专利名称：一种组合式雷电监测与预报系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及雷电监测与预警领域，特别涉及一种组合式雷电监测与预报系统。
背景技术：
随着雷电灾害的频繁性和严重性，各地对雷电的防护和预警愈来愈重视。目前雷 电监测与预报，国内外一般使用旋转式电场仪(Electric field mill)，又叫大气电场仪， 是基于雷电的静电效应，通过测量由雷雨云起电过程中产生的静电场的大小和极性变化来 预报雷电发展的情况、这种仪器的优点在于能监测雷电发生、发展、消散的全过程，其缺点 是监测范围小，只能监测测点半径8 9km范围内的雷电活动，且报警域值难以调定。雷电 的形成是多种气象因素的综合效应，雷电的发生又伴随着声、光、电、热等诸多的效应产生， 其中声、光、热是短暂的，只是闪电发生的那一瞬间才有的，唯有电效应是贯穿雷电发生、发 展到消散的全过程。这是使用大气电场仪对雷电监测与预报主要原因。但是只对单一的静 电效应监测是有缺陷的，所以本方法中采用雷电的静电效应和电磁场效应同时监测，取得 了事半功倍的效果。基于时变电磁场效应的雷电报警仪(ZL 200920105678. 0)结构简单， 监测范围大，报警域值宽，工作寿命长，价格低廉，对雷电监测效果明显。但它不能检测雷 雨云起电、发展和消散过程中的静电效应，与闪电定位系统相类似，监测的是闪电产生的效 应，所以在雷电活动的整个过程中，如果首次闪电发生在监测点的上空(尽管这种可能性 非常非常少)，在这种情况下就显示不出预报作用，这时大气电场仪正好弥补了这种缺陷。 两种仪器配合使用，达到了相辅相成的效果。除可用于对航天基地等雷电重点防区及气象 台站的监测与预警外，而且是检验雷电防护设备的防护效果及其可靠性的最直接的手段。
发明内容
本发明目的在于将适于雷电和近地大气电环境监测用大气电场仪和基于时变电 磁场效应的雷电报警仪有机地结合在一起构成最简便、最廉价、多功能、效果最明显的组合 式雷电监测与预报系统，该组合式雷电监测与预报系统取两者之所长，弥补彼此之弱，达到 最佳的监测与预警效果；既可以克服漏报、误报问题，又能监测雷电发生、发展及消散的全 过程，并扩大了监测范围，预报时间也有较大的提前，还能监测到雷电由远至近和由近至远 的发展的趋势。本发明的技术方案如下本发明提供的组合式雷电监测与预报系统，其包括适于雷电和近地大气电环境 监测用的大气电场仪28和基于时变电磁场效应的雷电报警仪29 ；其特征在于还包括信号 采集及处理装置0 ；所述雷电报警仪29和所述大气电场仪28装于同一根倒置式L型管状支架14上， 雷电报警仪29安装固定在L型管状支架14的正上端；传感器16位于雷电报警仪29的上 方，传感器16面向上空，并通过信号引入导体17和绝缘子18与雷电报警仪29电连接；； 大气电场仪28安装固定在倒置式L型支架14的L的末端，传感器面向地面；
所述雷电报警仪29的信号传输电缆24和所述大气电场仪28的电缆13通过同一 根倒置式L型管状支架14内腔与信号采集及处理装置0电连接；所述信号采集及处理装置结构如下所述大气电场仪28输出端分两路，其中一路为所述大气电场仪28的电场信号输 出端依次与带通滤波器30、相位调节电路31、电场信号放大器32和隔离电路33串联；另一 路为所述大气电场仪28的同步信号输出端依次与同步信号放大器34、积分器35、可调比 较器36和反相器37串联；上述两路的末尾输出端分别与同步检波器38输入端电连接；所 述同步检波器38输出端再依次与低通滤波器39、测量范围调节电路40、A/D变换器41和 显示器42输入端串级电连接；所述测量范围调节电路40输出端还依次与窗口比较器44、 低频信号发生器45、音频信号发生器46和声、光报警器47的输入端串级电连接；GPS接收天线依次48与GPS接收模块49和GPS信号处理器50的输入端串级电连 接，GPS信号处理器50的输出端分别与GPS时间显示器51输入端和中心处理机43输入端 串级电连接；
所述雷电报警仪29输出端和A/D变换器41输入端电连接，A/D变换器41输出端 与中心处理机43输入端电相连。所述的带通滤波器30用于减少市电50Hz及其谐波仪器电路的影响，提高仪器在 小信号段的测量精度；所述相位调节电路31使电场信号和同步方波的相位完全相同，确保 仪器的测量精度；所述电场信号放大器32将信号进一步放大，以便满足仪器的测量范围； 所述隔离电路33减少后级电路对电场信号放大器的影响，提高仪器的稳定性；同步信号放 大器34将同步小信号放大成脉冲信号；积分器35和可调比较器36构成方波宽度调节电 路，使方波有50%的占空比；反相器37可产生占空比相同极性相反的两组方波；同步检波 器38用于区分大气电场的极性；低通滤波器39根据大气电场仪检测大气的静电，消除非静 电的较高频率的信号成分；测量范围调节电路40使仪器的信号大小正好满足仪器的设计 要求；A/D变换器41使信号的模拟量变换为数字量；显示器42显示电场的数值和极性；窗 口比较器44设置雷电的报警范围；低频信号发生器45产生报警用的节啪信号；音频信号 发生器46产生声、光报警信号；声、光报警器47当雷电即将来临时，发出声、光报警；GPS接 收天线48、GPS接收模块49、GPS信号处理器50和GPS时间显示器51用于提供测量的基准 时间和探测点的位置；中心处理机43对来自大气电场仪28、雷电报警仪29和GPS的数据 进行综合处理，实时显示出各自的数据和曲线、仪器的工作状态、时间、探测点的高度和经、 纬度及捕捉到的卫星数。大气电场仪28获得的雷电的静电效应信号，显示的曲线图分黄色、橙色、红色三 级报警，黄色表示可能发生雷电、橙色表示雷电即将发生、红色表示雷电正在发生；雷电报 警仪29获得的雷电的电磁效应信号分为蓝色、橙色、红色三级报警，蓝色表示无雷电、橙色 表示雷电即将来临、红色表示雷电正在发生。本发明实际上是雷电监测与预警设备的一种有机的组合，即采用根据导体在电场 中感应电荷原理的大气电场仪和基于时变电磁场效应的雷电报警仪，构成目前国内最简 便、最廉价、多功能的组合式雷电监测与预报系统。本发明在本申请人的ZL 03160053. 0发明专利和ZL 200920105678. 0实用新型专
利的基础上，进行有机的组合、开拓、优化完善而构成组合式雷电监测与预报系统；其外露部分(包括探头和支杆)，均采用304型不锈钢，以适宜于盐雾浓度较大的沿海和海岛地区 使用而不易遭受腐蚀。系统的室外探测器和机房室内设备之间的信号传输可采用有线和无线，探头和电 缆的连接接头均设计在支杆管内，以避免雨水短路和盐雾的腐蚀。系统的大气电场仪28的报警域值的参数由单一的电场幅度值拓增了电场的变化 率和单位时间内的电场变化的频次，对减少雷电的误报和漏报有很明显的效果。系统在大气电场仪基础上增设雷电报警仪，由监测雷电单一的静电效应同时又监 测雷电的电磁效应，有利于克服雷电的误报和漏报，提高了对雷电预报的准确性，扩大了雷 电的监测范围，预报时间也相当大的提前；能监测和显示出雷电由远至近，而后由近至远的 发展规律和雷电过顶的时间。本组合式雷电监测与预报系统结构紧凑，大大地节省了成本，增设雷电报警仪后 所增加的成本，只在1台大气电场仪成本的基础上增加1/4。本组合式雷电监测与预报系统，为了便于观测员尽快尽早地获得雷电报警信息，设置了两种方式的雷电报警，电场信号处理机的声、光报警和中心处理机的屏幕上曲线的 黄、橙、红三色报警。本组合式雷电监测与预报系统便于多站同时监测时，为确保各站的时间一致性和 便于确定车载、船载等移动监测的瞬时位置，配备了 GPS。综上所述，本组合式雷电监测与预报系统具有如下优点主要有监测范围大；监测效果明显，获取雷电报警信息快、防避时间长；误报和 漏报少，可靠性高；不受恶劣天气和环境的影响；能监测雷电的起电、发展到雷电的消散的 整个过程；多站时间一致性好，并易于确定移动监测站的位置；多种报警机制，观测员能及 时得到雷电信息；结构简单，安装使用方便，低成本、适合于雷电的重点防区和气象台站普 及使用。
图1为组合式雷电监测与预报系统的结构示意图；图2为组合式雷电监测与预报系统的信号采集及处理装置0信号流程示意图；图3A、图3B、图4A、图4B、图5、图6A、图6B、图7和图8本发明对雷电监测与预警 的实际效果图。图9为北京地区发生沙尘时本系统的记录情况。
具体实施例方式图1为组合式雷电监测与预报系统的结构示意图；图2为组合式雷电监测与预报 系统的雷电监测与预报的信号流程示意图；由图可知，本发明提供的组合式雷电监测与预 报系统，其包括适于雷电和近地大气电环境监测用的大气电场仪28和基于时变电磁场效 应的雷电报警仪29 ；其特征在于还包括信号采集及处理装置0 ；所述的适于雷电和近地大气电环境监测用的大气电场仪28是本申请人的ZL 03160053.0发明专利，其包括大气电场仪外壳8、大气电场仪转子1、大气电场仪定子2、部 件安装支座4、接地电刷3、小叶片5、电机支座7、直流无刷电机9、电机转速控制电路10、电缆插座11、电缆插头12、大气电场仪电缆13、支撑架14、槽型光电开关15、前置放大器6等； 支撑架14为一倒置式L型不锈钢金属管，其底端固定在底座27上；在支撑架14与外壳8 的结合部内壁上固定电缆插座11，支撑架14管内穿入电缆13，并通过电缆插头12与电缆 插座11连接，电缆插座11通过探头内线与探头电连接；探头外壳8的腔内固定电机支座7， 电机支座上安装直流无刷电机9，该直流无刷电机9上固定电机转速控制电路10，电机轴穿 进电绝缘柱内并与电绝缘柱紧配合；在电绝缘柱外壁上套装与大气电场仪转子1片数和形 状相同的产生同步信号的小叶片5，在电绝缘柱末端外壁上紧密地套有转子固定套，转子固 定在转子固定套上，转子固定套穿过部件安装支座4以及大气电场仪定子2的中心孔，部件 安装支座4上安装前置放大器6 ；转速同步信号检测电路板附着在电路板固定架上，固定在 部件安装支座4上的接地电刷3与转子固定套上的导电环摩擦接触，使转子始终处于地电 位；转速同步信号检测电路板上安装槽型光电开关15，小叶片5处在槽型光电开关15的槽 内的中心线位置；所述基于时变电磁场效应的雷电报警仪29是本申请人的ZL 200920105678. 0实 用新型专利，其包括电场传感器16、雷电信号处理电路21、22 ；所述电场传感器16用于根据 雷电活动时闪电引起的时变电磁场，感应产生时变电流，并将时变电流送入雷电信号处理 电路21，它包括用于将时变电流转换为第一时变电压的电流/电 大为第二时变电压第二放大器，并经隔离后送入带高通滤波器；带通滤波器用于 从第二时变电压中获取所需频段信号，并将该信号送入峰值检测器，用于检测输入信号的 峰值信号；并将该峰值信号送入雷电信号处理电路22中的模拟/数字变换器，将时变电压 信号转换为数字信号，并对该信号的数值及数密度进行鉴别、判断，如果数值及数密度在设 定的时段达到设定的警戒线，则通知报警器发出报警信号。雷电信号处理电路22还包括数 据处理和控制电路；所述的控制电路用于控制模拟/数字变换器的采集时间和速率、存取 数据、设定报警参量和自检；报警信号的参量包括警戒线数据、报警类别和储蓄时间等；基于时变电磁场效应的雷电报警仪29具体可进一步包括雷电报警仪外壳25、底 座27和不锈钢管状支架14 ；雷电感应传感器16设于雷电报警仪上方的外部，并通过嵌套 固定在雷电报警仪29外壳的绝缘子18中心孔的信号引入线17和雷电信号处理电路21电 连接，绝缘子18使传感器16及引入线17与外壳盖20进行电性隔离，外壳盖20和外壳25 处于同一电位；雷电信号处理电路21、22封装在雷电报警仪29外壳之内；雷电报警仪29固 定在管状支架14 一端。所述雷电报警仪29和所述大气电场仪28安装固定在同一根倒置式L型管状支架 14，雷电报警仪29安装固定在L型管状支架14的正上端；传感器16面向上空，大气电场仪 28安装固定在倒置式L型支架14的L的末端，传感器面向地面。所述雷电报警仪29的信号传输电缆和所述大气电场仪28的信号传输电缆通过同 一根倒置式L型管状支架内腔与信号采集及处理装置0电连接。所述信号采集及处理装置结构如下所述大气电场仪28输出端分两路，其中一路为所述大气电场仪28的电场信号输 出端依次与带通滤波器30、相位调节电路31、电场信号放大器32和隔离电路33串联；另一 路为所述大气电场仪28的同步信号输出端依次与同步信号放大器34、积分器35、可调比较器36和反相器37串联；上述两路的末尾输出端分别与同步检波器38输入端电连接；所 述同步检波器38输出端再依次与低通滤波器39、调节电路40、A/D变换器41和显示器42 输入端电连接；所述调节电路40输出端还依次与窗口比较器44、低频信号发生器45、音频 信号发生器46和声、光报警器47的输入端串级电连接；串联的GPS接收天线48依次与GPS接收模块49、GPS信号处理器50、GPS时间显 示器51输入端串级电连接；GPS信号处理器50输出端又与中心处理机43输入端电连接； 所述雷电报警仪29输出端和A/D变换器41输入端电连接，A/D变换器41输出端 与中心处理机43输入端电相连。大气电场仪28和雷电报警仪29 —同装配在由不锈钢支杆14和镀锌钢材底座27 所构成的支座上，构成本系统的很紧凑的室外部分。用于监测大气电环境及雷电的静电效应的大气电场仪28、监测雷电电磁效应的雷 电报警仪29及图2所示信号采集及处理装置0信号流程方框图构成目前最简便、成本最低 的雷电监测与预警系统。大气电场仪(28)的原理和功能在ZL 03 1 60053. 0中已有叙述；雷电报警仪29 的原理合功能在ZL 2009 2 0105678. 0中也有叙述；在此不再赘述。图2为本发明的信号流程方框图，其中用于减少市电50Hz及其谐波的影响，提高 仪器在小信号段的测量精度；所述相位调节电路31使电场信号和同步方波的相位完全相 同，确保仪器的测量精度；所述电场信号放大器32将信号进一步放大，以便满足仪器的测 量范围；所述隔离电路33减少后级电路对电场信号放大器的影响，提高仪器稳定性；同步 信号放大器34将小信号放大成脉冲信号；积分器35和可调比较器36构成方波宽度调节电 路，使方波有50%的占空比；反相器37可产生占空比相同极性相反的两组方波；同步检波 器38用于区分大气电场的极性；低通滤波器39根据大气电场仪检测大气的静电，消除非静 电的较高频率的信号成分；测量范围调节电路40使仪器的信号大小正好满足仪器的设计 要求；A/D变换器41使信号的模拟量变换为数字量；显示器42显示电场的数值和极性；窗 口比较器44设置雷电的报警范围；低频信号发生器45产生报警用的节啪信号；音频信号 发生器46产生声、光报警信号；声、光报警器47当雷电即将来临时，发出声、光报警；GPS接 收天线48、GPS接收模块49、GPS信号处理器50和GPS时间显示器51用于提供测量的基准 时间和探测点的位置；中心处理机43对来自大气电场仪28、雷电报警仪29和GPS的数据 进行综合处理，实时显示出各自的数据和曲线、仪器的工作状态、时间、探测点的高度和经、 纬度及捕捉到的卫星数。大气电场仪28获得的雷电静电效应信号，显示的曲线图分黄色、橙色、红色三级 报警，黄色表示可能发生雷电、橙色表示雷电即将发生、红色表示雷电正在发生；雷电报警 仪29获得的雷电的电磁效应信号分为蓝色、橙色、红色三级报警，蓝色表示无雷电、橙色表 示雷电即将来临、红色表示雷电正在发生。为了提高报警的可信度，将大气电场仪的报警门限由单一的电场幅度值又拓增了 电场的变化率和单位时间内的电场变化的频次，对减少雷电的误报和漏报有很明显的效^ ο本发明的大气电场仪28和雷电报警仪29由原来各自独立的设备，各自配有其独 立的支架、A/D量化处理器、数据处理微机，数据分析与处理软件，报警门限也互不相干，进行各自独立的监测。组合后室外部分仪器的支架是共同的、配备图2室内设备构成的系统， 在同一屏幕上显示数据和曲线，使得界面更加清晰，监测范围、报警图形曲线、雷电发生、发 展的全过程一目了然。为了能较准确的分析数据和曲线出现各种不同现象，让系统一年365天连续工作，以便了解四季中是否有不同的现象出现，尤其要确切掌握晴天电场值的变化规律和雷 电报警仪时变电场出现的规律，因为各种扰动天气都是以晴天为背景的基础上演变而形成 的。图3A、图3B、图4A、图4B、图5、图6A、图6B、图7和图8本发明对雷电监测与预警 的实际效果图；分别记录了雷电发生情况的部分曲线图。为了便于直观性对雷电报警仪记 录曲线的分析，将雷电报警仪记录曲线部分，分为图3A和图3B两幅图，图3A中表示监测 的范围和报警门限，图3A上图为大气电场仪24小时的记录曲线，纵坐标为电场强度(单 位kV/m)；图3A下图为雷电报警仪24小时的记录曲线，纵坐标为雷电强度，单位为强度数 密度；图3B表示雷电的强度和雷电移动的规律性，横坐标均为时间(单位小时h)；从中不 难看出，组合式雷电监测与预报系统不但能完整地监测出大气电场仪监测范围内雷电发生 的情况，而且能监测出大气电场仪监测区临近区及较远地区的雷电发生的情况。大气电场 仪记录曲线分三级报警，黄色_可能有雷电发生，橙色_雷电即将来临，红色-雷电正在发 生。雷电报警仪记录曲线也分三级情况，蓝色_本地区是安全的，黄色_可能有雷电发生， 红色-雷电正在发生。图3A上图中显示大气电场仪在16时18分-16时28分(时间差为38分钟) 呈现黄色，该黄色表示雷电发生前38分钟大气电场仪发出的可能发生雷电报警；16时28 分-16时56分(时间差为28分钟)呈现橙色表示雷电发生前28分钟大气电场仪发出的 雷电即将来临的报警；16时56分-19时23分(时间差为139分钟)呈现红色表示雷电 持续时间为139分钟。图3A下图显示雷电报警仪在14时12分-15时33分(时间差为 71分钟)呈现黄色表示雷电发生前71分钟发出的可能发生雷电的报警；15时33分-19 时55分(时间差为262分钟)呈现红色表示雷电持续时间为262分钟；图3B表示闪电强 度呈塔形分布，最强的闪电发生在18时左右，与大气电场仪监测的一致。图4A上图中显示大气电场仪在9时21分-9时28分(时间差为32分钟)呈现 黄色，该黄色表示雷电发生前32分钟大气电场仪发出的可能发生雷电报警；9时28分-9 时53分(时间差为25分钟)呈现橙色表示雷电发生前28分钟大气电场仪发出的雷电即 将来临的报警；9时53分-11时47分(时间差为174分钟)呈现红色表示雷电持续时间 为174分钟；图4A下图显示雷电报警仪在8时18分-9时39分(时间差为81分钟)呈 现黄色表示雷电发生前81分钟发出的可能发生雷电的报警；9时39分-17时05分(时 间差为446分钟)呈现红色表示雷电持续时间为446分钟；图4B表示闪电强度呈塔形分 布，最强的闪电发生在18时左右，与大气电场仪监测的一致，且离监测点的上空较近。图5曲线的变化规律与图3A、图4A相类似。但其中21点左右闪电是发生在较远 地区，从大气电场仪记录曲线基本上看不出有雷电发生的迹象，表示闪电发生在大气电场 仪能监测的区域之外。其中图5上图可以看出大气电场仪在16时53分-16时57分呈黄 色表示雷电发生前3分钟发出了可能发生雷电的报警；16时57分-16时58分呈橙色表 示1分钟前发出了雷电即将来临的报警；16时58分-18时16分呈红色表示雷电持续时间为78分钟；20时0分-21时0分漏报。图5下图表示雷电报警仪在15时05分-15时 57分呈黄色表示雷电发生前52分钟发出了可能发生雷电的报警；15时57分-18时20分 呈红色表示雷电持续时间为143分钟；20时10分-20时40分呈黄色表示雷电发生前30 分钟发出了可能发生雷电的报警；20时40分-21时05分呈红色表示雷电持续时间25分钟。 图6A为雷电报警仪在当日监测出两次闪电，即5时05分_5时25分和15时30 分-7时20分两时间段；图6A上图为大气电场仪的第1次监测(见图6A上图左)4时25 分-5时05分只发出黄色报警表示有可能发生雷电的报警；第2次监测(见图6A上图右) 15时40分-15时42分呈黄色表示雷电发生前2分钟发出了有可能发生雷电的报警；15 时42分-15时45分呈橙色表示雷电发生3分钟前发出了雷电即将来临的报警；15时45 分-16时54分呈红色表示雷电持续时间69分钟。图6A下图为雷电报警仪的第1次监测 (见图6A下图左)4时05分-5时03分呈黄色表示雷电发生前58分钟发出了可能发生 雷电的报警；5时03分-5时25呈红色表示雷电持续时间22分钟；第1次监测(见图6A 下图右)14时42分-15时32 分呈黄色表示雷电发生前50分钟发出了可能发生雷电的报 警；15时32分-17时13分呈红色表示雷电持续时间91分钟；大气电场仪监测到闪电晚 于雷电报警仪15分钟；曲线的变化规律与图3A、图4A相类似。图6B表示闪电强度呈塔形 分布，最强的闪电发生在12时左右，与大气电场仪监测的一致。 图7大气电场仪记录雷电发生持续时间为61分钟，而雷电报警仪记录雷电发生持 续时间为242分钟。图7上图为大气电场仪0时0分-0时17分呈黄色表示雷电发生前 17分钟发出了可能发生雷电的报警；0时17分-0时19分呈橙色表示雷电发生前2分钟 前发出雷电即将来临的报警；0时19分-1时20分呈红色表示雷电持续时间61分钟。图7下图雷电报警仪0时0分-4时02分呈红色雷电活动是前一天的继续，在 本日的雷电持续时间242分钟。图8说明雷电报警仪监测的范围远大于大气电场仪监测的范围。从图8下图雷电 报警仪监测的情况全天都有雷电活动，13时30分至15时10分发生在较近处的有360分 钟，其他时间雷电活动比较远(小脉冲)；图8上图大气电场仪在12时30分左右能看出有 点反应。图9为发生沙尘时大气电场仪和雷电报警仪记录情况；由于沙尘相互之间的磨擦 及沙尘与其它物体的磨擦，也会产生很强的静电，使图9上图大气电场仪的记录曲线在3时 30分-15时20分断断续续出现黄色_可能发生雷电的报警和橙色-雷电即将来临的报警， 其中在11时30分-11时50分还出现红色-雷电正在发生的报警。这种非雷电引起的雷 电报警，是虚报或假报警。但图9下图中雷电报警仪的记录曲线无任何反应，几乎是一条直 线；所以本发明这种最简便、最廉价的组合式雷电监测与预报系统弥补了单一采用大气电 场仪在沙尘天气情况产生虚报的差错，即非雷电所引起的假报警。从以上实际监测纪录的曲线图中可以看出，本发明的组合式雷电监测与预报系统 具有如下特点①在监测区雷电发生最强的峰值点雷电报警仪和大气电场仪两者的时间完全一致。②本组合式雷电监测与预报系统监测雷电的范围比单一使用大气电场仪监测雷电的范围大得多，报警时间比大气电场仪提前了好几倍(2-3倍)，雷电发生的持续时间也长，如图3A下图雷电报警仪监测的雷电持续时间为262分钟，而图3A上图的大气电场仪监 测的雷电持续时间为138分钟，显然雷电报警仪能监测到大气电场仪监测不到的区域。③雷电报警仪监测雷电的相对强度曲线呈尖塔形，符合雷雨云由远至近，又由近 至远经过监测点移动的规律，雷电强度最强的点离监测点最近；其中图4B中雷电强度最强 的峰值点数密度1200，比图3B的峰值点数密度800、图6B峰值点数密度700都大，且图4A 上图的电场强度在同一时间段也达到了 36kV/m，可认为此时雷闪就发生在监测点的上空或 附近。④雷电报警仪在晴天的记录曲线基本上为0的空坐标图，在雷雨天气即使离检测 区较远，也可记录到蓝色的安全曲线，不会有漏报的情况出现，也可避免误报。⑤大气电场仪监测不到较远的雷击时(图7)，而雷电报警仪能监测出较强的雷击信号。⑥本组合式雷电监测与预警系统能消除由大气电场仪(如图9的沙尘天气)发出 的误报或虚报。⑦由于设置了两种方式的雷电报警，电场信号处理机的声、光报警和微机屏幕上 曲线的黄、橙、红三色报警。便于观测员尽快尽早地获得雷电报警信息。⑧由于配备了 GPS，便于多站同时监测时的时间一致性和对使用在车、船等移动监 测站的瞬时位置进行定位。
权利要求
一种组合式雷电监测与预报系统，其包括适于雷电和近地大气电环境监测用的大气电场仪(28)、基于时变电磁场效应的雷电报警仪(29)和信号采集及处理装置(0)；所述雷电报警仪(29)和所述大气电场仪(28)共用倒置式L型管状支架(14)，其中雷电报警仪(29)安装固定在L型管状支架的正上端，面向上空；大气电场仪(28)安装固定在L型管状支架L的末端，面向地面；雷电报警仪(29)的传感器(16)位于所述雷电报警仪(29)的上方，并通过信号引入线(17)和绝缘子(18)与所述雷电报警仪(29)电连接；所述雷电报警仪(29)的信号传输电缆(24)和所述大气电场仪(28)的电缆(13)通过倒置式L型管状支架(14)内腔与信号采集及处理装置(0)电连接；所述信号采集及处理装置(0)结构如下所述大气电场仪(28)输出端分两路，其中一路为所述大气电场仪(28)电场信号输出端依次与带通滤波器(30)、相位调节电路(31)、电场信号放大器(32)和隔离电路(33)串联；另一路为所述大气电场仪(28)同步信号输出端依次与同步信号放大器(34)、积分器(35)、可调比较器(36)和反相器(37)串联；上述两路的末尾输出端分别与同步检波器(38)输入端电连接；所述同步检波器(38)输出端再依次与低通滤波器(39)、调节电路(40)、A/D变换器(41)和显示器(42)输入端电连接；所述调节电路(40)输出端还依次与窗口比较器(44)、低频信号发生器(45)、音频信号发生器(46)和声、光报警器(47)的输入端电连接；GPS接收天线(48)依次与GPS接收模块(49)、GPS信号处理器(50)串级电连接，GPS信号处理器(50)的输出端分别与GPS时间显示器(51)输入端和中心处理机(43)输入端电连接；所述雷电报警仪(29)输出端和A/D变换器(41)输入端电连接，A/D变换器(41)输出与中心处理机(43)输入端电相连。
全文摘要
一种组合式雷电监测与预报系统雷电报警仪装于L支架正上端面向上空；大气电场仪装于支架L末端面向地面；两仪传输均与信号采集及处理装置相连；信号采集及处理装置结构大气电场仪输出分两路，一路电场仪电场信号依次与带通滤波器、相位调节电路、电场信号放大器和隔离电路串联；另一路电场仪同步信号与同步信号放大器、积分器、可调比较器和反相器串联；两路输出均与同步检波器连接；同步检波器再与低通滤波器、调节电路、A/D变换器和显示器连接；调节电路与窗口比较器、低频信号发生器、音频信号发生器和声、光报警器连接；GPS的信号处理器分别与GPS时间显示器和中心处理机相连；雷电报警仪和A/D变换器分别与中心处理机相连。
文档编号G01R29/08GK101871980SQ201010196850
公开日2010年10月27日 申请日期2010年6月2日 优先权日2010年6月2日
发明者于世强, 何渝晖, 刘成, 刘波, 姜秀杰, 张华伟, 秦婷, 罗福山, 陈大任, 黎芳芳 申请人:中国科学院空间科学与应用研究中心