75MHz频段的闪电 信号；宽带快电场变化探测仪12可探测1kHz至2MHz频段的闪电信号；宽带慢电场变化探 测仪13可探测10Hz至1MHz频段的闪电信号。 上述的宽带快电场变化探测仪12和宽带慢电场变化探测仪的放电时间常数不 同，通常放电时间常数大于〇. Is的探测仪为宽带慢电场变化探测仪，放电时间常数小于 〇. Is的探测仪为宽带快电场变化探测仪。本实施例的宽带快电场变化探测仪12的放时时 间常数为200 y s，宽带慢电场变化探测仪13的放电时间常数为200ms。 具体地，所述高速数据采集板卡16包括至少三个数据采集通道，所述甚高频辐射 源探测仪11、所述宽带快电场变化探测仪12和所述宽带慢电场变化探测仪13与所述高速 数据采集板卡的三个数据采集通道一一对应连接，所述高速数据采集板卡16通过所述数 据采集通道分别采集由所述甚高频辐射源探测仪11、宽带快电场变化探测仪12和宽带慢 电场变化探测仪13所探测到的闪电信号。 在实际应用中，可由至少五个前述的闪电探测观测站组成一个闪电探测系统，用 于对甚低频、低频、高频和甚高频频段闪电信号的综合探测。 应该说明的是，上述的高速数据采集板卡16通常具有偶数个数据采集通道，本实 施例可选用具有4个或4个以上采集通道的高速数据采集板卡，但本实施例不对其进行限 定。 由此，采用五个以上前述的闪电多频段探测观测站组成闪电多频段探测系统，每 个观测站由宽带慢电场变化探测仪、宽带快电场变化探测仪和甚高频辐射源探测仪探测闪 电甚低频、低频、高频和甚高频频段的信号，进而由高速数据采集板卡采集上述三个探测仪 的不同频段的闪电信号，由此，可实现对闪电甚低频、低频、高频和甚高频多频段的综合探 测。 在具体应用过程中，前述的高速数据采集板卡16设于工控机17内。 前述的闪电探测观测站还可包括：GPS (Global本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种闪电多频段探测观测站，其特征在于，所述观测站包括：甚高频辐射源探测仪、宽带快电场变化探测仪、宽带慢电场变化探测仪和高速数据采集板卡；所述甚高频辐射源探测仪用于探测甚高频频段的闪电信号；所述宽带快电场变化探测仪和宽带慢电场变化探测仪均用于探测甚低频、低频及高频频段的闪电信号；所述高速数据采集板卡包括至少三个数据采集通道，所述甚高频辐射源探测仪、所述宽带快电场变化探测仪和所述宽带慢电场变化探测仪与所述高速数据采集板卡的三个数据采集通道一一对应连接，所述高速数据采集板卡通过所述数据采集通道分别采集由所述甚高频辐射源探测仪、宽带快电场变化探测仪和宽带慢电场变化探测仪所探测到的闪电信号。

【技术特征摘要】
1. 一种闪电多频段探测观测站，其特征在于，所述观测站包括：甚高频辐射源探测仪、 宽带快电场变化探测仪、宽带慢电场变化探测仪和高速数据采集板卡； 所述甚高频辐射源探测仪用于探测甚高频频段的闪电信号； 所述宽带快电场变化探测仪和宽带慢电场变化探测仪均用于探测甚低频、低频及高频 频段的闪电信号； 所述高速数据采集板卡包括至少三个数据采集通道，所述甚高频辐射源探测仪、所述 宽带快电场变化探测仪和所述宽带慢电场变化探测仪与所述高速数据采集板卡的三个数 据采集通道一一对应连接，所述高速数据采集板卡通过所述数据采集通道分别采集由所述 甚高频辐射源探测仪、宽带快电场变化探测仪和宽带慢电场变化探测仪所探测到的闪电信 号。2. 根据权利要求1所述的观测站，其特征在于，所述高速数据采集板卡设于工控机内。3. 根据权利要求2所述的观测站，其特征在于，所述观测站还包括：全球定位系统GPS 接收机和GPS天线； 所述GPS天线与所述GPS接收机连接，所述高速数据采集板卡的触发输出端口与所述 GPS接收机的触发输入端口连接，所述GPS接收机与所述工控机连接。4. 根据权利要求3所述的观测站，其特征在于，所述观测站还包括：显示器和存储器； 所述显示器和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郄秀书，王宇，王东方，刘明远，
申请(专利权)人：中国科学院大气物理研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11