[发明专利]一种雷电预警系统

说明书

技术领域

本发明涉及雷电感测技术领域，特别是涉及一种雷电预警系统。

背景技术

雷电是雷雨云中的电荷发生转移或者聚集到一定程度时，在云与云之间或云与地之间发生的放电现象，即雷电的发生来源于雷雨云内部的电荷累积。同时在云内不同部位之间或云与地面之间会形成很强的电场，即只要能够准确检测到空间电场的变化，就可以间接了解雷云电荷累积的情况，进而得知雷电情况，为雷电预警提供可靠依据。

根据多年来世界各地所记录的相关气象资料表明，雷电的发生需要一定条件，并且具有规律性：在以平地距离地面约1.5米处设立的监测点为例，当雷云靠近或形成的时候，地面电场按照一定的规律发生剧烈变化。在通常的标准测量状态下(平原，平地，无尖端效应)，电场在天气晴好时的场强平均值约为150V/m，当雷雨云出现时，电场的电场强度及变化率急剧增大，甚至会达到±14KV/m以上。一般情况下，独立雷云(对流雷云)或雷云群的产生需要大约15-20分钟。依据多年实验观察数据分析，我们认为电场强度超过2KV/m时，该地点就会受到其上方的雷云影响，雷雨云正在逐渐形成或正在靠近。

因此，如何对雷电情况进行预警，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种雷电预警系统，可以对雷电情况进行预警。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种雷电预警系统，包括：电荷感应收集装置、连接装置和信号处理装置，其中，所述电荷感应收集装置用于感应和收集自身所处空间的电荷；所述连接装置用于连接所述电荷感应收集装置和所述信号处理装置，并将所述电荷感应收集装置收集的电荷传输至所述信号处理装置；所述信号处理装置用于对所述电荷感应收集装置收集的电荷进行数据分析处理，计算所述电荷感应收集装置所处空间的电场强度，并生成相应的雷电预警信息。

优选地，所述电荷感应收集装置包括：用于感应和收集空间电荷的金属壳体，所述金属壳体呈规则对称形，所述金属壳体的一端封闭，所述金属壳体的另一端设有用于将所述金属壳体收集的电荷导出的电荷导出部。

优选地，所述金属壳体为圆筒型，所述电荷导出部为阶梯轴型。

优选地，所述连接装置的底部设有若干固定孔，所述电荷感应收集装置的电荷导出部设有和各所述固定孔位置一一相对的固定螺纹孔，通过预设个数的绝缘支撑柱固定对应的固定孔和相对的固定螺纹孔。

优选地，所述绝缘支撑柱包括空心的塑料螺钉和塑料螺套，所述塑料螺套和所述塑料螺钉套接，所述连接装置设有一根贯穿预设塑料螺钉的屏蔽电缆，所述屏蔽电缆的一端线芯和所述金属壳体的内表面电连接，所述屏蔽电缆的该端屏蔽层悬空且不与电荷感应装置接触，所述屏蔽电缆的另一端线芯和所述信号收集装置电连接。

优选地，所述连接装置包括第一连接座和第二连接座，所述第一连接座和所述电荷感应收集装置连接，所述第二连接座和所述信号处理装置连接，所述第一连接座和所述第二连接座螺纹连接。

优选地，所述信号处理装置包括：密封壳体、传感器、金属屏蔽罩和数据处理器，其中，所述密封壳体用于容纳所述传感器、金属屏蔽罩和数据处理器；所述传感器用于接收所述电荷感应收集装置收集的电荷，并将该电荷转换为电信号；所述金属屏蔽罩用于罩盖所述传感器；所述数据处理器用于对所述电信号进行预设的电信号处理，以生成相应的雷电预警信息。

优选地，所述传感器为MEMS传感器，所述MEMS传感器的屏蔽电极接地，所述MEMS传感器的感应电极接收所述所述电荷感应收集装置收集的电荷。

优选地，所述密封壳体的一端设有金属堵头，且所述金属堵头中心设有用于安装预设的插接件以及电源输入和信号输出线的圆形孔。

优选地，所述数据处理器包括：对所述电信号进行阻抗变换的阻抗变换器；对所述电信号进行滤波的滤波器；用于将所述电信号进行信号放大的差分放大器；用于对所述电信号进行电流信号转电压信号的I/V转换电路。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：