專利名稱：一種雷電探測的光學(xué)輔助探測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種雷電探測的光學(xué)輔助探測電路技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實用新型屬于電子領(lǐng)域，特別涉及一種用于雷電探測的光學(xué)輔助探測電路。
背景技術(shù)：
[0002]雷電發(fā)生時會福射出電磁信號、光信號和聲音信號。由于大氣溫度梯度的影響使雷聲在傳播過程中向空間折射，雷聲可聞的距離較近，而且不易于與背景聲音區(qū)分，因此雷聲探測的意義有限。雷電電磁波在幾Hz到幾GHz都有能量分布，主要集中在IkHz 500kHz 的頻段以內(nèi)，其波形和頻譜都有明顯的特征。根據(jù)多年的實測數(shù)據(jù)，在150km遠(yuǎn)處雷電輻射場的平均強(qiáng)度為4V/m，能夠被可靠地接收處理。[0003]雷電的光譜范圍從紫外到紅外，每一次雷電輻射的光能平均為450kJ，其主要能量集中在紅外譜段，且紅外輻射具有很強(qiáng)的穿透云霧的能力。雷電的光電信號幾乎在同一時刻產(chǎn)生，因此同時檢測雷電的光、電信號，可使誤報雷電的幾率降為零。[0004]根據(jù)上述分析，針對目前基于電磁場輻射的雷電探測儀探測精度較低的缺陷，本案由此產(chǎn)生。實用新型內(nèi)容[0005]本實用新型的目的，在于提供一種雷電探測的光學(xué)輔助探測電路，其可根據(jù)雷電放電過程中伴隨的閃電光電效應(yīng)，結(jié)合電磁場信號共同對雷電現(xiàn)象進(jìn)行確認(rèn)并確定雷電個數(shù)。[0006]為了達(dá)成上述目的，本實用新型的解決方案是[0007]—種雷電探測的光學(xué)輔助探測電路，包括光敏二極管、I-V變換模塊和比較器，其中，光敏二極管的輸出端連接ι-ν變換模塊的輸入端，將探測的光信號轉(zhuǎn)換為微電流信號后送入I-V變換模塊；所述I-V變換模塊的輸出端連接比較器的輸入端，將微電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號后送入比較器；所述比較器將前述電壓信號與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，當(dāng)電壓信號大于預(yù)設(shè)值時向雷電探測儀的信號與數(shù)據(jù)處理單元輸出一脈沖，該脈沖的寬度和時序與雷電探測儀的電磁場信號一致。[0008]上述光敏二極管米用S5870光電管。[0009]上述I-V變換模塊采用帶反饋電阻的運算放大器，該運算放大器的同相輸入端接地，反相輸入端連接光敏二極管的輸出端。[0010]上述比較器采用運算放大器，該運算放大器的反相輸入端連接電壓的預(yù)設(shè)值，同相輸入端連接I-V變換模塊的輸出端。[0011]采用上述方案后，本實用新型中的光敏二極管將探測到的閃電光信號轉(zhuǎn)換為微電流信號，經(jīng)I-V變換模塊轉(zhuǎn)換成電壓信號，光電壓信號超過一定值后，比較器輸出一脈沖， 此脈沖的寬度和時序與雷電探測儀電磁場信號一致，則可確認(rèn)為有閃電發(fā)生，否則說明探測到的信號是干擾信號；確認(rèn)為閃電的閃電脈沖信號傳輸?shù)嚼纂娞綔y儀的信號與數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行雷電個數(shù)的計數(shù)使用。本實用新型在現(xiàn)有雷電探測儀基礎(chǔ)上增設(shè)光學(xué)輔助探測電路，利用光電管探測到的閃電光信號對雷電發(fā)生的個數(shù)進(jìn)行輔助確認(rèn)，提高雷電探測精度。

[0012]圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；[0013]圖2是本實用新型的一種具體電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
[0014]以下將結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。[0015]如圖I所示，本實用新型提供一種雷電探測的光學(xué)輔助探測電路，包括光敏二極管、I-V變換模塊和比較器，下面分別介紹。[0016]光敏二極管用于探測閃電光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換為微電流信號，送入I-V變換模塊；所述光敏二極管可采用濱松公司的S5870光電管。[0017]I-V變換模塊用于將光敏二極管輸出的微電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，再送入比較器；所述ι-ν變換模塊可采用運算放大器來實現(xiàn)。[0018]比較器將前述電壓信號與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，當(dāng)所述電壓信號大于預(yù)設(shè)值時，比較器向雷電探測儀的信號與數(shù)據(jù)處理單元輸出一脈沖，該脈沖的寬度和時序與雷電探測儀的電磁場信號一致，這樣即可確認(rèn)有閃電發(fā)生，否則說明探測到的信號是干擾信號；同時雷電探測儀的信號與數(shù)據(jù)處理單元會記錄比較器輸出脈沖的個數(shù)，也即雷電發(fā)生的個數(shù)。在本實施例中，比較器可采用運算放大器。[0019]本實用新型在具體實施時，配合圖2所示，光敏二極管可采用濱松公司的S5870光電管采集紅外光信號，并將轉(zhuǎn)換生成的微弱光電電流送入I-V變換模塊中運算放大器的反相輸入端，所述I-V變換模塊中運算放大器的同相輸入端接地，光電電流通過反饋電阻Rf 產(chǎn)生電壓，完成光生電流到電壓的轉(zhuǎn)換；前述光電壓信號經(jīng)一電容連接到運放比較器的同相輸入端，反相輸入端連接作為參考電壓閾值的預(yù)設(shè)值，當(dāng)光電壓信號超過閾值時，比較器輸出一脈沖；若該光脈沖信號與雷電探測儀電磁場信號的寬度和時序一致，則認(rèn)定檢測到的光信號是雷電信號，同時確認(rèn)為閃電的閃電脈沖信號傳輸?shù)嚼纂娞綔y儀的信號與數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行雷電個數(shù)的計數(shù)使用。本實用新型在現(xiàn)有雷電探測儀基礎(chǔ)上增設(shè)光學(xué)輔助探測電路，利用光電管探測到的閃電光信號對雷電發(fā)生的個數(shù)進(jìn)行輔助確認(rèn)，提高雷電探測精度。[0020]本實用新型中所述具體實施案例僅為本實用新型的較佳實施案例而已，并非用來限定本實用新型的實施范圍。即凡依本實用新型申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)作為本實用新型的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求1.一種雷電探測的光學(xué)輔助探測電路，其特征在于包括光敏二極管、I-V變換模塊和比較器，其中，光敏二極管的輸出端連接I-V變換模塊的輸入端，將探測的光信號轉(zhuǎn)換為微電流信號后送入I-V變換模塊；所述I-V變換模塊的輸出端連接比較器的輸入端，將微電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號后送入比較器；所述比較器將前述電壓信號與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，當(dāng)電壓信號大于預(yù)設(shè)值時向雷電探測儀的信號與數(shù)據(jù)處理單元輸出一脈沖，該脈沖的寬度和時序與雷電探測儀的電磁場信號一致。
2.如權(quán)利要求I所述的一種雷電探測的光學(xué)輔助探測電路，其特征在于所述光敏二極管采用S5870光電管。
3.如權(quán)利要求I所述的一種雷電探測的光學(xué)輔助探測電路，其特征在于所述I-V變換模塊采用帶反饋電阻的運算放大器，該運算放大器的同相輸入端接地，反相輸入端連接光敏二極管的輸出端。
4.如權(quán)利要求I所述的一種雷電探測的光學(xué)輔助探測電路，其特征在于所述比較器采用運算放大器，該運算放大器的反相輸入端連接電壓的預(yù)設(shè)值，同相輸入端連接ι-v變換模塊的輸出端。
專利摘要本實用新型公開一種雷電探測的光學(xué)輔助探測電路，包括光敏二極管、I-V變換模塊和比較器，其中，光敏二極管的輸出端連接I-V變換模塊的輸入端，將探測的光信號轉(zhuǎn)換為微電流信號后送入I-V變換模塊；所述I-V變換模塊的輸出端連接比較器的輸入端，將微電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號后送入比較器；所述比較器將前述電壓信號與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，當(dāng)電壓信號大于預(yù)設(shè)值時向雷電探測儀的信號與數(shù)據(jù)處理單元輸出一脈沖，該脈沖的寬度和時序與雷電探測儀的電磁場信號一致。此種電路結(jié)構(gòu)可根據(jù)雷電放電過程中伴隨的閃電光電效應(yīng)，結(jié)合電磁場信號共同對雷電現(xiàn)象進(jìn)行確認(rèn)并確定雷電個數(shù)。
文檔編號G01R19/17GK202748412SQ20122045009
公開日2013年2月20日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者周樹道, 王敏, 陳加清, 寧軍, 程聰穎, 張國勇, 周賢哲, 金永奇, 劉星 申請人:中國人民解放軍理工大學(xué)氣象學(xué)院, 北京藍(lán)湖空間科技發(fā)展中心