块将经过时钟标定后的有效数据输出至通信传输接口，将数 据传出。
[0022] 本实用新型的工作原理：电场模数转换模块将输入信号进行初步处理和转换并直 接送入数字信号处理模块；数字信号处理模块接收电场模数转换模块传入的数字化的闪电 电场变化信号，通过不同积分常数的积分器设计，通过不同的快慢积分常数的积分器对天 线感应的闪电电场变化信号进行积分，分别还原出闪电电场快变化信号和闪电电场慢变化 信号，通过对天线感应的闪电电场变化信号的祛噪祛直流累加，得到闪电电场原始信号，通 过读写外部存储器，将上述信号进行存储，并在需要的时候将数据组帧和外界通信。
[0023] 本实用新型的有益效果在于：
[0024] 1、通过电场模数转换模块获取天线感应的闪电电场变化信号，通过数字处理芯片 处理天线感应的闪电电场变化信号得到闪电电场快变化信号、闪电电场慢变化信号和闪电 电场变化原始信号，实现了对闪电电场快、慢变化信号的集成化测量；同时可方便动态的调 整积分常数，适用于各种不同环境下的测量；
[0025] 2、由于采集的是天线感应的闪电电场变化信号，即为闪电电场变化的原信号的微 分信号，因此对于相同AD来说可采原始信号的动态范围更大，即本实用新型的数字化闪电 电场变化测试系统可测量更广范围的闪电变化信号；
[0026] 3、由于采用数字信号处理模块实现积分电路，数字信号处理模块采用双精度浮点 算法，因此处理结果精度高，且更加集成化；
[0027] 4、由于采用数字信号处理模块处理天线感应的闪电电场变化信号，因此可随时修 改信号处理算法，较模拟电路更方便环保；
[0028] 5、通过通信传输接口实现远程控制，调整数字电路参数，使得系统更加灵活；
[0029] 6、采用户外屏蔽室，可适应各种环境下的户外闪电电场测量，且可距离测量天线 更近，避免了模拟信号因传输而导致的衰减。
【附图说明】
[0030] 图1是本实用新型实施例数字化闪电电场变化信号测量系统的结构示意图；
[0031] 图2是图1中电场模数转换模块的电路结构框图；
[0032] 图3是图1中数字信号处理模块的数字电路结构框图；
[0033] 图4是本实用新型实施例数字化闪电电场变化信号测量方法的流程图；
[0034] 图5是图1所示的系统的工作流程具体示意图。
【具体实施方式】
[0035] 下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。
[0036] 参照图1~图3所示，本实用新型所述的数字化闪电电场变化测量系统包括：用于 探测闪电产生的电场变化信号的平板天线1、电场模数转换模块4和数字信号处理模块5， 电场模数转换模块4分别连接平板天线1和数字信号处理模块5,电场模数转换模块4、数 字信号处理模块5均处于专用处理平台11上，专用处理平台11上还包括：电源模块7,用 于给专用处理平台11上的电子器件供电；时钟模块8,用于给数字信号处理模块5提供时 钟，通信传输接口 6,用于将数字信号处理模块的处理结果进行传输；存储模块9,用于存储 和缓存数字信号处理模块的数据；GPS模块10,用于接收卫星时钟信号，提供给数字信号处 理模块进行波形时间标定。专用处理平台11位于户外屏蔽室12内。平板天线1将感应到 的闪电产生的电场变化信号传输至电场模数转换模块4,电场模数转换模块4对感应到的 闪电产生的电场变化信号进行模数转换处理，并将数字化的感应的闪电电场变化信号传输 至数字信号处理模块5 ;数字信号处理模块5持续采集数字化的感应的闪电电场变化信号 并通过不同数字积分器处理，分别得到原闪电电场变化信号、闪电电场快变化信号和闪电 电场慢变化信号。
[0037] 电场模数转换模块4为模数转换电路，主要作用是将输入信号进行初步处理和转 换，其原理图如图2所示，包括线性放大器41、电压跟随器42、差分芯片43以及AD模数转 换芯片44,其中，具体通过线性放大器41将输入信号进行线性放大、通过电压跟随器42进 行电压跟随之后通过差分芯片43差分送入AD模数转换芯片44,通过AD模数转换芯片44 将模拟信号转换成为数字信号，数字信号即为感应的电场变化信号的数字表现。差分芯片 43参考电平IV，AD模数转换芯片44工作为二进制补码模式，参考电平IV，动态范围2Vpp。 所接收的输入信号为平板天线1的感应信号，感应信号经过处理后转换为数字信号，直接 送入数字信号处理模块5。
[0038] 本实施例中数字信号处理模块5即为一个数字信号处理芯片（如FPGA):数字信 号处理模块5接受到电场模数转换模块4的信号，然后对信号进行处理，得到还原的闪电电 场变化信号、闪电电场快变化信号和闪电电场慢变化信号，同时通过电路判据判断是否为 有效信号，如果是有效信号，则存储或通信。其原理图如图3所示，包括信号采入模块51、 Fifio缓存模块52、祛直流模块53、累加积分模块54、电场特性判据模块55、存储驱动模块 56、浮点转换模块57、快积分模块58、通信驱动模块59、慢积分模块510、时钟对准模块511。 其中，信号采入模块51用于按照电场模数转换模块4中的AD模数转换芯片44的采样速率 采集AD模数转换芯片44送入的数字信号，并在合适的条件下对数据进行抽样。Fifo缓存 模块52缓存送入的数字信号，根据Fifo缓存模块52的Fifo的深度，确定祛直流的精准度。 祛直流模块53用于祛除信号的直流，主要是将输入的信号减去一个平均值，具体做法为按 照输入数据的数据时钟将当前输入数据进行累加，同时减去指定位置的Fifo的读出值，由 于祛直流模块53的累加和Fifo输入数据的初始状态是同步的，因此指定的Fifo的读出位 置的深度即为祛直流累加数据的长度，这个长度决定了估计的直流平均值的精准度。浮点 转换模块57用于将输入的定点信号转换为64位的双精度浮点数，通过调用FPGA中的定点 转浮点IP即可实现。累加积分模块54、快积分模块58和慢积分模块510都是以模拟积分器 的模型为标准设计的数字积分器，其区别在于累加积分模块54、快积分模块58和慢积分模 块510的数字积分器的积分常数不同。其中累加积分模块54的积分常数最大，理论值为无 穷大，实际采用累加器实现，快积分模块58的积分常数为lms，慢积分模块510的积分常数 为Is。由传统的模拟积分电路知道，以有源积分器为例，平板天线1对地电容设为C1，那么 平板天线1上的电流i和运算放大器的反馈回路电流相同，设运放的输出电压为U，大气电 场强度为E，平板天线1的对地高度为d，运放反馈回路的电阻为R，电容为C，则列出电压方 程得到：
因此数字积分器的表达式即为：(u[n]-u[n-l])/T+u[n]/ RC = e[n]*K/T，这里e[n]即为Etnj-Etn-l·]，也是数字信号处理模块 5的输入。实际中，K 值是可以通过需要的信号来调整的，T即为AD的采样率，也对应数字信号处理模块5的数 据处理时钟，由此得出的关于当前输出的u[η]的表达式即为：
[0040] 将累加积分模块54、快积分模块58和慢积分模块510的积分常数RC值带入，即可 得到对应的系数。电场特性判据模块55用来对比闪电电场原始信号，闪电电场快变化信号 和闪电电场慢变化信号，用来判定当前采入的电场变化信号是否满足闪电的电场变化信号 特征，如果满足，则通过时间对准模块511进行对准，之后通过存储驱动模块56将数据写入 存储模块9中，或将数据通过通信驱动模块59传出。
[0041] 进一步地，还包括绝缘子套管2、底座支撑架3、户外屏蔽室12,底座支撑架3用于 支撑绝缘子套管2和平板天线1，绝缘子套管2为复合材料的高压绝缘子（额定绝缘电压 50kV)，其几何构造为中空结构，用来将集成天线和地之间绝缘，同时起到支撑集成天线的 作用，其中空部分用来通过集成天线的同轴信号传输线；绝缘子套管2上下两端分别和平 板天线1和电场模数转换模块4相连。所述户外屏蔽室12采用金属材料制作，用来放置专 用处理平台11，能