记录雷击电流强度和发生时间的设备制造技术

本发明专利技术公开了一种记录雷击电流强度和发生时间的方法及设备，要解决的技术问题是准确检测因雷击感应而产生的浪涌电流强度，并记录这种浪涌电流强度和发生时间，括以下步骤：（１）提取雷击时的电流信号；（２）整流；（３）积分运算；（４）将积分运算得出的模拟结果转换成数字信号；（５）用微处理器对数字信号进行处理；一种记录雷击电流强度和发生时间的设备：包括顺序连接的感应式取样电路、整流电路、电压电流转换电路、电流积分电路和模数转换及中央控制电路，与现有技术相比，通过雷电取样器提取雷电涌流信号，经整流，将雷击取样信号进行积分运算，再转换成数字信号，最终由微处理器处理并储存，准确记录某一时间段内雷击发生的强度、时间和次数。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种记录雷击电流强度和发生时间的方法及设备，特别是一种记录因雷击感应而产生的浪涌电流强度和发生时间的方法及设备。
技术介绍
雷击是一种古老而常见的自然现象，其本质是空间带电云层之间或者带电云层与地面物体之间的放电，雷电蕴藏着巨大的能量，雷击直接发生时的电压极高，雷击核心会产生极大的放电电流，直击雷的直接破坏力及其对人类的伤害是众所周知的。雷击的发生有着极大的随机性，当雷击发生的时候，通过空间电磁感应的作用，会在其周围很大范围内的各种导体上产生浪涌电压，这种因雷击感应而产生的浪涌电压，同样有着极大的危害。这是因为在电子化、信息化高度发展的今天，人们大量应用着包括计算机、交换机在内的各种电子设备，这些电子设备工作在低功耗、低电压的条件下，其抗浪涌电压的能力极差，雷击形成的浪涌电压很容易对这些电子设备造成破坏，因而对雷电的检测和防护现在已经变得愈来愈重要。这里所说的雷电检测不是指对天空发生的直击雷的检测，而是指当雷击发生时，对我们所关心的电源线或者信号线上由于感应或者传导产生的浪涌电压或者浪涌电流的检测。因而更准确的说应当是雷电浪涌检测。雷电浪涌检测装置和防雷装置几乎同时出现，在设计防雷箱时，很早就有人在防雷箱上安装了雷击计数器。但是直到目前，这些雷击浪涌记录装置仍然停留在雷击计数器的水平上，包括一些独立使用的装置。雷击计数器只能记录自过去的某一时刻开始到当前的时间段内，在被检测位置发生浪涌的次数。由于无法记录雷击强度，只能设定一个起始记录的门限值，当浪涌电压的强度超过这一门限时，计数器都会计数加一，事后无法知道雷击当时的具体情况。而当前我国对于应当记录的最小雷击强度并无标准，各种雷击计数器对起始阀值的设置有很大差异，因而当前雷击计数器的记录结果只是一个含糊的定性概念，无任何横向比较价值。随着电子技术的发展，使人们对电源、信号线路上的浪涌干扰愈加敏感，人们需要了解线路上出现浪涌电流的波动情况，尤其是其发生的的次数、时间和强度。目前监测线路浪涌电压、电流可以使用记忆示波器，但是其成本高，使用不方便，不可能大量推广应用。可以说目前尚无一种具有实用价值可以大量推广应用的雷击电流强度记录设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种记录雷击电流强度和发生时间的方法及设备，要解决的技术问题是准确检测因雷击感应而产生的浪涌电流强度，并记录这种浪涌电流强度和发生时间。本专利技术采用以下技术方案一种记录雷击电流强度和发生时间的方法，包括以下步骤(1)提取雷击时的电流信号；(2)对提取的信号进行整流；(3)对经过整流的电流从雷击开始至雷击结束的时间进行积分运算；(4)将积分运算得出的模拟结果转换成数字信号；(5)用微处理器对数字信号进行处理，得出雷击电流的强度，储存并记录发生的时间。本专利技术提取雷击时的电流信号采用感应的方式提取，并转换成正比的电压信号，然后经整流转换成单向脉动电压信号，再将单向脉动电压信号转换成正比的单向脉动电流信号。本专利技术雷击浪涌电流过后对积分运算电路进行放电。一种记录雷击电流强度和发生时间的设备包括顺序连接的感应式取样电路、整流电路、电压电流转换电路、电流积分电路和模数转换及中央控制电路。本专利技术感应式取样电路和整流电路之间连接有泄流负载及限幅电路；整流电路和模数转换及中央控制电路之间连接有雷电信号捕捉电路；电流积分电路与模数转换及中央控制电路之间连接有可控泄放电路；模数转换及中央控制电路还包括存储器和时钟电路。本专利技术感应式取样电路是感应式取样器，取样器的感应电路与桥式整流电路连接，桥式整流电路的输出正端串接由第三十一电阻和第三电阻串联构成的电压电流转换电路，第三电阻的另一端连接第三二极管的正极，第三二极管的负极与地之间串接有第三电容和第五电阻，第三二极管的负极还通过第二双向模拟开关与微处理器连接。本专利技术积分电路连接有自然放电电阻和可控放电回路，包括第三电容两端并联的第四电阻和第三双向模拟开关。本专利技术桥式整流电路的输出正端还顺序连接有第一电阻和第一二极管，第一二极管的负极与第五电阻之间分别并联有第二电阻、第六电容、稳压二极管和第四双向模拟开关，第四双向模拟开关导通的信号传递给微处理器。本专利技术取样器的主回路连接有防止过载的防雷元件，微处理器连接有显示及信息输出设备。本专利技术微处理器选用P89LPC935，存储器选用24WC64，时钟电路选用PCF8563，整流桥选用IN4007二极管构成，第二、第三和第四双向模拟开关选用MAX4610，第三电容选用1μ/35v钽电容，第六电容选用0.001μ薄膜电容，第三和第一二极管选用IN4148，第一电阻选用51K，第二电阻选用1M，第三电阻选用900Ω，第三十一电阻选用200Ω精密多圈电位器，第四电阻选用1M，稳压二极管选用3.0V精密稳压管，雷电取样器的变比选用以环形铁氧体磁环制成，变比在6-30∶1范围内，或使用硅钢片，所有电阻均选用四分之一瓦金属膜优质电阻。本专利技术与现有技术相比，通过雷电取样器提取雷电涌流信号，经整流，将雷击取样信号进行积分运算，再转换成数字信号，最终由微处理器处理并储存，准确记录某一时间段内雷击发生的强度、时间和次数。附图说明图1是一次雷击时导体中电流与时间的波形图。图2是本专利技术实施例的电路功能框图。图3是本专利技术的电路原理图(一)。图4是本专利技术的电路原理图(二)。图5是雷击涌流电流波形图。图6是感应式取样器输出的电压波形图。图7是感应式取样器输出电压整流后的电压波形图。图8是电压电流转换器输出的电流波形图。图9是流入第三电容的充电电流波形图。图10是第三电容充电时两端的电压波形图。图11是模拟测量时整流器输出的波形图。图12是模拟测量时第三电容的充电电压波形图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术记录雷击电流强度和发生时间的方法原理为雷电对某一导体上产生的浪涌电流都是从零到高峰值再衰减为零，如果以时间为横坐标，以电流为纵坐标，这样在该坐标系上描述雷击在某一导体上产生的浪涌电流类似一个正弦波的半周扇形。雷电的破坏力由最大电流与雷击电流的持续时间共同决定，如果单独以电流的变化时间或是电流的高峰值来确定其破坏力都是不恰当的，由于各浪涌电流的幅度、持续时间都有很大的随机性，描述在坐标系中的波形有所不同，所以只有用坐标系中雷击波形所包含的类扇形面积来描述雷击在某一导体上产生的浪涌才是比较准确。如图1所示，这是一次雷击感应在某一导体上产生的浪涌电流的波形。如何描述这一浪涌电流的强度，这是要首先确定的一个重要概念。从破坏力分析，我们已经知道，这一浪涌电流的最大值ILm愈大，其破坏力必然愈大；同时，这一浪涌电流的持续时间Δt愈长，其破坏力也必然愈大。显然，我们单独用ILm或者单独用Δt来描述雷击浪涌都是不准确的，因为浪涌信号不是方波，所以用ILmΔt来表示也不恰当。我们认为反映雷击的真实情况，最为准确合理反映雷击强度的应当是L=∫t2t1iLdt]]>这里L既雷击强度。L描述的实质上是雷击波形所包含的面积。由于雷击浪涌的幅度、持续时间都有很大的随机性，由此导致波形的不同，只有这样才能够最准确地描述雷击包含能量的本质特征。本专利技术记录雷击电流强度和发生时间的方法包括以下步骤(1)采用感应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种记录雷击电流强度和发生时间的方法，包括以下步骤：（１）提取雷击时的电流信号；（２）对提取的信号进行整流；（３）对经过整流的电流从雷击开始至雷击结束的时间进行积分运算；（４）将积分运算得出的模拟结果转换成数字信号；（５）用微处理器对数字信号进行处理，得出雷击电流的强度，储存并记录发生的时间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宗奇，姜稀双，薛瑞民，陈建译，
申请(专利权)人：深圳锦天乐防雷技术有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]