[发明专利]一种雷电信号触发器触发系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及气象观测领域，具体涉及一种雷电信号触发器触发系统及方法。

背景技术

雷电是大气中的一种超强的放电现象，具有大电流、强电磁辐射的特点，能够产生强烈的自然灾害，常常引起森林火灾、油库爆炸、供电中断、通讯故障、设备破坏等事故。雷电电磁场特征能够反应闪电放电的内在机理，是阐明雷电电磁辐射对电子设备的作用机理、评价防护效能、研究雷电电磁脉冲防护措施的重要基础。雷电电磁信号探测一直是雷电研究的重要工具。

雷电信号的探测一般包括探测传感器和信号采集控制装置，主要应用数据采集卡实现模拟信号的模数转换和触发采集保存。虽然绝大多数采集卡都具有一定的硬件触发功能，但是该功能比较简单，主要基于边沿触发、电平触发等方式。虽然复杂的触发功能可以用软件触发来实现，但是，软件触发一般基于计算机平台，同时会占用较大的处理器计算能力，从而影响采集及处理的实时性。另外，考虑到闪电信号的复杂性以及研究工作中特定信号的采集需求，基于硬件的复杂触发方式实现方法和技术尤为必要。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种雷电信号触发器触发系统及方法，该系统实现了对输入的复杂的、高速的雷电放电信号进行多过程触发。

第一方面，本发明提供了一种雷电信号触发器触发系统，包括：

宽带天线模块，用于接收雷电产生的光电磁信号，并将所述光电磁信号转化为电信号后输入到信号调理模块；

所述信号调理模块，用于接收所述宽带天线模块传输的电信号，对所述电信号进行处理后输入到窗口比较器模块和A/D转换模块；

信号触发模块，包括波形特征提取单元、触发过程判断单元、多逻辑运算单元和功能设置单元，用于接收经所述窗口比较器和所述A/D转换模块处理后的电信号，提取所述电信号的波性特征，并根据所述波性特征在满足触发条件时输出触发信号给方波发生器；

方波发生器，用于接收信号触发模块输出的触发信号，并产生可控的标准触发信号输出。

可选的，所述系统还包括与所述信号触发模块相连的复位电路、电源滤波电路、下载电路、外部时钟电路和sopc片外扩展电路。

可选的，所述系统还包括与所述信号触发模块相连的矩阵键盘电路模块和液晶显示电路模块。

可选的，所述信号触发模块中的所述波形特征提取单元与所述窗口比较器模块和A/D转换模块相连，所述触发过程判断单元与所述波形特征提取单元相连，所述多逻辑运算单元与所述触发过程判断单元相连，所述功能设置单元与所述触发过程判断单元相连；

所述触发过程判断模块，还用于将所述波性特征的参数与功能设置单元设定的参数进行比较，将比较结果发送给多逻辑运算单元，以使所述多逻辑运算单元根据对所述比较结果进行分析，判断是否满足触发条件。

可选的，所述波形特征提取单元包括上升时间判断子单元、寻峰算法子单元、下降时间判断子单元和半峰值宽度计算子单元，分别提取上升沿时间、下降沿时间和半峰值宽度；

所述寻峰算法子单元与所述上升时间判断子单元相连，所述下降时间判断子单元与所述寻峰算法子单元相连，所述半峰值宽度计算子单元与所述下降时间判断子单元相连；

所述上升时间判断子单元，用于判断所述电信号是否上升，同时计算在Δt内上升高度Δh；

所述寻峰算法子单元，用于继续根据Δh/Δt的值，判断Δh/Δt极性是否变化，从而判断是否到达峰值；

所述下降时间判断子单元，用于判断所述电信号是否下降，同时计算在Δt内下降高度Δh；

所述半峰值宽度计算子单元，用于检测到峰值以后，找出上升沿到达半峰值时刻t0，同时找到下降沿到达半峰值时刻t1，(t1-t0)即为半峰值宽度。

可选的，所述触发过程判断单元包括回击触发子单元、初始击穿放电触发子单元、连续电流触发子单元、K放电过程触发子单元、M分量触发子单元和NBE触发子单元。

可选的，所述方波发生器与所述信号触发模块中的多逻辑运算单元相连，当多逻辑运算单元逻辑为真时，输出信号给方波发生器，产生标准的触发信号。

第二方面，本发明还提供了一种雷电信号触发器触发方法，包括：

宽带天线模块接收雷电产生的光电磁信号，将所述光电磁信号转化为电信号后输入信号调理模块；

所述信号调理模块接收所述宽带天线模块传输的所述电信号，对所述电信号进行处理后输入到窗口比较器模块和A/D转换模块；