一种雷电探测的红外光学辅助探测电路.pdf

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1、·72·工业仪表与自动化装置2014年第1期一种雷电探测的红外光学辅助探测电路王敏，周树道，陈加清(解放军理工大学气象海洋学院，南京211101)摘要：雷电探测技术是雷电科学的重要研究领域，该文设计了一种雷电探测的光学辅助探测电路。该电路在现有电磁场强度的雷电探测仪基础上增设光学辅助探测电路，利用光电管探测到的闪电红外光信号对雷电发生的个数和方位进行辅助确认，从而起到提高雷电探测精度的作用。关键词：雷电；电磁场强度；雷电探测仪；红外光中图分类号：TM153文献标志码：A文章编号：1000—0682(2014)01—0072—0

2、3AninfraredopticalaidscircuitoflightningdetectionWANGMin，ZHOUShudao，CHENJiaqing(InstituteofMeteorologyandOceanography，PLAUniversityofScienceandTechnology，Nanjing211101，China)Abstract：Lightningdetectiontechnologyisanimportantresearchareasoflightningscience．Thepa-perd

3、esignalightningdetectionbasedontheopticalaidsdetectioncircuit．Thiscircuitaddedanopticalaidsdetectioncircuittotheexistinglightningdetectorwhichontheelectromagneticfieldstrength，usingthephotocelldetectedinfraredlightsignalofthelightningtoconfirmauxiliarythenumberandor

4、ientationofthelightning，improvestheaccuracyofthelightningdetection．Keywords：lightning；electromagneticfieldstrength；lightningdetector；infraredlight合电磁场信号共同对雷电现象进行确认并确定雷电0引言次数及发生的方位，用以提高雷电探测仪的探测雷电发生时会辐射出电磁信号、光信号和声音精度。信号。由于大气温度梯度的影响使雷声在传播过程1常用雷电探测方法分析中向空间折射，雷声可闻的距离较近，而

5、且不易于与背景声音区分，因此雷声探测的意义有限。雷电电在地基雷电定位系统中基本上都是测定雷电的磁波在几Hz到几GHz都有能量分布，主要集中在1电磁辐射脉冲J。主要有以下几种：kHz一500kHz的频段以内，其波形和频谱都有明显1)磁定向法(MDF)。磁定向法源于无线电测的特征。根据多年的实测数据，在150km范围内雷向技术。通过一对称正交的磁场线圈构成天线，测电辐射场的平均强度为4V／m，能够被可靠地接收量地闪低频磁场脉冲的方位。其主要缺点是测站误处理_】I2J。所以，目前进行雷电探测大多是利用雷差、天线安装误差或测站附近的地

6、形地物等都会对电产生的电磁场强度来判断雷电方向和极性。雷电方位的测量精度产生较大影响。而雷电发生时，其光谱范围从紫外到红外，每一2)时间到达法(TOA)。20世纪80年代初，随着次雷电辐射的光能平均为450kJ，其主要能量集中测时精度的提高，在美国发展了一种利用测量雷电到在红外谱段，且红外辐射具有很强的穿透云雾的能达不同测站的时差或绝对时间来进行定位的技术。力。雷电的光、电信号几乎在同一时刻产生，因此同其突出的优点是克服了MDF法固有的测量精度不够时检测雷电的光、电信号，可使误报雷电的几率降为的弱点。后来的发展是把二者结合起来

7、，形成时差零J。该文设计了一种雷电探测的光学辅助探测测向混合闪电定位系统，并增加了GPS时间同步技电路，其可根据雷电放电过程中伴随的光电效应，结术和数字波形处理技术(DSP)，称作IMPACT技术。3)干涉法。以上定位技术以获取甚低频VLF信收稿日期：2013—06—05号为主，进行二维定位，监测云地闪。目前国内生产基金项目：解放军理工大学气象学院基础理论研究基金项目资助的闪电定位系统基本上采用上述方法。作者简介：王敏(1983)，女，陕西咸阳人，硕士，讲师，研究方向为电子技术，信号处理。4)超高频脉冲时差法。这是一种基于GP

8、S同2014年第1期工业仪表与自动化装置·73·步的闪电三维TOA定位技术，目前习惯称为LDAR因此，可利用雷电的光特性辅助电磁场探测雷(1ightningdetectionandranging)，它也能提供与电，该文设计的电路原理是：在已具备2个正交的环SAFIR(甚高频窄