雷电计数器误差分析及回击脉冲识别研究雷电计数器误差分析及回击脉冲识别研究

研究了实际地闪过程中三种放电脉冲的形成机理及电流参量,在此基础上结合雷电计数器工作原理分析了计数误差的来源,指出峰值较大的M 分量脉冲是导致计数结果偏高的主要原因。通过大量的自然雷电及人工引雷测量数据对比研究,提出通过计算脉冲波头陡度识别有效计数信号的方法,将0.8kA/μs作为判断脉冲类型的特征值,为研制能够测量具有科学意义计数结果的雷电计数器提供设计依据。
 

     

雷电电磁辐射脉冲的GPS多站同步系统

利用全球卫星定位导航系统GPS(GlobalPositioningSystem)的秒脉冲信号PPS(PulsePerSec ond)与高精度时钟电路同步,实现了雷电电磁辐射脉冲测量时的多站同步,解决了因晶体振荡频率漂移造成高精度时钟计数误差的难点,同步精度达到±50ns。文中介绍了该系统的组成及原理,野外的初步观测得到了多站雷电观测的同步资料,证实了该同步系统的可靠性。     

人工触发闪电先驱电流脉冲波形特征及模拟

2010—2014年夏季广州野外雷电试验基地采用了两种引雷火箭开展人工引雷试验,通过对25次经典人工触发闪电电流资料的分析,进一步证实了当火箭携带铜线时先驱电流脉冲 (precursor current pulse) 为双极性振荡型,火箭携带钢丝时先驱电流脉冲为单极性,其中单极性脉冲电流峰值、10%~90%上升时间、波形宽度和转移电荷量的几何平均值分别为26 A,0.33 μs,2.3 μs,27 μC,双极性脉冲相应的波形参数几何平均值分别为67 A,0.24 μs,2.1 μs,54 μC。双极性脉冲电流峰值的几何平均值接近是单极性的2.6倍,而波形持续时间和上升时间的几何平均值与单极性相近。利用传输线模型,模拟铜线通道底部电流波形呈双极性振荡型,而钢丝通道底部电流波形呈单极性,这与实际测量的结果比较一致,推测这两种电流波形可能是传输线特性阻抗不同所导致,在传输线顶端由先导起始放电产生的电流脉冲应为单极性。     

基于天线接收原理雷电流监测方法的研究

针对天线耦合雷电电磁波信号频谱及能量不准确的问题,利用实验和理论相结合的方法,建立天线接收雷电电磁波信号的等效电路,分析雷电电磁波信号的频谱和能量分布规律,提出一种用宽带天线监测雷电流的方法,通过测量雷电辐射源的电磁脉冲在宽带天线上耦合的电压幅值和能量幅值推算雷电流值的大小及其变化趋势.结果表明：宽带天线能准确地监测雷电电磁脉冲和雷电电流值以及它们的变化趋势.实验结果和理论分析结论基本吻合.研究结果对雷电监测预警系统的改进和雷电参数及其活动规律的研究具有指导意义.     

光电粒子计数器测量气溶胶折射指数虚部

本文分析了光电粒子计数器测量结果对气溶胶折射指数的敏感度,讨论了它测量的粒子谱分布与折射指数虚部n_i的相关关系。根据光电粒子计数器测量的粒子谱分布对n_i敏感的特点,利用光电粒子计数器和太阳辐射计同时测量的结果,可以确定气溶胶的n_i。实际测量的n_i值与积分片方法测量结果对比表明,这个方法是令人满意的。     

金属氧化物压敏电阻在单脉冲及多脉冲实验中静态参数的变化

文章根据线性链老化、肖特基势垒理论,采用交流热稳定冲击实验,主要分析了金属氧化物压敏电阻在单、多脉冲进行测验的情形下,泄漏电流、压敏电压变化的特征。结果表明:利用金属氧化物压敏电阻进行单、多脉冲进行实验,在实验次数不断增多的情况下,会产生老化;工频电流作用下的金属氧化物压敏电阻,其抗雷电能力和稳定性都会受到不同程度的影响。     

虚拟仪器在天气雷达发射机脉冲测试中的应用

随着我国新一代天气雷达（CINRAD）的广泛布网,雷达的维修维护工作显得日益繁重。利用虚拟仪器测试系统对雷达重要参数指标测试是一种便捷有效的方式。本文从发射机射频脉冲包络以及其测量方法的介绍出发,搭建一套基于PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)模块化仪器的虚拟仪器系统,采用LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)软件编程实现参数测试测量功能,通过实验完成了对脉冲包络的重要参数测试。虚拟仪器测试系统与传统仪器对比测量结果,验证了该测试系统的可靠性。     

脉冲电晕与地闪负先导梯级性机制模式探讨

根据新的观测事实，提出了地闪负先导明亮脉冲可能不是被－慢而弱的流光（引路流光）所此导，而是被一快而短暂的电晕（脉冲电晕）所引导的梯级性流光机制的不同观点。由此出发，对流光间歇时间、梯级长度等重要特征参数进行了新的分析；结合对梯级先导辐射特征脉冲产生机制的进一步分析，提出并论证了明亮脉冲的双向传输，通过一个简单的数值模式对梯级过程进行了计算模式，得到了一些与观测特征基本符合的结果。     

我所的大气电学研究工作

大气电学是大气物理学的一个分支,自四十年代前期,国内作过个别的观测研究后,在国内静寂了二十多年。六十年代以后,随着近代云雾物理、人工影响天气及森林防火等工作在我国的开展,国内有不少单位先后对强雷暴,特别是冰雹云中的雷电活动作了观测研究。大气电学家们利用自制的闪电计数器、电场仪、探空电场仪及闪电电场仪等取得了一系列的资料,并对于不同强度的雷暴在雷电活动上的不同特征、雷     

广州高建筑物雷电回击光脉冲特征分析

为了深入认识负地闪放电过程中光辐射信号的特性,对广州高建筑物雷电观测站所获得的回击光脉冲波形进行了分析.对观测到的88例负地闪事件中的184次回击(包括60次下行闪电首次回击、58次下行闪电继后回击、66次上行闪电继后回击)的光脉冲特征进行了统计分析,结果表明:下行闪电首次回击光脉冲10％～90％上升时间T1的算术平均...     

深圳市气象观测梯度塔雷电流测量配置及初步结果

深圳市气象观测梯度塔自然闪电观测平台开展雷电流采集系统、高速摄像系统、大气平均电场测量、磁场测量、快慢电场测量等多要素的观测实验。主要介绍雷电流测量配置及前期测量遇到的问题,并提出了对采集系统进行浮地处理以及针对雷电测量设计的防护隔离解决方案,初步分析了测量结果、具体分析了雷电流C20170504-1的波形特征,指出该次自然雷击电流陡度较大且继后回击强度显著高于IEC62305给出的防雷设计的雷电流参数值。     

自动气象站雷电过电压的防护措施

分析了自动气象站的结构,雷电过电压入侵途径及破坏作用。采用了可靠的接地防止雷电反击、屏蔽线缆抗电磁脉冲、电源系统、通信线路和传感器采集器安装电涌保护器抑制雷电过电压,保证了自动气象站正常可靠地运行,提供实时的气象数据并发出预警信息.     

利用快电场变化脉冲定位进行云闪初始放电过程的研究

利用高时间精度GPS同步的雷电快天线电场变化测量仪等设备,在2004年夏季对甘肃中川地区雷暴的闪电放电特征进行了7站同步观测.在此基础上,发展了一种基于到达时间差的快天线电场变化脉冲定位方法,对8月20日一次强雷暴过程的5次云闪初始阶段产牛的快天线电场变化脉冲进行了三维定佗分析.结果表明:基于辐射源到达不同测站的时间差,能够对云闪产生的辐射源进行较好的定位,闪电的放电区域与雷暴的不同发展阶段密切相关.在雷暴发展的比较旺盛阶段,闪电的放电区域相对较高,对应的离地高度为3.3-6.4 km(此时对应的雷达回波顶高约9 km,回波强度在35 dBz以卜的回波顶高约7 km);在雷暴处于减弱和消敞阶段,闪电的放电高度降低,所分析的该阶段的其中1个云闪对应的离地高度为1.1-3.0 km(此时对应的雷达回波顶高约6 km,回波强度在35 dBz以上的回波顶高约3 km).与雷达同波的对比分析发现,云闪初始阶段的辐射脉冲源位置与强回波区具有较好的空间一致性,辐射脉冲源位置分别与25-50 dBz的回波区域相对成.这不仅在一定程度上表明了定化结果的可靠性,而且说明利用快天线电场变化测量仪组网观测对闪电进行定位跟踪有可能反映雷暴强中心的发展变化过程,同时也表明了利用快天线电场变化测量仪组网观测在强对流的监测和预臀中有一定的应用潜力.另外,定位误差的模拟试验表明,当雷电距观测网络较近时,定位误差较小,雷电距观测网络中心越远,定位误差越大.5次云闪的实际定他误差对比表明,模拟试验的定位结果在很大程度上能够有效地反映实际定位误差.这说明了该定位系统对位于探测网络上空或附近的雷电可以进行云内放电过程的较好的三维定位.     

十脉冲下限压型SPD级间串联退耦电感前后能级匹配研究

退耦电感是限压型浪涌保护器(SPD)级联配合核心元件,对于限压型SPD能级匹配具有重要影响.针对退耦电感与限压型SPD能级匹配问题,基于行波传输理论建立多级限压型SPD能量匹配模型,并结合更接近自然雷击的10个8/20 μs多脉冲试验进行研究,试验结果可知:恒定波阻抗下,增大SPD线路间退耦电感值,可有效减缓雷电瞬态过...     

实验室雷击建筑框架分流测量方法

为了进一步验证深圳市气象局自主研发的雷电仿真评估软件仿真结果的准确性,进行了一次实验室内雷电流冲击钢筋框架的实验。初步推断造成测量结果偏差的原因是由于测量探头、冲击源以及冲击电流引入线路的屏蔽效能所致,并通过改进试验方法初步验证了推断结论有一定的正确性,为实验室直击雷测试实验的测量方法积累了经验。     

地闪回击电流测量综述

地闪回击电流是雷电的一个重要特征参数。其测量数据的积累对于雷电防护技术的提高具有重要意义。目前国内外的雷电研究人员通过矮塔、高塔直接观测，人工引雷观测和电场电流关系反衍的方法对地闪回击电流进行了大量的观测研究，并取得了丰富的观测资料。观测表明，负地闪首次回击电流平均为30kA，继后回击电流平均12kA。正地闪回击电流平均为35kA，有时可达几百kA。不同地区地闪回击电流平均值略有不同。高塔测量是主要的雷电流参量直接测量方法，但不同高度测量的地闪回击电流无论峰值还是波形都存在一定的差异。人工引发闪电和自然闪电继后回击雷电流的测量结果较为一致。间接估测雷电流参数的方法随着地闪回击模式的发展将成为主要的方法之一。     

纳秒级脉冲信号的波形预测与重构

带宽不够、波形易失真是纳秒级脉冲信号测量中存在的主要问题.以测量系统的方波标定数据为标准建立测量系统的差分方程和卷积两种模型,并分别运用于实际试验的双指数脉冲信号的波形预测和重构中,对比两种模型的信号处理结果发现,卷积模型比差分方程模型更适用于纳秒级脉冲信号的波形预测和重构.     

电源电缆雷电感应电压特征分析

通过开展自动气象站雷电防护试验,测量并量化分析了自然闪电条件下电源电缆的感应电压,探讨和分析了闪电事件中不同埋设条件下电源电缆感应电压的特点和规律。结果表明：土壤对闪电事件回击阶段的雷电电磁脉冲具有明显的屏蔽作用。对同一次自然闪电,相对于埋设在地面的电源电缆,埋设在地下05 m处的电源电缆上感应电压脉冲波形峰峰值为522%。在选取的起始脉冲时间段内,感应电压均呈衰减振荡波形。通过频谱分析,相对于地面电源电缆,埋地电源电缆感应电压频谱在50 kHz～5 MHz的频段范围内频率分量的幅值始终较低,且保持了适当的比例,其中在9055 kHz～1535 MHz的频段幅值降低得尤为明显。     

雷电研究的回顾和进展

该文从雷电定位技术的研发、北京地区闪电特征和时空分布、闪电活动与强对流天气过程、雷电预警预报研究、雷电物理过程研究和雷暴起电放电数值模式研究6个方面综述了雷电研究的一些结果和近期的研究进展。通过对雷电多方面的研究, 对雷电放电特征有了较系统地了解, 特别是对北京地区的雷电时空分布特征有了较清晰地认识; 在雷电预警预报技术和方法、雷电物理过程等方面也取得了一些重要进展。但由于雷电发生的时空随机性和瞬时性, 对闪电放电物理过程的观测试验和理论研究十分困难, 目前对我国闪电活动规律的认识也仍然不够全面。因此需要对雷暴内动力、微物理和起电放电过程及它们之间的相关性开展深入和长期的基础研究, 加深对雷电发生发展特征的认识和理解, 这将为雷电预警预报以及雷电监测资料在强对流天气过程的监测预警中发挥更重要的作用提供理论基础; 而在雷电激发和传输研究的基础上, 开展地闪连接过程和不同频段雷电电磁辐射对电子设备的破坏效应等雷电成灾机理研究, 将为雷电防护技术的提高提供科技支撑。     

雷电事故和防雷技术

雷电事故和防雷技术王保应（济源市气象局·４５４６５２）１雷电的成因和危害雷电是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层之间,或是带电的云层和大地之间迅猛的放电现象。雷电流具有电流的一切效应,不同的是它在短时间内以脉冲的形式通过强大电流,雷电通道的...