用高速摄像机对负地闪先导光学观测
高速摄像机用于研究闪急沸腾喷雾规律
高速摄像机用于研究闪急沸腾喷雾规律
高速摄像机是工业化的产物，是基于普通摄像机，但性能比普通摄像机要高很多的。
其拍摄频率一般是普通摄像机的几十倍甚至上百倍，能够达到惊人的成千上万帧每秒，这个数据是很可怕的，一秒钟能够抓拍到几千张照片这在以前是无法想象的，所以高速摄像机凭借着这一特性被用于记录观察一些高速移动物体的运动轨迹。
高速摄像机现在不仅仅用于工业，农业、军事、航天航空、科学实验等各个领域也都有涉及。
其中，闪急沸腾喷雾规律便属于应用高速摄像机进行实验的一个方面。
在高温高压喷雾罐中，使用高速摄像机进行观察喷雾发展的全过程。
通过采用特殊的高温、高压喷雾罐,可从三个垂直方向的石英玻璃窗口,用高速摄影记录喷雾发展的全过程,探索了各种不同燃料和在不同条件下对闪急沸腾喷雾规律的影响。
千眼狼高速摄像机便是一款很适合这种实验的国产高速摄像机，它是由合肥君达高科自主研发的，有着强大的中科大技术团队作为技术支持，性能毫不逊色于进口的那些产品，在保证质量的前提下，价格是最实惠的，堪称性价比最高的高速摄像机。
技能认证防雷知识竞赛(习题卷14)
技能认证防雷知识竞赛(习题卷14)第1部分：单项选择题，共43题，每题只有一个正确答案,多选或少选均不得分。
1.[单选题]第二类防雷建筑物，当其高度超过（ ）时，利用滚球法，球体垂直下降时接触到水平突出外墙的物体，应采取相应的防雷措施。
A)30mB)40mC)45mD)60m答案:C解析:GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》第4.3.9条2.[单选题]电子信息系统设备主机房选择在建筑物底层中心部位并安置在序数较高的雷电防护区内，主要是因为这些区域__。
( )A)不会受到直接雷击B)没有雷电电磁干扰C)雷电电磁环境较好D)便于在发生火灾事故时撤离答案:C解析:3.[单选题]有一栋高15层二类防雷框架结构的建筑物,该楼设有10根引下线,当首次雷击直击雷击中该大楼时,大楼第14层和第8层单根引下线的雷电流强度分别为( )。
A)16.5kA15kAB)16.5kA10kAC)30kA15kAD)30kA10kA答案:C解析:GB 50057-2010 附录E4.[单选题]质量体系文件中的（ ）是规定实验室的质量活动方法和要求的文件，是质量手册的支持性文件。
A)指南B)规范C)作业指导书D)程序文件答案:D解析:《防雷装置检测审核与验收》第三章3.2节（七）5.[单选题]某环形接地体周长为 200m，所在地土壤电阻率为 400Ω. m，则工频接地电阻与冲击接地电阻的换算系数为__。
( )A)5B)2.5C)1D)0.26.[单选题]电能表箱的符号表示为（ ）。
A)APB)ATC)AWD)AF答案:C解析:《建筑电气技术》表3-57.[单选题]第一类防雷建筑物，独立接闪杆与该建筑物的防雷装置在地中的间隔距离S e1应为（ ）。
A)Se1≥0.4(Ri+0.1hx)B)Se1≥0.1(Ri+hx)C)Se1≥0.4RiD)Se1≥4.24Ri答案:C解析:GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》第4.2.1条第5款8.[单选题]向上负地闪是（）oA)先导向上，地闪电流方向向下B)先导向上，地闪电流方向向上C)先导向下，地闪电流方向向上D)先导向上，地闪电流方向向下答案:B解析:9.[单选题]埋设在土壤中的人工接地体其距墙或基础不宜小于（ ）。
光学仪器在地震预警中的应用案例
光学仪器在地震预警中的应用案例1. 背景地震是一种自然灾害，给人类社会带来巨大的损失预警地震一直是科研人员和技术专家关注的焦点近年来，光学仪器在地震预警领域的应用逐渐受到重视本文将介绍几种光学仪器在地震预警中的应用案例，以展示其在地震监测和预警方面的潜力2.1 光纤传感器光纤传感器是一种基于光纤的全光路传感技术，具有灵敏度高、抗干扰性强、传输距离远等特点在地震预警领域，光纤传感器可以用于监测地壳形变、地面位移等参数当发生地震时，地壳会产生形变，这些形变可以通过光纤传感器实时监测到光纤传感器还可以测量地震波的传播速度，为预警系统提供宝贵的时间信息2.2 干涉ometric地震预警系统干涉ometric地震预警系统利用干涉ometric技术测量地壳形变该系统由两个或多个光学望远镜组成，它们同时观测同一地区的天空通过分析两个望远镜捕获的干涉图，可以精确地测量地壳形变当干涉ometric系统检测到地壳形变超过预定阈值时，会触发预警信号，通知相关部门采取应对措施2.3 激光雷达激光雷达是一种利用激光进行测距和测速的光学仪器在地震预警领域，激光雷达可以用于监测地面位移和地震波传播当发生地震时，激光雷达可以实时测量地面位移，为预警系统提供数据支持此外，激光雷达还可以测量地震波的传播速度，有助于提高预警的准确性2.4 全息地震预警系统全息地震预警系统利用全息技术记录地震波传播过程中的光学信息该系统由一个激光光源、一个光学望远镜和一个全息记录装置组成当地震波传播时，光学望远镜捕捉到地震波经过地区的光场变化，全息记录装置将这些变化记录在全息光带上通过分析全息光带上的信息，可以实时监测地震波的传播情况，为预警系统提供数据支持3. 结论光学仪器在地震预警中的应用具有广泛的前景通过光纤传感器、干涉ometric 地震预警系统、激光雷达和全息地震预警系统等应用案例，我们可以看到光学仪器在地震监测和预警方面的重要作用随着光学技术的不断发展，相信在未来，光学仪器将在地震预警领域发挥更大的作用地震预警中光学仪器的创新应用1. 背景地震预警是对即将来临的地震灾害进行预测并及时发布信息的过程，这对于减轻地震造成的损失具有重要意义随着科技的发展，光学仪器在地震预警领域的应用日益广泛，为地震监测和预警提供了新的思路和方法本文将介绍几种光学仪器的创新应用案例，以展示其在地震预警方面的潜力2. 光学仪器在地震预警中的创新应用案例2.1 差分干涉仪差分干涉仪是一种基于干涉原理的光学仪器，可以用于测量地壳形变该设备通过对比两个不同地点的干涉条纹，可以精确地检测出地壳形变当地壳发生形变时，差分干涉仪能够实时捕捉到这些变化，并迅速发出预警信号这为地震预警提供了更为精确和可靠的数据支持2.2 光纤地震仪光纤地震仪是一种利用光纤的弹性特性来检测地震波的新型地震仪当地震波通过时，光纤会发生拉伸和压缩，从而改变光信号的传输特性通过分析这些变化，可以精确地测定地震波的传播时间和振幅光纤地震仪具有高灵敏度、高抗干扰性和长距离传输的特点，为地震预警提供了重要的技术支持2.3 激光雷达扫描技术激光雷达扫描技术是一种利用激光进行测距和测速的光学技术在地震预警中，激光雷达可以用于实时监测地面位移和地震波的传播当地震波传播时，激光雷达能够精确地测量地面位移，为预警系统提供实时数据此外，激光雷达还可以测量地震波的传播速度，有助于提高预警的准确性2.4 卫星光学观测系统卫星光学观测系统是一种利用卫星平台搭载光学仪器进行地震预警的技术通过卫星光学观测系统，可以实现对地球表面的大范围监测，获取地壳形变、地面位移等信息当发生地震时，卫星光学观测系统能够迅速捕捉到地壳形变，并通过卫星传输系统将预警信息发送给地面接收站这种方法具有覆盖范围广、监测速度快的优点，有助于提高地震预警的时效性3. 结论光学仪器在地震预警中的创新应用为地震监测和预警提供了新的手段和方法通过差分干涉仪、光纤地震仪、激光雷达扫描技术和卫星光学观测系统等应用案例，我们可以看到光学仪器在地震预警方面的重要作用随着光学技术的不断进步，相信在未来，光学仪器将在地震预警领域发挥更大的作用，为人类社会提供更加及时和准确的地震预警信息应用场合差分干涉仪差分干涉仪主要应用于地壳形变的监测它可以用于地震预警、地质灾害预警、大型工程安全监测等领域通过实时监测地壳形变，可以准确预测地震的发生和地震波的传播，为地震预警提供重要数据光纤地震仪光纤地震仪主要应用于地震预警和地震监测它可以用于地震预警系统、地震研究、地质勘探等领域光纤地震仪的高灵敏度和长距离传输的特点使其成为地震监测的重要工具激光雷达扫描技术激光雷达扫描技术主要应用于地面位移监测和地震波传播的实时监测它可以用于地震预警、地质灾害预警、大型工程安全监测等领域激光雷达的高精度和快速测量能力使其成为地震预警的重要手段卫星光学观测系统卫星光学观测系统主要应用于大范围的地表监测它可以用于地震预警、地质灾害预警、环境监测等领域卫星光学观测系统的覆盖范围广和监测速度快的特点使其成为大范围地震预警的有效工具注意事项设备的精度和稳定性光学仪器在地震预警中的应用对设备的精度和稳定性有很高的要求因此，在使用光学仪器进行地震预警时，需要定期进行设备的校准和维护，确保设备的准确性和可靠性环境因素的影响光学仪器在地震预警中的应用可能会受到环境因素的影响，如天气、温度等因此，在使用光学仪器进行地震预警时，需要考虑环境因素对设备的影响，并采取相应的措施，如在恶劣天气下停止监测等数据处理和分析光学仪器在地震预警中产生的大量数据需要进行处理和分析因此，需要有专业的数据处理和分析人员，以及相应的软件和硬件支持，以确保预警信息的准确性和及时性预警信息的发布和响应光学仪器在地震预警中的应用需要有一个高效的预警信息发布和响应机制因此，需要建立相应的预警信息发布系统，并与相关部门和机构进行协调，确保预警信息的及时发布和有效响应法律法规的遵守在使用光学仪器进行地震预警时，需要遵守相关的法律法规，如隐私保护、数据安全等因此，需要建立相应的法律法规遵守机制，确保预警活动的合法性和合规性光学仪器在地震预警中的应用具有广泛的前景和重要的意义通过合理应用光学仪器，可以提高地震预警的准确性和及时性，为地震灾害的防范和减轻提供重要支持同时，需要注意相关的注意事项，确保预警活动的有效性和合法性。
【国家自然科学基金】_梯级先导_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
2013年 科研热词 先导 高速摄像 风力发电机状态 预击穿 雷击概率 随机模拟 闪电定位 连续电流 辐射和光学特征 直窜先导 放电过程 宽带干涉仪 姿态角 多回击负地闪 地闪 回击 不规则脉冲簇 vhf干涉仪定位 推荐指数 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
科研热词 地闪 高速摄像 回击 先导 雷电监测网 雷电 闪电 负先导分叉 观测 窄带干涉仪 正电荷区'预击穿过程 放电过程 多接地点 地闪全过程 云闪 中国内陆高原 vhf辐射 m过程 k变化
科研热词 闪电三维定位系统 连接过程 时差法 新型云闪 放电过程 吸引半径 双极性窄脉冲 先导
推荐指数 1 1 1 1 1 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
科研热词 高速摄像 闪电 跃变尺度 空间先导 短基线 电场变化 棒-棒放电 时间差定位 放电通道 操作冲击 发展过程 先导发展速度 人工触发闪电 上行正先导 vhf辐射源
2014年 序号 1 2 3 4 5
科研热词 直窜先导 梯级先导 样本熵 多尺度熵 不规则先导
推荐指数 1 1 1 1 1
推荐指数 4 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
科研热词 梯级先导 雷电 长间隙 速度 负极性放电 电流模型 电场 特征 暗区 击穿放电
触发闪电先导速度和亮度变化特征的初步分析
触发闪电先导速度和亮度变化特征的初步分析∗刘华楠 吕伟涛 张义军 郑栋 张阳 周方聪（中国气象科学研究院雷电物理与防护工程实验室 北京 100081）摘 要2006年8月18日在广州野外雷电试验基地，利用成像率为5000幅/s的高速摄像系统记录了两次地面触发闪电过程。
对这两次触发闪电中上行先导二维发展速度和先导头部亮度变化特征的分析结果表明：上行先导的二维传播速度基本在105m/s量级；在二维图像上先导通道均有明显的拐点，闪电通道有明显拐点处速度一般小于其二维平均速度；虽然先导发展速度随时间的变化没有明显的规律性，但先导二维速度的变化都伴随着先导亮度的明显变化.关键词：触发闪电 先导 速度变化 亮度变化1 引言闪电是自然界常见的一种强烈的发光，发热的现象，同时闪电也能引起重大灾难。
人工引雷技术为我们能更深入地研究闪电的整个过程提供了一种有效途径，常用的人工引雷技术有两种触发方式：地面触发方式，即火箭拖带的细金属线直接接地；空中触发方式，即火箭拖带着的细金属线不接地[1-3]。
人们通过电、光、声、磁等多种仪器对闪电进行综合观测，其中光学观测闪电也是一种非常直观的方法，它能更直观的揭示出闪电先导在发展过程中的传播路径，闪电先导发展速度，闪电先导发展过程中亮度的变化。
在以往的研究中，人们已经在人工引雷试验中获得了一些很好的观测和研究成果[4-7]。
在过去的研究中人们揭示了很多闪电先导及其发展的物理特征，但是受到各种客观因素的影响，国内对闪电先导的光学方面的系统研究还比较欠缺。
本文采用高速摄像系统完整地记录了两次人工触发闪电近地面的发展信息。
对其先导发展，以及速度、亮度变化进行比较详细的研究分析。
2 观测设备和资料选取2006年夏季中国气象科学研究院在广东省从化市进行了人工引雷和自然闪电观测综合试验，观测中使用的是美国Redlake公司生产的MotionProHS-4高速CMOS黑白摄像机，感光面元个数512×512个像素点，记录时间1.6秒,面元尺寸16μm×16μm,像素灰度取值范围0—255，时间分辨率设置为0.2ms，镜头焦距为3.5mm，高速摄像机距离引雷点距离1200m。
基于干涉仪原理的闪电先导VHF辐射源速度测量
涉 仪技 术是 在较 窄 的带宽 内探测 入射 电磁 波直接
到 达相 距较 近 的 ２个 接收 天线 上 的相 位差 来确定 闪电放 电产 生 的辐 射 源 的位 置 的方 法．Ｈａ ｅ ｇ ｙｎ ａ
ａ ｄＷａｗｉ ［ ］ 早 设 计 了 利 用 闪 电放 电产 生 ｎ ｒ ｃ ４ 最 ｋ
空 图像 ， 是对 闪 电发 展 的 物 理 过程 进 行 研 究 的有
效 手段 ．
天线 阵 ， 系 统 的 工 作 中 心 频 率 为 ２ ０ ＭＨｚ 该 ８ ，
３ｄ 带 宽 为 ６ＭＨｚ正 交天 线 阵 中 的天 线 ５接 收 Ｂ ，
的信 号 同时与 其他 ４个 天 线 的 信号 干 涉 ， 生 出 产 ８路 相 位 信 息 ， ８通 道 数 字 化 仪 缓 冲后 ， 过 经 通
（ ． 水师 范 学院 物 理 与信 息科 学学 院 ， 肃 天水 ７ １ ０ ； １天 甘 ４ ０ １ ２ 中 国科 学 院 寒 区旱 区环 境与 工程研 究所 西部 气候环 境与 灾 害 实验 室 ， 肃 兰 州 ７ ０ ０ ） ． 甘 ３ ０ ０
摘 要 ： 述 了 闪 电 ＶＨＦ辐 射 源窄 带 干 涉仪 定 位 原理 及其 数据 处理 方 法 ， 用 改 进 的 窄 带 干 涉 仪 系 统 对 闪 电 先 导 简 利
时也 伴 随着大 量 的高频 和甚 高频 电磁辐 射脉 冲 的
产生， 这部 分 辐射 主 要 来 自于 闪 电通 道 形 成 时 的 击 穿过程 口 中电荷 输 运 和 电荷 中 和 时 的加 速 度 的 变化 ， 而云 体对这 部分 辐射 来说 是透 明 的 ， 这对 于 大部分 发 生在 云 内的放 电通道 不能有 效应 用光 学 手段来 观测 的闪 电来 说 ， 利用 闪 电放 电过程 产
一次多分叉多接地的空中触发闪电过程
第２ １ 卷 １期 ２ ０ １ ０年 ２月
应 用 气 象 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰ ＰＬＩ Ｅ Ｄ ＭＥ ＴＥＯＲＯＬ ＯＧＩ ＣＡＬ Ｓ ＣＩ Ｅ ＮＣＥ
Ｖｏ １ ． ２ １，Ｎｏ ． １
Ｆｅ ｂ ｒ ｕ ａ ｒ ｙ ２ ０ １ ０
一
次 多分 叉 多接 地 的 空 中触 发 闪 电过 程
闪 电通道产生 多 分叉 和 多接 地行 为 的物 理 机制 还 缺 电晕 电流测 量 的 电阻值 为 ２ ｋ Ｑ， 金 属 尖端 距 离 地 面 高度 为 １ １ Ｔ Ｉ ； 磁 天 线 的 带 宽 为５ ０ ｋ Ｈｚ ～３ ０ ＭＨｚ ； 干
涉仪 天线 的带宽 为 ２ ５ ￣２ ９ ０ ＭＨｚ 。
闪电是一 种 具 有 强 烈 破 坏效 应 的 天 气 现象 ＿ １ ］ ， 通 常伴 随强对 流 天气 过程 而 发 生 ， 造 成 严 重 的 人 员
【国家自然科学基金】_闪电电流_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42
推荐指数 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2014年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
2014年 科研热词 通道温度 连续电流过程 负地闪 特征参数 正地闪 总地闪 平均电流 大电流地闪 地闪密度 回击电流 光谱 作用积分 人工触发闪电 云地闪电 m 分量 推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
科研热词 高速摄像 闪电放电通道 负地闪 地闪 预击穿 青藏高原 雷暴 闪电光谱 连续电流 辐射场场强 辐射和光学特征 能量 等离子体温度 直窜先导 电荷源 电磁场特征 电导率 放电过程 放电电流 峰值电流 大兴安岭林区 多谱线法 多回击负地闪 回击间隔 回击次数 回击 双接地 半径 光谱总强度 先导 作用积分 人工触发闪电 下降时间 上行先导 上升 vhf辐射源通道 vhf干涉仪定位 saha方程 m变化 m分量 mp变化 k变化
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39
闪电初始预击穿过程辐射脉冲特征及电流模型
闪电初始预击穿过程辐射脉冲特征及电流模型武斌;张广庶;文军;张彤;李亚珺;王彦辉【摘要】利用2012年青海大通地区高精度闪电三维辐射源定位结果和宽带电场脉冲波形同步数据,基于3种改进的传输线模型和粒子群优化算法,拟合发生在不同距离上不同类型闪电初始预击穿过程的双极性脉冲波形结构,反演初始流光通道内电流波形和特征参数,对比分析3种模型对初始预击穿过程和梯级先导双极性脉冲波形的拟合效果,统计分析4类闪电初始预击穿脉冲的物理特征.结果表明:3种改进的传输线模型均能较好地拟合出双极性脉冲结构,且MTLE模型更合理.负地闪的初始预击穿过程和梯级先导过程呈现出相同的传输特征,即均以梯级形式发展,且拟合物理参量也较为接近.初始流光向上的路径长度大于初始流光向下的路径长度,初始流光向上击穿进入上部正电荷区的路径上中和的总电荷量和总垂直偶极矩远大于初始流光向下的路径上中和的总电荷量和总垂直偶极矩.%Physical characteristics of the initial breakdown pulse has been studied widely,but the exact three-dimensional position of the initial breakdown pulse and physical characteristics of the maximum amplitude initial breakdown pulse are not understood deeply yet.Based on three improved transmission line models and particle swarm optimization algorithm,the bipolar pulse of initial preliminary breakdown process in different types of lightning at different distances is fitted by using high-precision lightning three-dimensional radiation source localization results and synchronization data of wideband electric field pulse waveform at Datong of Qinghai.The radiation field component is modified and the current waveform of initial streamer channel and characteristic parameters are derived.The fitting effect ofthree models on the bipolar pulse waveform of the initial preliminary breakdown process and step leader process are comparatively analyzed,and the physical feature of the initial breakdown pulse are statistically analyzed.At the same time,the bipolar pulse propagation mechanism and physical characteristics of the lightning initial pre-breakdown process are further studied.All three models can reasonably fit the measured bipolar waveforms.and it may be more reasonable that the current in the channel exponentially decays with height.The leader process and the initial preliminary breakdown process of the negative cloud-to-ground flash show cascaded developing,and both parameters using MTLE model fitting is close,indicating their transmission features are similar.The total amount of charge,total vertical dipole moment and the path length of the initial streamer upward propagating to positive charge region are larger than that of the initial streamer downward propagating to positive charge region.It may be related with the distance between the positive and negative charge region.When fitting the bipolar pulse waveform with three improved transmission line models,no model is constantly better than the other models,and it depends on specific analysis of the pulse structure.It should be noted that some of the initial pre-puncturing process bipolar pulse sometimes superimposed on the high frequency pulse,which may affect the fitting effect,but these pulses are considered inevitable product of the lightning discharge process.The presence of these pulses cannot be ignored when fitting.The wide-band electric field pulse waveform produced by lightning discharge is also distorted by the influence ofenvironmental factors (mountains,trees,etc.) during the transmission process,which may cause the fitting effect of the pulse rising edge and the pulse end period not ideal,and therefore,synchronized electric field pulse waveform data in other observation stations can be selected for comparison and confirmation.【期刊名称】《应用气象学报》【年(卷),期】2017(028)005【总页数】13页(P555-567)【关键词】初始预击穿过程;双极性脉冲结构拟合;脉冲电流模型;青藏高原【作者】武斌;张广庶;文军;张彤;李亚珺;王彦辉【作者单位】中国科学院寒区旱区环境与工程研究所寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室,兰州730000;中国科学院大学,北京100049;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室,兰州730000;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室,兰州730000;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室,兰州730000;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室,兰州730000;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室,兰州730000【正文语种】中文利用2012年青海大通地区高精度闪电三维辐射源定位结果和宽带电场脉冲波形同步数据，基于3种改进的传输线模型和粒子群优化算法，拟合发生在不同距离上不同类型闪电初始预击穿过程的双极性脉冲波形结构，反演初始流光通道内电流波形和特征参数，对比分析3种模型对初始预击穿过程和梯级先导双极性脉冲波形的拟合效果，统计分析4类闪电初始预击穿脉冲的物理特征。
地闪近地面形态特征的数值模拟
地闪近地面形态特征的数值模拟谭涌波;张冬冬;周博文;师正;陈之禄;陈超【摘要】As a common phenomenon in nature,lightning can influence living environment and production ex-tremely.With continuous field lightning observation tests and model experiments,the understanding of lightning process is making a great progress,especially for cloud-to-ground (CG)lightning progression process.The spatial propagation of lightning shows characteristics of randomness,which make lightning unpredictable and lightning protection difficult. The influence of different lightning spatial configurations on CG lightning process isstudied,including the location of stroke points,the length of upward leader,the tip location of downward leader when up-ward leader trigger,form of lightning attachment process.Based on existing model,a region near to the ground is highlighted and the spatial resolution is improved.A 2-dimension model of CG lightning progress process is developed to simulate different lightning spatial configurations by changing random parameters via using the finite difference method.It shows that the difference of lightning spatial configurations will make the location of stroke points different,and random lightning spatial configurations make the length of upward leader random.The range of length of upward leader is 77 m to 609 m,and it concentrates on 100 m to 200 m.Besides,statistical results show that the length of upward leader triggered from building is longer than that triggered from the ground.Italso makes the tip location of downward leader when up-ward leader trigger distribution regularly.The tip location presents ellipsoidal distribution over the build-ing.Also,different lightning spatial configurations will affect the form of CG lightning attachmentprocess.Simulation results emerge three lightning attachment process forms and all can be verified by field lightning observations.All these outcomes show that lightning spatial configuration plays an important role in affecting CG lightning process. In addition,according to a series of statistical analysis,it shows that the length of downward leader and the length of upward leader near the ground have certain linear correlation.The other factors of light-ning have little correlations,such asthe length of downward leader near the ground and striking distance, the length of upward leader and lightning horizontal extent.%该文在已有闪电随机放电参数化方案的基础上，截取近地面区域，保持闪电其他基本参数不变，通过改变闪电的空间形态，对同一背景下的闪电进行多次模拟，研究闪电近地面空间形态的差异对闪电击地点位置、上行先导长度、上行先导触发时下行先导的尖端位置及连接过程形态等参数的影响，并探索闪电参数之间的相关性。
双向先导正端突然延展现象的高速摄像观测
Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．２ Ｍａｒｃｈ２０２０
武 斌 ，吕 伟 涛 ，齐 奇 ，等 ．双 向 先 导 正 端 突 然 延 展 现 象 的 高 速 摄 像 观 测 ．应 用 气 象 学 报 ，２０２０，３１（２）：１４６１５５． ＤＯＩ：１０．１１８９８／１００１７３１３．２０２００２０２
本文利用广州高建筑物雷电观测站获取的高建 筑物上的雷电高速 摄 像 和 电 场 变 化 同 步 数 据，对 比 了在一次广州塔上行闪电放电过程中双向发展的直
２０１９１０１５ 收 到 ，２０２００１１５ 收 到 再 改 稿 。 资助项目：国家重点研究发展计划（２０１７ＹＦＣ１５０１５０４），国家自然科学 基 金 面 上 项 目 （４１８０５００５，４１７７５０１０），中 国 气 象 科 学 研 究 院 基 本 科 研 业
以往观测表明：负先导以梯级方式发展 ，梯 ［１６１９］ 级的形成主要依靠空间先导和在新先导尖端前部的 电晕流 光 。 ［２０２２］ 正 先 导 则 以 连 续 或 梯 级 的 方 式 传 输［２３２５］，但并未在正 先 导 尖 端 前 部 发 现 类 似 的 空 间 先导。迄今为止，人 们 对 正 先 导 的 传 输 特 征 和 机 制 仍不清楚。一些研究观测到正先导突然延展行为， 如 Ｔｒａｎ 等［９］观 测 到 双 向 先 导 正 端，Ｗａｎｇ 等 报 ［２６］ 道的上行 正 先 导 以 及 Ｋｏｓｔｉｎｓｋｉｙ 等 在 ［２７］ 长 间 隙 放 电试验中观测到的 正 先 导 等，这 可 能 与 正 先 导 的 传 输 机 制 密 切 相 关 ，值 得 进 一 步 探 究 。
务 费 专 项 （２０１８Ｚ００３） 通信作者，邮箱：ｌｙｕｗｔ＠ｆｏｘｍａｉｌ．ｃｏｍ
一次多回击自然闪电的高速摄像观测
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摘
要
２０ ０ ６年 ８月 １日在 广 东 省从 化 市 利 用 成 像 率为 ５ ０ ００幅 ／ 的高 速 摄 像 系统 观测 得 到 了 一 次 包 含 有 １ Ｓ ３个 回击 过 程 的 自然 负 地 闪 ， 梯级 先导 的传 播 速 度 为 １ ｍ／ 的量 级 ； 次 企 图先 导 的传 播 速 度 随高 度 的 降 低 而 减 小 ； 其 ０ ｓ 一 一 次 直窜 先 导 的 传播 速 度 随 高 度 的降 低 而 增 加 。有 ３次 继 后 回 击 相 对 积 分 亮 度 的 峰 值 大 于 首 次 回击 相 对 积 分 亮 度 的 峰值 。研究 发 现 ： 次 自然 闪 电的继 后 回击 及 紧 跟 其后 的连 续 电流 过 程 的发 光 总量 与该 次继 后 回 击 之 前 闪 电 通 此 道 的截 止 时 间 有关 ， 大 的 发光 总 量 对 应 于较 长 的截 止 时 间 ， 小 的发 光 总量 对 应 于 较 短 的截 止 时 间 ， 两 者 没 有 较 较 但
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的物理特 征 ， 受各 种 条 件 限 制 ， 云一 间放 电过 但 对 地
云下部正电荷区与负地闪预击穿过程-中国气象学会
云下部正电荷区与负地闪预击穿过程张义军1,2 孟青1,2 吕伟涛1,2 马明1,2郑栋1,21. 中国气象科学研究院雷电物理与防护工程实验室，北京，1000812. 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，北京，1000813. New Mexico Institute of Mining and Technology, Socorro, New Mexico, USA摘要三维雷电观测系统LMA(Lightning Mapping Array)是最近发展起来的基于GPS时钟同步的闪电VHF辐射源到达时间差(TOA)定位技术，能以很高的时间分辨率(50 ns)和空间定位精度(50—100 m)展现闪电放电发展过程的三维时空分布，揭示雷暴中电荷结构及其与放电过程的关系。
文中利用三维雷电VHF辐射源观测资料分析了负地闪预击穿过程的时空分布特征，讨论了云下部正电荷区对负地闪发生的影响，其结果表明在首次回击之前存在长时间预击穿过程的负地闪中，预击穿过程是云中部负电荷区与下部正电荷区之间的一种云内放电过程，闪电起始于云中部负电荷区，然后向下发展传输，进入正电荷区后闪电通道在云下部正电荷区水平发展，其放电特征与反极性云闪放电一致，云内放电过程最后阶段的K型击穿激发了地闪的梯级先导，梯级先导穿过云下部正电荷区向下发展传输。
云下部正电荷的存在是导致负地闪首次回击之前存在长时间云内预击穿过程的主要原因。
关键词地闪, 正电荷区, 预击穿过程资助课题：国家自然科学基金项目（40475002）和国家重大基础研究项目课题（2004CB4183 06）。
作者简介：张义军，主要从事大气电学研究。
Email:zhangyj@2007-01-31收稿,2007-04-06改回.中图法分类号P427.3Positive charge region in lower part of thunderstorm and preliminarprocess of negative cloud to ground lightningZHANG Yijun1，2MENG Qing1,2 LU Weitao1,2MA Ming1,2ZHENG Dong1,2 PAUL R Krehbiel31. Laboratory of Lightning Physics and Protection, Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081, China2. State Key Laboratory of Severe Weather, Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081,China3. New Mexico Institute of Mining and Technology, Socorro, New Mexico, USAAbstractA new lightning locating technology, called Lightning Mapping Array (LMA), has been developed. The system takes the advantage of GPS technology to measure the times of arrival (TOA) of lightning impulsive VHF radiation events at each remote location. The temporal and 3 D spatial development processes of lightning are described by measurements of the system with high time resolution (50 ns) and space precision (50-100 m). The charge structures in thunderstorms and the relationship between the charge structure and lightning discharge processes are revealed. The temporal and spatial characteristics of preliminary breakdown process in negative cloud to ground(CG) lightning discharges are analyzed based on the data of lightning VHF radiation events. The effect of the positive charge region in the lower part of thunderstorms on the occurrence of negative CG lightning discharge is discussed. The results indicate that the preliminary breakdown process with longer lasting time of negative CG lightning discharges is an intracloud discharge process between the negative and positive charge regions located in the lowerand middle parts of thunderstorms respectively. It initiated from the negative charge region in the middle part and propagated downward. After entered the positive charge region in the lower part, the lightning channel developed horizontally. The characteristics of preliminary breakdown process are consistent with that of inverted intracloud lightning discharges. The stepped leaders were initiated by the K type breakdown which occurred in the last stage of the preliminary breakdown process and penetrated downward through the positive charge region. The existence of positive charge region in the lower part of thunderstorms is the reason why there is a preliminary breakdown process with longer lasting time in thunderstorms before the first return stroke of negative CG lightning discharges take place.Key words Cloud to ground lightning, Positive charge region, Preliminary breakdown process。
基于光学资料的广州塔附近下行地闪特征
基于光学资料的广州塔附近下行地闪特征吴姗姗;吕伟涛;齐奇;武斌;陈绿文;宿志国;姜睿娇;张长秀【摘要】利用2009-2014年广州高建筑物雷电观测站的光学观测资料,结合雷声和电磁场变化波形,对广州塔(高度为600 m)西北部60°扇形区域3 km范围内的119次下行地闪分布特征进行统计分析,结果表明:43.7％(52/119)的地闪发生在区域内4个最高的建筑物上;除了直接击中广州塔的20次地闪(1 6.8％),距离广州塔附近0～1 km的区域未观测到地闪,观测到的距广州塔最近的地闪离广州塔约1.2km;距广州塔1～2 km的区域共观测到35次地闪(29.4％),其中每个高度低于300 m的建筑物被击中的次数不超过1次;距离广州塔2～3 km区域共观测到64次地闪(53.8％),其中有些高度低于300 m的建筑物被地闪击中1次以上,最多达5次.广州塔对附近区域下行地闪的吸引作用使其附近1 km左右范围内未观测到地闪,且1～3 km范围内随距离增加下行地闪密度(扣除击中其他高度不低于300m 的建筑物的地闪)有逐渐增加趋势,说明高建筑物对下行地闪的吸引作用随着距离的增加而逐渐减弱.【期刊名称】《应用气象学报》【年(卷),期】2019(030)002【总页数】8页(P203-210)【关键词】下行地闪;高建筑物;相对地闪密度【作者】吴姗姗;吕伟涛;齐奇;武斌;陈绿文;宿志国;姜睿娇;张长秀【作者单位】中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室,北京100081;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室,北京100081;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室,北京100081;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室,北京100081;中国气象局广州热带海洋气象研究所,广州510080;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室,北京100081;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室,北京100081;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室,北京100081;中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院,青岛266071【正文语种】中文引言地闪是发生在云体与地面之间的大气放电现象[1]。
第四章负地闪放电过程
第四章负地闪放电过程地闪放电过程可以分为预击穿过程、梯级先导、回击、直窜先导、继后回击、回击间的过程等子放电过程。
本章将根据观测事实和理论分析，对发生频率最高的下行负地闪过程进行讨论，并给出各不同放电阶段的详细特征。
4.1预击穿过程预击穿过程是地闪通道伸展出云底之前发生于云内的弱电离过程（参见图3-4）。
对于预击穿过程的研究主要根据它在地面产生的电场变化（Clarence and Malan，1957; Kitagawa and Brook, 196O; Beasley et al, l982）和VHF辐射观测(Rhodes et al., 1994; Shao et al. 1995）。
从地面观测到的电场变化看，在负地闪首次回击之前的电场变化一般可持续几毫秒到几百毫秒，典型值为几十毫秒(Clarence and Malan，1957; Kitagawa and Brook, 196O; Takeuti et al., 196O; Harris and Salman, 1972; Thomson, 1980; Beasley et al, l982)。
Clarence and Malan (l957) 在南非观测到首次回击之前有持续高达200 ms的电场变化过程，5O% 以上超过30 ms，10%超过120 ms。
Kitagawa and Brook (196O) 发现在新墨西哥的持续时间为l0-2O0 ms,最典型的值是30ms。
Thomson (1980) 在Papua New Guinea发现平均值为240ms, 68% 的首次回击之前的电场超过100 ms。
Beasley et al (l982) 在Florida观测到的平均持续时间为l18 ms。
郄秀书等（1998）发现在甘肃地区地闪回击之前的电场变化常超过200 ms。
Malan (1952, 1955)用特殊的条纹照相观测证实在梯级先导之前发生的云内放电过程即预击穿过程常常产生100ms或更长时间的发光。
基于高速摄像观测的闪电光学图像数值分析
基于高速摄像观测的闪电光学图像数值分析
李卫平;许伟;任照环;赵生昊;何静
【期刊名称】《电子设计工程》
【年(卷),期】2022(30)19
【摘要】针对2019年8月7日在重庆陈家坪雷达楼架设的高速摄像机记录到的
一次单通道单回击闪电通道图像进行了数值分析,研究了观测闪电通道的光学特征、先导发展模式、闪电分枝发展情况及电荷转移过程、回击后的连续电流及M分量
特征等。
梯级先导在发展过程中电荷转移数量方面无量级上的明显突变,回击瞬间
电荷除沿主放电通道发生云-地转移外,还沿预先击穿的分枝发生云-空转移。
积分
曲线能直观地反映出主放电通道、闪电分枝先导头部发光亮度变化。
观测到的短连续电流持续时间为28.5 ms,相对发光亮度积分呈幂级数衰减。
【总页数】6页(P169-174)
【作者】李卫平;许伟;任照环;赵生昊;何静
【作者单位】重庆市防雷中心;重庆市气象安全技术中心
【正文语种】中文
【中图分类】TN98
【相关文献】
1.一次多回击自然闪电的高速摄像观测
2.高建筑物上闪电普通摄像观测与分析
3.基于数字摄像能见度自动观测仪的夜间观测技术研究
4.单脉冲放电过程中熔池及材
料蚀除的高速摄像观测研究5.基于高速摄像观测的风电场雷击风机发展过程和特性分析
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基于不间断闪电波形采集的一次皖北雷暴负地闪特征观测
基于不间断闪电波形采集的一次皖北雷暴负地闪特征观测许维伟;李在光;祝宝友;马明【期刊名称】《高原气象》【年(卷),期】2015(0)3【摘要】利用具有不间断信号记录能力系统记录的闪电波形资料,借助人工识别判定各次地闪的回击过程,研究了2012年7月9日发生在安徽淮北地区一次夏季雷暴过程的连续负地闪活动特征。
该次雷暴3141次负地闪中,单回击地闪占15.5%,最大回击次数为18次,每次地闪平均回击次数为4.2次;在整个雷暴期间,单回击地闪比例和每次地闪平均回击次数存在显著的大小变化。
负地闪过程平均持续时间为363.7 ms,相邻回击间隔时间的几何平均为75.3 ms,雷暴成熟期的回击间隔明显小于其它阶段。
总体上后继回击强度远弱于首次回击,10031例后继回击与首次回击峰值强度之比几何平均为0.49,但是强于首次回击的后继回击过程并不罕见,34.8%的多回击地闪至少有一次后继回击强度大于首次回击,全部后继回击中有19.7%的强度超过首次回击。
后继回击强度和回击间隔呈明显的随回击序号的系统性变化特征。
约有38.6%的负地闪伴随可辨的双极性脉冲活动,该脉冲活动与首次回击之间的时间间隔几何平均为23.2 ms。
【总页数】13页(P850-862)【作者】许维伟;李在光;祝宝友;马明【作者单位】中国科学技术大学地球空间科学学院【正文语种】中文【中图分类】P427.321【相关文献】1.广东一次雷暴过程负地闪先导的电学特征分析2.青海地区一次雷暴的地闪活动及云内的电场探空观测3.一次雷暴过程的双偏振雷达观测量与闪电频次的关系分析4.北京多频段闪电三维定位网及一次雷暴过程的闪电时空演化特征5.近距离负地闪电场波形的观测分析与数值模拟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
双站摄像资料重建闪电三维通道的方法
双站摄像资料重建闪电三维通道的方法
高彦;吕伟涛;陈绿文;马颖;张阳;张义军
【期刊名称】《高原气象》
【年(卷),期】2015(0)3
【摘要】为了满足准确分析闪电通道三维发展特征和闪电先导相互作用的需求,建立了一种利用双站摄像资料重建闪电三维通道的方法,从两幅在不同位置拍摄到的闪电二维图像上分别获取通道的坐标序列,利用空间立体几何原理,寻找两组序列中互相匹配的坐标,再由匹配的坐标序列重建出最终的闪电三维通道。
通过对一次实际观测个例的重建与分析,验证了重建算法在实际观测中的可靠性,并对闪电通道的三维长度和二维长度进行了对比,发现两者差异可达2倍以上,充分说明了闪电三维特征分析的重要性。
【总页数】8页(P842-849)
【作者】高彦;吕伟涛;陈绿文;马颖;张阳;张义军
【作者单位】中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室;广东省防雷中心
【正文语种】中文
【中图分类】P427.321;P412
【相关文献】
1.基于双镜反射法的物体表面三维重建方法
2.基于简化摄像机自定标模型下的三维重建方法
3.一种基于地形驻点分割的多通道SAR三维重建方法
4.双摄像机结构光三维测量系统自标定方法
5.基于声光信号的单站式闪电三维通道定位系统
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基于碘化钠探测器的闪电γ射线爆发观测研究
基于碘化钠探测器的闪电γ射线爆发观测研究李小强;蒋如斌;张雄;郑毅;周红召;王宇;邢斌【摘要】本文采用NaI(Tl)探测器搭建了闪电高能辐射地面观测装置并进行了性能测试.于2016年夏季探测到1次自然负地闪过程中的两次回击之前产生的γ射线爆发信号,这是国内首次获得自然闪电高能辐射的实测波形数据.第1次γ射线爆发持续时间为563 μs,第2次γ射线爆发持续时间为353 μs,两次γ射线爆发的截止时间间隔为76.288 ms,与同步观测到的回击电场波形时间间隔一致.经分析发现,梯级先导的负脉冲信号与高能辐射的脉冲信号具有一一对应的特征,表明梯级先导是本次测量所获闪电高能辐射的产生根源.%By using a NaI(Tl)detector,a lightning high energy radiation ground obser-vation system was set up in this paper,and a performance test was conducted.In sum-mer of 2016,two bursts of γ-rays were recorded at ground level for the first time in China w hen the return strokes of a nearby negative cloud-to-ground lightning flash occurred.T he first γ-ray burst has a duration of 563 μs and the second one has a dura-tion of 353 μs.The time interval between the end time of the two bursts is 76.288 ms,and this is coincident with the time interval of return strokes revealed by the synchro-nous electric field signal.The analysis result shows that the signals from the stepped leader and the γ-ray have one to one correspondence,and the stepped leader of the light-ning is the source of the high energy radiation.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2018(052)006【总页数】7页(P1092-1098)【关键词】闪电;γ射线爆发;碘化钠探测器;地面观测【作者】李小强;蒋如斌;张雄;郑毅;周红召;王宇;邢斌【作者单位】国民核生化灾害防护国家重点实验室,北京 102205 ;中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室,北京 100029 ;国民核生化灾害防护国家重点实验室,北京 102205 ;国民核生化灾害防护国家重点实验室,北京102205 ;国民核生化灾害防护国家重点实验室,北京 102205 ;国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司,湖北武汉 430074;国民核生化灾害防护国家重点实验室,北京 102205【正文语种】中文【中图分类】TL812早在1924年Wilson[1]就提出，电子在雷暴云产生的强电场中能被加速而获得较高的能量以补偿因电离而损失的能量，并且能伴随产生贯穿辐射。
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用高速摄像机对负地闪先导光学观测
高速摄像机可以用于负地闪先导光学观测？
首先我们要了解什么是高速摄像机，高速摄像机是伴随着工业化的发展而出现的，以其高频率的拍摄速度用于工业生产上的，比普通摄像机高出几十倍甚至上百倍拍摄频率的摄像机，与普通摄像机不同，它能捕捉到更加快速的移动物体的运动轨迹，有着强大的抓拍。
我们可以利用高速摄像机观察自然负地闪先导-回击发展过程，为了解闪电先导传输的过程以及雷电灾害产生的机理,利用高速摄像观测自然闪电的资料,结合地面电场变化观测,分析了27次自然负地闪先导-回击发展过程的特征。
现在市面上的高速摄像机很多，选择一款合适的很重要。
个人推荐国产高速摄像机——千眼狼5F-16。
它支持USB 3.0和千兆以太网双接口, 内置512GB~1T大容量高速闪存, 具有高达5GB/S的图像采集速度.。
采用铝镁合金精密CNC加工外壳, 坚固美观。
千眼狼5F系列高速摄像机分辨率最高可达1600万像素。