专利名称：一种自动记录年雷暴日的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动记录年雷暴日的装置，属于雷电科学与技术领域。
背景技术：
雷暴是一种伴有冰雹、大风和雷电等多种天气现象的中小尺度天气过程，其中雷电与电力交通、通讯、建筑、核实验和导弹等现代高科技的发展密切相关，还与森林保护、国家基本建设有关。雷暴活动的气候特征反映了雷暴活动的地理和时间上的多年平均结果， 因此对雷暴活动的关注对于防雷工程的实施具有一定的参考价值。雷暴活动的气候资料是用气象台站的雷电观测资料进行多年统计的平均结果。气象台站进行雷电观测时，其内容有记录了雷电起止时间和相应雷电方位等，在对雷电统计时将雷电分成两种一是当地雷暴，指离测站近能听到雷声的闪电，但有时只有雷声不见闪电。二是远闪，指听不到雷声且远离测站的闪电，它一般距测站点20km 30km以上，在雷电活动统计时，对这类闪电不作统计。雷暴观测站密度越高，则雷暴参量的地理分布代表性就越好，雷暴活动是中小尺度天气系统，其空间尺度小，小的有十几千米，大的有几百千米，其时间变化快，短的仅十几分钟，因此要求气象观测站的密度高，常规的人工观测难以准确地捕捉辖区所有的雷暴活动，尤其对于无人区的高原，沙漠等测站很少的地区。因此设计一种自动记录年雷暴日的装置，能够自动记录存储发生雷暴的时间及次数。自动地统计在观测站辖区的年雷暴日。对雷暴的气候研究提供更有用的雷电参量。发明内容本实用新型提供了一种自动记录年雷暴日的装置，自动记录雷暴发生的时间及次数，并通过软件计算统计观测站辖区的年雷暴日。本实用新型为解决其技术问题采用如下技术方案一种自动记录年雷暴日的装置，包括电磁波信号处理部分、声音信号处理部分、数据记录处理部分，其中，电磁波信号处理部分由ΙΟΟ-ΙΟΟΟΗζ滤波器、第一放大器、第一检波器以及第一单稳态触发电路顺序连接；声音信号处理部分由声音传感器、第二放大器、第二检波器以及第二单稳态触发电路顺序连接；数据记录处理部分包括单片机处理器、显示器和时钟以及存储器，显示器、存储器和时钟分别与单片机处理器连接，电磁波信号处理部分的第一单稳态触发电路与声音信号处理部分的第二单稳态触发电路通过与门电路和数据记录处理部分的单片机处理器连接。本实用新型的有益效果如下1、该装置能够对雨滴、风沙的干扰进行有效地抑制，提高监测数据的稳定性、可靠性。2、克服了由于积雨云过顶时引起的干扰，具有较强的抗雷电静电感应电压的能力。3、闪电与雷声同时出现时，监测设备记录数据，其它情况下监测设备不记录数据， 这对于统计年雷暴日具有更好的可靠性与准确性。[0015]4、能够有效地抑制交流电源、马达等人为的干扰，监测设备具有更强的干扰抑制能力。5、监测装置电路设计简单，工作性能稳定，能够连续长期运行，掉电也不丢失所记录的数据。6、监测装置安装方便，便于组网使用，组网后能够更准确地统计某一大面积范围的年雷暴日。
图1为自动记录年雷暴日装置的原理方框图。图2电磁波信号处理部分的电路图。图3声音信号处理部分的电路图。图4数据记录处理部分的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明创造做进一步详细说明。自动记录年雷暴日装置的原理方框图如图1所示一种自动记录年雷暴日的装置主要有三个部分组成电磁波信号处理部分、声音信号处理部分、数据记录处理部分。其工作过程如下当发生雷暴时，常伴随着闪电和声音。不同频率分量的闪电信号由天线接收耦合到电磁波信号处理部分，耦合的静电场信号由低频通道滤波、放大、检波后触发单稳态电路翻转，输出一个宽约60s的脉冲信号。因为电磁波在空气中的传输速率约为 3xlO‘m",比声音的传输速度要快得多。根据声音信号传输的速度340IM/S,60s传输的距离为20km。雷声经过声音传感器后转换为电信号、经放大、检波后触发单稳态电路翻转，输出一宽度约为200ms的方脉冲，两通道的输出信号都加到一个与门电路上，与门电路输出的信号加到单片机处理电路。 只有当两路信号都存在时，单片机电路才有数据记录。单片机处理器记录发生的时间、日期、并累计发生的次数，根据年雷暴日的定义利用软件系统统计该辖区内的年雷暴日。自动记录年雷暴日的装置各单元部分的主要作用是①电磁波信号处理部分 包括ΙΟΟ-ΙΟΟΟΗζ滤波器，它的主要作用接收近距离闪电产生1000Hz以下频率变化的电场信号。放大器的主要作用是将接收的电信号进行放大，增加信号的电压幅值。检波器的主要作用是将交流信号转换成直流信号。单稳态触发电路主要作用是，当接收到闪电的电磁波信号时，输出一高电平信号。②声音信号处理部分包括声音传感器，它的主要作用是将声音信号转换成电信号。包括放大器，放大器的主要作用是将转换的电信号进行放大。检波器以及单稳态触发电路的电路功能作用与电磁信号处理部分的作用一致。与门电路的主要作用是只有当两路信号都接收到信号时与门电路才有输出。③数据记录处理部分主要包括单片机处理器，其主要作用是处理与门输出的信号，计算闪电的次数并根据年雷暴日的定义统计年雷暴日。存储器用于记录闪电的次数及发生的时间、日期。时钟电路的主要作用是提供时钟信号，显示器用于查看记录的数据信肩、ο电磁波信号处理部分的电路图如图2所示[0032]作为低频等效信号源的天线，其等效阻抗较大，前置放大器BGl采用场效应管结构的放大电路，以此得到较好的阻抗匹配。R20、R23、RM、C17、C14组成低通滤波器，BG2组成信号的放大器，D1、D3构成检波器电路用来将交流变化的信号变成负的直流信号。正负闪电信号经滤波、放大、检波后输出负脉冲信号来触发ICl构成的单稳态触发器，延时时间为60S，单稳态触发器的输出信号将加到由IC3构成的与门电路。声音信号处理部分的电路图如图3所示雷声由驻极体电容话筒接收器转换为电信号，经由BG3场效应管构成的放大器进行放大，放大后的信号再由1(4、扣5、扣6构成的运放进行三级放大后，经06、1 32丄22构成的检波器电路后交流信号变为一个负的直流信号去触发由IC2构成的单稳态触发电路，并以此来延时20ms，单稳态电路的输出信号加到由IC3构成的与门电路。数据记录处理部分的电路图如图4所示数据记录处理部分为单片机处理电路，Ul为Atmel89s52单片机，U2为数据存储器，U3为时钟电路以此来为单片机提供时钟基准。工作过程为当雷电电磁波及雷声信号经过延时后到达有IC3构成的与门电路时，IC3将输出高电平信号加到单片机的INTO接口上，这时单片机记录此时的时间，并将数据送到U2存储器中，使数据得以保存。LCD为液晶显示器，可以实时显示当前的记录数据，通过AN1、AN2、AN3可以调用历史记录数据，由单片机软件程序来统计年雷暴日。
权利要求1. 一种自动记录年雷暴日的装置，其特征在于包括电磁波信号处理部分、声音信号处理部分、数据记录处理部分，其中，电磁波信号处理部分由100--1000HZ滤波器、第一放大器、第一检波器以及第一单稳态触发电路顺序连接；声音信号处理部分由声音传感器、第二放大器、第二检波器以及第二单稳态触发电路顺序连接；数据记录处理部分包括单片机处理器、显示器和时钟以及存储器，显示器、存储器和时钟分别与单片机处理器连接，电磁波信号处理部分的第一单稳态触发电路与声音信号处理部分的第二单稳态触发电路通过与门电路和数据记录处理部分的单片机处理器连接。
专利摘要本实用新型涉及一种自动记录年雷暴日的装置，属于雷电科学与技术领域。该装置包括电磁波信号处理部分、声音信号处理部分、数据记录处理部分，其中，电磁波信号处理部分由100-1000Hz滤波器、放大器、检波器以及单稳态触发电路顺序连接；声音信号处理部分由声音传感器、放大器、检波器以及单稳态触发电路顺序连接；数据记录处理部分包括单片机处理器、显示器、时钟及存储器。该装置设计简单、安装方便、工作性能稳定，测量数据可靠、抗干扰能力强。
文档编号G01R29/08GK201955647SQ201120001040
公开日2011年8月31日 申请日期2011年1月5日 优先权日2011年1月5日
发明者张其林, 李祥超, 王金虎, 行鸿彦 申请人:南京信息工程大学