[发明专利]一种雷击放电综合同步观测方法及系统

权利要求书

1.一种雷击放电综合同步观测方法，基于GPS授时技术，采用观测系统进行观测，其特征在于，观测系统采用雷击放电综合同步观测系统，其观测步骤如下：

1)雷击放电综合同步观测系统使用广域雷电定位系统(1)提供雷暴活动趋势，使用大气平均电场仪提供雷暴来临提醒；

2)雷击放电综合同步观测系统采用GPS授时装置(11)输出交流B码信号给高速摄像装置(4)的时钟输入接口，在高速摄像装置(4)内部的时钟系统标示每帧照片的形成时间，GPS授时装置(11)同时接收来自闪电高速触发装置(5)的TTL电平信号，并输出TTL电平上升沿对应的准确时间t到PC机(或上位机或中心服务器)，由其应用软件进行记录，高速数据存储记录装置记录TTL电平信号和电学、声学测量信号，根据TTL电平信号上升沿对应的时间t和采样数据点之间的时间间隔Δt，计算电学、声学测量信号的第n个点的准确时间为t+n·Δt，通过比对波形数据点准确时间和光学拍摄照片形成的准确时刻，实现雷击放电综合观测系统各观测量的同步。

2.根据权利要求1所述的一种雷击放电综合同步观测方法，其特征在于，使用广域雷电定位系统(1)提供雷暴活动趋势，每当广域雷电定位系统(1)提示雷暴活动来临，同时大气平均电场仪(3)探测地面附近电场高于设定值时，由数据分析处理服务器(2)判断是否满足预设条件，当满足预设条件，即自动启动系统电源，使所有设备通电并进入预触发状态，闪电高速触发装置(5)接收到闪电发出的强光后，输出TTL电平信号，触发所有观测记录设备并自动存储所有数据，通过判断大气平均电场仪(3)的测量值是否大于设定的停止工作阈值，若大于设定的停止工作阈值，设备自动恢复预触发状态，等待下一次闪电触发，若小于设定的停止工作阈值，所有设备停止工作，并断开系统电源。

3.一种雷击放电综合同步观测系统，包括广域雷电定位系统、数据分析处理服务器、大气平均电场仪、高速摄像装置、闪电高速触发装置、快电场变化仪、慢电场变化仪、磁场测量仪、阵列式雷声探测装置、高速数据存储记录仪、GPS授时装置，其特征在于，所述的数据分析处理服务器(2)通过以太网网线与广域雷电定位系统(1)、大气平均电场仪(3)、高速摄像装置(4)相连接，所述的闪电高速触发装置(5)与高速摄像装置(4)、高速数据存储记录仪(10)、GPS授时装置(11)相连接，在接收雷击放电发出的强光后输出TTL电平信号给所连接设备；所述的高速数据存储记录仪(10)与闪电高速触发装置(5)、快电场变化仪(6)、慢电场变化仪(7)、磁场测量仪(8)、阵列式雷声探测装置(9)相连接，在接收到TTL电平信号后触发并记录触发信号、快电场波形、慢电场波形、磁场波形、雷声波形。

4.根据权利要求3所述的一种雷击放电综合同步观测系统，其特征在于，所述广域雷电定位系统(1)包括雷电电磁波探测站、服务器及其应用软件，用于提供雷暴活动趋势图。

5.根据权利要求3所述的一种雷击放电综合同步观测系统，其特征在于，所述大气平均电场仪(3)包括大气感应器、信号处理电路、显示系统，用于提供雷暴来临提醒，输出预警信号以控制系统电源。

6.根据权利要求3所述的所述广域雷电定位系统，其特征在于，所述快电场变化仪(6)包括金属平板、积分电路、处理电路，用于探测雷击时快电场变化波形；所述慢电场变化仪(7)包括金属平板、积分电路、处理电路，用于探测雷击时慢电场变化波形。

7.根据权利要求3所述的所述广域雷电定位系统，其特征在于，所述磁场测量仪(7)包括正交矩形天线、信号处理电路，用于探测东西方向、南北方向磁场波形。

8.根据权利要求3所述的所述广域雷电定位系统，其特征在于，所述阵列式雷声探测装置(9)包括麦克风阵列、信号处理电路，用于将探测到的雷声信号转化为方便测量的电压信号。

9.根据权利要求3所述的所述广域雷电定位系统，其特征在于，所述高速数据存储记录仪(10)包括高速数据采集卡、工控机，用于记录所有电学信号。

10.根据权利要求3所述的所述广域雷电定位系统，其特征在于，所述GPS授时装置(11)包括GPS接收模块(11.2)、高精度时钟模块(11.3)、IRIG-B时钟信号模块(11.4)、外部触发信号时间打码模块(11.5)及I/0接口(11.6)，GPS接收模块(11.2)与GPS接收天线(11.1)配接，GPS接收模块(11.2)与高精度时钟信模块(11.3)配连，高精度时钟信模块(11.3)与IRIG-B时钟信号模块(11.4)和外部触发信号时间打标模块(11.5)配接，IRIG-B时钟信号模块(11.4)和外部触发信号时间打标模块(11.5)分别与I/0接口(11.6)相连。