闪电电场变化测量仪研究

分析了现有闪电电场变化测量仪存在的不足之处,提出了采用一台测量仪同时获得闪电电场快、慢变化特性的技术方案,通过对测量仪天线、电路、传输方式的优化,大大降低了系统的复杂程度,提高了可靠性;采用全介质光缆传输信号,可避免在信号传输过程中因电磁耦合带来的干扰;采用系统函数逆变换反演被测电场时域特性,既可省去一套专测电场慢变化的仪器,且弥补了以往"电场慢变化测量仪"性能的不足.测量结果表明,快变化测量系统的测量带宽为80Hz～87.5MHz.采用研制成的电场变化测量仪对自然闪电进行多次测量后,将反演运算得到的波形与实测波形对比,验证了所提方案的可行性和技术上的先进性.

新型闪电电场变化测量系统设计

为改善传统闪电电场测量设备抗干扰性差、参考时间精度低的缺点,提出一种采用板卡式结构的新型闪电电场测量系统。将板卡结构置于天线内部,实现电场的感知和采集的高度集成,使用数字量传输采集信号提高抗干扰性,利用GPS授时和FPGA计数记录闪电的精确时间。实测结果表明:该系统可以有效测量频率高达5 MHz的大气电场的快速变化过程,采集速度最大可达20 MB/s,GPS时间精度为50 ns。该系统能捕获更加精细和准确的闪电电场数据,为闪电发生的过程和机制研究提供仪器基础。