一种雷电信号触发器触发系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及气象观测领域，具体涉及一种雷电信号触发器触发系统。
【背景技术】
[0002]雷电是大气中的一种超强的放电现象，具有大电流、强电磁辐射的特点，能够产生强烈的自然灾害，常常引起森林火灾、油库爆炸、供电中断、通讯故障、设备破坏等事故。雷电电磁场特征能够反应闪电放电的内在机理，是阐明雷电电磁辐射对电子设备的作用机理、评价防护效能、研宄雷电电磁脉冲防护措施的重要基础。雷电电磁信号探测一直是雷电研宄的重要工具。
[0003]雷电信号的探测一般包括探测传感器和信号采集控制装置，主要应用数据采集卡实现模拟信号的模数转换和触发采集保存。虽然绝大多数采集卡都具有一定的硬件触发功能，但是该功能比较简单，主要基于边沿触发、电平触发等方式。虽然复杂的触发功能可以用软件触发来实现，但是，软件触发一般基于计算机平台，同时会占用较大的处理器计算能力，从而影响采集及处理的实时性。另外，考虑到闪电信号的复杂性以及研宄工作中特定信号的采集需求，基于硬件的复杂触发方式实现技术尤为必要。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种雷电信号触发器触发系统，该系统实现了对输入的复杂的、高速的雷电放电信号进行多过程触发。
[0005]第一方面，本实用新型提供了一种雷电信号触发器触发系统，包括:
[0006]宽带天线模块，用于接收雷电产生的光电磁信号，并将所述光电磁信号转化为电信号后输入到信号调理模块；
[0007]所述信号调理模块，用于接收所述宽带天线模块传输的电信号，对所述电信号进行处理后输入到窗口比较器模块和A/D转换模块；
[0008]信号触发模块，包括波形特征提取单元、触发过程判断单元、多逻辑运算单元和功能设置单元，用于接收经所述窗口比较器和所述A/D转换模块处理后的电信号，提取所述电信号的波性特征，并根据所述波性特征在满足触发条件时输出触发信号给方波发生器；
[0009]方波发生器，用于接收信号触发模块输出的触发信号，并产生可控的标准触发信号输出。
[0010]可选的，所述系统还包括与所述信号触发模块相连的复位电路、电源滤波电路、下载电路、外部时钟电路和Sopc片外扩展电路。
[0011]可选的，所述系统还包括与所述信号触发模块相连的矩阵键盘电路模块和液晶显示电路模块。
[0012]可选的，所述信号触发模块中的所述波形特征提取单元与所述窗口比较器模块和A/D转换模块相连，所述触发过程判断单元与所述波形特征提取单元相连，所述多逻辑运算单元与所述触发过程判断单元相连，所述功能设置单元与所述触发过程判断单元相连；
[0013]所述触发过程判断模块，还用于将所述波性特征的参数与功能设置单元设定的参数进行比较，将比较结果发送给多逻辑运算单元，以使所述多逻辑运算单元对所述比较结果进行分析，判断是否满足触发条件。
[0014]可选的，所述波形特征提取单元包括上升时间判断子单元、寻峰算法子单元、下降时间判断子单元和半峰值宽度计算子单元，分别提取上升沿时间、下降沿时间和半峰值宽度；
[0015]所述寻峰算法子单元与所述上升时间判断子单元相连，所述下降时间判断子单元与所述寻峰算法子单元相连，所述半峰值宽度计算子单元与所述下降时间判断子单元相连；
[0016]所述上升时间判断子单元，用于判断所述电信号是否上升，同时计算在At内上升高度Ah ；
[0017]所述寻峰算法子单元，用于继续根据Ah/At的值，判断Ah/At极性是否变化，从而判断是否到达峰值；
[0018]所述下降时间判断子单元，用于判断所述电信号是否下降，同时计算在At内下降高度Ah ；
[0019]所述半峰值宽度计算子单元，用于检测到峰值以后，找出上升沿到达半峰值时刻to，同时找到下降沿到达半峰值时刻tl，(tl-to)即为半峰值宽度。
[0020]可选的，所述触发过程判断单元包括回击触发子单元、初始击穿放电触发子单元、连续电流触发子单元、K放电过程触发子单元、M分量触发子单元和NBE触发子单元。
[0021]可选的，所述方波发生器与所述信号触发模块中的多逻辑运算单元相连，当多逻辑运算单元逻辑为真时，输出信号给方波发生器，产生标准的触发信号。
[0022]可选的，所述信号触发模块采用可编程逻辑门阵列芯片。
[0023]由上述技术方案可知，本实用新型提供的一种雷电信号触发器触发系统，该系统对输入的快速且复杂的雷电触发信号实现多过程触发功能，如窗口触发、回击触发、初始击穿放电触发、连续电流过程触发、K放电过程触发、M分量触发、NBE触发等，进而可针对特定的雷电信号波形如整个雷电波形、回击波形、初始击穿放电过程波形、连续电流过程波形、K放电过程波形、M分量波形、NBE波形进行选择性的触发输出；该系统可选择性强，节约了磁盘资源且设备稳定、简便、宜携；该系统可扩展性强，还可以用于雷电计数、回击定位等领域，提高了雷电的探测效率。
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型一实施例提供的一种雷电信号触发器触发系统的结构示意图；
[0025]图2为本实用新型一实施例提供的信号触发模块触发雷电信号的结构示意图；
[0026]图3为本实用新型一实施例提供的信号触发模块提取信号波形特征参数的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图，对实用新型的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
[0028]闪电主要包括正地闪和负地闪以及云闪，闪电放电过程非常复杂，包含很多子物理放电过程:初始击穿过程，回击过程、连续电流过程、K放电过程、M分量过程等。初始击穿过程的脉冲与随后的地闪回击电场变化极性相同，总体为双极性为特征，上升到峰值的时间为10us，其上叠加有宽度为2?3us的脉冲，后半周则变化平缓，脉宽为41.0us,脉冲之间的时间间隔为130us ;回击包含首次回击和继后回击击，首次回击和继后回击归一化到10km的初始峰值(V/m)平均值分别为5.8-10.2,3.6-6.0 ;过零时间(us)平均值分别为2.4-7.0, 1.2-2.8 ;慢前沿持续时间(us)平均值分别为2.9-9.4，0.6-4.3 ;慢前沿与峰值百分比平均值分别为20-60，10-30 ;快转化(10-90)%时间(ns)平均值分别为90-200，150-200 ； (10-90) %时间(us)平均值分别为2.6，1.5 ;连续电流过程是雷暴云中局地荷电中心在闪击之后沿闪电通道对地的持续放电过程，分为大于40ms的长连续电流过程、10-40ms的中等连续电流和1-1Oms的短连续电流过程。连续电流大小在50-580A之间，而且连续电流在开始最大，并随时间逐渐减小；1(过程是发生在地闪回击之间或最后一个回击之后以及云闪后期相对小的快电场变化，持续时间的几何平均值为0.7ms，K变化之间的时间间隔几何平均值为13ms，放电电流为I?4kA ;M分量在回击过程之后伴随通道微弱发光阶段通道亮度的突然增加，并伴随有电场的快变化。M分量以持续时间较短的U形(或钩状)电场变化为主要特征，即在近距离观测到的M分量电场变化以负电场变化开始，紧接着是一个略大的正电场变化，其静电场变化通常是回击电场变化的1/15-1/100。整个U形过程持续200-800us，一次回击过程之后可以产生一个或多个M分量。M变化持续时间的几何平均值为2.lus，M变化的时间间隔几何平均值为2.1ms ;NBE (双极性窄脉冲)有正、负极性，NBE基本特点是:极窄的宽度、极大的峰值及孤立性。正、负极性NBE的脉冲平均宽度分别为6.42 μ s和5.46 μ s’正极性NBE的脉冲宽度更容易出现极大值，其最大值为19.76 μ so NBE的孤立性