专利名称：雷暴临近预报装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子技术和气象技术领域，涉及一种雷暴临近预报装置。
背景技术：
雷电对人类的危害性已经众所周知。在雷雨季节，我们经常会提前看到或听到雷暴雨来临之前的电闪雷鸣的现象。雷电发生时很容易引发火灾、损坏一些敏感电器，甚至危及人身的安全！我国南方每年6 8月份是雷暴雨频发的季节。虽然气象台预报雷暴雨天气有一定的准确性，但在一天M小时内，究竟雷暴雨何时到来的短期预报仍然是很大的问题，能够科学的进行临近预警雷暴雨的发生将具有重要意义。StormDetec猎雷者II是法国阿古斯光电科技公司生产的一种全数字化雷电预警系统，它可以实时地监测近地面大气(层静)电场的变化，并对可能造成雷电危险的大气电场强度变化进行识别和预警。作为专业的雷暴探测仪器设备，StormDetec猎雷者II是目前国际上技术领先的产品！雷电监测预警的作用1.在雷暴来临之前，通过雷电监测预警让您有一定的时间启动紧急预案，减轻雷电的危害程度，减少人员受伤害的危险及经济损失。2.通过雷电监测预警，可积极应对灾害的发生，比如及时撤离面临危险的人员， 为灾害的发生提前做好准备，使一系列的应急措施进入警戒状态。基于气象资料的统计，StormDetec猎雷者II使用三个级别危险警报来界定雷电的接近程度。一级警报信息主要是提示操作人员注意；二级警报将提供进一步确定信息； 三级警报预示雷电、雷暴马上就会发生。当场强降到门限场强水平以下时，警报将自动解除。以平原地区为例，StormDetec猎雷者II的警报等级的门限，产品出厂预设值为一级警报(门限默认值为2KV/m)对雷电、雷暴形成的初始活动报警。二级警报(门限默认值为5KV/m)对雷暴正在逼近或在本地生成的雷电报警(此时距雷闪发生的时间约30分钟左右，用户应迅速采取应对措施)。三级警报(门限默认值为8KV/m)雷暴即将发生或在监测地发生的雷击报警(此时距真正发生雷闪的时间只有10分钟左右)。在理论上，对空间电场的探测是不存在范围限制的。但实际上，由于受到电场衰减变化固有的物理定律，以及一些其它环境客观因素的影响，所有基于场磨原理的雷电预警设备只能在一定范围内起到预警作用。StormDetec猎雷者II的有效预警范围约在10 15km的范围。法国产生的MormDetec猎雷者II有很好的使用效果，但它十多万元不菲的价格不是一般单位容易接受的。因此，有必要另辟蹊径研究价格低廉、容易普及的替代产品。我们知道在雷暴雨到来之前，远方天空的雷暴雨云团中存在大量的静电，致使云层之间或云层与大地之间会产生放电现象，其周边地区将同时产生频谱很宽种种杂乱无章
3的无线电噪音。用普通收音机可以接收到闪电瞬间的干扰信号，但一般调幅收音机只能接收距离闪电中心很近的电磁波，且只能接收到闪电产生电磁波中的某一频段，接收电磁波频谱的范围十分有限。因此，利用普通调幅收音机作为雷暴雨预警装置存在着很大的局限性，预警的可靠性也很值得商榷。雷暴临近预报装置就是根据雷暴雨来临会发生云层放电这一现象，本实用新型是一种能够预报雷电发生的电子报警装置，它能够有效地对雷暴雨、雷电临近时进行声光预报。这样我们可以及时、迅速地采取相关防雷击等措施，如提前切断贵重敏感仪器的电源、 减少不必要的手机通讯，加强对野外作业现场、大型储油库、储气罐、棉麻仓库、烟草仓库、 危险品仓库等场合的巡逻和监控，有针对性的做到防患于未然。必须说明本实用新型身并不具备避雷作用。经过多种方案试验、比较和分析，本实用新型仅使用少量普通分立元器件实现了装置结构简单、造价低、预报结果较为可靠的设计要求。以下详细说明这种雷暴临近预报装置制作所涉及的相关技术。
实用新型内容发明目的及有益效果本实用新型能够在雷暴雨到来之前预报雷电发生的一种声光电子预报装置，它能探测到远方天空中云层之间或云层与大地之间的放电现象，通过对雷暴雨中的雷电临近预报，我们可以及时迅速地采取相应的防雷击措施，有针对性的做到防患于未然！技术特征雷暴临近预报装置，由直流电源、电源滤波电路、直流耦合式自激振荡电路、整流放大电路组成，其特征是在直流耦合式自激振荡电路中接有天线(T)，整流放大电路中接有压电陶瓷蜂鸣器(HA)和发光二极管(Dl)。电路的组成及电路中元器件之间的连接关系 1.直流耦合式自激振荡电路由NPN型晶体管BG2、NPN型晶体管BG3、电阻R2、电阻 R3、电阻R4、微调电位器(RP1)、电容C4、电容C5、电容C6和天线⑴组成，其特征是NPN型晶体管BG3的集电极串接电阻R4后接直流电源的正极(VCC)，NPN型晶体管BG3的基极与电容C6的一端、微调电位器(RPl)的一端相连，电容C6的另一端接天线(T)，NPN型晶体管 BG3的发射极接电路地(GND)，微调电位器(RPl)的活动臂串接电容C5后接电路地(GND)， 微调电位器(RPl)的另一端与NPN型晶体管BG2的发射极、电阻R3的一端、电容C4的一端相连，电阻R3的另一端与电容C4的另一端同接电路地(GND)，NPN型晶体管BG2的基极接 NPN型晶体管BG3的集电极，NPN型晶体管BG2的集电极串接电阻R2后接直流电源的正极 (VCC)。 2.整流放大电路由耦合电容C3、整流二极管D2、NPN型晶体管BG1、延时电容C2、 压电陶瓷蜂鸣器(HA)组成，其特征是耦合电容C3的一端接NPN型晶体管BG2的集电极， 耦合电容C3的另一端与NPN型晶体管BGl的基极、整流二极管D2的负极相连，NPN型晶体管BGl的集电极接直流电源的正极(VCC)，NPN型晶体管BGl的发射极同接延时电容C2的正极、压电陶瓷蜂鸣器(HA)的正极和发光二极管Dl的负极，延时电容C2的负极和压电陶瓷蜂鸣器(HA)的负极同接电路地(GND)，发光二极管Dl的正极串接电阻Rl后接直流电源的正极(VCC)。[0023]电路工作原理雷暴临近预报装置它实际上是一个高灵敏度的静电放电检测装置。NPN型晶体管 BG3、BG2组成直流耦合式自激振荡电路，其正反馈回路的增益由微调电位器RPl来设定。 NPN型晶体管BGl与二极管D1、耦合电容C3等组成整流放大电路。预报装置在待机时，由NPN型晶体管BG2和NPN型晶体管BG3组成的自激振荡电路，并使其处于临界自激振荡状态，NPN型晶体管BGl因无合适偏压而处于截止状态，微型压电陶瓷蜂鸣器(HA)无电不工作。此时，电子预报装置整机耗电甚微，实测静态整机电流 <70μΑ。当远方云层与云层发生放电或云层与地面之间放电时，天线(T)检测到感应电磁波，并经电容C6耦合到NPN型晶体管BG3的基极，触发自激振荡电路起振。于是NPN型晶体管BG2的集电极就会输出约42kHz的振荡电信号，经电容C3耦合、二极管D2整流后，为 NPN型晶体管BGl的基极提供合适的正向偏置电压，使NPN型晶体管BGl导通，微型压电陶瓷蜂鸣器(HA)得电发出2 3秒单音“嘟——”声，这时发光二极管Dl由点亮变为熄灭。 提醒有关人员雷电将至，注意采取相关防范措施。电路中的电容C4设定了 NPN型晶体管BG2发射极的固定相位，而接在微调电位器 RPl的滑动触点上的电容C5在振荡时会增加相移。电解电容C2为NPN型晶体管BGl输出电压的滤波并兼有延时作用，它不仅能够使压电陶瓷蜂鸣器(HA)的两端获得平稳的工作电压，使微型压电陶瓷蜂鸣器(HA)发声更响亮，因为C2的容量比较大，所以使微型压电陶瓷蜂鸣器(HA)有延时发声的效果。
1.附图是雷暴临近预报装置的电路工作原理图。2.附图中的Cl是用于直流电源滤波的电解电容，使用它能降低电池DC的内电阻， 有利于延长电池的使用寿命。
具体实施方式
按照附图所示的雷暴临近预报装置的电路工作原理图和附图说明及以下所述的元器件的技术要求进行实施，即可实现本实用新型。元器件的选择及其技术参数1. BGl BG3均用9014型小功率NPN型晶体管，要求放大倍数β彡200，经试验任何同类型的小功率、高增益晶体管，如3DG8等均可以使用。2. Dl为红色发光二极管；D2用1N4148型玻璃钝化开关二极管。3. RPl选用普通塑料封装的小型卧式微调电位器；Rl R4均用RTX-1/8W型金属膜电阻，其阻值分别是:680Ω ,ΙΟΟΚΩ ,15ΚΩ ,330ΚΩ 04. C1、C2用CD11-16V型电解电容，容量分别是470 μ F、100 μ F ;C3 C6用CCl型高频瓷介电容，4只容量分别是4700PF、0. 01 μ F、470PF、82PF。5. HA选用CPB14A12-4. O型自带音源微型直流压电陶瓷蜂鸣器，其内含振荡电路和压电陶瓷片的有源发声器，它不需要外加音频驱动电路，接通直流电源就能发声； CPB14A12-4. O的参数外形尺寸为Φ 14mmX7. 5mm，重量为0. 9g，发声频率为4. O士0· 5KHz, 声压电平彡80dB，工作电压为3V 15V，工作电流彡7mA。[0036]6.天线(T)选用一段Φ 1mm、长度600mm的铜丝，也可选用便携式收音机常用的 450mm拉杆天线。7. DC采用6F22型9V叠层电池，要求配上揿钮式接口。制作方法与电路调试装置电路焊接好后，对照附图中的电路工作原理图认真进行检查，接上9V叠层电池即可进行调试。首先用小螺丝刀缓慢调节微调电位器RPl的电阻值，使压电陶瓷蜂鸣器(HA)处于临界发声状态，即振荡电路处于起振临界状态。调节电位器RPl电阻值的要领是，可先将小螺丝刀旋转至蜂鸣器(HA)不发声；接着缓慢旋转小螺丝刀，注意听蜂鸣器 (HA)是否发声。当压电陶瓷蜂鸣器(HA)发声时，立即停止旋转小螺丝刀，并反方向稍退回一点，使蜂鸣器(HA)停止发声，此位置就是预报装置待机状态。用小螺丝刀或手指触及一下天线(T)，则压电陶瓷蜂鸣器(HA)应发声2 3秒。 如果电陶瓷蜂鸣器(HA)连续发声或根本不发声，则说明预报装置的灵敏度过高或太低，应重新微调电位器RPl阻值；或用电子打火机在距离预报装置的天线(T)约: 远的地方打火；也可用液化气灶上的压电打火开关打火，以检验能否让预报装置可靠发声2 3秒。如果不符合要求，应重新细调电位器RP1，直至达到要求为止。预报装置电路的静态工作电流彡70 μ Α，报警时工作电流为20mA左右。一块全新的9V叠层电池，通常可连续监控时间达一年以上。使用方法雷暴临近预报装置可进行M小时全天候的雷电预报，要求将预报装置摆放在人能容易观察到的地方，一旦预报装置反复发声，并且发声的频率越来越高，在排除其他静电放电等干扰的情况下，便说明雷暴雨即将来临。经试验该预报装置一般可监测到半径7 IOkm范围内云中发生的放电现象。该预报装置不仅能够探测静电放电，而且还能探测附近各种电器产生的“电火花”。每当附近有电灯或其他用电器在接通电源时，预报装置均会发声2 3秒；在房间空气比较干燥时，人体就会带上较高的静电，当用干燥的手接触金属门拉手或其他物体时，只要产生静电放电，就会触发放置在an之内的雷暴雨来临电子预报装置发声2 3秒，使用中应注意加以识别。雷暴临近预报装置的使用要通过一段时间的摸索，不断积累雷暴临近预报装置的预报规律和应用方面的经验，不要预报装置一发声就认定雷电将要来临。
权利要求1.一种雷暴临近预报装置，由直流电源、电源滤波电路、直流耦合式自激振荡电路、整流放大电路组成，其特征是在直流耦合式自激振荡电路中接有天线(T)，整流放大电路中接有压电陶瓷蜂鸣器(HA)和发光二极管(Dl)。
2.根据权利要求1所述的雷暴临近预报装置，其特征是直流耦合式自激振荡电路中的NPN型晶体管BG3的集电极串接电阻R4后接直流电源的正极(VCC)，NPN型晶体管BG3 的基极与电容C6的一端、微调电位器(RPl)的一端相连，电容C6的另一端接天线(T)，NPN 型晶体管BG3的发射极接电路地(GND)，微调电位器(RPl)的活动臂串接电容C5后接电路地(GND)，微调电位器(RPl)的另一端与NPN型晶体管BG2的发射极、电阻R3的一端、电容 C4的一端相连，电阻R3的另一端与电容C4的另一端同接电路地(GND)，NPN型晶体管BG2 的基极接NPN型晶体管BG3的集电极，NPN型晶体管BG2的集电极串接电阻R2后接直流电源的正极(VCC)。
3.根据权利要求1所述的雷暴临近预报装置，其特征是整流放大电路中的电容C3的一端接NPN型晶体管BG2的集电极，电容C3的另一端与NPN型晶体管BGl的基极、整流二极管D2的负极相连，NPN型晶体管BGl的集电极接直流电源的正极(VCC)，NPN型晶体管BGl 的发射极同接电容C2的正极和压电陶瓷蜂鸣器(HA)的正极，电容C2的负极和发光二极管 Dl的负极，延时电容C2的负极和压电陶瓷蜂鸣器(HA)的负极同接电路地(GND)，发光二极管Dl的正极串接电阻Rl后接直流电源的正极(VCC)。
专利摘要本实用新型属于电子技术和气象预报技术领域，涉及一种雷暴临近预报装置。该装置由直流电源、电源滤波电路、直流耦合式自激振荡电路、整流放大电路组成，其特征是在直流耦合式自激振荡电路中接有天线(T)，整流放大电路中的负载为压电陶瓷蜂鸣器(HA)。本实用新型能够在雷暴雨到来之前预报雷电发生的一种声光电子预报装置，它能探测到远方天空中的云层之间或云层与大地之间的放电，通过对雷暴雨中的雷电临近预报，我们可以及时迅速地采取相应的防雷击措施，有针对性的做到防患于未然。
文档编号G01R29/08GK202003484SQ201120052610
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月2日 优先权日2011年3月2日
发明者陈子杨 申请人:陈子杨