专利名称：新型空间天气监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到空间天气监测仪，尤其是一种太阳突发电离层騷扰监测仪 (SID)。
背景技术：
空间天气监测仪通过跟踪甚低频率(VLF)波在反射出地球电离层时的改变，用于测定太阳耀斑对地球的影响。该VLF辐射波来自潜艇通信中心。太阳通过两种机制影响地球。第一是能量。不论何时太阳爆发出耀斑，它一般以 X-射线或甚紫外线(EUV)的形式发射。这些X-射线和EUV波以光速传播，只需八分钟多便可从太阳到达地球。第二个机制是通过来自太阳的各种粒子影响地球。等离子体是一种电子游离于原子核之间的无知状态，它们在耀斑过程中可以从太阳中发射出来。这种“粒子束”叫做日冕抛射(CME)。来自太阳的CME流的时速超过两百万公里。也就是说CME约用72小时到达地球。来自太阳的能量和粒子发射都会影响地球。我们的空间天气监测仪监测太阳活动的能量辐射形式。来自太阳的能量不断影响地球的电离层(约处在离我们60公里高空处)。当太阳能量到达电离层时，层中的原子核外的电子就被剥落出来。这个过程就叫做电离。这也是电离层一名称的由来。电离层有数个分层，各层处在不同的高度，由不同的电离密度组成。 每一层都有其自己的性质。并且在太阳的影响下，各层的有无和分层的数目每天都在改变。白天时电离层被太阳极大地电离。在夜里就没有太阳引起的电离，因为太阳已经落在地平线以下。这样就产生了电离的日周期。除了日周期外，太阳的活动也能引起电离层的显著突变。当从太阳耀斑或其他扰动产生的能量到达地球时，电离层突然遭到更大的电离，因此各分层的密度和位置就发生了改变。所以我们用“突发电离层騷扰”这一术语来描述我们将要监测的变化。电离层中的这些自由电子对射电信号的传播有巨大的影响。射电频率中的甚长波 (甚低频率或“VLF”)被电离层的自由电子“反弹”或者说反射回地面，从而我们就能方便地越过地平线，沿着地球的曲面进行无线电通讯。接收到的射电信号的强度因电离层电离的程度和反射VLF的分层的状况的不同而不同。较为方便的是，一些国家使用VLF (甚低频率)波同他们的潜艇通讯。发射机散布在世界各地，发射站一般是很大的，覆盖数公里。VLF信号从数公里外的电离层弹回且几乎可在任何地方被接收到。虽然在大多数地方都可以收到许多发射站的信号，但在与接收地大致相同的经度上选择一两个发射信号较强站点是较好的，因为这样日出日落现象都会在一致的时间出现。在夜间没有太阳干扰的时候，宇宙射线也能电离大气层，虽然它们没有太阳那么
3强烈。这些高能射线源于我们所在的星系和宇宙-旋转的中子星，超新星，射电星系，类星体和黑洞。因此电离层在晚上被电离的程度要小得多，这也就是为什么许多电离效应在夜间更容易观察到-较微弱的变化也能被注意到。在电离层的诸多功能中，对我们最为重要的是它对地球上远距离无线电传播，以及卫星与地球的无线电传播的影响。对于由空间天气监测仪追踪的甚低频电波，电离层和地面会产生一个“波导”使得无线电信号可以通过波导反射并沿着弯曲的地球表面传播。然而传统的检测仪只能接收到特定波段的信号，这样使监测仪的使用具有一定的局限性，无法接收或检测记录分析更多波段信号。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术检测仪只能接收特定波段信号的问题，提供一种提供能自由调节接收搜集(50Hz-50KHz) VLF信号接收仪，检测更多VLF信的空间天气监测仪。为实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案新型空间天气监测仪，包括有依次连接的用于接收波段信号的波段接收天线、用于将波段接收天线接收到的感应电磁信号当做音频信号放大的的音频接收模块、用于分析记录放大后的音频信号的分析记录模块，所述音频接收模块内设有音频放大电路。所述音频放大电路包括有音频放大芯片，所述音频放大芯片具有电源输入端、信号输入端、第二输入端和信号输出端，电源输入端分别与正负电源相连接，信号输入端通过去耦电容与波段接收天线连接，该信号输入端还通过第一电阻接地，第二输入端依次通过第二电阻和第二电容后接地，信号输出端上连接有第三电容，在所述第二输入端和信号输出端之间连接有滤波电容，以及与该滤波电容并联连接的滤波电阻。所述音频放大芯片的型号为LM1036N集成芯片。工作原理超长波波段接收天线感应电磁信号；通过导线输入到音频接收模块； 音频接收模块中具有音频放大电路，音频放大电路的去耦电容将高电平电磁信号转为低电平电磁信号；通过音频放大电路中的LM1036N集成电路芯片将低电平电磁信号转换为低电平音频信号并且放大音频信号；经过第三电容输出高清晰低电平音频信号；同时通过导线将放大后的高清晰音频信号输出到计算机麦克风输入口接入分析记录模块记录数据。本实用新型与现有技术相比，具有如下优点新型SID监测仪是用来观测电离层突扰的(SIDs，由太阳耀斑造成)，它们也能观测由太阳的X射线、紫外光以及夜晚的宇宙射线造成的常规影响。新型SID检测仪能检测OHz (50Hz)-50000Hz频率的VLF (甚低频率)波或称超长电磁波。新型SID检测仪能接受世界各国VLF信号站的电磁波信号；也能接收自然界中如 50Hz/60Hz (供电线路电磁波信号)、云层间的闪点等等信号。在白天，太阳的电离波动通常掩盖住了闪电的影响，然而在夜间雷电可以电离地球的电离层并改变无线电波的反射区域。如果在夜间看到了许多波动的数据，那么很可能是无线电波受到了在发射器和新型SID检测仪之间某处雷电的影响。通过查看天气预报并比较和其他地方的数据，就可以追踪到雷电的发生地。
图1为本实用新型原理框图；图2为音频放大电路原理结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型的内容做进一步详细说明。实施例请参阅图1和图2所示，新型空间天气监测仪，包括有依次连接的用于接收波段信号的波段接收天线、用于将波段接收天线接收到的感应电磁信号当做音频信号放大的的音频接收模块、用于分析记录放大后的音频信号的分析记录模块，所述音频接收模块内设有音频放大电路。所述音频放大电路包括有音频放大芯片U1，所述音频放大芯片具有电源输入端、 信号输入端、第二输入端和信号输出端，电源输入端分别与正负电源相连接，信号输入端通过去耦电容与波段接收天线连接，该信号输入端还通过第一电阻接地，第二输入端依次通过第二电阻和第二电容后接地，信号输出端上连接有第三电容，在所述第二输入端和信号输出端之间连接有滤波电容，以及与该滤波电容并联连接的滤波电阻。音频放大芯片的型号为LM1036N集成芯片。以下为新型SID检测仪监测应用实例说明我们将通过更多实验数据，总结并找寻特定天气对VLF电波的影响，检测到伽玛射线暴、闪点、冰雹、流星、空天运载飞行器。尤其检测冰雹与伽玛射线暴发等前缘科学的研究提供检测仪器与合适软件。1、对大地震的电离层预报器研究作用在物理实验室里，岩石中的晶体结构在被压碎或弯曲时会产生电磁场(静电场)， 统称“压力致电”现象。这个理论是说，地球上这样的相似事件会影响到电离层，从而成为大地震的先兆。这个研究现在还是有争议的，而且即使有影响，可能也是很微小的以至于没法用SID仪器来探测。但我们会通过更多实验数据，从中找寻研究数据的差别与规律。2、宇宙射线与伽马射线的活动研究作用通过新型SID检测仪在2011年1月12日凌晨1时分检测到了一次晚上电离层扰动，能量达级别到4. 16e+007级，扰动时间持续25分钟。通过新型SID检测仪50Hz/50KHz间全频道多个VLF电波站方位角的综合计算，计算出发生这次电离层扰动区域，位于中国上空电离层顶端发生一次能量极强时间极短的电离层扰动。通过这次多站点的强弱位移计算出伽马射线位移情况(运动方向)，《伽马射线位移研究》也正式成为我们将来研究范围。伽马射线爆发是短时的伽马射线光子的爆发，是一种最具能量的电磁辐射形式。 有些伽马射线的爆发被认为与来自巨大恒星死亡并可以产生黑洞的超新星有关；或由中子星合并产生；又或者是由一个超磁化中子星在星震时所放射出来的。无论在什么地方，伽马射线爆发仅持续几毫秒至几分钟，它的光亮程度要比一个典型的超新星明亮几百倍，是太
5阳亮度的大约1018倍。巨大的伽马射线爆发会对较低位置的电离层产生很大的影响，因此科学家们通过观察和测量电离层对爆发的反应和爆发后的复原来研究上层大气区域的动力学。最近地球伽玛射线闪光(TGF)的发现在有关雷电的物理过程的性质方面提出了广泛的问题，特别是那些产生了超强电场和能够导致伽马射线喷射的高相对论性电子的闪电现象。这些TGF的能量级可以与强大的宇宙源，例如黑洞和坍缩星的能量级相匹敌，只不过他们是起源于我们自己的大气层。大多数TGF都与单独的雷击现象有密切的联系。上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
权利要求1.新型空间天气监测仪，其特征在于包括有依次连接的用于接收波段信号的波段接收天线、用于将波段接收天线接收到的感应电磁信号当做音频信号放大的的音频接收模块、用于分析记录放大后的音频信号的分析记录模块，所述音频接收模块内设有音频放大电路。
2.如权利要求1所述的新型空间天气监测仪，其特征在于所述音频放大电路包括有音频放大芯片(Ul)，所述音频放大芯片(Ul)具有电源输入端、信号输入端、第二输入端和信号输出端，电源输入端分别与正负电源相连接，信号输入端通过去耦电容(Cl)与波段接收天线连接，该信号输入端还通过第一电阻(Rl)接地，第二输入端依次通过第二电阻(R2) 和第二电容(以)后接地，信号输出端上连接有第三电容(C3)，在所述第二输入端和信号输出端之间连接有滤波电容(C4)，以及与该滤波电容(C4)并联连接的滤波电阻(R3)。
3.如权利要求2所述的新型空间天气监测仪，其特征在于所述音频放大芯片(Ul)的型号为LM1036N集成芯片。
专利摘要本实用新型公开了新型空间天气监测仪，包括有依次连接的用于接收波段信号的波段接收天线、用于将波段接收天线接收到的感应电磁信号当做音频信号放大的的音频接收模块、用于分析记录放大后的音频信号的分析记录模块，所述音频接收模块内设有音频放大电路。新型SID监测仪是用来观测电离层突扰的，它们也能观测由太阳的X射线、紫外光以及夜晚的宇宙射线造成的常规影响。新型SID检测仪能检测OHz(50Hz)-50000Hz频率的VLF(甚低频率)波或称超长电磁波。新型SID检测仪能接受世界各国VLF信号站的电磁波信号；也能接收自然界中如50Hz/60Hz(供电线路电磁波信号)、云层间的闪点等等信号。
文档编号G01W1/08GK202057817SQ20112004321
公开日2011年11月30日 申请日期2011年2月21日 优先权日2011年2月21日
发明者全汉炎, 刘忠毅, 刘振中, 张巧夺 申请人:全汉炎, 刘忠毅, 刘振中, 张巧夺