【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及雷电监测，具体地指双传感天线雷电探测装置及方法。
技术介绍
1、雷电是一种自然界强烈的放电现象，特别是云地之间的放电，由于能量巨大，对人类社会的生活、生产活动会产生严重的危害。为了了解和研究雷电的成因，掌握雷电的活动规律，提升对雷电的防护能力，众多研究学者开展了大量的雷电探测与定位技术的研究以及相关装置的研发。其中，以雷电低频、甚低频电磁信号为探测目标，利用磁定向法、时差法或时差测向混合法为定位方法的雷电定位系统是目前工程应用最为广泛的雷电探测技术。
2、上述雷电探测技术，其前端传感部件是由两个相同的垂直环形(或框形)线圈分别按东西、南北轴向放置组成的一组正交磁环天线和一个水平电极板天线(或鞭状天线)组成。正交磁环天线用于接收来自雷电产生的磁场信号，磁场信号会分别在东西轴向线圈与南北轴向线圈按矢量投影方式产生相应强度的感生电动势分量信号，即东西轴向信号分量和南北轴向信号分量，计算东西轴向信号分量和南北轴向信号分量的强度比，利用反正切函数原理，即可得出雷电信号源相对于正交磁环天线在水平平面上的信号入射角度。水平电极板天线用于接收雷电产生的电场信号，从而得出雷电的正负极性，并结合正交磁环天线各个感生信号分量的正负极性，根据线圈的电磁感应原理，给出信号在水平坐标平面的入射象限，消除方位反向的不确定性，从而得出信号的入射方向。当分布在不同位置的多个利用此技术的雷电探测装置同步收到同一雷电产生的磁场及电场信号时，即可得出相对于各个探测装置自身的入射方向射线，入射方向射线的交点即为所探测到的雷电发生位置，并可计算出
3、在上述实现方案中，根据矢量信号投影法则和磁感应原理，沿东西轴向线圈平面及其临近入射角度平面入射的雷电磁场信号，其在东西向线圈上的感生电动势将趋近于零或很小，而沿南北轴向线圈平面及其临近入射角度平面入射的雷电磁场信号，其在南北向线圈上的感生电动势将趋近于零或很小，因为信号较弱，在雷电探测时，会因为背景噪声或其他干扰信号的影响，使信号信噪比降低，准确探测困难，根据反正切函数的计算原理与特性曲线分析，以及应用实测结果验证，在南北或东西轴向方向及其临近入射角度方向上入射的磁场信号，其入射方向角计算误差大，信号波形干扰多，存在一定角度范围的测量死区，从而严重影响雷电定位系统的定位精度、信号识别效率以及雷电流等参数的准确计算。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是要提供一种双传感天线雷电探测装置及方法，本专利技术能提升雷电定位系统定位精度与雷电参数计算的准确性。
2、为实现此目的，本专利技术所设计的一种双传感天线雷电探测装置，它包括双传感天线和雷电信号处理模块；
3、双传感天线包括第一传感天线和第二传感天线，第一传感天线和第二传感天线具有设定的角度偏转，第一传感天线和第二传感天线分别用于感应雷电产生的磁场及电场信号；
4、雷电信号处理模块用信噪比与角度匹配比较法对第一传感天线感应的磁场信号和第二传感天线感应的磁场信号信噪比大小进行比较，选择磁场信号信噪比小的传感天线作为选定传感天线；然后，计算选定传感天线的雷电入射方向角度；
5、所述选定传感天线获得的雷电产生的磁场信号、电场信号和雷电入射方向角度作为雷电探测数据。
6、一种双传感天线雷电探测方法，它包括如下步骤：
7、双传感天线的第一传感天线和第二传感天线分别感应雷电产生的磁场及电场信号；
8、雷电信号处理模块通过信噪比与角度匹配比较法对第一传感天线感应的磁场信号和第二传感天线感应的磁场信号信噪比大小进行比较，选择磁场信号信噪比小的传感天线作为选定传感天线；然后，计算选定传感天线的雷电入射方向角度；
9、电源通信模块将选定传感天线获得的雷电产生的磁场信号、电场信号和雷电入射方向角度作为雷电探测数据传输至中心站。
10、本专利技术的有益效果：
11、本专利技术通过双传感天线，解决了南北或东西轴向方向及其临近入射角度方向上入射的磁场及电场信号存在入射方向角计算误差大，信号波形干扰多，存在一定角度范围的测量死区，提升雷电定位系统定位精度与雷电参数计算的准确性。
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1.一种双传感天线雷电探测装置，其特征在于：它包括双传感天线和雷电信号处理模块(3)；
2.根据权利要求1所述的双传感天线雷电探测装置，其特征在于：它还包括电源通信模块(4)，电源通信模块(4)用于将雷电探测数据传送给中心站。
3.根据权利要求1所述的双传感天线雷电探测装置，其特征在于：所述第一传感天线(1)和第二传感天线(2)均包括同轴正交磁环天线和电场天线，第一传感天线(1)和第二传感天线(2)的同轴正交磁环天线在垂直方向上轴线重合，在水平方向上各自的水平投影的直角正交坐标轴有设定的角度偏转，直角坐标轴纵轴与正北向重合的一组天线为第一传感天线(1)，直角坐标轴纵轴与正北向有设定的角度偏转的另一组天线为第二传感天线(2)。
4.根据权利要求3所述的双传感天线雷电探测装置，其特征在于：所述同轴正交磁环天线包括两个具备静电屏蔽的线圈，两个具备静电屏蔽的线圈正交组合，每个具备静电屏蔽的线圈包含感应线圈和测试线圈；同轴正交磁环天线用于接收雷电产生的磁场信号。
5.根据权利要求3所述的双传感天线雷电探测装置，其特征在于：
6.根
7.一种双传感天线雷电探测方法，其特征在于：它包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种基于双传感天线雷电探测方法，其特征在于：所述步骤2中雷电信号处理模块通过信噪比与角度匹配比较法对第一传感天线(1)感应的磁场信号和第二传感天线(2)感应的磁场信号信噪比大小进行比较，选择磁场信号信噪比小的传感天线作为选定传感天线的方法如下：
9.根据权利要求7所述的一种基于双传感天线雷电探测方法，其特征在于：所述步骤2中的雷电信号处理模块计算选定传感天线的雷电入射方向角度的具体方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种双传感天线雷电探测装置，其特征在于：它包括双传感天线和雷电信号处理模块(3)；
2.根据权利要求1所述的双传感天线雷电探测装置，其特征在于：它还包括电源通信模块(4)，电源通信模块(4)用于将雷电探测数据传送给中心站。
3.根据权利要求1所述的双传感天线雷电探测装置，其特征在于：所述第一传感天线(1)和第二传感天线(2)均包括同轴正交磁环天线和电场天线，第一传感天线(1)和第二传感天线(2)的同轴正交磁环天线在垂直方向上轴线重合，在水平方向上各自的水平投影的直角正交坐标轴有设定的角度偏转，直角坐标轴纵轴与正北向重合的一组天线为第一传感天线(1)，直角坐标轴纵轴与正北向有设定的角度偏转的另一组天线为第二传感天线(2)。
4.根据权利要求3所述的双传感天线雷电探测装置，其特征在于：所述同轴正交磁环天线包括两个具备静电屏蔽的线圈，两个具备静电屏蔽的线圈正交组合，每个具备静电屏蔽的线圈包含感应线圈和测试线...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴维宁，谷山强，孟刚，冯万兴，方玉河，李哲，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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