CN218896152U

CN218896152U - 一种雷电探测仪

Info

Publication number: CN218896152U
Application number: CN202222916644.8U
Authority: CN
Inventors: 彭晓光; 宁军; 张国勇; 李明; 徐成铭
Original assignee: Beijing Blue Lake Development Center Of Space Science And Technology
Current assignee: Beijing Blue Lake Development Center Of Space Science And Technology
Priority date: 2022-10-31
Filing date: 2022-10-31
Publication date: 2023-04-21
Anticipated expiration: 2032-10-31

Abstract

本申请涉及雷电探测技术领域，尤其涉及一种雷电探测仪。本实用新型包括：授时单元，用于采集雷电电磁脉冲的到达时间数据；电场信号采集单元，用于采集雷电电磁波中的电场信号；磁场信号采集单元，用于采集雷电电磁波中的磁场信号；数据处理单元，分别与所述授权单元、电场信号采集单元、磁场信号采集单元的输出端相连，用于计算本地的雷电预警数据。本实用新型有助于在进行雷电探测作业，一方面，帮助提高雷电探测精度；另一方面，通过降低雷电探测仪结构的复杂度，便于组装，更适用于实际雷电探测工作的展开。

Description

一种雷电探测仪

技术领域

本申请涉及雷电探测技术领域，尤其涉及一种雷电探测仪。

背景技术

现有技术的雷电探测设备，其结构紧凑、灵活性高,适合在飞机、轮船、海岛等难以组网探测的平台上搭载，但是采用单站探测雷电时，一方面，在进行雷电探测作业时，探测精度较低；第二方面，雷电探测设备结构复杂，不便于组装，增加了实际工作时的探测难度。

实用新型内容

为至少在一定程度上克服相关技术中探测精度较低，结构复杂的问题，本申请提供一种雷电探测仪。

本申请的方案如下：

本申请提供一种雷电探测仪，包括:机壳及设置在所述机壳内的雷电探测电路，所述雷电探测电路包括：

授时单元，用于采集雷电电磁脉冲的到达时间数据；

电场信号采集单元，用于采集雷电电磁波中的电场信号；

磁场信号采集单元，用于采集雷电电磁波中的磁场信号；

数据处理单元，分别与所述授权单元、电场信号采集单元、磁场信号采集单元的输出端相连，用于计算本地的雷电预警数据。

进一步地，所述授时单元为北斗授时接收机，其型号为UM220-IV.N。

进一步地，所述授时单元包括本体和授时天线，所述授时天线安装在所述机壳外，通过同轴电缆与所述本体相连。

进一步地，所述北斗授时接收机，包括：晶振和内部计时处理电路，所述晶振用于提供高稳定的频源，所述内部计时处理电路用于对晶振信号进行计时。

进一步地，所述晶振型号为SOXO20BF10MAHHB的晶振。

进一步地，所述电场信号采集单元，包括：型号为LDDC-01的电场采集电路单元。

进一步地，所述磁场信号采集单元，包括：型号为LDCC-01的磁场采集电路单元。

进一步地，所述数据处理模块，包括：型号为GD32F407ZET6的CPU。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本实用新型包括：授时单元，用于采集雷电电磁脉冲的到达时间数据；电场信号采集单元，用于采集雷电电磁波中的电场信号；磁场信号采集单元，用于采集雷电电磁波中的磁场信号；数据处理单元，分别与所述授权单元、电场信号采集单元、磁场信号采集单元的输出端相连，用于计算本地的雷电预警数据。本实用新型通过授时单元采集雷电电磁脉冲的到达时间数据，用于减小误差，提高探测精度；通过电场信号采集单元、磁场信号采集单元进行采集电场信号和磁场信号，用于消除干扰信号，提高探测精度；通过机壳对授时单元、电场信号采集单元、磁场信号采集单元、和数据处理单元进行封装，并通过数据处理单元进行雷电数据处理相关工作，降低结构的复杂度，便于组装，更适用于实际雷电探测工作的展开。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请一个实施例提供的一种雷电探测仪结构框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例

请参阅图1，图1是本申请一个实施例提供的一种雷电探测仪结构框图，所述雷电探测仪，包括：

机壳10及设置在所述机壳内的雷电探测电路，所述雷电探测电路包括：

授时单元11，用于采集雷电电磁脉冲的到达时间数据；

电场信号采集单元12，用于采集雷电电磁波中的电场信号；

磁场信号采集单元13，用于采集雷电电磁波中的磁场信号；

数据处理单元14，分别与所述授权单元、电场信号采集单元12、磁场信号采集单元13的输出端相连，用于计算本地的雷电预警数据。

在本申请实施例中，所述授时单元11用于精确记录雷电电磁脉冲的到达时间数据，授时单元11为北斗授时接收机，北斗授时接收机由高稳定度晶振和内部计时处理电路构成。授时单元11具有较高的授时精度，授时单元11可输出绝对时间信号和秒脉冲信号；其中，秒以上的时间通过串口读取，秒以下的时间由秒脉冲信号和计数器构成。高稳定度晶振用于提供高稳定的频源，计数器用于对晶振信号进行计数。当秒脉冲信号到来时，授时单元11将计数器的值放入锁存器，秒脉冲同时给计数器提供一个秒时刻的起点，该起点与串口输出的秒以上绝对时间构成一个高精度的同步时钟。当设备接收到雷电电磁脉冲信号时会产生外部事件信号，外部事件信号锁存此刻的时间到事件锁存器，进而记录下外部事件到达的精确时间。

在本实施方式中，授时单元11嵌入安装在雷电探测仪机壳内部的电路板盒当中，通过供电电路给授时单元11提供+5V工作电源，同时通过电缆将授时单元11的数据输出端口与数据处理单元14连接，将授时信息输入给数据处理单元14。并将高精度授时天线安装在设备上，再将接收天线上的同轴电缆引入到电路板盒内部，为授时单元11提供输入。

可选地，授时单元11的授时精度小于等于20ns，通过控制授时单元11的授时精度，可大幅提高同步时钟的分辨率。

在本实施方式中，授时单元11为和芯星通科技(北京)有限公司提供的型号为UM220-IV N的授时单元11，其授时精度为20ns，输出的秒脉冲信号为1PPS；高稳定度晶振为成都天奥电子股份有限公司提供的型号为SOXO20BF10MAHHB的晶振，该晶振可提供10MHz的高稳定频源，通过数字锁相环倍频到1000MHz，计数器对1000MHz的高稳定度晶体振荡器信号计数。高稳定度晶体振荡器具有很高的稳定度，在1分钟内其频率的漂移小于10-9，晶体振荡器的长期稳定度为10-6。当1PPS秒脉冲信号到来，将计数器的值放入1PPS锁存器，系统最终输出时间为100ns，在100ns内按照光速传播的雷电电磁脉冲测量误差为30m，与现有技术相比，探测精度大幅提高。

电场信号采集单元12用于采集雷电的电场数据，并利用电场数据确定雷电的极性。在本实施方式中，电场信号采集单元12为北京蓝湖空间科技发展中心提供的型号为LDDC-01的电场采集单元。

磁场信号采集单元13用于采集东、西、南、北四个方向的磁场数据，并利用磁场数据确定雷电的强度、方向。在本实施方式中，磁场信号采集单元13为北京蓝湖空间科技发展中心提供的型号为LDCC-01的磁场采集单元。

需要说明的是，北京蓝湖空间科技发展中心提供的型号为LDDC-01的电场信号采集单元12、型号为LDCC-01的磁场信号采集单元13以及型号为GD32F407ZET6的CPU板数据处理单元14，已于2022年9月10日被名为“功能模块列表-北京蓝湖空间科技发展中心”的文件所公开。

在本申请实施例中，通过上述电场信号采集单元12和磁场信号采集单元13，同时采集雷电电磁波中的电磁场信号，实现对雷电信号的探测，并利用两者幅度、频率之间的关联性，消除干扰信号，提高测量精度。

在具体实施时，型号为LDDC-01的电场采集单元中包括：滤波电路，具体是通过电场采集单元中的滤波电路，对干扰信号进行排除，提高探测精度；相应的，型号为LDCC-01的磁场采集电路单元中也包括滤波电路，对干扰信号进行排除，提高探测精度。

进一步地，所述数据处理单元14，包括：型号为GD32F407ZET6的CPU，分别与所述授权单元、电场信号采集单元12、磁场信号采集单元13的输出端相连，用于与所述授权单元、电场信号采集单元12、磁场信号采集单元13的输出端相连，计算本地的雷电预警数据，对雷电场数据和磁场数据进行综合处理、编码输出。

在本申请实施例中，本实用新型通过授时单元11采集雷电电磁脉冲的到达时间数据，用于减小误差，提高探测精度；通过电场信号采集单元12、磁场信号采集单元13进行采集电场信号和磁场信号，用于消除干扰信号，提高探测精度；通过机壳对授时单元11、电场信号采集单元12、磁场信号采集单元13、和数据处理单元14进行封装，并通过数据处理单元14进行雷电数据处理相关工作，降低结构的复杂度，便于组装，更适用于实际雷电探测工作的展开。

需要说明的是：(1)和芯星通科技(北京)有限公司提供的型号为UM220-IV N的授时单元11可通过市场采购得到。(2)北京蓝湖空间科技发展中心提供的型号为LDDC-01的电场信号采集单元1212、型号为LDCC-01的磁场信号采集单元1313以及型号为GD32F407ZET6的CPU板数据处理模块20，已于2022年9月10日被名为“功能模块列表-北京蓝湖空间科技发展中心”的文件所公开。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种雷电探测仪，其特征在于，包括:机壳及设置在所述机壳内的雷电探测电路，所述雷电探测电路包括：

授时单元，用于采集雷电电磁脉冲的到达时间数据；

电场信号采集单元，用于采集雷电电磁波中的电场信号；

磁场信号采集单元，用于采集雷电电磁波中的磁场信号；

数据处理单元，分别与所述授时单元、电场信号采集单元、磁场信号采集单元的输出端相连，用于计算本地的雷电预警数据。

2.根据权利要求1所述的雷电探测仪，其特征在于，所述授时单元为北斗授时接收机，其型号为UM220-IV N。

3.根据权利要求2所述的雷电探测仪，其特征在于，所述授时单元包括本体和授时天线，所述授时天线安装在所述机壳外，通过同轴电缆与所述本体相连。

4.根据权利要求2所述的雷电探测仪，其特征在于，所述北斗授时接收机，包括：晶振和内部计时处理电路，所述晶振用于提供高稳定的频源，所述内部计时处理电路用于对晶振信号进行计时。

5.根据权利要求4所述的探测仪，其特征在于，所述晶振型号为SOXO20BF10MAHHB的晶振。

6.根据权利要求1所述的探测仪，其特征在于，所述电场信号采集单元，包括：型号为LDDC-01的电场采集电路单元。

7.根据权利要求1所述的探测仪，其特征在于，所述磁场信号采集单元，包括：型号为LDCC-01的磁场采集电路单元。

8.根据权利要求1所述的探测仪，其特征在于，所述数据处理单元，包括：型号为GD32F407ZET6的CPU。