專利名稱：一種自動(dòng)記錄年雷暴日的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)記錄年雷暴日的裝置，屬于雷電科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
雷暴是一種伴有冰雹、大風(fēng)和雷電等多種天氣現(xiàn)象的中小尺度天氣過程，其中雷電與 電力交通、通訊、建筑、核實(shí)驗(yàn)和導(dǎo)彈等現(xiàn)代高科技的發(fā)展密切相關(guān)，還與森林保護(hù)、國家基 本建設(shè)有關(guān)。雷暴活動(dòng)的氣候特征反映了雷暴活動(dòng)的地理和時(shí)間上的多年平均結(jié)果，因此 對(duì)雷暴活動(dòng)的關(guān)注對(duì)于防雷工程的實(shí)施具有一定的參考價(jià)值。雷暴活動(dòng)的氣候資料是用氣象臺(tái)站的雷電觀測(cè)資料進(jìn)行多年統(tǒng)計(jì)的平均結(jié)果。氣 象臺(tái)站進(jìn)行雷電觀測(cè)時(shí)，其內(nèi)容有記錄了雷電起止時(shí)間和相應(yīng)雷電方位等，在對(duì)雷電統(tǒng)計(jì) 時(shí)將雷電分成兩種一是當(dāng)?shù)乩妆鸽x測(cè)站近能聽到雷聲的閃電，但有時(shí)只有雷聲不見閃 電。二是遠(yuǎn)閃，指聽不到雷聲且遠(yuǎn)離測(cè)站的閃電，它一般距測(cè)站點(diǎn)20km 30km以上，在雷 電活動(dòng)統(tǒng)計(jì)時(shí)，對(duì)這類閃電不作統(tǒng)計(jì)。雷暴觀測(cè)站密度越高，則雷暴參量的地理分布代表性就越好，雷暴活動(dòng)是中小尺 度天氣系統(tǒng)，其空間尺度小，小的有十幾千米，大的有幾百千米，其時(shí)間變化快，短的僅十幾 分鐘，因此要求氣象觀測(cè)站的密度高，常規(guī)的人工觀測(cè)難以準(zhǔn)確地捕捉轄區(qū)所有的雷暴活 動(dòng)，尤其對(duì)于無人區(qū)的高原，沙漠等測(cè)站很少的地區(qū)。因此設(shè)計(jì)一種自動(dòng)記錄年雷暴日的裝 置，能夠自動(dòng)記錄存儲(chǔ)發(fā)生雷暴的時(shí)間及次數(shù)。自動(dòng)地統(tǒng)計(jì)在觀測(cè)站轄區(qū)的年雷暴日。對(duì) 雷暴的氣候研究提供更有用的雷電參量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種自動(dòng)記錄年雷暴日的裝置，自動(dòng)記錄雷暴發(fā)生的時(shí)間及次數(shù)，并通 過軟件計(jì)算統(tǒng)計(jì)觀測(cè)站轄區(qū)的年雷暴日。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案
一種自動(dòng)記錄年雷暴日的裝置，包括電磁波信號(hào)處理部分、聲音信號(hào)處理部分、數(shù)據(jù)記 錄處理部分，其中，電磁波信號(hào)處理部分由ΙΟΟ-ΙΟΟΟΗζ濾波器、第一放大器、第一檢波器 以及第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路順序連接；聲音信號(hào)處理部分由聲音傳感器、第二放大器、第二檢 波器以及第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路順序連接；數(shù)據(jù)記錄處理部分包括單片機(jī)處理器、顯示器和 時(shí)鐘以及存儲(chǔ)器，顯示器、存儲(chǔ)器和時(shí)鐘分別與單片機(jī)處理器連接，電磁波信號(hào)處理部分的 第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路與聲音信號(hào)處理部分的第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路通過與門電路和數(shù)據(jù)記 錄處理部分的單片機(jī)處理器連接。本發(fā)明的有益效果如下
1、該裝置能夠?qū)τ甑?、風(fēng)沙的干擾進(jìn)行有效地抑制，提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、可靠性。2、克服了由于積雨云過頂時(shí)引起的干擾，具有較強(qiáng)的抗雷電靜電感應(yīng)電壓的能 力。3、閃電與雷聲同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，監(jiān)測(cè)設(shè)備記錄數(shù)據(jù)，其它情況下監(jiān)測(cè)設(shè)備不記錄數(shù)據(jù)， 這對(duì)于統(tǒng)計(jì)年雷暴日具有更好的可靠性與準(zhǔn)確性。4、能夠有效地抑制交流電源、馬達(dá)等人為的干擾，監(jiān)測(cè)設(shè)備具有更強(qiáng)的干擾抑制能力。5、監(jiān)測(cè)裝置電路設(shè)計(jì)簡單，工作性能穩(wěn)定，能夠連續(xù)長期運(yùn)行，掉電也不丟失所記 錄的數(shù)據(jù)。6、監(jiān)測(cè)裝置安裝方便，便于組網(wǎng)使用，組網(wǎng)后能夠更準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)某一大面積范圍 的年雷暴日。


圖1為自動(dòng)記錄年雷暴日裝置的原理方框圖。圖2電磁波信號(hào)處理部分的電路圖。圖3聲音信號(hào)處理部分的電路圖。圖4數(shù)據(jù)記錄處理部分的電路圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造做進(jìn)一步詳細(xì)說明。自動(dòng)記錄年雷暴日裝置的原理方框圖如圖1所示
一種自動(dòng)記錄年雷暴日的裝置主要有三個(gè)部分組成電磁波信號(hào)處理部分、聲音信號(hào) 處理部分、數(shù)據(jù)記錄處理部分。其工作過程如下當(dāng)發(fā)生雷暴時(shí)，常伴隨著閃電和聲音。不同頻率分量的 閃電信號(hào)由天線接收耦合到電磁波信號(hào)處理部分，耦合的靜電場信號(hào)由低頻通道濾 波、放大、檢波后觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)，輸出一個(gè)寬約60s的脈沖信號(hào)。因?yàn)殡姶挪?在空氣中的傳輸速率約為，比聲音的傳輸速度要快得多。根據(jù)聲音信號(hào)傳輸?shù)乃俣?340fll/j'60s傳輸?shù)木嚯x為20km。雷聲經(jīng)過聲音傳感器后轉(zhuǎn)換為電信號(hào)、經(jīng)放大、檢波后 觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)，輸出一寬度約為200ms的方脈沖，兩通道的輸出信號(hào)都加到一個(gè)與 門電路上，與門電路輸出的信號(hào)加到單片機(jī)處理電路。只有當(dāng)兩路信號(hào)都存在時(shí)，單片機(jī)電 路才有數(shù)據(jù)記錄。單片機(jī)處理器記錄發(fā)生的時(shí)間、日期、并累計(jì)發(fā)生的次數(shù)，根據(jù)年雷暴日 的定義利用軟件系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)該轄區(qū)內(nèi)的年雷暴日。自動(dòng)記錄年雷暴日的裝置各單元部分的主要作用是①電磁波信號(hào)處理部分 包括ΙΟΟ-ΙΟΟΟΗζ濾波器，它的主要作用接收近距離閃電產(chǎn)生1000Hz以下頻率變化的電場 信號(hào)。放大器的主要作用是將接收的電信號(hào)進(jìn)行放大，增加信號(hào)的電壓幅值。檢波器的主 要作用是將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路主要作用是，當(dāng)接收到閃電的電磁 波信號(hào)時(shí)，輸出一高電平信號(hào)。②聲音信號(hào)處理部分包括聲音傳感器，它的主要作用是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信 號(hào)。包括放大器，放大器的主要作用是將轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)行放大。檢波器以及單穩(wěn)態(tài)觸發(fā) 電路的電路功能作用與電磁信號(hào)處理部分的作用一致。與門電路的主要作用是只有當(dāng)兩路 信號(hào)都接收到信號(hào)時(shí)與門電路才有輸出。③數(shù)據(jù)記錄處理部分主要包括單片機(jī)處理器，其主要作用是處理與門輸出的信 號(hào)，計(jì)算閃電的次數(shù)并根據(jù)年雷暴日的定義統(tǒng)計(jì)年雷暴日。存儲(chǔ)器用于記錄閃電的次數(shù)及 發(fā)生的時(shí)間、日期。時(shí)鐘電路的主要作用是提供時(shí)鐘信號(hào)，顯示器用于查看記錄的數(shù)據(jù)信 肩、ο電磁波信號(hào)處理部分的電路圖如圖2所示
作為低頻等效信號(hào)源的天線，其等效阻抗較大，前置放大器BGl采用場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)的放大電路，以此得到較好的阻抗匹配。R20、R23、R24、C17、C14組成低通濾波器，BG2組成 信號(hào)的放大器，D1、D3構(gòu)成檢波器電路用來將交流變化的信號(hào)變成負(fù)的直流信號(hào)。正負(fù)閃 電信號(hào)經(jīng)濾波、放大、檢波后輸出負(fù)脈沖信號(hào)來觸發(fā)ICl構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，延時(shí)時(shí)間為 60S，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出信號(hào)將加到由IC3構(gòu)成的與門電路。聲音信號(hào)處理部分的電路圖如圖3所示
雷聲由駐極體電容話筒接收器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)由BG3場效應(yīng)管構(gòu)成的放大器進(jìn)行放 大，放大后的信號(hào)再由IC4、IC5、IC6構(gòu)成的運(yùn)放進(jìn)行三級(jí)放大后，經(jīng)D6、R32、C22構(gòu)成的檢 波器電路后交流信號(hào)變?yōu)橐粋€(gè)負(fù)的直流信號(hào)去觸發(fā)由IC2構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，并以此 來延時(shí)20ms，單穩(wěn)態(tài)電路的輸出信號(hào)加到由IC3構(gòu)成的與門電路。數(shù)據(jù)記錄處理部分的電路圖如圖4所示
數(shù)據(jù)記錄處理部分為單片機(jī)處理電路，Ul為Atmel89s52單片機(jī)，U2為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，U3 為時(shí)鐘電路以此來為單片機(jī)提供時(shí)鐘基準(zhǔn)。工作過程為當(dāng)雷電電磁波及雷聲信號(hào)經(jīng)過延 時(shí)后到達(dá)有IC3構(gòu)成的與門電路時(shí)，IC3將輸出高電平信號(hào)加到單片機(jī)的INTO接口上，這 時(shí)單片機(jī)記錄此時(shí)的時(shí)間，并將數(shù)據(jù)送到U2存儲(chǔ)器中，使數(shù)據(jù)得以保存。LCD為液晶顯示 器，可以實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的記錄數(shù)據(jù)，通過AN1、AN2、AN3可以調(diào)用歷史記錄數(shù)據(jù)，由單片機(jī)軟 件程序來統(tǒng)計(jì)年雷暴日。
權(quán)利要求
1. 一種自動(dòng)記錄年雷暴日的裝置，其特征在于包括電磁波信號(hào)處理部分、聲音信號(hào)處 理部分、數(shù)據(jù)記錄處理部分，其中，電磁波信號(hào)處理部分由100--1000HZ濾波器、第一放大 器、第一檢波器以及第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路順序連接；聲音信號(hào)處理部分由聲音傳感器、第二 放大器、第二檢波器以及第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路順序連接；數(shù)據(jù)記錄處理部分包括單片機(jī)處 理器、顯示器和時(shí)鐘以及存儲(chǔ)器，顯示器、存儲(chǔ)器和時(shí)鐘分別與單片機(jī)處理器連接，電磁波 信號(hào)處理部分的第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路與聲音信號(hào)處理部分的第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路通過與 門電路和數(shù)據(jù)記錄處理部分的單片機(jī)處理器連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)記錄年雷暴日的裝置，屬于雷電科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括電磁波信號(hào)處理部分、聲音信號(hào)處理部分、數(shù)據(jù)記錄處理部分，其中，電磁波信號(hào)處理部分由100-1000Hz濾波器、放大器、檢波器以及單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路順序連接；聲音信號(hào)處理部分由聲音傳感器、放大器、檢波器以及單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路順序連接；數(shù)據(jù)記錄處理部分包括單片機(jī)處理器、顯示器、時(shí)鐘及存儲(chǔ)器。該裝置設(shè)計(jì)簡單、安裝方便、工作性能穩(wěn)定，測(cè)量數(shù)據(jù)可靠、抗干擾能力強(qiáng)。
文檔編號(hào)G01R29/08GK102141588SQ20111000068
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月5日
發(fā)明者張其林, 李祥超, 王金虎, 行鴻彥 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)