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专利名称：简易型雷暴预警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种简易型的雷暴预警装置。
背景技术：
在强对流和各种起电过程的作用下，雷暴中将有大量的电荷累积，在空间产生强电场并伴随有强烈的闪电发生。闪电分为云内闪电和云与地之间的地闪。闪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，而且由于闪电的随机性和突发性而使得人们对其难以预防。随着科学技术的发展和不懈的探索，人们在常规气象业务预报、森林雷击火预警、航空航天、电力传输线路和矿山设施的防护等方面逐步对雷暴产生的条件有了进一步的认识。并在研究中发现闪电频数与对流降水强度有密切的联系以及强电场在云发生发展中所起重要作用。因此更进一步探测雷暴云产生的电场强度及闪电频数可以监测雷暴的发生发展规律，即利用雷暴电特征对其进行短时有效的预报并得到应用，乃是科技工作研究实验一个重要课题。
发明的内容本实用新型的目的是通过同步测量雷暴云产生的静电场、交电的感应场、闪电回击辐射的电磁脉冲三个参量来实现监测雷暴活动的发展规律的一种简易预警装置。该预警装置是由双通道闪电电磁场脉冲信号接收机(100Hz和400KHz)和大气平均电场仪组成。所测量到的三个参量经由数字化处理器分析处理后，显示出雷暴演变过程并自动为本地区发出雷暴临近警报信息。
本实用新型的目的可以采取以下措施来实现一种简易型雪暴预警装置，主要是由垂直天线振子、双通道接受机、电场感应器、数据采集处理器和连接电缆构成。垂直天线振子顶端装一金属球，其一端通过拉线固定环、法兰盘固定在接收机框架上的支架绝缘板上，埋设地面的支杆与其上方的法兰盘连接，天线振子拉线固定环与三根接线连接，双通道接受机的输入信号插座经同轴输入信号电缆与天线振子连接，双通道接受机的输出信号插座通过接受机连接电缆与数据采集处理器机箱的数据输入插座相连，电场仪与电场仪支撑弯杆、电场感应器支杆、地面金属板固接，电场感应器支杆通过电场感应器与数据输入插座相连，数据输出插座通过数据传输电缆与实时显示和记录设备相连。
本实用新型的目的还可以采取以下措施来实现一种简易型雷暴预警装置，接受机的输入插座经过电容C1与变压器T相连，运放A1输入反相端经电阻R2接入变压器回路，运放A2的输入反相端经过C3、R6与A1的输出端相连。比较器U1的输入反相端通过二极管D1、电容C7、电阻R10、电容C8和电位器ADJ1组合后的电路与运放U2输出脚相连。单稳态触发器T1A的触发端B接到比较器U1的输出脚。接收机的输入插座还要经过由R1、C11、R16、C12、R17组合的信号匹配电路与运放A3的反相输入端连接。运放A4的反相脚经过C14、R21连接到运放A3的输出脚。比较器U2的反相脚通过R26、二极管D2、电容C17、电位器ADJ2组合回路与运放A4输出脚连接。单稳态电路T2A的输入脚B与比较器U2输出脚相连。与非门AN1A的两输入端分别与单稳电路T1A、T2A的Q端连接。三极管TR的基极经过电阻R34和与非门AN2A的输出脚连接。其发射极(OUT)与接收机输出插座相连，稳压电源8706和8705的输入端同时连接接收机输出插座上。
本装置采用了双通道接收机，100KHz接收通道的输入回路为R1、C11、R16、C12、R17组合连接方式；400KHz通道的输入回路为C1、C2、T、C3、R2的组合连接方式。
本实用新型的技术特点和有益效果是1、采用双频率接收通道电路接收闪电辐射电磁波信号，接收频率为400KHz和100Hz，通过复合电路排除干扰信号；2、垂直天线顶端安装一表面光滑、直径为12cm的金属球，避免了垂直天线在强电场作用下的电晕放电所造成的误记录；3、具有双通道闪电信号幅度阈值调节电路；4、本装置测量闪电产生的变化电磁场信号的时间常数为0.1s，测量闪电频数的最大值为100次/秒；5、探测雷暴范围半径为50公里；6、可在强风暴的天气中使用；
7、本装置测量闪电放电频数及大气平均电场强度，双参量配合分析显示雷暴演变过程；8、具有动态显示大气电场强度及5分钟间隔闪电放电频数随时间的演变曲线并发布警报信息；9、本装置已在青藏铁路防雷项目，甘肃张掖地区人工增雨和平凉地区人工消雹作业指挥中得到应用，有望在油库、矿山以及一些重要设施的雷电防护中发挥作用；10、本装置结构简单，易于安装。


图1是本实用新型示意图图2是本实用新型工作原理图具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型再作进一步的详述参照图1、2，警报系统由垂直天线、双通道接收机、大气平均电场仪、数据采集处理器组成。垂直天线接收闪电产生的电磁场变化信号，为了避免垂直天线在强电场作用下的电晕放电，天线顶端设计成一表面光滑的金属球。天线的开路电压Vo满足Vo＝Eh，E是变化的电场幅值，h是高度。由天线接收到信号首先经两路不同频率的输入回路分开，400KHz通道的输入选频电路由C1、C2、T、C3、R2组成；100Hz通道的输入选频电路由R1、C11、R16、C12、R17组成。两路选择的信号由各自的选频放大器放大后，经各自的峰值检波器、比较器，产生的脉冲信号输入到两路单稳电路，单稳态电路的时间常数是0.1s，两路信号经复合电路输出闪电放电的计数脉冲，该计数脉冲和电场强度信号同时输入数据采集处理器进行处理分析，送入显示系统显示结果。
数据采集处理机箱上有一电源开关K、LED1(24)是电源指示灯，LED2(23)为运行指示灯。外接供电电源电压为+12V。
权利要求1.一种简易型雷暴预警装置，主要是由垂直天线振子(2)、双通道接收机(7)、电场感应器(15)、数据采集处理器(27)和连接电缆构成，其特征在于垂直天线振子(2)顶端装一金属球(1)，其一端通过拉线固定环(3)、法兰盘(12)固定在接收机框架(5)上的支架绝缘板(11)上，埋设地面的支杆(13)与其上方的法兰盘(12’)连接，天线振子(2)拉线固定环(3)与三根接线(4)连接，双通道接受机(7)的输入信号插座(6)经同轴输入信号电缆(8)与天线振子(2)连接，双通道接受机(7)的输出信号插座(10)通过接受机(7)连接电缆(19)与数据采集处理器机箱(21)的数据输入插座(20)相连，电场仪(15)与电场仪支撑弯杆(14)、电场感应器支杆(16)、地面金属板(17)固接，电场感应器支杆(16)通过电场感应器连接电缆(18)与数据输入插座(20)相连，数据输出插座(25)通过数据传输电缆(26)与实时显示和记录设备(27)相连。
2.按照权利要求1所述的一种简易型雷暴预警装置，其特征在于接收机(7)的输入插座(6)经过电容C1与变压器T相连，运放A1输入反相端经电阻R2接入变压器回路，运放A2的输入反相端经过C3、R6与A1的输出端相连；比较器U1的输入反相端通过二极管D1、电容C7、电阻R10、电容C8和电位器ADJ1组合后的电路与运放U2输出脚相连；单稳态触发器T1A的触发端B接到比较器U1的输出脚；接收机的输入插座(6)还要经过由R1、C11、R16、C12、R17组合的信号匹配电路与运放A3的反相输入端连接；运放A4的反相脚经过C14、R21连接到运放A3的输出脚；比较器U2的反相脚通过R26、二极管D2、电容C17、电位器ADJ2组合回路与运放A4输出脚连接；单稳态电路T2A的输入脚B与比较器U2输出脚相连；与非门AN1A的两输入端分别与单稳电路T1A、T2A的Q端连接，三极管TR的基极经过电阻R34和与非门AN2A的输出脚连接，其发射极(OUT)与接收机输出插座相连，稳压电源8706和8705的输入端同时连接接收机输出插座(10)上。
3.按照权利要求1或2所述的一种简易型雷暴预警装置，其特征在于采用了双通道接收机(7)，100Hz接收通道的输入回路为R1、C11、R16、C12、R17组合连接方式；400KHz通道的输入回路为C1、C2、T、C3、R2的组合连接方式。
专利摘要本实用新型涉及一种简易型雷暴预警装置。主要由垂直天线振子、双通道接收机、大气平均电场仪、连接电缆及数据采集处理器构成。天线振子与双通道接收机连接，接收机、电场仪分别通过电缆与数据采集处理器机箱连接，数据采集处理器与实时显示和记录设备连接。该装置采用双通道电路接收闪电放电的电磁波信号，通过复合电路排除干扰信号。能探测50公里范围内雷暴产生的大气电场强度及闪电放电次数，监测雷暴的发展活动，在常规气象业务预报、森林雷击预警，人工增雨和消雹作业指挥有更加广泛的应用前景。
文档编号G01W1/00GK2606362SQ0321871
公开日2004年3月10日 申请日期2003年3月26日 优先权日2003年3月26日
发明者张广庶, 陈成品, 张义军, 郄秀书, 张彤 申请人:中国科学院寒区旱区环境与工程研究所