一种发生雷电时电场和磁场的监测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种发生雷电时电场和磁场的监测方法及系统，该方法包括：获取在空间位置r且时间t时的电流幅度，设置电流密度的时空分布函数，并结合时间t时的电流传播速度和雷电放电的中心位置，计算在空间位置r且时间t时的电流密度；根据在空间位置r且时间t时的电流密度，计算在空间位置r且时间t时的电荷密度，并根据麦克斯韦方程，计算发生雷电时的电场和发生雷电时的磁场；设置发生雷电时电场和磁场变化模型，结合发生雷电时的电场、发生雷电时的磁场和在空间位置r且时间t时的电流密度，模拟发生雷电时电场和磁场的变化，以完成电场和磁场的监测。场的监测。场的监测。

【技术实现步骤摘要】
一种发生雷电时电场和磁场的监测方法及系统


[0001]本专利技术属于发生雷电时电场和磁场的监测
，更具体地，涉及一种发生雷电时电场和磁场的监测方法及系统
。

技术介绍

[0002]雷电地闪是联合国公布的十大自然灾害之一
。
据统计，全球在同一时刻大约存在
8000
个雷暴云团，平均每秒产生大约
100
次地闪
(
每天超过
800
万次
)
，所形成的直接雷击和电磁脉冲
(LEMP
，
Lightning Electro
‑
Magnetic Pulse)
对电力
、
通信
、
航空航天
、
铁路和石油化工等行业的重要基础设施构成严重威胁，引起世界各国的高度重视
。
[0003]目前世界上许多国家都以开展了雷电特性
、
雷电探测的研究
。
归纳现有文献，针对雷电探测的方法包含有：目测
、
照相
、
电场仪
、
闪电计数器
、
光谱仪
、
脉冲电压记录仪
、
卫星闪电探测
、
声探测
、
雷达探测以及电磁场探测等
。
而广泛用于雷电定位的电磁场探测方法可分为：单站雷电探测和多站雷电探测
。
[0004]但是现有技术中对于雷电特性的分析不够准确，导致依靠雷电特性数据的雷电预警和安全生产误差太大
。

技术实现思路

[0005]为解决以上技术问题，本专利技术提出一种发生雷电时电场和磁场的监测方法，包括：获取在空间位置
r
且时间
t
时的电流幅度，设置电流密度的时空分布函数，并结合时间
t
时的电流传播速度和雷电放电的中心位置，计算在空间位置
r
且时间
t
时的电流密度；根据在空间位置
r
且时间
t
时的电流密度，计算在空间位置
r
且时间
t
时的电荷密度，并根据麦克斯韦方程，计算发生雷电时的电场和发生雷电时的磁场；设置发生雷电时电场和磁场变化模型，结合发生雷电时的电场
、
发生雷电时的磁场和在空间位置
r
且时间
t
时的电流密度，模拟发生雷电时电场和磁场的变化，以完成电场和磁场的监测
。
[0006]进一步的，所述发生雷电时电场和磁场变化模型包括：
,,
其中，
E
为发生雷电时的电场，为真空磁导率，为真空电容率，
t
为时间，为在空间位置
r
且时间
t
时的电流密度，
B
为发生雷电时的磁场
。
[0007]进一步的，在空间位置
r
且时间 t
时的电流密度包括：
,
其中，为在空间位置
r
且时间
t
时电流密度的时空分布函数，为调整因子，
为雷电放电的中心位置，为时间
t
时的电流传播速度
。
[0008]进一步的，在空间位置
r
且时间
t
时电流密度的时空分布函数包括：
,
其中，为电流幅度，为波数，为角频率
。
[0009]进一步的，计算在空间位置
r
且时间
t
时的电荷密度包括：
,
其中，为在空间位置
r
且时间
t
时的电荷密度
。
[0010]进一步的，包括：将模拟发生雷电时电场和磁场的变化展示给用户
。
[0011]进一步的，包括：以曲线图的形式将模拟发生雷电时电场和磁场的变化展示给用户
。
[0012]进一步的，包括：获取天气预报数据，提取发生雷电预报数据，按照发生雷电的预报时间启动电场和磁场的监测
。
[0013]本专利技术还提出一种发生雷电时电场和磁场的监测系统，包括：获取电流密度模块，用于获取在空间位置
r
且时间
t
时的电流幅度，设置电流密度的时空分布函数，并结合时间
t
时的电流传播速度和雷电放电的中心位置，计算在空间位置
r
且时间
t
时的电流密度；获取电场和磁场模块，用于根据在空间位置
r
且时间
t
时的电流密度，计算在空间位置
r
且时间
t
时的电荷密度，并根据麦克斯韦方程，计算发生雷电时的电场和发生雷电时的磁场；监测模块，用于设置发生雷电时电场和磁场变化模型，结合发生雷电时的电场
、
发生雷电时的磁场和在空间位置
r
且时间
t
时的电流密度，模拟发生雷电时电场和磁场的变化，以完成电场和磁场的监测
。
[0014]进一步的，所述发生雷电时电场和磁场变化模型包括：
,,
其中，
E
为发生雷电时的电场，为真空磁导率，为真空电容率，
t
为时间，为在空间位置
r
且时间
t
时的电流密度，
B
为发生雷电时的磁场
。
[0015]通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：本专利技术获取在空间位置
r
且时间
t
时的电流幅度，设置电流密度的时空分布函数，并结合时间
t
时的电流传播速度和雷电放电的中心位置，计算在空间位置
r
且时间
t
时的电流密度；根据在空间位置
r
且时间
t
时的电流密度，计算在空间位置
r
且时间
t
时的电荷密度，并根据麦克斯韦方程，计算发生雷电时的电场和发生雷电时的磁场；设置发生雷电时电场和磁场变化模型，结合发生雷电时的电场
、
发生雷电时的磁场和在空间位置
r
且时间
t
时的电流密度，模拟发生雷电时电场和磁场的变化，以完成电场和磁场的监测
。
本专利技术通过以上技术方案，能够准确的对发生雷电时电场和磁场进行监测，并展示给用户
。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例1的流程图；图2是本专利技术实施例2的系统的结构图
。
具体实施方式
[0017]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种发生雷电时电场和磁场的监测方法，其特征在于，包括：获取在空间位置
r
且时间
t
时的电流幅度，设置电流密度的时空分布函数，并结合时间
t
时的电流传播速度和雷电放电的中心位置，计算在空间位置
r
且时间
t
时的电流密度，其中，在空间位置
r
且时间
t
时电流密度的时空分布函数包括：，其中，为电流幅度，为波数，为角频率；根据在空间位置
r
且时间
t
时的电流密度，计算在空间位置
r
且时间
t
时的电荷密度，并根据麦克斯韦方程，计算发生雷电时的电场和发生雷电时的磁场；设置发生雷电时电场和磁场变化模型，结合发生雷电时的电场
、
发生雷电时的磁场和在空间位置
r
且时间
t
时的电流密度，模拟发生雷电时电场和磁场的变化，以完成电场和磁场的监测，其中，所述发生雷电时电场和磁场变化模型包括：，，其中，
E
为发生雷电时的电场，为真空磁导率，为真空电容率，
t
为时间，为在空间位置
r
且时间
t
时的电流密度，
B
为发生雷电时的磁场
。2.
如权利要求1所述的一种发生雷电时电场和磁场的监测方法，其特征在于，在空间位置
r
且时间
t
时的电流密度包括：，其中，为在空间位置
r
且时间
t
时电流密度的时空分布函数，为调整因子，为雷电放电的中心位置，为时间
t
时的电流传播速度
。3.
如权利要求2所述的一种发生雷电时电场和磁场的监测方法，其特征在于，计算在空间位置
r
且时间
t
时的电荷密度包括：，其中，为在空间位置
r
且时间

【专利技术属性】
技术研发人员：谢向荣，朱强华，李文艳，郭焰鹏，刘方义，刘奎，张冲，
申请(专利权)人：宁波麦思捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：