一種雷電回?fù)敉ǖ琅臄z裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雷電監(jiān)測領(lǐng)域，特別是涉及一種雷電回?fù)敉ǖ琅臄z裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雷電是發(fā)生在大氣中的一種強(qiáng)放電現(xiàn)象，能夠產(chǎn)生高電流、強(qiáng)電磁輻射，對(duì)航空航天及采礦業(yè)等的高精密儀器都有巨大的威脅，近年來，雷電災(zāi)害作為自然界中影響人類活動(dòng)的重要災(zāi)害，已經(jīng)被聯(lián)合國列為“最嚴(yán)重的十種自然災(zāi)害之一”。
[0003]—般來說，我們感受到的雷電主要為云地間放電，即云地閃。云地閃中包含一系列放電過程，如先導(dǎo)、回?fù)簟分量、連續(xù)電流及繼后回?fù)舻龋負(fù)糇鳛樵频亻W的一種主要形式，能夠釋放大量能量，回?fù)舴逯惦娏髌骄禐閹资О才?，最高可達(dá)幾百千安培，常常引起的森林火災(zāi)、油庫爆炸等災(zāi)害，是雷電防護(hù)的主要目標(biāo)。因此，研究云地閃，獲取回?fù)舴烹娡ǖ赖奈恢眉靶螒B(tài)，是對(duì)雷電進(jìn)行更有效防護(hù)的關(guān)鍵所在。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，由于云地閃尤其是副地閃一般僅包括3-4次回?fù)暨^程，每次回?fù)糸g隔僅為幾十毫秒，極少數(shù)不到10毫秒，采用人工觸發(fā)的普通相機(jī)對(duì)回?fù)敉ǖ肋M(jìn)行拍攝，很難準(zhǔn)確把握拍攝時(shí)刻，對(duì)回?fù)舻牟蹲叫蔬^低，即使采用傳統(tǒng)攝相機(jī)，由于幀率一般為25幀每秒，也難以保證回?fù)敉ǖ赖娜娅@取。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種雷電回?fù)敉ǖ琅臄z裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中，用傳統(tǒng)方式拍攝靜態(tài)圖片時(shí)，存在的對(duì)雷電回?fù)敉ǖ啦蹲叫蔬^低的問題。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例公開了如下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明實(shí)施例公開的一種雷電回?fù)敉ǖ琅臄z裝置，包括依次電連接的大氣平均電場傳感器、電壓比較器、控制模塊、拍攝組件和存儲(chǔ)器，其中，大氣平均電場傳感器的輸出端與電壓比較器的輸入端電連接;控制模塊的輸入端與電壓比較器的輸出端電連接、輸出端與拍攝組件的輸入端電連接;拍攝組件的輸出端與存儲(chǔ)器電連接。
[0008]優(yōu)選的，該控制模塊包括觸發(fā)器和繼電器，該觸發(fā)器的輸入端與電壓比較器的輸出端電連接，該觸發(fā)器的輸出端與該繼電器的輸入端電連接，該繼電器的輸出端與拍攝組件的輸入端電連接。
[0009]優(yōu)選的，該拍攝組件包括依次電連接的CCD相機(jī)、單板機(jī)和FPGA芯片，其中，(XD相機(jī)的輸入端與繼電器的輸出端電連接，該CCD相機(jī)的輸出端與單板機(jī)電連接，該存儲(chǔ)器分別與單板機(jī)和FPGA芯片電連接。
[0010]優(yōu)選的，該大氣平均電場傳感器為場磨式大氣平均電場傳感器。
[0011]優(yōu)選的，該觸發(fā)器為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。
[0012]優(yōu)選的，該C⑶相機(jī)的拍攝幀率為100至500幀每秒。
[0013]本發(fā)明實(shí)施例公開了一種雷電回?fù)敉ǖ琅臄z方法，包括以下幾個(gè)步驟:大氣平均電場傳感器獲取大氣靜電場的電壓，并將該電壓發(fā)送至電壓比較器；電壓比較器判斷該電壓是否大于預(yù)設(shè)的電壓閾值，如果該電壓大于電壓閾值，則發(fā)送邏輯真值至控制模塊;控制模塊接收邏輯真值并發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)至拍攝組件;該拍攝組件接收啟動(dòng)信號(hào)，連續(xù)拍攝雷電回?fù)敉ǖ缊D片，并將該圖片發(fā)送至存儲(chǔ)器;存儲(chǔ)器存儲(chǔ)該圖片。
[0014]優(yōu)選的，拍攝組件接收啟動(dòng)信號(hào)，連續(xù)拍攝雷電回?fù)敉ǖ缊D片，并將該圖片發(fā)送至存儲(chǔ)器，具體包括以下步驟:CCD相機(jī)連續(xù)拍攝雷電回?fù)敉ǖ缊D片;單板機(jī)將該圖片存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器，并發(fā)送去冗余信號(hào);FPGA芯片接收去冗余信號(hào)，并對(duì)該圖片進(jìn)行去冗余處理;FPGA芯片將處理后的該圖片發(fā)送至存儲(chǔ)器。
[0015]優(yōu)選的，F(xiàn)PGA芯片接收去冗余信號(hào)，并對(duì)該圖片進(jìn)行去冗余處理，具體包括:FPGA芯片接收去冗余信號(hào)，從存儲(chǔ)器依次讀取圖片;計(jì)算該圖片與該圖片的后一幀圖片之間的亮度差值;如果亮度差值的絕對(duì)值大于亮度閾值，則判定該圖片的后一幀圖片為有效圖片，并將該有效圖片保留在存儲(chǔ)器內(nèi)；否則，則將該圖片的后一幀圖片判定為冗余圖片，并將冗余圖片在存儲(chǔ)器內(nèi)刪除。
[0016]優(yōu)選的，控制模塊接收啟動(dòng)信號(hào)，并控制拍攝組件開啟，具體包括:觸發(fā)器接收啟動(dòng)信號(hào)，并發(fā)送TTL電平信號(hào);繼電器接收TTL信號(hào)后吸合;拍攝組件開啟。
[0017]由以上技術(shù)方案可見，本發(fā)明實(shí)施例提供的雷電回?fù)敉ǖ琅臄z裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過設(shè)置大氣平均電場傳感器、電壓比較模塊、控制模塊、拍攝組件和存儲(chǔ)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)回?fù)敉ǖ琅臄z的啟動(dòng)及結(jié)束的自動(dòng)判斷，并有效提高對(duì)回?fù)敉ǖ赖牟蹲叫省?br>【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雷電回?fù)敉ǖ琅臄z裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種雷電回?fù)敉ǖ琅臄z裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雷電回?fù)敉ǖ琅臄z方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023]實(shí)施例一
[0024]參見圖1，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雷電回?fù)敉ǖ琅臄z裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例公開的雷電回?fù)敉ǖ琅臄z裝置，包括依次電連接的大氣平均電場傳感器、電壓比較器、控制模塊、拍攝組件和存儲(chǔ)器，其中，大氣平均電場傳感器用于檢測雷暴發(fā)生時(shí)大氣靜電場電壓的變化，進(jìn)而判定雷暴位置。特別的，這里所用的大氣平均電場傳感器可以是場磨式大氣平均電場傳感器，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)雷暴位置的自動(dòng)判定。該大氣平均電場傳感器的輸出端與電壓比較器的輸入端電連接。
[0025]該電壓比較器，用于接收大氣平均電場傳感器發(fā)送的電壓信號(hào)。該電壓比較器的輸出端與控制模塊的輸入端電連接。該電壓比較器的內(nèi)部預(yù)設(shè)有電壓閾值，該電壓閾值反映了雷暴距離觀察者或觀測設(shè)備的遠(yuǎn)近，通常在設(shè)定電壓閾值時(shí)，遵循電壓越大，雷暴距觀測者或觀測設(shè)備越近的原則，可根據(jù)實(shí)際需要，進(jìn)行設(shè)定。在該電壓比較器內(nèi)，對(duì)由大氣平均電場傳感器發(fā)送的電壓與預(yù)設(shè)的電壓閾值進(jìn)行比較，如果該電壓不大于該電壓閾值，則電壓比較器輸出邏輯假值至控制模塊、并繼續(xù)接收來自大氣平均電場傳感器發(fā)送的電壓信號(hào);如果該電壓大于電壓閾值，則電壓比較器發(fā)送邏輯真值至控制模塊。
[0026]該控制模塊的輸出端電連接至拍攝組件。該控制模塊，用于接收來自電壓比較器的輸出結(jié)果，即來自電壓比較器的邏輯信號(hào)。當(dāng)控制模塊接收到邏輯真值時(shí)，發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)至拍攝組件，用以控制拍攝組件開啟；當(dāng)控制模塊接收到邏輯假值時(shí)，控制模塊不動(dòng)作。
[0027]進(jìn)一步地，該控制模塊包括觸發(fā)器和繼電器，該觸發(fā)器的輸入端與電壓比較器的輸出端電連接，該觸發(fā)器的輸出端與繼電器的輸入端電連接。該繼電器的輸出端與拍攝組件電連接。該觸發(fā)器用于接收電壓比較器輸出的邏輯信號(hào)，即該電壓比較器的輸出結(jié)果，當(dāng)電壓比較器輸出邏輯真值時(shí)，該觸發(fā)器輸出特定的標(biāo)準(zhǔn)TTL電平來驅(qū)動(dòng)繼電器閉合。該觸發(fā)器可以是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。該繼電器接收發(fā)送自該觸發(fā)器的特定的標(biāo)準(zhǔn)TTL電平后，該繼電器吸合，拍攝組件開始工作。當(dāng)電壓比較器輸出邏輯假值時(shí)，該觸發(fā)器無動(dòng)作。
[0028]該拍攝組件與控制模塊的輸出端電連接，當(dāng)該拍攝組件接收該控制模塊的啟動(dòng)信號(hào)后，開啟對(duì)雷電回?fù)敉ǖ赖倪B續(xù)拍攝。為了能夠獲得對(duì)雷電回?fù)敉ǖ赖母叩牟东@效率，該拍攝組件的拍攝幀率應(yīng)設(shè)置在100幀每秒到500幀每秒之間。
[0029]存儲(chǔ)器與該拍攝組件的輸出端電連接，用于存儲(chǔ)該拍攝組件拍攝的圖片。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例公開的雷電回?fù)敉ǖ琅臄z裝置，通過設(shè)置大氣平均電場傳感器、電壓比較器、控制模塊、拍攝組件和存儲(chǔ)器，能夠自動(dòng)判斷雷暴位置，并實(shí)現(xiàn)對(duì)回?fù)敉ǖ琅臄z的自動(dòng)啟動(dòng)及斷開，可有效提高對(duì)回?fù)敉ǖ赖牟蹲叫省?br>[0031]實(shí)施例二
[0032]參見圖2，為本發(fā)明提供的另一種雷電回?fù)敉ǖ琅臄z裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例提供的雷電回?fù)敉ǖ?，拍攝組件包括依次電連接的CCD相機(jī)、單板機(jī)和FPGA芯片，其中CCD相機(jī)的輸入端與繼電器的輸出端電連接，CCD相機(jī)的輸出端與單板機(jī)電連接，該單板機(jī)的輸出端分別與該FPGA芯片和該存儲(chǔ)器電連接。
[0033]CCD相機(jī)接收來自該控制模塊或者該繼電器的啟動(dòng)信號(hào)后，連續(xù)拍攝靜態(tài)圖片。為了能夠獲得對(duì)雷電回?fù)敉ǖ赖母?