大气电场自适应等离子防雷装置及应用有防雷装置的天线的制作方法

本实用新型涉及防雷、天线技术领域，具体涉及一种大气电场自适应等离子防雷装置及应用有防雷装置的天线。

背景技术：

天线是通讯设备必备部件，暴露在室外，遇到雷雨天气，极易遭受雷击，强大的雷电流会通过天线通道打坏通信设备，影响用户通信。现有技术是在天线旁边安装避雷针，不管是传统的避雷针还是改进型的优化避雷针和提前放电针都是采用的主动引雷方式。当空中有带电的雷云出现时，在雷云的作用下避雷针顶部就会感应出异性电荷，当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体。这样，带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的，避雷针就把云层上的电荷导入大地，形成雷电泄流通道，强大的雷电流通过避雷针、引下线、接地装置泄流到大地，这将会使整个泄流通道上产生很高的电位，当此电位大于引下线与天线的绝缘强度时，泄流通道上的高电位就会通过天线中的导体放电，使天线及通信设备遭受雷击损坏。

技术实现要素：

鉴于上述内容，本实用新型的目的在于提供一种能与天线一天化安装，且降低接闪概率的大气电场自适应等离子防雷装置，从而减少天线下端的设备遭受感应雷的伤害。

本实用新型较佳实施例提供一种大气电场自适应等离子防雷装置，其包括金属球面电极，与所述金属球面电极电性连接的自适应开关，与所述自适应开关电性连接的大气静电储集电极，与所述大气静电储集电极电性连接的接地引流装置，以及与所述接地引流装置连接的安装件。所述接地引流装置位于所述安装件上方，所述大气静电储集电极位于所述接地引流装置上方，所述自适应开关位于所述大气静电储集电极上方，所述金属球面电极位于所述自适应开关上方。

进一步地，所述安装件包括绝缘转接件和与所述绝缘转接件相连的绝缘安装抱箍，所述绝缘转接件的一端与所述接地引流装置相连、另一端与所述绝缘安装抱箍相连，所述绝缘安装抱箍位于所述绝缘转接件的下方。

进一步地，所述绝缘安装抱箍包括左半片和与所述左半片对合的右半片，所述左半片和右半片均呈半圆环状，所述左半片和右半片通过塑胶螺钉紧固。

进一步地，所述安装件为金属螺柱。

进一步地，所述接地引流装置包括引流盘和接地引下线，所述引流盘的一端与所述大气静电储集电极电性相连、另一端与所述安装件相连，所述接地引下线的一端与所述引流盘电性相连、另一端接地。

进一步地，所述大气静电储集电极呈碟形圆盘结构。

进一步地，所述自适应开关包括上端电极、下端电极和位于所述上端电极与下端电极之间的介质，以及套设在所述上端电极、下端电极和介质外表面的绝缘外壳，所述上端电极与所述金属球面电极电性连接，所述下端电极与所述大气静电储集电极电性连接。

进一步地，所述绝缘外壳呈多层伞形。

进一步地，所述金属球面电极呈半球形。

本实用新型另一较佳实施例提供一种天线，其包括大气电场自适应等离子防雷装置，所述大气电场自适应等离子防雷装置包括金属球面电极，与所述金属球面电极电性连接的自适应开关，与所述自适应开关电性连接的大气静电储集电极，与所述大气静电储集电极电性连接的接地引流装置，以及与所述接地引流装置连接的安装件。所述接地引流装置位于所述安装件上方，所述大气静电储集电极位于所述接地引流装置上方，所述自适应开关位于所述大气静电储集电极上方，所述金属球面电极位于所述自适应开关上方。

本实用新型提供的大气电场自适应等离子防雷装置，通过设置比传统避雷针针尖曲率半径大的金属球面电极，从而降低了接闪概率，进而减少保护区内人和设备遭受直击雷、感应雷和地电位反击的伤害。

进一步地，本实用新型提供的大气电场自适应等离子防雷装置，在带电雷云作用下其金属球面电极和大气静电储集电极感应出异性电荷，正、反极性电场加在自适应开关两端，形成电离放电等离子体，自适应开关利用大气电场自身的能量启动等离子充放电，收集地面感应电荷，并通过金属球面电极即时散布到空气中，中和、耗散雷云能量，使雷击主放电不能发生，有效地减少保护区内直击雷、感应雷和地电位反击灾害。

本实用新型提供的天线，包括大气电场自适应等离子防雷装置，有效减少其受直击雷的伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种大气电场自适应等离子防雷装置结构图。

图2为本实用新型实施例提供的另一种大气电场自适应等离子防雷装置结构图。

附图标记：

100-大气电场自适应等离子防雷装置；

110-金属球面电极，120-自适应开关，130-大气静电储集电极，140-接地引流装置，150-安装件；

121-上端电极，122-介质，123-下端电极，124-绝缘外壳；

141-引流盘，142-接地引下线；

151-绝缘转接件，152-绝缘安装抱箍。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清除、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而非全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

请参阅图1和图2，本实用新型实施例提供了一种大气电场自适应等离子防雷装置100，所述大气电场自适应等离子防雷装置100包括金属球面电极110，与所述金属球面电极110电性连接的自适应开关120，与所述自适应开关120电性连接的大气静电储集电极130，与所述大气静电储集电极130电性连接的接地引流装置140，以及与所述接地引流装置140连接的安装件150。所述接地引流装置140位于所述安装件150上方，所述大气静电储集电极130位于所述接地引流装置140上方，所述自适应开关120位于所述大气静电储集电极130上方，所述金属球面电极110位于所述自适应开关120上方。

所述安装件150包括绝缘转接件151和与所述绝缘转接件相连的绝缘安装抱箍152，所述绝缘转接件151的一端与所述接地引流装置140相连、另一端与所述绝缘安装抱箍152相连，所述绝缘安装抱箍152位于所述绝缘转接件151的下方。

所述金属球面电极110是起在雷云场中感应电荷的作用。所述金属球面电极110可以呈半球形或蘑菇形。与针尖式传统避雷针相比，蘑菇形或半球形的金属球面电极110的曲率半径更大，从而金属球面电极110表面的感应电荷密度比针尖式传统避雷针针尖上的感应电荷密度低，电场强度小。因此，所述金属球面电极110比针尖式传统避雷针的接闪概率低。

所述金属球面电极110可以为空心或实心，由导电材料例如不锈钢、铜或铝合金材料等制成。在本实施例中，可选地，所述金属球面电极110为空心呈蘑菇形，由不锈钢材料制成。

所述自适应开关120包括上端电极121、下端电极123和位于所述上端电极与下端电极之间的介质122，以及套设在所述上端电极121、下端电极123和介质122外表面的绝缘外壳124，所述上端电极121与所述金属球面电极110电性连接，所述下端电极123与所述大气静电储集电极130电性连接。

所述上端电极121和下端电极123由导电材料例如不锈钢、铜或铝合金材料等制成。可选地，在本实施例中，所述上端电极121和下端电极123由不锈钢材料制成。

所述介质122可以为空气或惰性气体。当介质122为空气时，直接被所述绝缘外壳124套设。当介质122为惰性气体时，由陶瓷封装再被所述绝缘外壳124套设。

所述绝缘外壳124由聚四氟乙烯和硅橡胶等绝缘良好、耐老化、耐腐蚀的材料制成，呈多层伞形，为所述自适应开关120的内部元件遮风挡雨，保护和支撑上端电极121和下端电极123，增大爬电距离和提高产品绝缘性。可选地，在本实施例中，所述绝缘外壳124由聚四氟乙烯制成。聚四氟乙烯材料具有：电绝缘性好，1毫米就可以抵抗15000伏高压电。耐高温，使用工作温度达250℃。耐低温，具有良好的机械韧性，即使温度下降到-196℃，也可保持5％的伸长率。耐腐蚀，能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂。耐气候，有塑料中最佳的老化寿命。较低的渗透性，长期暴露于大气中，表面及性能保持不变。不粘附，是固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质。因而，采用聚四氟乙烯制成的绝缘外壳124能够很好的保护自适应开关120的内部元件免受自然侵蚀，且其良好的电绝缘性及不粘附等特性能有效增大爬电距离和提高产品绝缘性。

所述大气静电储集电极130由导电材料例如不锈钢、铜或铝合金材料等制成，起静电感应、电荷储集及导电等作用。在雷云的作用下，大气静电储集电极130感应与金属球面电极110相异性的电荷，形成电位差，加在自适应开关120两端。当金属球面电极110与大气静电储集电极130之间形成的电压差小于自适应开关120的设定电压值时，自适应开关120处于绝缘状态会自动断开，金属球面电极110不接闪雷电，从而减少直击雷对保护区域内设备的伤害。随着电荷的储集越来越多，加在自适应开关120两端的电压越来越高，当金属球面电极110与大气静电储集电极130之间形成的电位差大于自适应开关120的设定电压值时，自适应开关120利用大气电场自身的能量产生电离放电等离子体，自适应开关120由绝缘状态变成导通状态。可选地，在本实施例中，所述大气静电储集电极130由不锈钢材料制成。所述大气静电储集电极130呈碟形圆盘结构。

所述接地引流装置包括引流盘141和接地引下线142，所述引流盘141的一端与所述大气静电储集电极130电性相连、另一端与所述安装件150相连，所述接地引下线142的一端与所述引流盘141电性相连、另一端接地。

所述的引流盘141可以设计为三角形，在三只角上有固定孔，供接地引下线142固定。引流盘141通过螺柱固定在大气静电储集电极130下端，起泄流转接作用。

所述安装件150可以根据工程现场的需要设计不同的样式来与所需要对接的设备匹配。可选地，所述安装件150可以为金属螺柱。可选地，当所述安装件150与天线连接的时候，所述安装件150可以是绝缘转接件151和与所述绝缘转接件151相连的绝缘安装抱箍152。

所述绝缘转接件151的一端与所述接地引流装置140相连、另一端与所述绝缘安装抱箍152相连，所述绝缘安装抱箍152位于所述绝缘转接件151的下方。

所述绝缘转接件151由绝缘材料制成，起连接和绝缘作用。可选地，在本实施例中，所述绝缘转接件151设计成上下带内螺纹的套筒，上端通过螺纹与所述接地引流盘141相连，下端通过螺纹与所述绝缘安装抱箍152连接。可选地，所述绝缘转接件151和绝缘安装抱箍152可以一体成型。

所述绝缘安装抱箍152包括左半片和与所述左半片对合的右半片，所述左半片和右半片均呈半圆环状，所述左半片和右半片通过塑胶螺钉紧固。进一步地，所述绝缘安装抱箍152内设置有凸台，起固定和卡紧天线的作用。因此，所述绝缘安装抱箍152可以在不改变天线外形的情况下，直接套在天线上端。此外，所述绝缘安装抱箍152采用与天线外壳相同的材料或尼龙等非金属材料制成，固定用螺栓也是塑胶材料。因此，在天线或其他设备上套设所述绝缘安装抱箍152不会防碍天线或其他设备的正常工作。

通过上述设置，当空间有带电的雷云出现时，雷云下的金属球面电极110由于静电感应的作用带上异性电荷，所述大气静电储集电极130感应与金属球面电极110相反的电荷。当金属球面电极110与大气静电储集电极130之间形成的电压差小于自适应开关120的设定电压值时，自适应开关120处于绝缘状态，会自动关断。此时金属球面电极110不接雷闪，从而减少直击雷对保护区域内设备的伤害。

在雷云电场的激励下，金属球面电极110上感应出正电荷，大气静电储集电极130上感应出负电荷，也就是自适应开关120的上端电极121和下端电极123上感应出正负电荷，它们在雷云的作用下不断地积累异性电荷，形成电场加在自适应开关120两端，产生电离放电等离子体。当加在自适应开关120上的电位差大于自适应开关120的设定电压值时，自适应开关120利用大气电场自身的能量启动等离子体充放电，不断收集地面感应电荷，并通过金属球面电极110即时散布到空气中，中和雷电先导的异性电荷。在雷电先导中和的瞬间，加在自适应开关120上的电位差低于自适应开关120的设定电压值，自适应开关120自动关断，经过以上过程后，金属球面电极110又回到开始时的绝缘状态，准备好对雷电先导的下一次中和。因此有效地减少了传统避雷针频繁引雷入地而产生的感应雷和地电位反击对保护区域内设备的伤害。在这一充放电、中和雷电先导的循环过程中，自适应开关120都是在雷云电场的自动控制下进行的。

本实用新型另一较佳实施例提供了一种天线，其包括上述大气电场自适应等离子防雷装置100。

本实用新型提供的大气电场自适应等离子防雷装置100，通过设置比传统避雷针针尖曲率半径大的金属球面电极110，从而降低了接闪概率。在雷云作用下其金属球面电极110和大气静电储集电极130感应出异性电荷，正、反极性电场加在自适应开关120两端，形成电离放电等离子体，自适应开关120利用大气电场自身的能量启动等离子充放电，收集地面感应电荷，并通过金属球面电极110即时散布到空气中，中和、耗散雷云能量，使雷击主放电不能发生，有效地减少保护区内直击雷、感应雷和地电位反击灾害。

应理解，本实用新型提供的天线包括大气电场自适应等离子防雷装置100，因而所述天线具有类似的防雷效果。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。