闪电电场传感与测量系统的研制

针对目前电场测量装置存在带宽窄、共模噪声大等问题,提出以新型FPGA器件Artix-7为核心,结合传感和调理、宽带放大、单端转差分、高速采集、北斗定位等设计的电场探测系统。软核Microblaze实现数据处理和控制;等精度测量时间参数保证了高精度;FPGA驱动19英寸液晶。分析了信号链的阻抗,利用平行电极板构造变化电场对系统进行了测试,带宽达到 20 MHz ,电场强度的测量误差在±10%以内,线性度良好,脉冲电场的频率和占空比的最大测量误差分别为±0.4%和±1%。

新型闪电电场变化测量仪的研究与初步应用

闪电电场变化测量系统是目前用于闪电物理研究以及闪电定位的重要手段之一,提高测量系统的探测性能,对于推动闪电物理以及闪电定位的研究具有重要作用。根据电磁感应原理,研制出探测带宽为10 Hz~5 MHz的新型闪电电场变化测量仪。并进行了实验,标定了测量仪输出信号与电场变化信号在频域上的数值关系。利用三套测量仪系统对南京多个强雷暴过程展开同步探测,利用获取的数据反演了负地闪电场波形。对探测到的58次负地闪波形特征进行统计,与国内外统计结果进行对比分析,发现各个地区的负地闪预击穿过程和首次回击电场波形特征存在较大差异。