柔性接地装置与方法及其系统的制作方法_4

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度时,气放管电阻突变到毫欧姆级别。所述保护模块能够承受1kA?300kA等级的8/20 μ s雷电电流或1kA?300kA等级的10/350 μ s雷电电流。
[0118]所述取样模块与控制处理模块耦接,所述取样模块用于将从所述接闪器感应的电荷或流入电流转换成电压信号。所述电压信号是直流的或交变的。所述交变电压信号频率是固定的或变化的。所述电压信号幅度要小于12V。
[0119]所述控制处理模块与激光发生器耦接,所述控制处理模块将信号进行信号形式转换、幅度调节、运算处理,输出接地控制信号给激光发生器。
[0120]所述控制处理模块为比较电路。所述比较器电路包含预置电压电路和比较器芯片;所述预置电压电路产生一定幅度的直流电压;所述比较器芯片的一比较输入端与预置电压产生电路耦接,比较器芯片的另一比较输入端与信号取样模块耦接,比较器芯片的输出端与激光发生器耦接;所述信号取样模块输出的信号小于预置电压时,比较器芯片输出无效的接地控制信号,所述信号取样模块输出的信号等于或大于预置电压时,比较器芯片输出有效的接地控制信号。
[0121]所述控制处理模块或者为单片机电路。所述单片机电路包括AD转换芯片和单片机芯片,所述AD转换芯片的输入端与信号取样模块耦接,AD转换芯片的输出端与单片机芯片输入端耦接,所述AD转换芯片的作用将信号取样模块输出的信号转换成数字信号,然后输出给单片机芯片;所述单片机芯片内部预存经过编码的阈值的信息,所述单片机芯片内部预存软件代码,将AD转换芯片输出的信号和预存的阈值的信息进行综合运算,最后判断所述信号取样模块输出的信号特征与阈值的信息不一致时,单片机输出无效的接地控制信号,所述信号取样模块输出的信号特征与阈值的信息一致时,单片机输出有效的接地控制信号。所述单片机电路中的AD转换芯片或者内置在单片机芯片中。
[0122]所述激光发生器接收到接地控制信号后,按控制信号的要求动作,产生发出激光,在空间中或对地建立电荷泄放通道。所述激光发生器工作介质可以是气体、液体或固体。所述工作介质由原子、分子或两者的混合组成。所述激光发生器包括固体激光器和液体激光器。所述固体激光器的工作物质由原子或掺杂在某些晶体中的离子组成。所述液体激光器工作物质由溶解在液体中的大分子量的分子组成。所述激光发生器数量为一个或多个。所述激光发生器对地发出激光。所述激光发生器的数量为多个时,两两之间建立激光电荷通道。
[0123]如图4,图4示出了根据本发明另一个实施例的柔性接地系统的原理框图,所述智控柔性接地装置包括探头,控制处理模块,报警模块,高压发生器。所述大气电场探头,控制处理模块,报警模块为信号采集控制单元,所述高压发生器为柔性通道建立单元。
[0124]所述探头包括大气电场探头和电晕电流探头。所述大气电场探头输出所述控制处理模块耦接。所述大气电场探头为场磨式大气电场探头,所述大气电场探头由两片相互平行、中间有一定间距且形状相似的对称扇形金属片组成,下面的金属片(定子)用来感应电荷,上面的金属片(转子)则由马达驱动旋转并与地连接。它的屏蔽盘为一个在圆周方向均匀分布有2η个扇形孔的环型圆盘,其上表面每两个扇形孔之间设有与其弧面位于同一圆周面的凸沿,电机转轴穿过定位座和接地电刷连在屏蔽盘的中心孔上;定位座为内径表面开有凹槽、下表面带有凸沿的环形圆盘,接地电刷嵌放于凹槽内与电机转轴摩擦接触,两组电极分别为2η个扇形金属片,其沿圆周方向交替均匀分布在定位座下表面的凸沿内,定位座的凸沿位于屏蔽盘凸沿的外侧,两组电极与定位座之间绝缘连接,其两个输出端分别连接前置放大器中的两个输入端。所述电晕电流探头为电阻器。所述电阻器一端悬置在空中,另一端与所述控制处理模块耦接。
[0125]所述控制处理模块与报警模块耦接,同时与高压发生器耦接。所述控制处理模块同时接收所述大气电场探头和电晕电流探头的信号。将两探头输出信号进行加权平均处理后,求出电压值,然后进行逻辑运算,最后输出接地控制信号。这样做有利于提高控制的准确性。
[0126]所述报警模块当接收到控制处理模块的信号后,输出报警信号。
[0127]所述高压发生器当接收到控制处理模块的信号后,按接地控制信号动作,产生高电压。高电压对地方向进行放电。所述高压发生器包括特斯拉发生器和马科斯高压发生器。所述特斯拉发生器原理是使用变压器使普通电压升压,然后给初级LC回路谐振电容充电,充到放电阈值的,火花间隙放电导通,初级LC回路发生串联谐振,给次级线圈提供足够高的励磁功率,其次是和次级LC回路的频率相等,让次级线圈的电感与分布电容发生串联谐振,放电终端产生高频高压放电。所述马科斯高压发生器原理为电容串联产生高压。
[0128]如图5,图5示出了根据本发明另一个实施例的柔性接地系统的原理框图。所述比较器智控柔性接地装置包括探头,控制处理模块,无线发射模块,等离子发生器。所述探头,控制处理模块,无线发射模块组合构成信号采集控制单元。所述等离子发生器为柔性通道建立单元。
[0129]所述探头输出端与控制处理模块耦接,所述探头包括静电测试探头和电晕电流测试探头。所述探头静电测试探头为振动电容式静电电压测试探头。所述电晕电流测试探头,数量多于一个。每个电晕电流测试探头独自放置在空中。
[0130]所述控制处理模块输出端与无线发射模块耦接,同时又与等离子发生器耦接。所述控制处理模块计算静电测试探头输出信号的幅度和变化速率,但达到阈值时,输出接地控制信号。所述控制处理模块将电晕电流测试探头信号转换成数字信号,进行加权平均计算,最后得出该区域内的电晕电流大小。电晕电流达到阈值时,输出接地控制信号。
[0131]所述无线发射模块将接地控制信号编码向空中进行发射,以便处于另一空间中的用于接收接地控制信号的装置能够接收到信号。
[0132]所述等离子发生器在接收到接地控制信号动作,产生等离子体,吹向空中。所述等离子发生器是用人工方法获得等离子体的装置。所述等离子发生器包括直流弧光放电法、交流工频放电法、高频感应放电法、低气压放电法(例如辉光放电法)和燃烧法产生等离子体装置。
[0133]所述直流弧光放电法、交流工频放电法、高频感应放电法、低气压放电法为电学手段获得;放电原理利用外加电场或高频感应电场使气体导电。而燃烧则利用化学手段获得。所述放电包括弧光放电、高频感应弧光放电和辉光放电等类型。特别是电弧等离子体炬主要由一个阴极(阳极用工件代替)或阴、阳两极,一个放电室以及等离子体工作气供给系统三部分组成。
[0134]如图6,图6示出了根据本发明一个实施例的柔性接地系统应用在车辆雷电和静电防护中的示意图。所述智控柔性接地装置在车辆雷电和静电防护中的应用。所述接地装置主机I安装在车辆4后部,避雷针3安装在车辆4顶部,探头I检测环境雷电和静电信号,当达到阈值后,智控柔性接地装置主机I产生发出导电物质2,导电物质2与大地之间的构成电荷泄放的通道,完成电荷的泄放。
[0135]如图7,图7示出了根据本发明一个实施例的柔性接地系统应用在固体物体中雷电防护中的示意图。所述智控柔性接地装置在固体物体中雷电防护的应用。所述接地装置主机I安装在被保护物4旁边,避雷针3安装在被保护物4周围,避雷针3上装有反光镜,探头I检测环境雷电和静电信号,当达到阈值后,智控柔性接地装置主机I产生发出导电物质2,导电物质2在两两避雷针3之间构成电荷泄放的通道。
[0136]另一实施例,如图8所示,图8示出了根据本发明另一个实施例的大气电场探头的结构示意图,所述大气电场测试探头利用导体在电场中产生感应电荷的原理来测量电场。探头包含定片、动片、电机、保护模块、信号处理模块和信号收发模块。所述动片在定片上方,与定片绝缘。动片由电机带动旋转。定片的输出端连接到保护模块的端口 I和信号处理模块输入端口 1,电机金属外壳与保护模块的端口 2、信号处理模块输入端口 2相连,信号处理模块输出端口 I与信号收发模块输入端口 I相连,信号处理模块输出端口 2与信号收发模块输入端口 2相连。
[0137]定片处于电场中,表面就会产生感应电荷,若感应导体的电容量为C,则产生的感应电压。动片是一圆板开六(四)等分的扇形面,由电机带动旋转时,定片在电场中交替地被屏蔽和暴露,产生感应的交变信号。定片上的感应电荷Q的大小与外界电场强度E成正比,感应电荷Q随时间的变化即为感应电流I。此信号送信号处理模块处理,经过I 一 V变换器的转换,因此可以通过测量电压得到电场强度值。
[0138]在电场强度特别有突变的场合,又由于信号处理模块输入端口中的处理芯片因为是处理微弱信号的,其耐压一般很低。故瞬变的电压很有可能超过器件的耐受电压,造成其损坏,所述保护模块包括为空气间隙、多层间隙、气体放电管、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。
[0139]大气电场探头处于高电场的环境中,存在较高的共模电压,共模电压会烧坏与其相连的电子设备。使用信号收发模块将信号处理模块的信号经过编码变成无线信号,通过无线发射出去。这样能避免直接的电连接。大气电场探头可以处于参考地更加独立,大大利于探头自身的安全性。
[0140]另一实施例,如图9所示,图9示出了根据本发明另一个实施例的比较电路的结构示意图,所述控制处理模块为比较电路。所述比较器电路包含预置电压产生电路和比较器芯片;所述比较器芯片的输入端口 I与取样模块的输出端口相连,所述比较器芯片的输入端口 2与预置电压产生电路的输出端口相连。所述预置电压电路产生一定幅度的直流电压,常见的预置电压电路为电阻分压器电路和阻容分压器电路。所述比较器芯片的输出端口 I与柔性通道建立单元的输入端口相连。所述信号取样模块输出的信号小于预置电压时,比较器芯片输出无效的接地控制信号,所述信号取样模块输出的信号等于或大于预置电压时,比较器芯片输出有效的接地控制信号。所述取样模块类型包括电场强度测试探头,电晕电流测试探头和静电电压测试探头。
[0141]另一实施例,如图10所示,图10示出了根据本发明另一个实施例的处理器电路结构示意图,所述控制处理模块或者为处理器电路。所述处理
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