[实用新型]一种基于屏蔽探头的量程可调式智能风沙电场测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及风沙电场测量设备技术领域，具体地，涉及一种基于屏蔽探头的量程可调式智能风沙电场测量系统。

背景技术

风沙电场，是指在风沙环境中由于运动沙粒（尘）带有一定量的电荷而形成的一种量级高于晴天大气电场2-3个数量级的电场，直接影响着风沙流的形成和发展过程、输沙强度的变化以及通讯雷达信号的正常发射和接收。如何准确、实时地测量出在不同风沙环境(风沙流、沙尘暴和尘卷)中的风沙电场，已成为环境力学研究领域的一个热门问题。

目前，常用的电场测量设备主要有两种：一种是利用电场感应电荷和电容放电原理研制的振动电容式大气电场测量设备，另一种是利用电场屏蔽原理研制的旋转屏蔽式大气电场测量设备。这两类大气电场测量设备在应用于特殊的风沙环境电场测量时都存在一些问题使其不能正常工作，其中最主要的问题有以下三方面

⑴风沙环境中夹杂的不同粒径和形状的沙粒在测量的过程中会对电场测量设备探头前端的振动和旋转感应部件造成冲击，其结果使得探头的感应部件无法稳定工作，影响实验结果的正确性和精度；

⑵现有的大气电场测量设备线性度较好，响应较灵敏的工作范围主要在100kv/m以内，而在风沙环境中，特别是在沙尘暴中已经发现了200kv/m-300kv/m大小电场的存在，因此现有大气电场测量设备从量程的角度也无法满足风沙环境电场的测量；

⑶风沙电场由于其产生的环境和条件十分复杂，因此其电场方向并不是确定的,其在三维空间中的方向和大小都在不断的变化，而现有的大气电场测量设备不具备对电场三维分量的单独测量能力，因此也就不能完整地给出风沙电场的三维分布结果。

可见，目前还没有适合于对风沙电场进行有效和准确测量的专用电场测量设备，是致使至今缺乏对风沙电场较为系统的观测和对其规律的全面揭示的瓶颈。在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在防风沙能力差、不具备抗干扰能力和智能化程度低等缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种基于屏蔽探头的量程可调式智能风沙电场测量系统，以实现防风沙能力强、能够屏蔽侧向电场和智能化程度高的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于屏蔽探头的量程可调式智能风沙电场测量系统，包括与风沙电场接触、且用于采集风沙电场现场信号的屏蔽探头，与所述屏蔽探头信号连接、且用于对来自屏蔽探头的现场信号进行初级处理的前端处理单元，与所述前端处理单元连接、且用于在手动控制或自动控制的工作方式下对来自前端处理单元的初级处理结果进行综合处理的后端处理单元，以及与所述后端处理单元连接、且用于切换工作方式的切换单元。

进一步地，所述前端处理单元，包括连接在所述屏蔽探头与后端处理单元之间的初级滤波放大模块。

进一步地，当工作方式为手动控制时，所述后端处理单元包括与所述初级滤波放大模块连接的后端滤波模块，依次连接的模拟开关模块、采样保持和峰值检测模块、A/D模块、主控模块、以及用于发送用户指令的客户端，以及并行连接在所述后端滤波模块与模拟开关模块之间的第1至N量程放大模块；所述主控模块还与模拟开关模块连接，客户端与主控模块之间双向连接；N为自然数。

进一步地，所述客户端包括计算机，或能够与主控模块通信的手持终端。

进一步地，所述主控模块包括单片机，以及面向外部用户的接口模块。

进一步地，当工作方式为自动控制时，所述后端处理单元包括与所述初级滤波放大模块连接的电压比较器，依次连接的调制检波模块和信号处理模块，以及并行连接在所述电压比较器与调制检波模块之间的第1通道滤波放大模块和第2通道滤波放大模块；

在所述第1通道滤波放大模块或第2通道滤波放大模块的选片信号之前设有非门，第1通道滤波放大模块和第2通道滤波放大模块相连，初级滤波放大模块还与第1通道滤波放大模块连接。

进一步地，所述信号处理模块包括数字采集器（例如，可以采用瑞博华RBH-8251数据采集器）。

进一步地，所述信号处理模块包括依次与所述调制检波模块连接的A/D模块和主控模块。

进一步地，所述主控模块包括单片机或计算机。

进一步地，所述屏蔽探头包括屏蔽式外片固定的振簧电容式探头。