中国防雷企业网 - 高时间分辨率G 多站同步雷电测量系统

高时间分辨率G 多站同步雷电测量系统

高时间分辨率GPS多站同步雷电测量系统可测量闪电发生时产生的一系列电磁辐射脉冲的到达测站的绝对时间，利用多站点的雷电电磁辐射脉冲同步观测时，可通过脉冲到达各站的时间差反演雷暴的移动路径、发展过程、电荷量等详细信息，为研究建立局地雷暴模型，计算雷暴强中心区位置，分析雷暴严重程度，搞清雷暴的电荷结构及发生发展机制提供了重要手段。
高时间分辨率GPS多站同步雷电测量系统，由多个分布在不同地理位置的观测子站组成，每个子站可同时测量闪电的三个参量，即闪电的快变化电场（0-5MHz带宽，时间常数为2ms）;闪电的慢变化电场（带宽为0-2MHz，时间常数为6秒）；大气平均电场（±50Kv/m）。由于采用GPS同步的亚微秒时钟（绝对时间信息），可在高时间分辨率下实现多站同步对雷电放电参数的快速、同步、连续记录，其同步分辨率为50ns，同步精度≤0.1μs，测量范围±10V,测量分辨率16Bit,记录一次闪电数据1.5秒。该系统主要由GPS同步亚微秒时钟、快变化电场测量仪、慢变化电场测量仪、大气平均电场仪、闪电同步触发仪及数据自动采集处理系统六组成。并配有先进的多任务实时数据自动采集及历史资料显示处理软件，操作方便，功能强大。
该系统的关键技术是研制了“GPS同步亚微秒高精度时钟”，它的高分辨率高精度是基于GPS的1PPS脉冲的上升沿与20MHz晶振时钟节拍同步实现的。它可快速输出显示一个绝对的当地时区或格林尼治时区(UT)日历时间(年、月、日、时、分、秒、毫秒、纳秒)，时间分辨率为50ns（与1PPS脉冲精度一致），时间精度高达±50ns。并可即时记录由外部事件产生的触发信号的绝对时间，通过通信接口向外部用户设备输出时间信息数据。最重要的创新技术是用测频技术对晶体振荡器的频率进行等间隔测量，通过计算处理得到因温度变化等因素造成的漂移的订正系数，补偿了因频率稳定度造成的计时误差，这样大大提高了系统绝对时间的精确度。此高精度时钟可独立应用，还可显示GPS天线所处的精确位置、海拔高度，定位精度可达米量级。该系统中有三部分（快变化电场测量仪、慢变化电场测量仪、大气平均电场仪），获得了具有自主知识产权的专利技术，并在野外多站雷电电磁辐射脉冲同步测量实验中得到了应用，获得了大量有价值的资料。
GPS同步的高精度亚微秒时钟，具有使用方便，费用低，全天候工作等优点。随着国家经济发展，高分辨率高精度时间信息在现代高技术的发展中越来越重要，例如，在航空航天多站点同步测量同一目标（导弹、飞行器等）时，如果有高分辨率高精度的绝对时间信息，就可准确计算出它们的飞行轨道、位置、距离并可跟踪目标。在电力供电系统中，记录输电线路瞬间跳闸的绝对高分辨率高精度时间，对准确分析事故原因可提供非常有用的信息。在大气电参数多站同步测量方面，利用高分辨率高精度的绝对时间差可对闪电定位，并可描绘其闪电通道发生发展的轨迹和辐射特征，而且多站同步测量闪电的电场变化波形，可为雷电物理过程的进一步理论研究积累基础性数据，并为发展雷电防护关键技术提供重要的技术保障。
在诸多领域中要求时间分辨率和精度越来越高，GPS同步的亚微秒高精度时钟，可推广到我国的其它时频应用领域，如电信、航空航天、军事、电力、铁路等部门，其应用领域将越来越广泛。高时间分辨率GPS多站同步雷电测量系统的建立，进一步为研究雷电提供先进的技术手段，将为我国的雷电物理理论研究、实用性雷电防护措施等做出重大贡献。并可推广到气象系统、森林防火等部门应用，为我国的经济建设做出贡献。

< 上一篇		下一篇 >

相关项目