电子式大气电场测量仪的制作方法

本实用新型涉及电子设备技术领域，特别涉及气象观测用电子设备技术领域，具体是指一种电子式大气电场测量仪。

背景技术：

现有技术中常用的场磨式大气电场测量仪1，如图1所示，其基本形态是依靠马达驱动感应电极与屏蔽电极之间的切换，从而采集电流信号。该工作原理使得设备耐用性完全取决于马达的寿命。同时，由于采样极裸露在空气中，易被灰尘、蜘蛛网等异物进入，影响采样数据，设备可靠性受到负面影响。另外，设备的采样速率受限于马达转速，往往只能达到5-20ms 左右，使得其捕获雷电发生现象的能力较弱。

因此，提供一种数据采集频率更高，数据采集精确，且使用寿命更长的大气电场测量仪成为本领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种数据采集频率更高，数据采集精确，使用寿命更长且结构简单，成本可控的电子式大气电场测量仪。

为了实现上述的目的，本实用新型的电子式大气电场测量仪具有如下构成：

该电子式大气电场测量仪包括：静电场信号初次感应面、设置于该静电场信号初次感应面之下的静电场信号二次感应面，以及连接该静电场信号二次感应面的采样模块。

该电子式大气电场测量仪中，所述的静电场信号初次感应面为铝浇筑球体感应面。

该电子式大气电场测量仪，还包括磁场信号探测天线和腔体，所述的信号探测天线设置于所述的静电场信号初次感应面与所述的腔体之间，所述的静电场信号二次感应面设置于所述的静电场信号初次感应面与所述磁场信号探测天线围成的封闭空间内，所述的采样模块设置于所述的腔体内。

该电子式大气电场测量仪中，所述的磁场信号探测天线通过绝缘连接件固定连接于所述腔体的顶部。

该电子式大气电场测量仪中，所述的采样模块包括相互连接的采样单元、通信单元和电源单元，所述的采样单元还连接所述的静电场信号二次感应面。

该电子式大气电场测量仪，还包括固定底座，所述的固定底座固定于所述腔体的底部。

该电子式大气电场测量仪中，所述的固定底座上设置有外部设备连接端口，所述的通信单元和电源单元分别连接所述的外部设备连接端口。

该电子式大气电场测量仪中，所述的电源单元通过所述的外部设备连接端口连接外部太阳能电板。

该电子式大气电场测量仪中，所述的通信单元通过所述的外部设备连接端口连接外部的大气电场监测、统计及分析系统。

采用了该实用新型的电子式大气电场测量仪，由于其具有设置于内部的静电场信号二次感应面，因此避免采样极裸露在空气中，防止被灰尘、蜘蛛网等异物进入，有效提高了采样数据的可靠性，同时，电子式采样模块使得采样速率达到1M，较现有技术提高了上千倍，捕捉雷电波形将更为容易，采集得到的有效数据量更多，从而使得雷电预警精准度更高，另外该电子式大气电场测量仪的封闭式结构使得仪器本身结构简单，安装方便，使用和维护成本也相对低廉。

附图说明

图1为现有技术中的场磨式大气电场测量仪。

图2为本实用新型的电子式大气电场测量仪的外形示意图。

图3为本实用新型的电子式大气电场测量仪结构爆炸图。

图4为本实用新型的电子式大气电场测量仪应用状态示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图2所示，为本实用新型的电子式大气电场测量仪的外形示意图。

在一种实施方式中，如图2和图3所示，本实用新型的电子式大气电场测量仪9包括：静电场信号初次感应面2、设置于该静电场信号初次感应面2之下的静电场信号二次感应面4，以及连接该静电场信号二次感应面4的采样模块7。其中，所述的静电场信号初次感应面2 为铝浇筑球体感应面。该电子式大气电场测量仪还包括磁场信号探测天线3和腔体6，所述的信号探测天线3设置于所述的静电场信号初次感应面2与所述的腔体6之间，所述的静电场信号二次感应面4设置于所述的静电场信号初次感应面2与所述磁场信号探测天线3围成的封闭空间内，所述的采样模块7设置于所述的腔体6内。所述的磁场信号探测天线3通过绝缘连接件5固定连接于所述腔体6的顶部。

在较优选的实施方式中，所述的采样模块7包括相互连接的采样单元、通信单元和电源单元，所述的采样单元7还连接所述的静电场信号二次感应面4。

在进一步优选的实施方式中，该电子式大气电场测量仪还包括固定底座8，所述的固定底座8固定于所述腔体6的底部。所述的固定底座8上设置有外部设备连接端口，所述的通信单元和电源单元分别连接所述的外部设备连接端口。

在更优选的实施方式中，所述的电源单元通过所述的外部设备连接端口连接外部太阳能电板。所述的通信单元通过所述的外部设备连接端口连接外部的大气电场监测、统计及分析系统11。

在实际应用中，本实用新型的电子式大气电场测量仪安装使用状态下的主要结构如图4 所示，包括：电子式大气电场测量仪9(户外传感器，本实用新型主体)、供电电源10(POE 交换机或太阳能)、个人PC或服务器11。电子式大气电场测量仪9还包括3路雷电预警开关量信号输出通道12。

电子式大气电场测量仪9与个人PC或服务器11之间可以采用有线或无线数据传输模式。

有线数据传输模式：安装时只需将网线一端与电子式大气电场测量仪相连，另一端与POE 供电交换机上POE口相连，通过PC或服务器设置好设备的网关IP地址，用户即能实现局域网内HTTP访问；供电电源10采用POE交换机。

无线数据传输模式：安装时需在电子式大气电场测量仪主板上加装一4G全网通模块，配置好网络通信的固定IP地址，供电一般采用太阳能板供电，用户需在服务器接收端安装一套接收数据的软件，通过该软件实现数据实时监测、统计及分析，供电电源10采用太阳能供电。

本实用新型的电子式大气电场测量仪的优点在于：

(1)大气静电场的感应信号不再由马达驱动电极旋转来获取，而是通过静电感应原理由设备绝缘腔体处二次感应获取；

(2)通过预置处理芯片，提高了数据的AD采样速率，达到了1M；

(3)电子式大气电场测量仪由初次感应面、二次感应面、采样板、通信板、电源板等组件构成，其能输出大气电场实时强度值，雷电预警等级值，三级开关量可控通道，内置了嵌入式软件，供电采用POE供电模式，同时解决通信与电源问题，是的安装更为简洁方便、易维护；

(4)设备本身预置了GPS及北斗的数据接入口，预置了4G全网通模块，解决了设备组网运行时涉及的无线数据通信及时间同步问题；

(5)设备可组网；

(6)设备具备三级报警开关量信号输出功能；

(7)设备采用POE供电；

(8)设备支持GPS或北斗授时；

(9)设备支持4G全网通无线通信；

(10)内置嵌入式软件，用户可通过访问IP地址形式方软件实时监测数据及查询数据、发生事件等资料。

通过利用电子技术及结构设计手段，使电子式大气电场测量仪不再依靠马达来驱动感应电极，其封闭式的结构使得仪器本身结构更简单，安装更方便。纯粹电子式的芯片采样使得故障率得到有效降低，采样速率达到了1M，在现有技术上整整提高了上千倍，捕捉雷电波形将显得更为容易。采集得到的有效数据量更多，为判断雷电的来临提供了更多更为直观的数据，从而使得雷电预警技术更为精准，优化了雷电预警的相关技术。

采用了该实用新型的电子式大气电场测量仪，由于其具有设置于内部的静电场信号二次感应面，因此避免采样极裸露在空气中，防止被灰尘、蜘蛛网等异物进入，有效提高了采样数据的可靠性，同时，电子式采样模块使得采样速率达到1M，较现有技术提高了上千倍，捕捉雷电波形将更为容易，采集得到的有效数据量更多，从而使得雷电预警精准度更高，另外该电子式大气电场测量仪的封闭式结构使得仪器本身结构简单，安装方便，使用和维护成本也相对低廉。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。