柔性接地装置与方法及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及防雷和防静电技术领域，具体涉及一种柔性接地装置与方法及其系统。
【背景技术】
[0002]众所周知“防雷”必须“接地”，即是要将接闪器承接的雷电电荷通过“接地”顺利地疏导至大地。但是，人类社会自17世纪美国人富兰克林发明金属避雷针算起的二百多年的防雷史上，都是采用固体建立到大地的连接。传统防雷工程中使用最多的这种固体就是接地体。接地体的物质形态都是固体，形状不会任意改变。接地体预先固定在某个位置，适用于静态场合。
[0003]当今社会，车辆数量增加得很迅速，活动更加频繁，内部的电子设备越来越多，这些因素导致行驶车辆被雷击或被雷暴环境影响的概率在逐渐增加。相对于被雷击，车辆受到雷暴环境影响的现象因不是十分明显，不容易引起人们的重视。但事实上，雷暴天气会引起地面大气场强急剧变化，必定对行使中的车辆有所影响。故车辆雷电保护措施需要进一步加强。行使中的车辆的雷电防护措施与最普遍的建筑物防雷最大的区别在于接地。车辆处于动态状态，静态场合中应用的那些固体因要预先固定在某个位置，不能随车体移动，故不能使用。同样，如果采用打地粧的方法，即要接地时，就停车打地粧，车辆行驶时，又拔出地粧。这在讲宄效率和可靠性的今天，是不能被允许的。现有技术中，还有一类就是在静电防护中使用的导电橡胶轮胎、导电橡胶拖地带和金属接地链，也同样难以解决以上问题。车体离地有一定距离，没有现成的良好的电荷泄放通道。车轮有较大电阻，如果使用车轮来作为接地，当通过雷电流有较大热效应，存在安全隐患。接地装置要能随车体运动，接地介质不能是固体。故像行驶中车辆这类动态场合下的接地一直是一个技术难题。
[0004]随着技术的进步，流体接地装置利用流体的流动性和导电性很大程度上解决了以上问题。但流体接地装置因要预先储存溶液，装置体积较大，重量较重；因装置的容器容积有限，造成使用次数较少；接地通道长度短，接地通道形状单一；装置测试探头功耗较大。
[0005]要构建车辆更完善的防护系统，需要总结以上的技术方案的优缺点。
[0006]对最接近本发明技术的流体接地技术问题进行分析。流体接地装置要喷射液体，需要足够大的力，而装置的喷射力有限，这就限制了接地通道长度，也限制了接地通道形状的构建。要预先储存液体，需要容器，造成装置体积较大，重量较重。液体喷射后，会减少，而容器容积有限，故使用次数较少。
[0007]流体接地装置存在现有问题的主要原因是因为接地介质是液体。液体相对于激光、火焰、等离子体、电弧、高频高压电波等非液体介质(这里统称为柔性物质)来说，液体具有较大重量，受重力影响严重。要解决以上问题就是要研宄利用柔性物质建立电荷通道。激光当达到了足够功率时，能够电离空气，形成电荷通道。火焰的内焰是离子态，导电性很好。如:人们利用这个特性在燃烧器火炬的内焰位置放置电极，监控火焰燃烧的情况。等离子体是由正负离子组成的离子化气体状物质，导电性很好。如静电场合下，应用的离子风枪，高压电将空气电离后，释放出离子。电弧是高温高导电的游离气体，导电性很好。高频高压电波，如特斯拉线圈又叫泰斯拉线圈(Tesla)获得的上百万伏的高频电压，可以建立很长的电荷通道。
[0008]柔性物质能在没有其它额外的导电介质就能形成空间电荷通道。但将其应用于移动状态下的防雷和防静电系统，特别是将其应用于移动车辆的防雷和防静电系统中作为连接到大地的介质难有人提出。主要原因如下:
[0009]第一、目前，行使中的车辆的防雷和防静电保护研宄本来就较少，防护系统认识不够充分，接地认识不够充分；第二、接地装置即使要应用，也要配合其它装置才能充分发挥作用。如雷电防护中要有接闪器的配合。不是专业领域的技术人员，因没有这些专业领域的装置，故不会考虑到其应用的价值；第三、光有产生柔性物质的装置构不成接地装置。接地装置必须要有检测雷暴环境和静电环境物理参数的部件，然后经过控制处理，输出控制信号控制产生柔性物质装置动作，才能符合实际应用需要。因为检测雷暴环境和静电环境物理参数技术领域不同，即使掌握了柔性物质发生技术，也较难想到能将其构建成一种接地装置，应用于移动车辆的防雷和防静电系统中。第四、雷电防护实验和静电防护实验条件缺乏，难以开展相关的研宄。
[0010]本发明申请人由于开展了动态场合的雷电和静电防护研宄，应用现有技术时又发现还存在一些问题，才提出发明中的技术方案来。提出该方案后，在实验室进行了实验，结合车辆离地距离等应用条件参数，论证了柔性物质接地的可行性。技术方案推动技术的进一步完善。
【发明内容】
[0011]本发明克服了现有技术的不足，提供一种柔性接地装置与方法及其系统，用于解决现有防雷都是通过固体连接引导到大地的技术问题。
[0012]考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案:
[0013]一种柔性接地方法，利用激光、火焰、等离子体、电弧、高频高压电波、导电气体或导电气液混合体向空间和/或地面建立电荷泄放通道。
[0014]一种柔性接地装置，它是一种选自用于向空间和/或地面建立电荷泄放通道的激光发生装置、火焰发生装置、等离子体发生装置、电弧发生装置、高频高压电波发生装置、导电气体发生装置或导电气液混合体发生装置。
[0015]一种柔性接地系统，它包括:
[0016]信号采集控制单元，用于采集雷电物理量或采集静电物理量或接收预警信号后，产生控制柔性通道建立单元动作的控制信号，向柔性通道建立单元输出控制信号，控制柔性通道建立单元的动作；
[0017]柔性通道建立单元，所述柔性通道建立单元在接收到信号采集控制单元的控制信号后，按控制信号的要求动作，用于使上述的柔性接地装置产生激光、火焰、等离子体、电弧、高频高压电波、导电气体或导电气液混合体，在空间或对地建立电荷泄放通道。
[0018]为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是:
[0019]根据本发明的一个实施方案，所述信号采集控制单元包括:
[0020]信号探测接收模块，用于探测周围环境、物体上的物理量或接收无线电信号后，并将其转换为电压信号或数字信号传送给控制处理模块；
[0021]控制处理模块，用于对所述电压信号或数字信号去干扰处理，处理后的信号传输给柔性通道建立单元；
[0022]接地信号产生控制模块，用于接收所述控制处理模块传送的信号，并将所述信号与预设在所述柔性通道建立单元内的电压或代码比较，以确定是否产生使上述的接地装置发生激光、火焰、等离子体、电弧、高频高压电波、导电气体或导电气液混合体，以在空间或对地建立电荷泄放通道的接地控制信号。
[0023]根据本发明的另一个实施方案，所述信号采集控制单元的信号探测接收模块是一种选自避雷针、大气电场测试仪、预警信号接收机、天线、电磁场测试探头、电晕电流测试探头、静电电压测试探头、静电电荷测试探头或GPRS收发器或无线通讯模块。
[0024]根据本发明的另一个实施方案，所述探头包括保护模块和取样模块，所述保护模块与所述取样模块并联连接，即保护模块的两输入端与取样模块两输入端的并联连接；或者所述保护模块串联在所述取样模块输入端与输出端之间。所述保护模块是一种用来限制瞬态过电压及泄放相应的瞬态过电流的装置。它至少应含有一个防雷元件。所述防雷元件选自空气间隙、气体放电管、多层间隙、压敏电阻器、瞬态抑制二极管、电阻器、电容器、电感器或其组合体，所述取样模块是一种选自电阻器、电容器或电感器。
[0025]所述空气间隙由两个之间由绝缘体材料隔离的导电电极组成，所述两导电电极之间有一定距离的空间间距。通常空气间隙不做包封和抽真空处理。
[0026]所述多层间隙就是将多于I个的空气间隙或气体放电管叠装在一起。多层间隙内部有多于I个由绝缘体材料隔离的导电电极。
[0027]所述组合体就是任意选用空气间隙、气体放电管、多层间隙、压敏电阻器、瞬态抑制二极管、电阻器、电容器、电感器进行组合，形成一级或多级结构。所述一级结构就是以上防雷元件串联或并联连接，如气体放电管与压敏电阻器串联；空气间隙与电容器并联。所述多级结构就是在将以上多于I个的所述一级结构或防雷元件再使用另外的防雷元件连接。如两级结构中，第一级是气体放电管，第二级之间使用压敏电阻器，第一级与第二级之间使用电感器连接。如三级结构中，第一级是空气间隙，第二级之间使用压敏电阻器，第三级使用压敏电阻器使用瞬态抑制二极管，第一级与第二级之间使用电感器连接，第二级与第三级之间使用电阻器连接。
[0028]根据本发明的另一个实施方案，所述保护模块与接闪器串联连接，所述接闪器是一种选自富兰克林型避雷针、优化型避雷针、双极型避雷针、闪盾型避雷针、ESE提前放电型避雷针和双极优化型避雷针。
[0029]根据本发明的另一个实施方案，所述信号采集控制单元的控制处理模块是一种比较电路或单片机电路，所述比较电路为比较器芯片的一比较输入端与预置电压信号产生电路耦接，比较器芯片的另一比较输入端与控制处理模块耦接；所述单片机电路包括AD转换芯片和单片机芯片，AD转换芯片的输入端与控制处理模块耦接，AD转换芯片的输出端与单片机芯片输入端I禹接。
[0030]根据本发明的另一个实施方案，所述信号采集控制单元和柔性通道建立单元采用一种选自光耦、继电器、光纤、无线电或红外线传输的方式传递信号。[0031 ] 根据本发明的另一个实施方案，所述电晕电流测试探头包括气体放电管端口 I，气体放电管端口 I与电阻器Rl端口 I的连接，气体放电管端口 2与电阻器R2的端口 I连接；所述电阻器Rl的端口 2与电感器LI端口 I连接，所述电感器LI端口 2与气体放电管V2的端口 I连接，所述电阻器R2的端口 2与电感器L2的端口 I连接，所述电感器L2的端口2与气体放电管V2的端口 2连接。电阻器R3端口 I连接在气体放电管V2的端口 1，电阻器R3端口 2连接在气体放电管V2的端口 2 ;二极管D1、D2、D3、D4构成桥式整流电路。二极管D1、D