[发明专利]一种空间电荷浓度获取方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间电荷浓度获取方法及装置。

背景技术

电场仪探空测量技术是目前探测云内电场强度最直接的手段。具体做法是将特殊设计的大气电场仪安装在探空气球、探空火箭或者飞机等平台上，随着探测平台的上升,电场仪不断探测途径各点的大气电场强度值。理论上，利用探测到的数据，基于高斯定律将电场强度视作空间位置(x,y,z)的函数，计算空间电荷浓度。但是，目前设备无法同时测量多个方向上的电场强度的分量，而据以前经验可知，电荷层的分布主要以水平方向延伸(分布)为主，因此，在多数情况下和相对可以忽略，则上述高斯公式可变换得到公式依据这一公式，利用反演算法获得空间电荷浓度，从而得知空间电荷浓度的分布。

但是现有研究表明，这种方法在雷暴生命史的后期，或者雷暴系统的层云部分是没有问题的，但在对流区及其附近，净电荷层的水平尺度相比垂直尺度并不占优。在这些区域利用上述技术得到的结果可能存在较大的误差。

而且，上述方法为了测量E_z，必须通过姿态控制装置使电场仪的探头与水平面垂直，因此，该方法对于电场仪在探测过程中的姿态具有较高的要求。

发明内容

本发明提供一种至少部分解决上述技术问题的一种空间电荷浓度获取方法及装置。

一种空间电荷浓度获取方法，包括：

获取不同测量点的位置信息、不同测量点的预设方向上的电场强度以及不同测量点的电场强度的获取时间；所述不同测量点为高度不同的测量点；

根据所述不同测量点的位置信息、不同测量点的预设方向上的电场强度以及不同测量点的电场强度的获取时间，计算不同测量点的空间电荷浓度。

优选的，所述预设方向上的电场强度为z向的电场强度；

相应地，所述根据所述不同测量点的位置信息、不同测量点的预设方向上的电场强度以及不同测量点的电场强度的获取时间，计算不同测量点的空间电荷浓度，包括：

根据所述不同测量点的位置信息以及不同测量点的电场强度的获取时间，计算不同测量点的速度的垂直分量；

根据不同测量点的z向的电场强度和所述不同测量点的速度的垂直分量，计算不同测量点的空间电荷浓度。

优选的，所述根据不同测量点的z向的电场强度和所述不同测量点的速度的垂直分量，计算不同测量点的空间电荷浓度，包括：

根据不同测量点的z向的电场强度和所述不同测量点的速度的垂直分量，通过公式(一)利用反演算法计算不同测量点的空间电荷浓度

其中，E_z为一测量点的z向的电场强度，w为所述测量点的速度的垂直分量，ρ为所述测量点的空间电荷浓度，ε为电解质常数。

优选的，所述预设方向上的电场强度为运动方向上的电场强度；

相应地，所述根据所述不同测量点的位置信息、不同测量点的预设方向上的电场强度以及不同测量点的电场强度的获取时间，计算不同测量点的空间电荷浓度，包括：

根据所述不同测量点的位置信息以及不同测量点的电场强度的获取时间，计算不同测量点的运动方向上的速度；

根据不同测量点的运动方向上的电场强度和所述不同测量点的运动方向上的速度，计算不同测量点的空间电荷浓度。

优选的，所述根据不同测量点的运动方向上的电场强度和所述不同测量点的运动方向的速度，计算不同测量点的空间电荷浓度，包括：

根据不同测量点的运动方向上的电场强度和所述不同测量点的运动方向的速度，通过公式(二)利用反演算法计算不同测量点的空间电荷浓度

其中，E_l为一测量点的l方向上的电场强度，V为所述测量点的l方向上的速度，ρ为空间电荷浓度，ε为电解质常数。

第二方面，本发明还提供一种空间电荷浓度获取装置，包括：

获取单元，获取不同测量点的位置信息、不同测量点的预设方向上的电场强度以及不同测量点的电场强度的获取时间；所述不同测量点为高度不同的测量点；

计算单元，用于根据所述不同测量点的位置信息、不同测量点的预设方向上的电场强度以及不同测量点的电场强度的获取时间，计算不同测量点的空间电荷浓度。

优选的，所述预设方向上的电场强度为z向的电场强度；

相应地，所述计算单元，还用于：

根据所述不同测量点的位置信息以及不同测量点的电场强度的获取时间，计算不同测量点的速度的垂直分量；