CN203643517U - 一种移动式雷电三维电场测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于雷电电场测量技术领域，具体涉及一种移动式雷电三维电场测量装置，包括三维电场传感器、信号预处理单元、A/D转换单元、微处理器、显示模块、触发电路和电源模块；所述三维电场传感器包括三根金属棒；所述信号预处理单元包括三路信号预处理电路；三根金属棒分别与三路信号预处理电路相连，三路信号预处理电路分别连接A/D转换单元，A/D转换单元与微处理器相连；所述触发电路也分别与A/D转换单元相连，并与微处理器相连；所述显示模块和电源模块均与微处理器相连。
Description
技术领域
本实用新型属于雷电电场测量技术领域，具体涉及一种移动式雷电三维电场测量装置。
背景技术
雷电是自然界的一种强烈的放电现象，时常对地面上的建筑物、电子电气设备以及人、畜等产生巨大的危害。随着微电子设备的广泛应用和微电子器集成度的不断提高，雷电放电电流电磁辐射形成的雷电电磁脉冲对电子、电气设备及系统造成的毁伤越来越严重，故对于包括雷电电磁脉冲在内的电场测量问题越来越多的受到了研究者们的关注。
目前电场测量系统只能探测电场强度矢量一维或者二维方向分量，尚无法精确地反映地面电场强度大小，并且现在的测量系统对闪电电场变化的远端测量本质并没有改变，电场变化测量仪的传感部分和记录部分一般相距较远，其间的模拟信号传输必须通过电缆，由此带来的问题是，电缆自身及其接插件对电磁脉冲的耦合，往往会对被测电场信号形成较强的干扰。
发明内容
本实用新型提供一种移动式雷电三维电场测量装置，利用三根金属棒分别测量X、Y、Z三个方向的电场强度，可实现地面矢量电场的三维测量，解决了传统测量雷电地面矢量电场的一个或者两个分量的弊端，能够较准确的测量出雷电电场强度，缩小探测到的电场值的偏差，为今后研究不同方向的雷电电场对电气设备的影响以及研究地形对雷电结构的影响提供了有利的技术支持。
本实用新型技术方案如下：
一种移动式雷电三维电场测量装置，其特征在于，包括三维电场传感器、信号预处理单元、A/D转换单元、微处理器、显示模块、触发电路和电源模块；所述三维电场传感器包括三根金属棒；所述信号预处理单元包括三路信号预处理电路；三根金属棒分别与三路信号预处理电路相连，三路信号预处理电路分别连接A/D转换单元，A/D转换单元与微处理器相连；所述触发电路也分别与A/D转换单元相连，并与微处理器相连；所述显示模块和电源模块均与微处理器相连。
还包括以太网传输单元、PC机和SDRAM。
所述微处理器、以太网传输单元和PC机依次相连；SDRAM与微处理器相连。
所述信号预处理单元包括可调增益放大电路和积分放大电路。
所述微处理器采用S3C6410微处理器。
所述显示模块采用LCD显示屏。
所述三根金属棒分别对应雷电电场的X方向、Y方向和Z方向。
本实用新型的有益效果：
1.本实用新型通过利用三根金属棒分别测量X、Y、Z三个方向的电场强度，可实现地面矢量电场的三维测量，解决了传统测量雷电地面矢量电场的一个或者两个分量的弊端，能够较准确的测量出雷电电场强度，缩小探测到的电场值的偏差，为今后研究不同方向的雷电电场对电气设备的影响以及研究地形对雷电结构的影响提供了有利的技术支持；
2.本实用新型测量装置使用三路通道对雷电电场同时进行数据采集，可以实时显示三个分量的雷电电场值，测得的雷电电场数值准确性高；
3.本实用新型测量装置将传感器部分与数据采集部分合并放在远端，将模拟信号转化为数字信号后再传送到PC机（上位机）上，与传统电场变化采集相比，解决了模拟信号在传输过程中的干扰和衰减问题，使测量数据更加可靠。
附图说明
图1为本实用新型原理框图。
图2为本实用新型三维电场传感器结构模型示意图。
图中：1-金属棒。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型移动式雷电三维电场测量装置，包括三维电场传感器、信号预处理单元、A/D转换单元、微处理器、显示模块、触发电路和电源模块；所述三维电场传感器包括三根金属棒1；所述信号预处理单元包括三路信号预处理电路；三根金属棒1分别与三路信号预处理电路相连，三路信号预处理电路分别连接A/D转换单元，A/D转换单元与微处理器相连；所述触发电路也分别与A/D转换单元相连，并与微处理器相连；所述显示模块和电源模块均与微处理器相连。本实用新型还包括以太网传输单元、PC机和SDRAM，所述微处理器、以太网传输单元和PC机依次相连；SDRAM与微处理器相连。
如图2所示，三根金属棒1分别对应雷电电场的X方向、Y方向和Z方向，三维电场传感器利用三根金属棒1采用三维空间结构，两两相互垂直，三根金属棒1分别对应雷电电场的三个方向（X、Y、Z方向），每一根金属棒1所测的与其相对应方向的电场值。
三维电场传感器包括三根金属棒1，每一根金属棒1分别对应电场的X、Y、Z方向上的电场强度测量，信号预处理单元包括三路信号预处理电路，每一路信号预处理电路均包括可调增益放大电路和积分放大电路模块，每一路信号预处理电路的信号输入端分别与对应金属棒1相连，经信号预处理电路的每一路信号分别通过三路高速采样率的A/D转换电路，把模拟信号转化成数字信号后送入微控制器中进行处理，处理后向外传输。
微处理器采用S3C6410微处理器，S3C6410是一个16/32位RISC微处理器，旨在提供一个具有成本效益、功耗低，性能高的应用处理器解决方案，像移动电话和一般的应用。它为2.5G和3G通信服务提供优化的H/W性能，S3C6410采用了64/32位内部总线架构。该64/32位内部总线结构由AXI、AHB和APB总线组成。它还包括许多强大的硬件加速器，像视频处理、音频处理、二维图形、显示操作和缩放。S3C6410有一个优化的接口连线到外部存储器。存储器系统具有双重外部存储器端口、DRAM和FLASH /ROM/ DRAM端口。DRAM的端口可以配置为支持移动DDR，DDR，移动SDRAM和SDRAM。FLASH/ROM/DRAM端口支持NOR-FLASH，NAND-FLASH，ONENAND，CF，ROM类型外部存储器和移动DDR，DDR，移动SDRAM和SDRAM。
显示模块采用LCD显示屏。
本实用新型工作过程如下：
开机后，系统进行初始化，并对各个工作单元进行自检；当雷电产生时，触发电路对系统进行触发，系统开始同时采集电场数据，三路A/D转换器对信号预处理单元测得的电压信号进行A/D转换，采集设置的预触发百分比为20%，在20M/s的采样率设置下，对每次闪电连续采集1s钟的电场变化数据，当高速SDRAM存储器满时，停止数据采集，通过S3C6410微处理器进行处理后的数据可以实时传输到LCD显示屏上，也可通过以太网迅速将数据传输到PC机（上位机）上进行存储、分析。
本实用新型通过利用三根金属棒1分别测量X、Y、Z三个方向的电场强度，可实现地面矢量电场的三维测量，解决了传统测量雷电地面矢量电场的一个或者两个分量的弊端，能够较准确的测量出雷电电场强度，缩小探测到的电场值的偏差，为今后研究不同方向的雷电电场对电气设备的影响以及研究地形对雷电结构的影响提供了有利的技术支持；本实用新型测量装置使用三路通道对雷电电场同时进行数据采集，可以实时显示三个分量的雷电电场值，测得的雷电电场数值准确性高；本实用新型测量装置将传感器部分与数据采集部分合并放在远端，可将模拟信号转化为数字信号之后再传送到PC机（上位机）上，与传统电场变化采集相比，解决了模拟信号在传输过程中的干扰和衰减问题，使测量数据更加可靠。
Claims (7)
1.一种移动式雷电三维电场测量装置，其特征是：包括三维电场传感器、信号预处理单元、A/D转换单元、微处理器、显示模块、触发电路和电源模块；所述三维电场传感器包括三根金属棒；所述信号预处理单元包括三路信号预处理电路；三根金属棒分别与三路信号预处理电路相连，三路信号预处理电路分别连接A/D转换单元，A/D转换单元与微处理器相连；所述触发电路也分别与A/D转换单元相连，并与微处理器相连；所述显示模块和电源模块均与微处理器相连。
2.根据权利要求1所述的移动式雷电三维电场测量装置，其特征是：还包括以太网传输单元、PC机和SDRAM。
3.根据权利要求1或2所述的移动式雷电三维电场测量装置，其特征是：所述微处理器、以太网传输单元和PC机依次相连；SDRAM与微处理器相连。
4.根据权利要求1所述的移动式雷电三维电场测量装置，其特征是：所述信号预处理单元包括可调增益放大电路和积分放大电路。
5.根据权利要求1所述的移动式雷电三维电场测量装置，其特征是：所述微处理器采用S3C6410微处理器。
6.根据权利要求1所述的移动式雷电三维电场测量装置，其特征是：所述显示模块采用LCD显示屏。
7.根据权利要求1所述的移动式雷电三维电场测量装置，其特征是：所述三根金属棒分别对应雷电电场的X方向、Y方向和Z方向。
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|---|---|---|---|---|
| CN104833864A (zh) * | 2015-05-12 | 2015-08-12 | 中国人民解放军理工大学 | 空中三维电场可定向无线测量装置 |
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| CN105067897B (zh) * | 2015-07-17 | 2017-09-12 | 李俊杰 | 三棱锥形三维脉冲电场测量装置与方法 |
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