[发明专利]适用于多领域用途的高灵敏度差分式旋转电场仪

说明书

技术领域

本发明涉及旋转式大气电场仪，特别涉及一种适用于多领域用途的高灵敏度差分式旋转电场仪。

背景技术

旋转式大气电场仪已被广泛地应用于雷电监测与预报，并收到了很好的效果。但将旋转式大气电场仪用来监测太阳活动所引起的电效应和地震发生前可能出现的大气电场变化时，没能达到所希望的效果。类似的，旋转式大气电场仪用来探测30km以下的近地空间晴天大气电场的空间分布及其变化情况，也难以获得真实的结果。因为在这些情况下，大气电场的强度在每米伏(V/m)量级至每米数百伏之间。现有的电场仪的传感器的最大有效面积大多在20余平方厘米，则感应的电荷转换成电流在10^-13～10^-12A之间，即使在10MΩ的电流电压变换电阻上获得的电压只有微伏量级。而电场仪的传感器是外露的，不能屏蔽，在检测电场信号的同时，也检测到了各种频率的杂散信号。对于与电场信号频率相差较大的杂散信号，可通过带通滤波的方法使杂散信号降低到所需要的程度，但对于与电场信号频率相近的杂散信号(其中也包括市电50Hz等低频噪声)，这些杂散信号的幅度与电场信号相比，或相当或甚至比电场信号的幅度还大。所以在电场信号很小的情况下，要区分出频率相近的有用信号和噪声是困难的。

根据中国气象局规定：电场测量范围±50V/m至±50kV/m内，相对测量精度应在5％内。但是经本申请人对国内多家厂商生产的40余台电场仪通过精度为1％的大气电场标定系统进行标定，基本上在每米百伏以上，甚至每米数百伏才能达到5％的精度，而晴天大气电场恰好在每米数十伏至每米数百伏之间。所以现有的电场仪只在监测雷电活动等电场变化大的情况下适用。提高电场仪的测量精度和灵敏度是过去努力而没有解决的问题。但在精度为1％的高精度宽量程的大气电场标定系统(专利号：ZL 2011 1 0162132.0)建立后，为电场仪直接提供了有效的检测手段，给提高电场仪的精度和灵敏度创造了条件。

在专利号为ZL 03160053.0、名称为“适于雷电和近地大气电环境监测用恒速旋转倒装式电场仪”的授权中国专利中，公开了一种恒速旋转倒装式电场仪。该电场仪包括：外壳、转子、定子、平衡电极、定片、部件安装支座、接地电刷、小叶片、电机支座、电机、探头内接线、电缆、支撑架、底座、探头；还包括：转速与同步信号检测电路板、槽型光电开关、电极转速控制电路、前置放大器、电绝缘柱、电刷支架、转速与同步信号产生电路。其中，所述定子与平衡电极作成一体；所述支撑架是一呈倒置式L型金属管，底端固定在底座上，另一端口与一顶面带有凸口的筒状外壳的凸口套装连通固定，在所述支撑架与所述外壳的结合部内壁上固定一电缆插座，支撑架的管内穿入电缆，并通过插头与插座连接，电缆插座通过探头内接线与探头电连接；该筒状外壳的腔内固定一电机支座，所述的电机支座上安装直流无刷电机，该电机上固定一电机转速控制电路，电机轴穿进绝缘柱内，并与所述绝缘柱紧配合；在所述绝缘柱外壁套有与转子片数相同的一产生同步信号的小叶片，在绝缘柱末端外壁上紧密地套有一转子固定套，转子固定在转子固定套上，转子固定套穿过部件安装座以及固定其上的定片的中心孔，部件安装支座上还安装有前置放大器；所述的转速与同步信号检测电路板附着在电路板固定架上，固定在部件安装支座上的接地电刷与转子固定套摩擦接触，使转子始终处于地电位；转速与同步信号检测电路板上安有槽型光电开关，小叶片处于光电开关的槽内的中线位置。正如前文中所提到的，该恒速旋转倒装式电场仪具有灵敏度较低，适用范围较窄，在电场信号很小的情况下、很难区分出频率相近的有用信号和噪声等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服已有的恒速旋转倒装式电场仪灵敏度较低，适用范围较窄的缺陷，从而提供一种灵敏度高、适用范围广的旋转式电场仪。

为了实现上述目的，本发明提供了一种适用于多领域用途的高灵敏度差分式旋转电场仪，包括：电场仪探头、天线、支撑架、主机以及电场仪底座；其中，所述支撑架成倒置式L型，其一端固定安装电场仪底座上，其另一端固定安装有电场仪探头；在所述支撑架的不同位置还分别安装有天线以及主机；所述电场仪探头、天线分别与主机电连接；