CN104698419B - 一种闪电定位系统探测站标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种闪电定位系统探测站标定方法，包括如下步骤：对标准天线施加电压信号，检测标准天线的电场强度和输出电压，根据电场强度和输出电压的比值，得到所述标准天线的幅度系数；将所述标准天线安装在第一探测站，测量所述标准天线对闪电放电事件的输出电压，并根据所述标准天线的幅度系数计算得到所述标准天线的响应幅度，同时测量所述第一探测站的天线对于所述闪电放电事件的输出电压，计算得到所述第一探测站的天线的响应幅度，根据所述标准天线的响应幅度和所述第一探测站的天线的响应幅度的比值，得到所述第一探测站的绝对幅度标定系数；检测待标定区域中各个待标定探测站对闪电放电事件的输出幅度，结合所述第一探测站的绝对幅度标定系数，获得各个待标定探测站的绝对幅度标定系数。本发明不需要对每个探测站点进行逐一标定，大大减少了工作量。
Description
技术领域
本发明涉及闪电定位系统，特别是涉及一种闪电定位系统探测站标定方法。
背景技术
1987年联合国确定的“国际减灾十年”中，雷电为对人类危害最大的十种灾害之一。长期以来雷电对人类赖以生存的自然资源和人类创造的物质文明构成极大的威胁，尤其是微电子设备广泛应用的今天，雷电造成的直接和间接灾害日益严重，因此对雷电的研究也越来越受到重视，雷电探测系统可以用来确定雷电的准确位置，用于确定一个指定区域内发生闪电的数量、正地闪和负地闪的接地点、估计闪电电流、以及其它放电参数的统计特征，这对雷电防护系统的设计和研究具有重要意义。
由于天线受静电场、感应场以及周围环境对天线系数的影响，需要在使用前对天线的幅度系数进行标定，传统技术中的标定方法，需要工作人员对每个探测站点进行逐一标定，工作量非常巨大。
发明内容
基于此，本发明提供一种闪电定位系统探测站标定方法，不需要对每个探测站点进行逐一标定，大大减少了工作量。
一种闪电定位系统探测站标定方法，包括如下步骤：
对标准天线施加电压信号，检测标准天线产生的电场强度和输出电压，根据电场强度和输出电压的比值，得到所述标准天线的幅度系数；
将所述标准天线安装在第一探测站，测量所述标准天线对闪电放电事件的输出电压，并根据所述标准天线的幅度系数计算得到所述标准天线的响应幅度，同时测量所述第一探测站的天线对于所述闪电放电事件的输出电压，计算得到所述第一探测站的天线的响应幅度，根据所述标准天线的响应幅度和所述第一探测站的天线的响应幅度的比值，得到所述第一探测站的绝对幅度标定系数；
检测待标定区域中各个待标定探测站对闪电放电事件的响应幅度，结合所述第一探测站的绝对幅度标定系数，获得各个待标定探测站的绝对幅度标定系数。
上述闪电定位系统探测站标定方法，首先利用标准天线在实验室进行绝地标定，其次选定一个站点与标准天线进行绝对值标定，获得第一探测站的绝对幅度标定系数；然后利用已经标定好的探测站对其它各个待标定探测站进行相对值标定；最后换算为所有站点绝对值标定结果。本发明避免了对每个探测站点进行逐一标定，显著减少了工作量。
附图说明
图1为本发明一种闪电定位系统探测站标定方法在一实施例中的流程示意图；
图2为本发明一种闪电定位系统探测站标定方法在一实施例中标准天线的结构示意图；
图3为本发明一种闪电定位系统探测站标定方法在一实施例中标准天线安装在探测站的示意图；
图4为本发明一种闪电定位系统探测站标定方法在一实施例中待标定探测站的示意图。
具体实施方式
如图1所述，是本发明一种闪电定位系统探测站标定方法的流程示意图，包括如下步骤：
S11、对标准天线施加电压信号，检测标准天线产生的电场强度和输出电压，根据电场强度和输出电压的比值，得到所述标准天线的幅度系数；
S12、将所述标准天线安装在第一探测站，测量所述标准天线对闪电放电事件的输出电压，并根据所述标准天线的幅度系数计算得到所述标准天线的响应幅度，同时测量所述第一探测站的天线对于所述闪电放电事件的输出电压，计算得到所述第一探测站的天线的响应幅度，根据所述标准天线的响应幅度和所述第一探测站的天线的响应幅度的比值，得到所述第一探测站的绝对幅度标定系数；
S13、检测待标定区域中各个待标定探测站对闪电放电事件的响应幅度，结合所述第一探测站的绝对幅度标定系数，获得各个待标定探测站的绝对幅度标定系数；
上述闪电定位系统探测站标定方法，首先利用标准天线在实验室进行绝地标定，其次选定一个站点与标准天线进行绝对值标定，获得第一探测站的绝对幅度标定系数；然后利用已经标定好的探测站对其它各个待标定探测站进行相对值标定；最后换算为所有待标定探测站的绝对值标定结果。本发明避免了对每个探测站点进行逐一标定，显著减少了工作量。
对于步骤S11、对标准天线施加电压信号，检测标准天线产生的电场强度和输出电压，根据电场强度和输出电压的比值，得到所述标准天线的幅度系数；
对标准天线的测定，可在实验室进行，其中，所述标准天线包括水平放置的第一金属平板、第二金属平板和第三金属平板，所述第一金属平板和第二金属平板之间间隔预设距离，所述第二金属平板为环状金属平板，所述第二金属平板和所述第三金属平板设置在同一水平面上，所述第三金属平板设置在所述第二金属平板的中心处。
在一较佳实施例中，所述对标准天线施加电压信号，检测标准天线的电场强度和输出电压，根据电场强度和输出电压的比值，得到所述标准天线的幅度系数的步骤包括：
对所述第一金属平板施加电压信号，在所述第一金属平板和第二金属平板之间产生电场，获得所述标准天线的电场强度，同时在所述第三金属平板上产生感应电荷，从而产生感应电流，获得所述标准天线的输出电压。其中，可将所述电压信号除以所述预设距离，得到所述电场强度。
其中，所述标准天线还包括积分放大电路，与所述第三金属平板连接，将所述第三金属平板上产生的感应电流进行放大，以消除信号的噪声干扰。
对于步骤S12、将所述标准天线安装在第一探测站，测量所述标准天线对闪电放电事件的输出电压，并根据所述标准天线的幅度系数计算得到所述标准天线的响应幅度，同时测量所述第一探测站的天线对于所述闪电放电事件的输出电压，计算得到所述第一探测站的天线的响应幅度，根据所述标准天线的响应幅度和所述第一探测站的天线的响应幅度的比值，得到所述第一探测站的绝对幅度标定系数；
本实施例中，选定一个探测站点与标准天线进行单站绝对值标定；
在一较佳实施例中，所述将所述标准天线安装在第一探测站的步骤包括：
在所述第一探测站的预设范围内安装所述标准天线；其中，所述第二金属平板接地。
对于步骤S13、检测待标定区域中各个待标定探测站对闪电放电事件的输出幅度，结合所述第一探测站的绝对幅度标定系数，获得各个待标定探测站的绝对幅度标定系数；
在一较佳实施例中，所述检测待标定区域中各个待标定探测站对闪电放电事件的输出幅度，结合所述第一探测站的绝对幅度标定系数，获得各个待标定探测站的绝对幅度标定系数的步骤包括：
检测所述待标定探测站对多次闪电放电事件的响应幅度，结合所述第一探测站的绝对幅度标定系数，获得每一次闪电放电事件时所述待标定探测站的绝对幅度标定系数并求取平均值，将所述平均值作为所述待标定探测站的绝对幅度标定系数。
接下来再通过一具体实施例详细阐述本发明方法的应用过程。
首先制作一个标准天线在实验室进行绝地标定，过程如下：
如图2所示，是标准天线的结构示意图，A、B、C三金属平板水平放置，A与B之间距离为d，B和C在同一水平面上。当A板上外加一个电压信号V时，在A与B之间会产生均匀电场E，强度为E＝V/d，从而使C板上产生感应电荷，感应电荷变化产生感应电流，经后端积分放大电路处理之后，通过与积分放大电路连接的示波器即可获得输出电压信号Vout，从而得到电场强度E与输出电压Vout之间的比值。
再次选定一个探测站点与标准天线进行单站绝对值标定，过程如下：
如图3所示，是标准天线安装在探测站的示意图；在选定标定的探测站附近选择一处平地，安装标准天线，利用采集器获取数据，其中标准天线的B板需要与地面平齐并可靠接地。同时测量标准天线与探测站天线对于同一闪电放电事件的响应幅度，通过两者的比值得到探测站的绝对幅度标定系数。
最后利用已经标定好的探测站对其它待标定探测站进行多站相对值标定，最后换算为所有站点绝对值标定结果。过程如下：
如图4所示，是待标定探测站的示意图，示出了1#至9#共9个探测站，选取多次距离站网较远的雷暴过程，比较各个探测站对于同一闪电放电事件天线信号输出幅度，以第二步的标定站点为基准对各个探测站进行相对标定，最后换算为所有站点绝对值标定结果。这样避免了对每个探测站点进行逐一标定，大大减少了工作量。由于辐射源距离各个探测站距离较远，站间距离相对较小，有效地避免了辐射源距离站网较近时静电场、感应场以及周围环境对天线系数的影响。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种闪电定位系统探测站标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
对标准天线施加电压信号，检测标准天线产生的电场强度和输出电压，根据电场强度和输出电压的比值，得到所述标准天线的幅度系数；
将所述标准天线安装在第一探测站，测量所述标准天线对闪电放电事件的输出电压，并根据所述标准天线的幅度系数计算得到所述标准天线的响应幅度，同时测量所述第一探测站的天线对于所述闪电放电事件的输出电压，计算得到所述第一探测站的天线的响应幅度，根据所述标准天线的响应幅度和所述第一探测站的天线的响应幅度的比值，得到所述第一探测站的绝对幅度标定系数；
检测待标定区域中各个待标定探测站对闪电放电事件的响应幅度，结合所述第一探测站的绝对幅度标定系数，获得各个待标定探测站的绝对幅度标定系数；
所述检测待标定区域中各个待标定探测站对闪电放电事件的响应幅度，结合所述第一探测站的绝对幅度标定系数，获得各个待标定探测站的绝对幅度标定系数的步骤包括：
检测待标定区域中各个待标定探测站对闪电放电事件的响应幅度；
以所述第一探测站为基准对所述各个待标定探测站进行相对值标定；
结合所述第一探测站的绝对幅度标定系数，将所述相对值标定结果换算为所述各个待标定探测站的绝对幅度标定系数。
2.根据权利要求1所述的闪电定位系统探测站标定方法，其特征在于，所述标准天线包括水平放置的第一金属平板、第二金属平板和第三金属平板，所述第一金属平板和第二金属平板之间间隔预设距离，所述第二金属平板为环状金属平板，所述第二金属平板和所述第三金属平板设置在同一水平面上，所述第三金属平板设置在所述第二金属平板的中心处。
3.根据权利要求2所述的闪电定位系统探测站标定方法，其特征在于，所述对标准天线施加电压信号，检测标准天线产生的电场强度和输出电压，根据电场强度和输出电压的比值，得到所述标准天线的幅度系数的步骤包括：
对所述第一金属平板施加电压信号，在所述第一金属平板和第二金属平板之间产生电场，获得所述标准天线的电场强度，同时在所述第三金属平板上产生感应电荷，从而产生感应电流，获得所述标准天线的输出电压。
4.根据权利要求3所述的闪电定位系统探测站标定方法，其特征在于，所述标准天线还包括积分放大电路，与所述第三金属平板连接，将所述第三金属平板上产生的感应电流进行放大。
5.根据权利要求3所述的闪电定位系统探测站标定方法，其特征在于，将所述电压信号除以所述预设距离，得到所述电场强度。
6.根据权利要求1所述的闪电定位系统探测站标定方法，其特征在于，所述将所述标准天线安装在第一探测站的步骤包括：
在所述第一探测站的预设范围内安装所述标准天线；其中，所述第二金属平板接地。
7.根据权利要求1所述的闪电定位系统探测站标定方法，其特征在于，所述检测待标定区域中各个待标定探测站对闪电放电事件的响应幅度，结合所述第一探测站的绝对幅度标定系数，获得各个待标定探测站的绝对幅度标定系数的步骤包括：
检测所述待标定探测站对多次闪电放电事件的输出幅度，结合所述第一探测站的绝对幅度标定系数，获得每一次闪电放电事件时所述待标定探测站的绝对幅度标定系数并求取平均值，将所述平均值作为所述待标定探测站的绝对幅度标定系数。
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