专利名称：一种自然雷击放电通道静态照片的获取装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于雷电监测与记录领域，尤其涉及一种自然雷击放电通道静态照片的获取装置。
背景技术：
雷电放电产生的高电压、大电流常常 对人们的生命财产造成直接或间接的重大损失，而且由于雷电的随机性和突发性使得人们对其难以预防。所以，探测和研究雷电以及它的起因和放电的物理过程具有重要的实际意义。为了进一步提高人们对雷电的认识，只有掌握雷电的物理特征和雷电的发生、发展规律，才能更为有效的防止或减少雷电对人类造成的�：�。雷电放电通常会伴随着声、光、电、磁信号，精确地测量这些参量是了解雷电发生、发展机理的重要手段。自然雷击放电通道的静态照片常常能刻画出雷电放电通道发展的瞬息变化，可以形象的展示雷电发展的路径特征，同时，也能够清楚展示雷击点的位置，可以为验证雷电定位系统的性能提供反映雷电放电真实情况的佐证。据申请人所知，自然雷击放电通道静态照片的获取目前主要是利用人工控制数码相机的快门释放来实现，即相机快门一直处于打开状态，在人眼看到雷电通道的那一时刻，释放相机快门，记录下自然雷击放电通道的静态照片。但是，静态照片拍摄的时间靠人工控制数码相机的快门来实现很难准确把握，因为一次雷电放电的持续时间平均在几百毫秒左右，在如此短的时间段内，是不容易做到准确把握静态照片拍摄的时间。究其原因是人为因素(如注意力不够集中和反应时间不够快等)造成的，使得很多时候利用人工方式控制数码相机获取自然雷击放电通道照片都以失败告终，以致错过了记录下更多雷电资料的机
"Z O
实用新型内容本实用新型的目的是，考虑上述现有技术中的不足而设计，提供一种自然雷击放电通道静态照片的获取装置。其可靠性高、使用简单，容易安装，能实现全自动的工作。本实用新型的技术解决方案是，包括静态相机、触发装置、连接线缆，触发装置通过连接线缆接到静态相机的电子快门接口，其特征在于，触发装置安装在静态相机的热靴上，触发装置配有金属外壳，触发装置的金属壳体上设有监控镜头、拨动开关、状态指示灯、参考电压调节旋钮和快门触发输出接口 ；触发装置的内部电路由雷电光信号探测�？�、触发电平产生�？�、静态相机控制�？樽槌桑焕椎绻庑藕盘讲饽？榘ɡ椎绻庑藕盘讲馄鳌⒏咄瞬？楹托藕欧糯竽？椋淮シ⒌缙讲？橛傻缪贡冉系缏泛偷ノ忍シ⒌缏纷槌桑痪蔡嗷刂颇？橛芍绷骷痰缙骱涂烀糯シ⒌缏纷槌桑焕椎绻庑藕盘讲馄饔敫咄瞬？榱樱咄瞬？橛胄藕欧糯竽？榱樱恍藕欧糯竽？橛氲缪贡冉系缏妨樱缪贡冉系缏酚氲ノ忍シ⒌缏妨樱ノ忍シ⒌缏酚胫绷骷痰缙髁樱绷骷痰缙饔肟烀糯シ⒌缏废嗔印0007]其特征在于，静态相机控制�？榈目烀糯シ⒌缏吠ü烀糯シ⑹涑鼋涌诤土酉呃掠刖蔡嗷牡缱涌烀沤涌诹�。其特征在于，雷电光信号探测器采用高响应度、低噪声的光电二极管，并在前端加装了用于控制进光量的镜头。其特征在于，高通滤波�？榭梢远院愣ǖ谋尘肮庑藕沤新顺咄瞬？榈氖涑鲂藕胖槐碚骺焖俦浠睦椎绻庑藕�。其特征在于，电压比较电路由可调电平单元电路和电压比较器组成，能够根据需要调节触发电平的高低。其特征在于，单稳态触发电路由单稳态触发器CD4047等器件构成，它的功能是对电压比较电路输出的电平信号进行复合整形，形成脉冲宽度适合于驱动直流继电器的TTL电平信号。其特征在于，直流继电器和相关的驱动和保护电路构成直流继电器驱动电路，用·于进一步驱动静态相机的电子开关的释放，并防止误触发的产生。本实用新型的优点和有益效果是I)在自然雷电同步观测系统中应用，能取得良好的效果，不仅可以用于获取自然雷击放电通道的静态图片，也可以用于其他记录快速变化光信号的领域，如记录烟花燃放状态；2)采用了适用的滤波技术和电路设计，使得该系统只有在光信号发生快速变化的条件下，才输出触发电平信号，命令静态相机对雷电放电通道进行记录；3)小巧、便携、可靠性高、使用简单并容易安装，能实现全自动的工作，减少了记录自然雷击放电过程所面临的危险；4)采用跟雷电光谱峰值段相当匹配且敏感的光学探测传感器，能对20公里范围内的雷电放电事件进行响应；5)能支持市面上大部分能外接电子快门线的数码相机，只需要更换与该相机快门线接口相匹配的连接线缆即可。
图I、本实用新型基本结构示意图图2、数码相机的快门滞后时间相对雷击发生过程的示意图图3、本实用新型采用的触发装置的内部电路方框图图4、本实用新型采用的触发装置的内部电路原理图
具体实施方式
下面，结合附图和具体实施方式
对本实用新型的内容作进一步详细的描述。如图I所示，本实用新型包括静态相机I、连接线缆2和触发装置3。静态相机I与连接线缆2配接，触发装置3通过连接线缆2与静态相机I连接在一起。触发装置3安装在静态相机I的热靴上，触发装置3配有金属外壳，金属外壳用来屏蔽外部电磁干扰，触发装置3的金属壳体外部上有监控镜头、拨动开关、状态指示灯、参考电压调节旋钮和快门触发输出接口。由在金属外壳的前端装有的监控镜头来控制进光量，金属外壳上的拨动开关是触发装置3的电源开关，状态显示灯用来指示触发装置3的工作状态，参考电压调节旋钮可以根据需要对电压比较器输入端的参考电平进行调节，触发后产生的快门控制信号通过连接线缆2传送给静态相机I ;触发装置3与静态相机I配接的连接线缆2是以该型号的静态相机的电子快门的开关控制线为基础制作的，即不改变连接到静态相机I的一端的电子快门的开关控制线的接头，而只是对电子快门开关控制线的另一端进行加工，将电子快门的开关控制线对应的两条线分别连接到触发装置3的输出即可。静态相机I采用市场上销售的数码相机。如图2所示，由数码相机的快门滞后时间与雷击的发生、发展时间的尺度对比可知，一次自然雷击事件的平均持续事件在几百毫秒左右，而相对于几百毫秒范围来说，几十毫秒的快门滞后时间能使得大部分(采用市场上销售的数码相机)的静态相机I有充足的时间来记录下自然闪电的雷击放电的通道的静态照片。如图3、图4所示，本实用新型的触发装置3的内部电路由雷电光信号探测�？�、触发电平产生�？�、静态相机控制模块组成。其中，雷电光信号探测�？榘ɡ椎绻庑藕盘讲馄�3. I、高通滤波�？�3. 2和信号放大�？�3. 3 ;雷电光信号探测器3. I与高通滤波�？�
3.2连接，高通滤波�？�3. 2与信号放大�？�3. 3连接。雷电光信号探测器3. I采用高响应度、低噪声的光电二极管，并在前端加装了用于控制进光量的镜头。触发电平产生模块由电压比较电路3. 4和单稳态触发电路3. 5组成；电压比较电路3. 4的输入端与信号放大模块
3.3连接，单稳态触发电路3. 5的输入端与电压比较电路3. 4连接，电压比较电路3. 4的输出接静态相机控制�？椋蔡嗷刂颇？橛芍绷骷痰缙骱涂烀糯シ⒌缏纷槌桑绷骷痰缙骱拖喙氐那捅；さ缏饭钩芍绷骷痰缙髑缏罚糜诮徊角蔡嗷鶬的电子快门的开关释放，并防止误触发的产生。直流继电器采用5V直流继电器3. 6;快门触发电路的输入端与5V直流继电器3. 6相连接；5V直流继电器3. 6的输入端与单稳态触发电路3. 5连接。单稳态触发电路3. 5由单稳态触发器CD4047及其外围器件构成，它的功能是对电压比较电路3. 4输出的电平信号进行复合整形，形成脉冲宽度适合于驱动5V直流继电器3. 6的TTL电平信号。电压比较电路3. 4由可调电平单元电路和电压比较器组成，根据需要调节触发电平的高低。快门触发电路采用快门控制电路3. 7。雷电光信号探测器3. I探测到的光信号输入到高通滤波�？�3. 2进行滤波处理，高通滤波�？�3. 2可以对恒定的背景光信号进行滤除。高通滤波�？�3. 2滤除了噪声信号并只让快速变化的雷电光信号通过，因而，使得经过高通滤波�？�3. 2的输出信号只表征快速变化的雷电光信号，这样使得本实用新型在白天也能正常工作。经滤波后的快速变化的雷电光信号被输入到信号放大�？�3. 3，得到幅度更适宜的雷电光变化信号；雷电光变化信号被输入到电压比较电路3. 4的正输入端与电压比较器3. 4的负输入端输入的可调参考电平信号进行对比，如果雷电光变化信号的幅值超过可调参考电平信号的幅度，电压比较器3. 4将触发输出一个突变的电平信号。通过改变电压比较器3. 4的负输入端的可调参考电平信号的电压值，设置合适的阈值，就能够避免因阈值过小而将其他信号误认为雷电光变化信号，也能够避免因阈值过大而漏测雷电光变化信号。电压比较电路3. 4的触发输出的突变的电平信号被输入到单稳态触发电路3. 5进行复合整形，形成宽度为IOOms的+5V的TTL电平信号。该TTL电平信号被用来驱动5V直流继电器3. 6的动作，继而快门控制电路3. 7也对该动作进行响应，命令静态相机I记录下此刻的自然雷电放电通道的静态照片。
权利要求1.一种自然雷击放电通道静态照片的获取装置，包括静态相机、触发装置、连接线缆，触发装置通过连接线缆接到静态相机的电子快门接口，其特征在于，触发装置(3)安装在静态相机(I)的热靴上，触发装置(3)配有金属外壳，触发装置(3)的金属壳体上设有监控镜头、拨动开关、状态指示灯、参考电压调节旋钮和快门触发输出接口 ；触发装置(3)的内部电路由雷电光信号探测�？�、触发电平产生�？�、静态相机控制�？樽槌桑焕椎绻庑藕盘讲饽？榘ɡ椎绻庑藕盘讲馄�(3. I)、高通滤波�？�(3.2)和信号放大�？�(3.3);触发电平产生�？橛傻缪贡冉系缏�(3.4)和单稳态触发电路(3. 5)组成；静态相机控制�？橛芍绷骷痰缙骱涂烀糯シ⒌缏纷槌桑焕椎绻庑藕盘讲馄�(3. I)与高通滤波�？�(3. 2)连接，高通滤波�？�(3. 2)与信号放大�？�(3. 3)连接；信号放大�？�(3. 3)与电压比较电路(3. 4)连接，电压比较电路(3. 4)与单稳态触发电路(3. 5)连接，单稳态触发电路(3. 5)与直流继电器连接，直流继电器与快门触发电路相连接。
2.根据权利要求I所述的一种自然雷击放电通道静态照片的获取装置，其特征在于，静态相机控制�？榈目烀糯シ⒌缏吠ü烀糯シ⑹涑鼋涌诤土酉呃垄朴刖蔡嗷�(I)的电子快门接口连接。
3.根据权利要求I所述的一种自然雷击放电通道静态照片的获取装置，其特征在于，雷电光信号探测器(3. I)采用高响应度、低噪声的光电二极管，并在前端加装了用于控制进光量的镜头。
4.根据权利要求I所述的一种自然雷击放电通道静态照片的获取装置，其特征在于，高通滤波�？�(3.2)对恒定的背景光信号进行滤除，经过高通滤波�？�(3.2)的输出信号 只表征快速变化的雷电光信号。
5.根据权利要求I所述的一种自然雷击放电通道静态照片的获取装置，其特征在于，电压比较电路(3.4)由可调电平单元电路和电压比较器组成，能够根据需要调节触发电平的闻低。
6.根据权利要求I所述的一种自然雷击放电通道静态照片的获取装置，其特征在于，单稳态触发电路(3.4)由单稳态触发器CD4047及其外围器件构成，其功能是对电压比较电路(3. 4)输出的电平信号进行复合整形，形成脉冲宽度适合于驱动直流继电器的TTL电平信号。
7.根据权利要求I所述的一种自然雷击放电通道静态照片的获取装置，其特征在于，直流继电器和相关的驱动和保护电路构成直流继电器驱动电路，用于进一步驱动静态相机(I)的电子快门的开关释放，并防止误触发的产生。
专利摘要本实用新型涉及一种自然雷击放电通道静态照片的获取装置，包括静态相机、触发装置、连接线缆，触发装置通过连接线缆接到静态相机的电子快门接口，触发装置安装在静态相机的热靴上，触发装置配有金属外壳，触发装置的金属壳体上设有监控镜头、拨动开关、状态指示灯、参考电压调节旋钮和快门触发输出接口；触发装置的内部电路由雷电光信号探测模块、触发电平产生�？�、静态相机控制模块组成；雷电光信号探测�？榘ɡ椎绻庑藕盘讲馄�、高通滤波�？楹托藕欧糯竽？椋淮シ⒌缙讲？橛傻缪贡冉系缏泛偷ノ忍シ⒌缏纷槌桑痪蔡嗷刂颇？橛芍绷骷痰缙骱涂烀糯シ⒌缏纷槌伞１臼涤眯滦偷挠诺悖∏�、便携、可靠性高、使用简单并容易安装。
文档编号G01J1/16GK202488569SQ20122009932
公开日2012年10月10日 申请日期2012年3月16日 优先权日2012年3月16日
发明者严碧武, 向念文, 吴译文, 方玉河, 谷山强, 陈家宏 申请人:国网电力科学研究院, 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
