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1、第41卷第3期中国测试Vol.41No.32015年3月CHINAMEASUREMENT&TESTMarch,2015doi院10.11857/j.issn.1674-5124.2015.03.018新型闪电电场变化测量系统设计1袁21袁3宁增琨袁行鸿彦(1.南京信息工程大学江苏省气象灾害预报预警与评估协同创新中心,江苏南京210044;2.南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室,江苏南京210044;3.南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏南京210044)摘要院为改善传统闪电电场测量设备抗干扰性差、参考时间精度低的缺点,提出一种采用板卡式
2、结构的新型闪电电场测量系统。将板卡结构置于天线内部,实现电场的感知和采集的高度集成,使用数字量传输采集信号提高抗干扰性,利用GPS授时和FPGA计数记录闪电的精确时间。实测结果表明:该系统可以有效测量频率高达5MHz的大气电场的快速变化过程,采集速度最大可达20MB/s,GPS时间精度为50ns。该系统能捕获更加精细和准确的闪电电场数据,为闪电发生的过程和机制研究提供仪器基础。关键词院闪电;电场变化测量仪;GPS授时;USB传输;FPGA计数文献标志码院A文章编号院1674-5124渊2015冤03-0078-04Newlightningelectricfiel
3、dchangemeasurementsystemdesign1,21,3NINGZengkun,XINGHongyan(1.CollaborativeInnovationCenteronForecastandEvaluationofMeteorologicalDisasters,NanjingUniversityofInformationScience&Technology,Nanjing210044,China;2.KeyLaboratoryforAerosol-Cloud-PrecipitationofChinaMeteorologicalAdministr
4、ation,NanjingUniversityofInformationScience&Technology,Nanjing210044,China;3.SchoolofElectronicandInformationEngineering,NanjingUniversityofInformationScienceandTechnology,Nanjing210044,China)Abstract:Inordertoimprovetheanti-interferenceperformanceandreferencetimeaccuracyoftraditiona
5、llightningelectricfieldmeasurementequipment,thispaperputforwardanewlightningelectricfieldmeasurementsystembasedonboardcardstructure.Boardstructurewasplacedinsidetheantenna,whichrealizedthehighintegrationofperceptionandgatheredoftheelectricfield.Gatheringsignaltransmittedindigitalsign
6、alhadastronganti-interference.ItcombinedGPStimingandFPGAcountingtorecordtheexacttimeoflightning.Experimentalresultsshowthatthesystemcaneffectivelymeasuretherapidchangeprocessofatmosphericelectricfieldatfrequenciesupto5MHz,acquisitionspeedupto20MB/s,GPStimeaccuracyof50ns.Thesystemcanc
7、apturemoresophisticatedandaccuratelightningelectricfielddataandprovideinstrumentalprotectionforthestudyoflightningprocessesandmechanisms.Keywords:lightning;electric-fieldchangemeter;GPStiming;USBtransmission;FPGAcounting0引言收稿日期院2014-05-15曰收到修改稿日期院2014-07-09基金项目院江苏省产学研联合创新资金项目(BY20130
8、07-02)大气电场测量
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