CN206945808U - 一种利用磁天线监测雷电流的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种利用磁天线监测雷电流的装置，属于雷电科学与技术领域，该装置包括磁天线、放大电路、低通滤波电路和跟随电路，所述磁天线、放大电路、低通滤波电路和跟随电路依次连接，该装置主要用于雷电的闪电定位系统，通过对雷电辐射场中的磁场分量进行信号处理，得出雷电流的幅值及波形参数，能全向覆盖闪电的发生位置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种利用磁天线监测雷电流的装置，属于雷电科学与技术领域。
背景技术
目前雷电的监测技术主要采用罗氏线圈及天线的方法，罗氏线圈主要用于监测雷电流所流过的导体，能够采集到雷电流的波形，利用罗氏线圈接的积分电阻进行采样，计算出雷电流的幅值，利用天线接收闪电发生时产生的电磁辐射的强度计算出雷电流的大小。但采用罗氏线圈及天线对闪电发生位置的覆盖范围较小。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，提供一种利用磁天线，能全向覆盖闪电的发生位置的监测雷电流装置。
为了达到上述目的，本实用新型提出的技术方案为：一种利用磁天线监测雷电流的装置，包括磁天线、放大电路、低通滤波电路和跟随电路，所述磁天线、放大电路、低通滤波电路和跟随电路依次连接。
对上述技术方案的进一步设计为：所述磁天线包括两个由天线线圈和磁棒组成的磁棒天线，两个磁棒天线正交放置。
所述放大电路包括前后连接的匹配网络和前置放大电路，所述匹配网络由电感L1、电阻R1和电容C1组成，电感L1的两端分别与磁天线的两端连接，电感L1的两端同时也分别与电阻R1和电容C1的一端连接，电阻R1的另一端和电容C1的另一端连接作为匹配网络的输出端；匹配网络与前置放大电路之间设有电容C2，所述前置放大电路由放大器T、电阻R2、电阻R3、电容C3、电感L2组成，电容C2一端与电阻R2、R3和放大器T的基极连接，放大器T集电极与电感L2和电容C3一端连接，电阻R2和电感L2的另一端与外部电源连接，电容C3的另一段为输出端，电阻R3另一端和放大器T的发射极接地。
所述低通滤波电路由RC网络和集成运放电路组成，包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C4、电容C5和集成运算放大器，电阻R4的一端与前置放大电路的输出端连接，另一端与电阻R5和电容C4的一端连接，电阻R5另一端与电容C5一端和集成运算放大器的同向输入端连接，集成运算放大器的反向输入端与电阻R6和电阻R7的一端连接，电容C5和电阻R7的另一端接地，电容C4和电阻R6的另一端与集成运算放大器的输出端连接且作为低通滤波电路的输出端。
所述低通滤波电路的截止频率为800khz。
所述跟随电路采用LH002跟随电路。
本实用新型的有益效果为：
1、本实用新型中磁天线采用两个正交的磁天线进行取样，能全向覆盖闪电的发生位置。
2、本实用新型中前置放大电路采用场效应管结构，低噪声、灵敏度高。
3、本实用新型中采用低通滤波电路，取雷电信号的低频分量，恢复雷电流的波形及幅值准确。
4、本实用新型中采用跟随电路能够实现雷电信号远距离传输。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构框图。
图2为图1中磁天线的结构示意图。
图3为图1中放大电路的电路图。
图4为图1中低通滤波电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例
如图1所示，本实施例的一种利用磁天线监测雷电流的装置，包括磁天线、放大电路、低通滤波电路和跟随电路，磁天线、放大电路、低通滤波电路和跟随电路依次连接，本实施例主要用于雷电的闪电定位系统，通过对雷电辐射场中的磁场分量进行信号处理，得出雷电流的幅值及波形参数。
如图2所示，本实施例中磁天线包括两个由天线线圈和磁棒组成的磁棒天线，线圈的绕制采用较厚的牛皮纸包两层，用胶水粘合成一圆筒，作为线圈骨架，绕成圈时，留出一段引出线后，按照一个方向进行绕制，本实施例中磁棒的选择采用锰锌铁氧体磁棒，相对导磁率为2000，磁棒直径为1cm，长度为20cm，线圈绕制50匝，电感为5mH，绕制结束，用封蜡将线圈固定，至此线圈就绕好了。磁天线接收信号的能力与磁棒长度及直径大小有关，磁棒越长，截面积越大，其接受能力越强，本实施例为了能扩大对闪电的发生位置的覆盖范围，本实施例将两个磁棒天线正交放置。
如图3所示，本实施例中放大电路包括前后连接的匹配网络和前置放大电路，所述匹配网络由电感L1、电阻R1和电容C1组成，电感L1的两端分别与磁天线的两端连接，电感L1的两端同时也分别与电阻R1和电容C1的一端连接，电阻R1的另一端和电容C1的另一端连接作为匹配网络的输出端；匹配网络与前置放大电路之间设有电容C2，所述前置放大电路由放大器T、电阻R2、电阻R3、电容C3、电感L2组成，电容C2一端与电阻R2、R3和放大器T的基极连接，放大器T集电极与电感L2和电容C3一端连接，电阻R2和电感L2的另一端与外部电源连接，电容C3的另一段为输出端，电阻R3另一端和放大器T的发射极接地。本实施例中那个匹配电路主要起到磁天线与放大电路之间的匹配，前置放大电路主要对来自磁天线的雷电信信号进行放大处理。
如图4所示，本实施例中低通滤波电路由RC网络和集成运放电路组成，包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C4、电容C5和AD847集成运算放大器，电阻R4的一端与前置放大电路的输出端连接，另一端与电阻R5和电容C4的一端连接，电阻R5另一端与电容C5一端和集成运算放大器的同向输入端连接，集成运算放大器的反向输入端与电阻R6和电阻R7的一端连接，电容C5和电阻R7的另一端接地，电容C4和电阻R6的另一端与集成运算放大器的输出端连接且作为低通滤波电路的输出端。
本实施例中低通滤波器的截止频率为800kHz，主要由RC网络中电阻和电容的取值确定，即f-3dB=1/2πRC确定，本实施例中R4和R5取200Ω，C4和C5取1000pF。电路增益由R6、R7的比值决定，R6取值为510Ω，R7取值为820Ω。
本实施例中跟随电路采用LH002跟随电路，主要是增加放大电路的驱动能力，减少后级电路对前级放大电路的影响。
本实施例的电路结构设计简单、性能稳定，且具有测量精度高、探测距离远等特点。。
本实用新型的利用磁天线监测雷电流的装置不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本实用新型要求保护的范围内。
Claims (6)
1.一种利用磁天线监测雷电流的装置，其特征在于：包括磁天线、放大电路、低通滤波电路和跟随电路，所述磁天线、放大电路、低通滤波电路和跟随电路依次连接。
2.根据权利要求1所述利用磁天线监测雷电流的装置，其特征在于：所述磁天线包括两个由天线线圈和磁棒组成的磁棒天线，两个磁棒天线正交放置。
3.根据权利要求2所述利用磁天线监测雷电流的装置，其特征在于：所述放大电路包括前后连接的匹配网络和前置放大电路，所述匹配网络由电感L1、电阻R1和电容C1组成，电感L1的两端分别与磁天线的两端连接，电感L1的两端同时也分别与电阻R1和电容C1的一端连接，电阻R1的另一端和电容C1的另一端连接作为匹配网络的输出端；匹配网络与前置放大电路之间设有电容C2，所述前置放大电路由放大器T、电阻R2、电阻R3、电容C3、电感L2组成，电容C2一端与电阻R2、R3和放大器T的基极连接，放大器T集电极与电感L2和电容C3一端连接，电阻R2和电感L2的另一端与外部电源连接，电容C3的另一段为输出端，电阻R3另一端和放大器T的发射极接地。
4.根据权利要求3所述利用磁天线监测雷电流的装置，其特征在于：所述低通滤波电路由RC网络和集成运放电路组成，包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C4、电容C5和集成运算放大器，电阻R4的一端与前置放大电路的输出端连接，另一端与电阻R5和电容C4的一端连接，电阻R5另一端与电容C5一端和集成运算放大器的同向输入端连接，集成运算放大器的反向输入端与电阻R6和电阻R7的一端连接，电容C5和电阻R7的另一端接地，电容C4和电阻R6的另一端与集成运算放大器的输出端连接且作为低通滤波电路的输出端。
5.根据权利要求4所述利用磁天线监测雷电流的装置，其特征在于：所述低通滤波电路的截止频率为800khz。
6.根据权利要求5所述利用磁天线监测雷电流的装置，其特征在于：所述跟随电路采用LH002跟随电路。
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| CN201720855701.2U CN206945808U (zh) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | 一种利用磁天线监测雷电流的装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109100577A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-12-28 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种远距离雷电探测系统及方法 |
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2017
- 2017-07-14 CN CN201720855701.2U patent/CN206945808U/zh active Active
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