基于天线接收原理雷电流监测方法的研究-南京信息工程大学学报.PDF

ＤＯＩ：１０．１３８７８／ ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｎｕｉｓｔ．２０１６．０５．００４ 李祥超 　 李鹏飞　 周中山　 曹洪亮　 陈则煌１ １ １ １ １ 基于天线接收原理雷电流监测方法的研究 摘要 ０　 引言 针对天线耦合雷电电磁波信号频谱 及能量不准确的问题，利用实验和理论 　 　 雷电是自然界频繁发生的一种高强度电磁脉冲现象，因其影响 相结合的方法，建立天线接收雷电电磁 ［１］ 面积大，受到气象、电力、铁路、石油、航空等诸多部门的广泛关注 ． 波信号的等效电路，分析雷电电磁波信 号的频谱和能量分布规律，提出一种用 雷电流及其雷电电磁脉冲是雷电参数的主要内容，是掌握雷电活动 宽带天线监测雷电流的方法，通过测量 规律和性质的重要前提．雷电电磁脉冲作为一种雷电放电短暂瞬变的 雷电辐射源的电磁脉冲在宽带天线上耦 电磁现象，从其时域波形看，一般具有陡峭的前沿、很高的峰值场强， 合的电压幅值和能量幅值推算雷电流值 的大小及其变化趋势．结果表明：宽带天 脉冲宽度较窄；从频域看，则覆盖了较宽的频带．它可能对电子、电力、 线能准确地监测雷电电磁脉冲和雷电电 ［２⁃３］ 光电、微波等设施造成破坏，甚至使其设备失效或永久的损坏 ． 流值以及它们的变化趋势．实验结果和 近年来，对雷电流、雷电电磁脉冲以及宽带天线的研究引起越来 理论分析结论基本吻合．研究结果对雷 ［４⁃１３］ ［４］ 电监测预警系统的改进和雷电参数及其 越多学者的重视 ．王巨丰等 改进了雷电参数计算模型和磁带法 活动规律的研究具有指导意义． 测量装置，提出将磁带封装在ＰＶＣ塑料管中的方法，提高了测量装置 关键词 ［５］ 的抗干扰度．杨静等 研制了一种磁场测量天线系统，对雷电流及其 宽带天线；雷电电磁波；耦合；Ｓ１１曲 ［６］ 线；能量 近距离电磁环境进行了测量，取得较好的测量结果．赵斌等 设计了 一种远程雷电流监测系统，使用Ｒｏｇｏｗｓｋｉ 电流探头测量雷电流信号． 中图分类号 ＴＭ８６２ ［７］ 王婧 利用光学电流传感器的原理，设计了一套可用于实时测量雷 文献标志码 Ａ 电直击电流的装置．但是这些已见文献中没有研究宽带天线对雷电电 磁脉冲耦合的情况．本文利用４种天线同时耦合同源雷电电磁波进行 对比分析，提出一种用宽带天线监测雷电流的方法．通过自制宽带天 线，测量雷电辐射源的电磁脉冲在接收天线上耦合电压幅值来推算 雷电流值的大小．实验结果表明，该方法能更准确地测量雷电电磁脉 冲的大小及其变化趋势，为今后雷电监测系统的改进以及雷电参数 及其活动规律的研究提供相关参考．