闪电不规则先导的观测和研究
发布时间：2021-06-26 20:51
本论文对闪电中一类特殊先导过程-直窜不规则先导开展研究,通过2013年夏季中国气象科学研究院雷电物理和防护工程实验室在“中国·广州野外雷电试验基地”进行的自然闪电野外观测试验,获得了一多频段多参量宽带同步数据。探讨给出了对其不规则性的表征方法以及宽带数据的时频域分析方法,以获得直窜不规则先导的光电磁综合特征。主要结论如下：（1）提出一种分析信号复杂程度的方法-多尺度熵方法,对闪电快电场变化资料进行分析,将多尺度熵作为一种特征参量用来区分直窜不规则先导与其他先导过程。熵值在小尺度范围内变化明显且当尺度大于3时样本熵值大于1.5的过程即为直窜不规则先导过程,熵值在尺度上变化不明显且当尺度大于3时样本熵值小于1.5的过程即为梯级先导或直窜先导过程。（2）根据电场快变化波形,将直窜不规则先导分为两类（直接与回击相连和间隔1-2ms）,统计分析了两类直窜不规则先导的发生概率,得出第一类直窜不规则先导发生的概率较大可达到81%,第二类直窜不规则先导的发生概率较小仅有19%,通过对比分析两类先导的样本熵特征发现第一类直窜不规则先导样本熵随时间段的改变整体变大且变化不大,而第二类直窜不规则先导的样本熵...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
广州从化光屯磁综合集成探测平台
预触发位置为20%，能够保障一次闪电放电过程的完整记录。其探测系统不意图如图2.2所;? 快天线 ChOc~:>T 频 tchi -.北磁场S ,,‘ 'h2 PC工控机‘？水平磁场Ch3' PC〗來集卡？繊场(^05)I ,Ch4？光_ Ch5图2.2快慢电场采集系统示意图2.2.2高频(3MHz-30MHz)频率段数据采集针对高频信息的观测，电磁福射场的采集过程中，电磁福射场探测天线使用德国生产的双锥天线HFBA9122+BBVU9135进行采集。通过这种天线都可以采集到3MHZ-30MHZ带宽的电磁福射信号，并且已经过标定得到天线的天线因数。采集的数据记录在NIPXI5〗22采集卡中，采集卡的采样率为lOOMHz,采用外触发方式，触发阈值为±lv，采样时间为0.8ms，预触发位置为20%。该探测系统的示意图如图2.3所示。12
我们还架设了一台高速摄像机来对闪电过程进行拍摄用来记录闪电的发生和发展过程。图2.7即为试验中所使用的高速摄像机。该摄像机是日本Photron公司生产的FASTCAMSA5型数字化高速彩色摄像机，最大拍摄速度：满画幅1024x1024的最大拍摄速度7000fps,镜头焦距20mm，像素大小20umx20um。由于画幅大小和拍摄速度存在对应关系，同时和画幅质量之间存在一定关系，因此为了拍到一次完整先导的过程，我们将摄像机的拍摄速度设置为 3000fps。mHi图2.7高速摄像设备对于雷暴天气过程的预测和判断，我们一般参考广东省气象局提供的雷达回波图，从此雷达回波图可以看出雷暴产生的位置距离观测点较近，我们所能采集到的闪电信号则比较强。针对不同的天气过程需要采集得到的闪电数据也不同，因此我们采用两种采集方式对闪电数据进行采集。(1)当对远距离闪电数据采集时
【参考文献】：
期刊论文
[1]2006—2011年广州人工触发闪电观测试验和应用[J]. 张义军,杨少杰,吕伟涛,郑栋,董万胜,李斌,陈绍东,张阳,陈绿文. 应用气象学报. 2012(05)
[2]闪电先导随机模式的建立与应用[J]. 任晓毓,张义军,吕伟涛,陶善昌. 应用气象学报. 2011(02)
[3]一次多分叉多接地的空中触发闪电过程[J]. 李俊,吕伟涛,张义军,董万胜,郑栋,陈绍东,邱实,王涛,刘恒毅,陈绿文. 应用气象学报. 2010(01)
[4]闪电电磁辐射中的爆发式窄脉冲序列分析[J]. 王彦辉,张广庶,张彤,赵玉祥,李亚珺. 高原气象. 2009(05)
[5]脑电信号的多尺度熵分析[J]. 葛家怡,周鹏,赵欣,刘海婴,王明时. 计算机工程与应用. 2009(10)
[6]一次多回击自然闪电的高速摄像观测[J]. 李俊,张义军,吕伟涛,董万胜,陈绍东,李斌. 应用气象学报. 2008(04)
[7]多尺度熵在心率变异信号复杂性分析中的应用[J]. 蔡瑞,卞春华,宁新宝. 北京生物医学工程. 2007(05)
[8]雷电研究的回顾和进展[J]. 张义军,周秀骥. 应用气象学报. 2006(06)
[9]闪电探测技术发展和资料应用[J]. 张义军,孟青,马明,董万胜,吕伟涛. 应用气象学报. 2006(05)
博士论文
[1]闪电云内放电过程的宽带干涉仪观测研究[D]. 刘恒毅.中国气象科学研究院 2012
硕士论文
[1]闪电电磁辐射的宽带观测及其频谱特征分析[D]. 蓝渝.中国气象科学研究院 2009
[2]多尺度熵方法用于电子器件噪声分析[D]. 陈建萍.西安电子科技大学 2007
本文编号：3252062
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
广州从化光屯磁综合集成探测平台
预触发位置为20%，能够保障一次闪电放电过程的完整记录。其探测系统不意图如图2.2所;? 快天线 ChOc~:>T 频 tchi -.北磁场S ,,‘ 'h2 PC工控机‘？水平磁场Ch3' PC〗來集卡？繊场(^05)I ,Ch4？光_ Ch5图2.2快慢电场采集系统示意图2.2.2高频(3MHz-30MHz)频率段数据采集针对高频信息的观测，电磁福射场的采集过程中，电磁福射场探测天线使用德国生产的双锥天线HFBA9122+BBVU9135进行采集。通过这种天线都可以采集到3MHZ-30MHZ带宽的电磁福射信号，并且已经过标定得到天线的天线因数。采集的数据记录在NIPXI5〗22采集卡中，采集卡的采样率为lOOMHz,采用外触发方式，触发阈值为±lv，采样时间为0.8ms，预触发位置为20%。该探测系统的示意图如图2.3所示。12
我们还架设了一台高速摄像机来对闪电过程进行拍摄用来记录闪电的发生和发展过程。图2.7即为试验中所使用的高速摄像机。该摄像机是日本Photron公司生产的FASTCAMSA5型数字化高速彩色摄像机，最大拍摄速度：满画幅1024x1024的最大拍摄速度7000fps,镜头焦距20mm，像素大小20umx20um。由于画幅大小和拍摄速度存在对应关系，同时和画幅质量之间存在一定关系，因此为了拍到一次完整先导的过程，我们将摄像机的拍摄速度设置为 3000fps。mHi图2.7高速摄像设备对于雷暴天气过程的预测和判断，我们一般参考广东省气象局提供的雷达回波图，从此雷达回波图可以看出雷暴产生的位置距离观测点较近，我们所能采集到的闪电信号则比较强。针对不同的天气过程需要采集得到的闪电数据也不同，因此我们采用两种采集方式对闪电数据进行采集。(1)当对远距离闪电数据采集时
【参考文献】：
期刊论文
[1]2006—2011年广州人工触发闪电观测试验和应用[J]. 张义军,杨少杰,吕伟涛,郑栋,董万胜,李斌,陈绍东,张阳,陈绿文. 应用气象学报. 2012(05)
[2]闪电先导随机模式的建立与应用[J]. 任晓毓,张义军,吕伟涛,陶善昌. 应用气象学报. 2011(02)
[3]一次多分叉多接地的空中触发闪电过程[J]. 李俊,吕伟涛,张义军,董万胜,郑栋,陈绍东,邱实,王涛,刘恒毅,陈绿文. 应用气象学报. 2010(01)
[4]闪电电磁辐射中的爆发式窄脉冲序列分析[J]. 王彦辉,张广庶,张彤,赵玉祥,李亚珺. 高原气象. 2009(05)
[5]脑电信号的多尺度熵分析[J]. 葛家怡,周鹏,赵欣,刘海婴,王明时. 计算机工程与应用. 2009(10)
[6]一次多回击自然闪电的高速摄像观测[J]. 李俊,张义军,吕伟涛,董万胜,陈绍东,李斌. 应用气象学报. 2008(04)
[7]多尺度熵在心率变异信号复杂性分析中的应用[J]. 蔡瑞,卞春华,宁新宝. 北京生物医学工程. 2007(05)
[8]雷电研究的回顾和进展[J]. 张义军,周秀骥. 应用气象学报. 2006(06)
[9]闪电探测技术发展和资料应用[J]. 张义军,孟青,马明,董万胜,吕伟涛. 应用气象学报. 2006(05)
博士论文
[1]闪电云内放电过程的宽带干涉仪观测研究[D]. 刘恒毅.中国气象科学研究院 2012
硕士论文
[1]闪电电磁辐射的宽带观测及其频谱特征分析[D]. 蓝渝.中国气象科学研究院 2009
[2]多尺度熵方法用于电子器件噪声分析[D]. 陈建萍.西安电子科技大学 2007
本文编号：3252062
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qxxlw/3252062.html
