多增益雷电磁脉冲信号传感器的研制与应用
发布时间：2021-09-30 19:42
先进的磁信号探测技术是闪电研究的基础,近年来国内外发展的高精度的磁信号探测技术,极大地促进了对闪电微物理过程和雷电成灾机理的认识,具有巨大的理论价值和经济效益。本文克服磁天线已有的工作带宽窄、探测距离短、时间精度低、信号传输慢等缺陷,针对研制的低增益磁天线进行二维定位、高增益磁天线进行三维定位、超远距离磁天线进行超远距离定位,采用三种磁天线集成创新,提高了硬件的灵敏度、拓宽了磁天线的工作范围、改善了采集系统。基于闪电探测原理对地闪放电过程进行了高时空分辨率的二维定位分析,并在此基础上,结合高精度的GPS时钟、NI高速采集卡,对闪电预击穿过程、回击过程及定位误差进行了详细研究与分析,并对双极型窄脉冲放电事件（Narrow Bipolar Event,NBE）进行了讨论。得到主要研究结果如下:首先从低增益磁天线的原理、磁芯的选择与探测线圈的研制、磁天线信号处理电路的组成和原理、频响曲线等方面,对雷电磁场传感器的原理及设计进行了详细的介绍。本文自主研制的磁天线与国内外同类设备相比,其特色是:（1）为了克服空心线圈低敏感度和小型化的问题,利用铁磁材料使磁感应线圈的小型化问题迎刃而解。（2）磁天...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１基于双站磁测向仪ＤＦ利用三角汇交法确定雷电方位示意图??２７－２８
在慢过程中其影响可以忽略，但在快过程中，高频分量会使很小的电感和电??容对测量信号产生很大的影响，因此积分电阻Ｒ通常采用无感电阻。??为了便于计算，选择在频域内进行分析：图２－２中为环形天线回路中形成的??感应电动势，图中Ｌ为环形天线的电感，天线内阻可忽略不计，由法拉第电磁感应定律??８??
２．３磁天线信号处理电路的组成和设计??磁天线信号处理电路的设计主要分为四部分，分别为差分放大电路、二级放大电路、??高通滤波器和跟随器。如图２－４所示，ＩＣ１为差分放大部分，两个输入电压各自通过电??阻分别加在集成运放的反相输入端和同相输入端。另外，从输出电阻通过反馈电阻接回??到反相输入端。为了保证运放的两个输入端对地的电阻平衡，同时为了避免降低共模抑??制比，通常要求反馈电阻与接地电阻值都较小。ＩＣ２为二级放大部分，前后两级采用直??接耦合的方式，这样既能放大交流信号，又能放大缓慢变化信号，更重要的是直接耦合??方式便于实现集成化。由于二级放大电路的总增益等于两部分电路增益的乘积，所以要??分配好两级的增益，不能出现一部分过大或过小的情况。前级电路要选用小功率低噪声??管，静态工作点尽量调小，便于提高噪声特性。一般来说，前面的噪声就决定了整个二??级放大电路的噪声。高通滤波器主要利用集成运放和ＲＣ电路结合
【参考文献】：
期刊论文
[1]广东野外雷电综合观测试验十年进展[J]. 张义军,吕伟涛,陈绍东,郑栋,张阳,颜旭,陈绿文,董万胜,但建茹,潘汉波. 气象学报. 2016(05)
[2]利用FY-2E卫星资料对川西一次强降水过程成因分析[J]. 徐诚,肖天贵. 成都信息工程学院学报. 2015(05)
[3]一次多回击负地闪放电过程的甚高频辐射和传输特征分析[J]. 孙竹玲,郄秀书,刘明远. 大气科学. 2015(04)
[4]粤港澳闪电定位系统探测效率及精确度评估[J]. 禹继,杨仲江,陈绿文,黄智慧. 高原气象. 2015(03)
[5]北京闪电综合探测网（BLNET）:网络构成与初步定位结果[J]. 王宇,郄秀书,王东方,刘明远,苏德斌,沈永海,武智君,刘冬霞,孙竹玲. 大气科学. 2015(03)
[6]磁天线参数设计及实现方案[J]. 王锋,刘美全,徐章遂. 信息技术. 2014(08)
[7]FY-2双星亮温归一化及其在台风个例中的应用[J]. 覃丹宇,李博. 气象. 2012(12)
[8]双极性窄脉冲电场波形特征[J]. 吴亭,董万胜,刘恒毅. 高原气象. 2011(03)
[9]基于罗兰C的全向磁天线技术研究[J]. 崔国恒,曹可劲,许江宁,朱银兵. 计算机测量与控制. 2010(12)
[10]脉冲磁场测量系统的研制和标定[J]. 任晓明,傅正财,黄晓虹,孙伟. 上海交通大学学报. 2010(07)
硕士论文
[1]有源全向磁天线研究与实现[D]. 郭鸿滨.哈尔滨工程大学 2007
[2]新一代闪电定位设备的研制[D]. 李蕾.西北工业大学 2001
本文编号：3416522
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１基于双站磁测向仪ＤＦ利用三角汇交法确定雷电方位示意图??２７－２８
在慢过程中其影响可以忽略，但在快过程中，高频分量会使很小的电感和电??容对测量信号产生很大的影响，因此积分电阻Ｒ通常采用无感电阻。??为了便于计算，选择在频域内进行分析：图２－２中为环形天线回路中形成的??感应电动势，图中Ｌ为环形天线的电感，天线内阻可忽略不计，由法拉第电磁感应定律??８??
２．３磁天线信号处理电路的组成和设计??磁天线信号处理电路的设计主要分为四部分，分别为差分放大电路、二级放大电路、??高通滤波器和跟随器。如图２－４所示，ＩＣ１为差分放大部分，两个输入电压各自通过电??阻分别加在集成运放的反相输入端和同相输入端。另外，从输出电阻通过反馈电阻接回??到反相输入端。为了保证运放的两个输入端对地的电阻平衡，同时为了避免降低共模抑??制比，通常要求反馈电阻与接地电阻值都较小。ＩＣ２为二级放大部分，前后两级采用直??接耦合的方式，这样既能放大交流信号，又能放大缓慢变化信号，更重要的是直接耦合??方式便于实现集成化。由于二级放大电路的总增益等于两部分电路增益的乘积，所以要??分配好两级的增益，不能出现一部分过大或过小的情况。前级电路要选用小功率低噪声??管，静态工作点尽量调小，便于提高噪声特性。一般来说，前面的噪声就决定了整个二??级放大电路的噪声。高通滤波器主要利用集成运放和ＲＣ电路结合
【参考文献】：
期刊论文
[1]广东野外雷电综合观测试验十年进展[J]. 张义军,吕伟涛,陈绍东,郑栋,张阳,颜旭,陈绿文,董万胜,但建茹,潘汉波. 气象学报. 2016(05)
[2]利用FY-2E卫星资料对川西一次强降水过程成因分析[J]. 徐诚,肖天贵. 成都信息工程学院学报. 2015(05)
[3]一次多回击负地闪放电过程的甚高频辐射和传输特征分析[J]. 孙竹玲,郄秀书,刘明远. 大气科学. 2015(04)
[4]粤港澳闪电定位系统探测效率及精确度评估[J]. 禹继,杨仲江,陈绿文,黄智慧. 高原气象. 2015(03)
[5]北京闪电综合探测网（BLNET）:网络构成与初步定位结果[J]. 王宇,郄秀书,王东方,刘明远,苏德斌,沈永海,武智君,刘冬霞,孙竹玲. 大气科学. 2015(03)
[6]磁天线参数设计及实现方案[J]. 王锋,刘美全,徐章遂. 信息技术. 2014(08)
[7]FY-2双星亮温归一化及其在台风个例中的应用[J]. 覃丹宇,李博. 气象. 2012(12)
[8]双极性窄脉冲电场波形特征[J]. 吴亭,董万胜,刘恒毅. 高原气象. 2011(03)
[9]基于罗兰C的全向磁天线技术研究[J]. 崔国恒,曹可劲,许江宁,朱银兵. 计算机测量与控制. 2010(12)
[10]脉冲磁场测量系统的研制和标定[J]. 任晓明,傅正财,黄晓虹,孙伟. 上海交通大学学报. 2010(07)
硕士论文
[1]有源全向磁天线研究与实现[D]. 郭鸿滨.哈尔滨工程大学 2007
[2]新一代闪电定位设备的研制[D]. 李蕾.西北工业大学 2001
本文编号：3416522
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