场磨式大气电场仪及其标校系统
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收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２— ０ ９— ２ Ｏ
电报警 ， 从 而实 现 区域 电场 测 量 、 雷 电 预警 。单 个 探 头能够 对半 径 １ ５～２ ０ ｋ ｍ 区 域 的雷 电 进行
预测 。
由于 大气 电场仪 是 一种 放 置 野外 的探 测 仪 器， 随着 时间 的推移 以及 恶 劣 天气 的影 响 ， 其 精 度会 受到一 定 的 影 响 ， 特 别 是 应 用 在 因 闪 电 袭
什 么时 间周期 应该 标校 。杭 州 市 气 象仪 器 检 定
所通 过 对 大 量 的 大 气 电 场 仪 标 校 积 累 实 际 经 验， 希望有 需要 大气 电场 仪 标 校 的用 户单 位 ， 可 以定期送 去进 行标 校 。借 此也 呼吁 相关 管 理 机
构 尽早 出 台标 校 技 术 规 范 或 标 准 ， 使 得 大 气 电 场 仪标校 规 范化 。
击可 能引起 爆 炸 场所 的 大 气 电场 仪 ， 更 应 该 确
３ ８
表 １ 电 压 电 场 测 试 标 定 值
浙 江
气 象
３ ４卷 ３期
应用 在 闪电 袭 击 可 能 易 燃 、 易 爆 场 所 的大 气 电 场仪， 也许 用户 不一 定 知道 什 么地 方 可 以标 校 ，
匀 的扇形 金 属 片 组 成 ， 其 中 一 组 几 个 扇 形 片 是 感应 （ 固定 的 ） 片， 另 一组 几个 扇形 片 是旋 转 片 。 由于大气 静 电场 是 一 个 直 流 分 量 ， 在 感 应 片 之 间感 应 出的 是 直 流 电流 ， 而 且 这 一 直 流 分 量 很 小， 需要 经 过 多 级 信 号 放 大 才 能测 量 。 电场 磨
晴天 地 面大气 电场值 一 般 在 ２ ０～３ ０ ０ Ｖ ／ ｍ
之间， 雷 暴 活 动 中能 造 成 地 面 大气 电 场 ２～１ ０ ｋ Ｖ ／ ｍ（ 正或负 ） 。通 过对 地 面 电 场 强 度 的 分 析 可 以知 道 ， 云 团 带 电量 越 大 ， 高 度 越低 ， 距 离 电
环节 ， 最终 输 出符 合模 数转 换 电路 的电压 信号 。常 的 庞大 。 随着 经 济 与社 会 的 发展 ， 人们 对 雷 电灾 害 的监 测 、 预警 和 防御 的科 学认 识提 出 了 更 高 、 更 广 泛 的需 求 。大 气 电场 仪作 为一 种 先 进 的雷 电遥 感 探 测 技 术 ， 已成 为
３ ６
浙
江
气
象
３ ４卷 ３期
场磨 式 大 气 电场 仪 及 其标 校 系统
谢 帅 邵 碧 嘉 盛 晖
（ 杭州市气象局 ， 浙江 杭州 ３ １ ０ ０ ５ １ ）
摘要 ： 大 气 电场 仪 作 为 雷 电监 测 系统 中 的 重要 组 成 部 分 ， 其 探 测 的 精 度 准 度 对 雷 电 的 定 位 和 预 测 起 着 至 关 重要的作用。由于大气电场仪是一种野外探测器 ， 因此 其 精 确 度 会 随着 时 间 的推 移 而 降 低 。 介 绍 了场 磨 式 大 气 电场 仪 的 结 构 原 理 ， 大 气 电 场仪 标 校 系统 及 其 在 实 际 工 作 中 的应 用 。 关键词 ： 雷电 ； 大气电场仪 ； 电场 ； 标 校
图 １ 场 磨 状 探 头
场磨式 大 气 电场 仪 采 用 差 模 测 量 技 术 的 ， 有效 避 免 干扰 信 号 ， 通过 Ｒ Ｓ ２ ３ ２ ／ Ｒ Ｓ ４ ８ ５与 数据 采集 处理控 制 器相 连 （ 见图２ ） 。数 据 采 集 处 理
控制 器 可 以通 过 Ｉ Ｎ Ｔ Ｅ Ｒ Ｎ Ｅ Ｔ或 Ｓ Ｎ ＭＰ或 Ｇ Ｐ Ｒ Ｓ 与 Ｐ Ｃ机相连 ， 通 过监视 软件 来 监控 。该 仪 器装 置实 时测量 记 录地 面上 的静 电场 值 与变 化 率通 过微 处理器 数 据 处 理 系 统 ， 对多个探测点 返 回 的信 号进行 分析 ， 可 以实 现 区域 电场 测 量 、 雷 电 预警 和雷 电 云层 走 向分 析 ， 能 连 续 启 动 三 级 雷
场仪 的距 离 越 近 ， 则 地 面 电 场 仪 探 测 到 的 电场
强度 越大 。地 面 电场 的强 度 与该 点 附 近发 生 闪
电 的可能 性成 正相 关 。
场磨 式大 气 电场 仪 采用 电场磨 状探 头 ， 图１ 展示 了探 头 的 结 构 ， 它 由 两组 大 小 相 同 分 布 均
Ｏ 引 言
雷 电灾 害是 十 大 自然 灾 害 之 一 ， 全 世 界 每 年 都有数 千 人 在 雷 电 中丧 生 ， 因雷电而产生 的
状 探 头通过 旋转 片 叶片旋 转 对 感应 片上 的 直流
电流信 号进 行 交 替 阻 断 电 场 线 的 处 理 ， 将 微 弱 的直 流 电流 信 号 转 换 成 交 流 信 号 以 后 ， 再 经 过 电流 、 电压 转 换 、 放大 、 滤波 、 信号同步 、 整 流 等
雷 电探测 轨道 建设 重 点开 发 的 手段 之 一 。 目前
国内大部 分省 市相 关行 业 都 布置 了多个 闪 电探
测站 ， 通 过 网络 建 立 了一 套 全 方 位 覆 盖 的 雷 电 监测 预警 系统 。
［ — Ｊ Ｌ 一屯
数据 采集 处理 控制器
１ 场 磨 式 大 气 电场 仪 结 构 及 原 理
４ 结 语
雷 电的监 测 与预警 对 保 障人 类 生命 财 产 极
端 重要 ， 雷 电 的探 测 装 置 的精 准度 就 成 为 雷 电
参 考文 献 ：
［ １ ］ 陆新义 ， 文元利 ， 郭鹏 ， 等． 场 磨 式 大 气 电 场 仪 干 扰 环 境 定 性测量 ［ Ｃ ］ ． 第七届 中国 国际防雷论 坛论文 摘编． ２ ０ ０ ８ ：
电报警 ， 从 而实 现 区域 电场 测 量 、 雷 电 预警 。单 个 探 头能够 对半 径 １ ５～２ ０ ｋ ｍ 区 域 的雷 电 进行
预测 。
由于 大气 电场仪 是 一种 放 置 野外 的探 测 仪 器， 随着 时间 的推移 以及 恶 劣 天气 的影 响 ， 其 精 度会 受到一 定 的 影 响 ， 特 别 是 应 用 在 因 闪 电 袭
什 么时 间周期 应该 标校 。杭 州 市 气 象仪 器 检 定
所通 过 对 大 量 的 大 气 电 场 仪 标 校 积 累 实 际 经 验， 希望有 需要 大气 电场 仪 标 校 的用 户单 位 ， 可 以定期送 去进 行标 校 。借 此也 呼吁 相关 管 理 机
构 尽早 出 台标 校 技 术 规 范 或 标 准 ， 使 得 大 气 电 场 仪标校 规 范化 。
击可 能引起 爆 炸 场所 的 大 气 电场 仪 ， 更 应 该 确
３ ８
表 １ 电 压 电 场 测 试 标 定 值
浙 江
气 象
３ ４卷 ３期
应用 在 闪电 袭 击 可 能 易 燃 、 易 爆 场 所 的大 气 电 场仪， 也许 用户 不一 定 知道 什 么地 方 可 以标 校 ，
匀 的扇形 金 属 片 组 成 ， 其 中 一 组 几 个 扇 形 片 是 感应 （ 固定 的 ） 片， 另 一组 几个 扇形 片 是旋 转 片 。 由于大气 静 电场 是 一 个 直 流 分 量 ， 在 感 应 片 之 间感 应 出的 是 直 流 电流 ， 而 且 这 一 直 流 分 量 很 小， 需要 经 过 多 级 信 号 放 大 才 能测 量 。 电场 磨
晴天 地 面大气 电场值 一 般 在 ２ ０～３ ０ ０ Ｖ ／ ｍ
之间， 雷 暴 活 动 中能 造 成 地 面 大气 电 场 ２～１ ０ ｋ Ｖ ／ ｍ（ 正或负 ） 。通 过对 地 面 电 场 强 度 的 分 析 可 以知 道 ， 云 团 带 电量 越 大 ， 高 度 越低 ， 距 离 电
环节 ， 最终 输 出符 合模 数转 换 电路 的电压 信号 。常 的 庞大 。 随着 经 济 与社 会 的 发展 ， 人们 对 雷 电灾 害 的监 测 、 预警 和 防御 的科 学认 识提 出 了 更 高 、 更 广 泛 的需 求 。大 气 电场 仪作 为一 种 先 进 的雷 电遥 感 探 测 技 术 ， 已成 为
３ ６
浙
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气
象
３ ４卷 ３期
场磨 式 大 气 电场 仪 及 其标 校 系统
谢 帅 邵 碧 嘉 盛 晖
（ 杭州市气象局 ， 浙江 杭州 ３ １ ０ ０ ５ １ ）
摘要 ： 大 气 电场 仪 作 为 雷 电监 测 系统 中 的 重要 组 成 部 分 ， 其 探 测 的 精 度 准 度 对 雷 电 的 定 位 和 预 测 起 着 至 关 重要的作用。由于大气电场仪是一种野外探测器 ， 因此 其 精 确 度 会 随着 时 间 的推 移 而 降 低 。 介 绍 了场 磨 式 大 气 电场 仪 的 结 构 原 理 ， 大 气 电 场仪 标 校 系统 及 其 在 实 际 工 作 中 的应 用 。 关键词 ： 雷电 ； 大气电场仪 ； 电场 ； 标 校
图 １ 场 磨 状 探 头
场磨式 大 气 电场 仪 采 用 差 模 测 量 技 术 的 ， 有效 避 免 干扰 信 号 ， 通过 Ｒ Ｓ ２ ３ ２ ／ Ｒ Ｓ ４ ８ ５与 数据 采集 处理控 制 器相 连 （ 见图２ ） 。数 据 采 集 处 理
控制 器 可 以通 过 Ｉ Ｎ Ｔ Ｅ Ｒ Ｎ Ｅ Ｔ或 Ｓ Ｎ ＭＰ或 Ｇ Ｐ Ｒ Ｓ 与 Ｐ Ｃ机相连 ， 通 过监视 软件 来 监控 。该 仪 器装 置实 时测量 记 录地 面上 的静 电场 值 与变 化 率通 过微 处理器 数 据 处 理 系 统 ， 对多个探测点 返 回 的信 号进行 分析 ， 可 以实 现 区域 电场 测 量 、 雷 电 预警 和雷 电 云层 走 向分 析 ， 能 连 续 启 动 三 级 雷
场仪 的距 离 越 近 ， 则 地 面 电 场 仪 探 测 到 的 电场
强度 越大 。地 面 电场 的强 度 与该 点 附 近发 生 闪
电 的可能 性成 正相 关 。
场磨 式大 气 电场 仪 采用 电场磨 状探 头 ， 图１ 展示 了探 头 的 结 构 ， 它 由 两组 大 小 相 同 分 布 均
Ｏ 引 言
雷 电灾 害是 十 大 自然 灾 害 之 一 ， 全 世 界 每 年 都有数 千 人 在 雷 电 中丧 生 ， 因雷电而产生 的
状 探 头通过 旋转 片 叶片旋 转 对 感应 片上 的 直流
电流信 号进 行 交 替 阻 断 电 场 线 的 处 理 ， 将 微 弱 的直 流 电流 信 号 转 换 成 交 流 信 号 以 后 ， 再 经 过 电流 、 电压 转 换 、 放大 、 滤波 、 信号同步 、 整 流 等
雷 电探测 轨道 建设 重 点开 发 的 手段 之 一 。 目前
国内大部 分省 市相 关行 业 都 布置 了多个 闪 电探
测站 ， 通 过 网络 建 立 了一 套 全 方 位 覆 盖 的 雷 电 监测 预警 系统 。
［ — Ｊ Ｌ 一屯
数据 采集 处理 控制器
１ 场 磨 式 大 气 电场 仪 结 构 及 原 理
４ 结 语
雷 电的监 测 与预警 对 保 障人 类 生命 财 产 极
端 重要 ， 雷 电 的探 测 装 置 的精 准度 就 成 为 雷 电
参 考文 献 ：
［ １ ］ 陆新义 ， 文元利 ， 郭鹏 ， 等． 场 磨 式 大 气 电 场 仪 干 扰 环 境 定 性测量 ［ Ｃ ］ ． 第七届 中国 国际防雷论 坛论文 摘编． ２ ０ ０ ８ ：