CN202748412U - 一种雷电探测的光学辅助探测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种雷电探测的光学辅助探测电路，包括光敏二极管、I-V变换模块和比较器，其中，光敏二极管的输出端连接I-V变换模块的输入端，将探测的光信号转换为微电流信号后送入I-V变换模块；所述I-V变换模块的输出端连接比较器的输入端，将微电流信号转换为电压信号后送入比较器；所述比较器将前述电压信号与预设值进行比较，当电压信号大于预设值时向雷电探测仪的信号与数据处理单元输出一脉冲，该脉冲的宽度和时序与雷电探测仪的电磁场信号一致。此种电路结构可根据雷电放电过程中伴随的闪电光电效应，结合电磁场信号共同对雷电现象进行确认并确定雷电个数。
Description
技术领域
本实用新型属于电子领域，特别涉及一种用于雷电探测的光学辅助探测电路。
背景技术
雷电发生时会辐射出电磁信号、光信号和声音信号。由于大气温度梯度的影响使雷声在传播过程中向空间折射，雷声可闻的距离较近，而且不易于与背景声音区分，因此雷声探测的意义有限。雷电电磁波在几Hz到几GHz都有能量分布，主要集中在1kHz～500kHz的频段以内，其波形和频谱都有明显的特征。根据多年的实测数据，在150km远处雷电辐射场的平均强度为4V/m，能够被可靠地接收处理。
雷电的光谱范围从紫外到红外，每一次雷电辐射的光能平均为450kJ，其主要能量集中在红外谱段，且红外辐射具有很强的穿透云雾的能力。雷电的光电信号几乎在同一时刻产生，因此同时检测雷电的光、电信号，可使误报雷电的几率降为零。
根据上述分析，针对目前基于电磁场辐射的雷电探测仪探测精度较低的缺陷，本案由此产生。
实用新型内容
本实用新型的目的，在于提供一种雷电探测的光学辅助探测电路，其可根据雷电放电过程中伴随的闪电光电效应，结合电磁场信号共同对雷电现象进行确认并确定雷电个数。
为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：
一种雷电探测的光学辅助探测电路，包括光敏二极管、I-V变换模块和比较器，其中，光敏二极管的输出端连接I-V变换模块的输入端，将探测的光信号转换为微电流信号后送入I-V变换模块；所述I-V变换模块的输出端连接比较器的输入端，将微电流信号转换为电压信号后送入比较器；所述比较器将前述电压信号与预设值进行比较，当电压信号大于预设值时向雷电探测仪的信号与数据处理单元输出一脉冲，该脉冲的宽度和时序与雷电探测仪的电磁场信号一致。
上述光敏二极管采用S5870光电管。
上述I-V变换模块采用带反馈电阻的运算放大器，该运算放大器的同相输入端接地，反相输入端连接光敏二极管的输出端。
上述比较器采用运算放大器，该运算放大器的反相输入端连接电压的预设值，同相输入端连接I-V变换模块的输出端。
采用上述方案后，本实用新型中的光敏二极管将探测到的闪电光信号转换为微电流信号，经I-V变换模块转换成电压信号，光电压信号超过一定值后，比较器输出一脉冲，此脉冲的宽度和时序与雷电探测仪电磁场信号一致，则可确认为有闪电发生，否则说明探测到的信号是干扰信号；确认为闪电的闪电脉冲信号传输到雷电探测仪的信号与数据处理单元进行雷电个数的计数使用。本实用新型在现有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光信号对雷电发生的个数进行辅助确认，提高雷电探测精度。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图；
图2是本实用新型的一种具体电路结构图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
如图1所示，本实用新型提供一种雷电探测的光学辅助探测电路，包括光敏二极管、I-V变换模块和比较器，下面分别介绍。
光敏二极管用于探测闪电光信号，并将光信号转换为微电流信号，送入I-V变换模块；所述光敏二极管可采用滨松公司的S5870光电管。
I-V变换模块用于将光敏二极管输出的微电流信号转换为电压信号，再送入比较器；所述I-V变换模块可采用运算放大器来实现。
比较器将前述电压信号与预设值进行比较，当所述电压信号大于预设值时，比较器向雷电探测仪的信号与数据处理单元输出一脉冲，该脉冲的宽度和时序与雷电探测仪的电磁场信号一致，这样即可确认有闪电发生，否则说明探测到的信号是干扰信号；同时雷电探测仪的信号与数据处理单元会记录比较器输出脉冲的个数，也即雷电发生的个数。在本实施例中，比较器可采用运算放大器。
本实用新型在具体实施时，配合图2所示，光敏二极管可采用滨松公司的S5870光电管采集红外光信号，并将转换生成的微弱光电电流送入I-V变换模块中运算放大器的反相输入端，所述I-V变换模块中运算放大器的同相输入端接地，光电电流通过反馈电阻Rf产生电压，完成光生电流到电压的转换；前述光电压信号经一电容连接到运放比较器的同相输入端，反相输入端连接作为参考电压阈值的预设值，当光电压信号超过阈值时，比较器输出一脉冲；若该光脉冲信号与雷电探测仪电磁场信号的宽度和时序一致，则认定检测到的光信号是雷电信号，同时确认为闪电的闪电脉冲信号传输到雷电探测仪的信号与数据处理单元进行雷电个数的计数使用。本实用新型在现有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光信号对雷电发生的个数进行辅助确认，提高雷电探测精度。
本实用新型中所述具体实施案例仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本实用新型的技术范畴。
Claims (4)
1.一种雷电探测的光学辅助探测电路，其特征在于：包括光敏二极管、I-V变换模块和比较器，其中，光敏二极管的输出端连接I-V变换模块的输入端，将探测的光信号转换为微电流信号后送入I-V变换模块；所述I-V变换模块的输出端连接比较器的输入端，将微电流信号转换为电压信号后送入比较器；所述比较器将前述电压信号与预设值进行比较，当电压信号大于预设值时向雷电探测仪的信号与数据处理单元输出一脉冲，该脉冲的宽度和时序与雷电探测仪的电磁场信号一致。
2.如权利要求1所述的一种雷电探测的光学辅助探测电路，其特征在于：所述光敏二极管采用S5870光电管。
3.如权利要求1所述的一种雷电探测的光学辅助探测电路，其特征在于：所述I-V变换模块采用带反馈电阻的运算放大器，该运算放大器的同相输入端接地，反相输入端连接光敏二极管的输出端。
4.如权利要求1所述的一种雷电探测的光学辅助探测电路，其特征在于：所述比较器采用运算放大器，该运算放大器的反相输入端连接电压的预设值，同相输入端连接I-V变换模块的输出端。
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| CN115128332A (zh) * | 2022-06-13 | 2022-09-30 | 国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司 | 一种基于光信号检测的雷电探测辅助装置和方法 |
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