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雷电监测预警闪电定位仪 雷暴探测仪

根据用途,雷暴探测仪可划分为两种定位技术。为了确定雷击位置,需要多传感器的雷电定位系统。如仅需了解雷电活动的一般信息和/或雷暴的大致距离与方位,则可以使用单传感器的雷暴探测仪。

 多传感器定位技术

共有四种多传感器定位技术:

ML;磁定向法(MDF)

利用两个正交磁线圈测量磁场的H,和H,分量。磁环的磁通量与人射角成比例,其中一个磁环与人射源方位角的余弦相关,而另一个磁环与正弦相关,两者的比值就是方位角的正切值。用两个或多个磁定向仪,通过计算定向仪方位角的交叉方位即可确定雷击位置。

ML2:到达时间法(TOA)

利用脉冲从辐射源到达传感器所需要的时间延遇进行定位:较近的传感器比较远的提前探测到信号。到达时间法可在甚低频.低频范围和甚高频频段应用。

ML3:射频干沙法(RFI)

通过测量紧密放置的天线之间的相位差来实现。此方法与到达时间法的区别在于它可以处理连续信号,因此不需要识别脉冲.

ML4:光学成像测量法(OD)

空基(卫星)的传感器能够探测雷电产生光信号的快速变化并对它们进行成像。此技术不是非常确,但为在无法使用地基探测系统的区城如海洋上,进行雷电研究提供了可能。

B.3.3单传感器定位技术

单传感器(SS)定位技术如下:

SS1:场强测量法(FSM)

在雷暴形成期间,电场的上升可用于对即将发生的雷电活动进行预警。雷击产生的电场快速变化可用于确认雷击的发生。

SS2:磁定向法(MDF)

由于单个磁定向仪能够给出雷击的方位角，如果能通过测量信号强度和/或信号波形确定雷击的大致距离,则用于雷电监测网的磁定向技术也可以用于单传感器系统。

SS3;射频信号强度测量法(RFM)

由于雷电流特性的多样性,测量天线接收的雷电信号强度不是一-个有效的方法。复杂的信号处理方法并结合光学探测有可能明显提高雷电定位的精度。但该方法本质上是不准确的。

所有可用的雷暴探测技术都有其对应的应用。

ML1、ML2、ML3定位方法在雷电探测网络中的应用既实用又科学,常被用于向公众开放数据的商业网络,这些网络可以在世界各地找到。

MLA定位方法主要用于科学研究,由高校和政府机构安装使用。

单传感器技术也有不同的应用特性。

Ssl探测仪用于雷电发生前及雷暴整个生命周期的局地预警。

SS2探测仪可提供实际雷击的方向和距离信息。它们在需要准确.实时信息和不想依赖商业雷电

探测网络提供所需数据的公司中找到用户。然而,这些用户应注意，与多传感器雷电探测网络相比，SS2探测仪所提供的信息不够十分准确。

SS3探测仪可以分为两个质量等级。较复杂的探测仪包含了复杂的信号处理模块,能够给出具有一定精度的雷电距离。某些探测仪还使用光学传感器确认探测的信号与闪电有关。

较简易的探测仪使用--个小天线进行信号强度的简单测量,并且探测仪仅有有限的信号处理模块，只能给出非常粗略的局地雷击信息。它们只用于发生雷电的一般性地提示,不适用于雷电预警。

B.4雷暴探测仪的评估

为使预警系统准确和高效,用于预警的雷暴探测仪应具有一定性能水平。可以使用一些方法验证这些特性,如:

——基于系统结构和探测技术的理论计算;

——实验室测试;

——不同系统之间进行比较;

——用安装了监测仪器的高塔或带时间标记的视频或图片进行实验验证;

——现场验证。

B.5雷暴探测系统的选择

根据附录c中给出的风险评估和附录D中描述的预防措施，可以选择雷暴探测仪建立雷暴预警系统。根据预警的应用和可用的雷电信息,可能存在若干合适的探测技术。最终决定采用哪种技术应经

过多方面详细的分析,包括预警需求(必要提前时间可接受的虚报和虚报率)、允许的预算和每种探测技术能提供的信息。

雷暴预警系统如何保障机场安全的范例参见参考文献[4]. .

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