[实用新型]一种基于Microblaze和VGA的闪电电场测量及定位系统

说明书

本实用新型涉及一种基于Microblaze和VGA的闪电电场测量及定位系统，属于气象观测仪器领域。包括依次连接的平板天线、信号转换模块、信号调理模块、信号采集模块、主控模块，以及定位模块、显示模块、报警模块、传感器模块、按键模块；本实用新型用于采集电场信号转换成电压信号，经过信号调理并分析处理电压信号，通过计算得到电场信号信息后将电场信号信息、定位信息、温湿度信息传输至显示模块并驱动显示模块；当电场信号信息大于预设阈值则驱动报警模块。本实用新型具有减少噪声影响，可提高抗共模噪声能力，采用软核控制VGA显示电场信息和位置等信息，实现系统高度集成，方便全国范围内多站布点等优点。

技术领域

本实用新型涉及一种基于Microblaze和VGA的闪电电场测量及定位系统，属于气象观测仪器领域。

背景技术

闪电是发生在雷暴云内或雷暴云与大地间瞬时、剧烈的放电现象,产生的电磁辐射信号影响到通讯网络和电子信息系统的安全运行。闪电瞬间产生的电场变化信号是研究闪电精细结构及其放电过程的重要资料。开发闪电电场高速数据采集系统,以获取宽频带的电场波形数据,对闪电机理和预警研究具有重要的应用价值。中国专利CN104977478A公开了一种数字化闪电电场变化信号测量系统及其测量方法，主要包括包括平板天线、电场模数转换模块、数字信号处理模块等，但是平板天线与电场模数转换模块直接相连，有噪声影响。且该专利中并未对电场信号进行宽带高速采集。目前大多数闪电电场测量及定位系统设计存在宽带不够宽、ADC采样不是差分输入造成共模噪声大，系统需要电脑软件作为显示终端造成成本高等问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提出一种基于Microblaze和VGA的闪电电场测量及定位系统，具体由以下技术方案实现:

所述基于Microblaze和VGA的闪电电场测量及定位系统，包括依次连接的平板天线、信号转换模块、信号调理模块、信号采集模块、主控模块，以及定位模块、显示模块、报警模块、传感器模块、按键模块；所述主控模块的输入端分别与定位模块的输出端、传感器模块的输出端、按键模块的输出端连接，所述主控模块的输出端分别与显示模块的输入端、报警模块的输入端连接；所述平板天线，用于探测闪电产生的电场信号并传输至信号转换模块；所述信号转换模块，用于实现对电场信号与电压信号的转换并将电压信号传输至信号调理模块；所述信号调理模块，用于实现对电压信号的放大处理、单端转差分处理并将电压信号传输至信号采集模块；所述信号采集模块，用于实现对电压信号的模数转换采样处理并将电压信号传输至主控模块；所述主控模块，用于分析处理电压信号，通过计算得到电场信号信息后将电场信号信息、定位信息、温湿度信息传输至显示模块并驱动显示模块；当电场信号信息大于预设阈值则驱动报警模块；所述定位模块，用于进行电场位置定位并将定位信息传输至主控模块；所述显示模块，用于显示电场信号信息、定位信息、温湿度信息；所述报警模块，用于进行报警警示；所述传感器模块，用于进行温湿度信息的采集并将温湿度信息传输至主控模块；所述按键模块，用于通过按键控制主控模块实现中断控制、报警预设阈值设置。

所述基于Microblaze和VGA的闪电电场测量及定位系统的进一步设计在于，所述信号转换模块为低偏置电流运放的I/V转换电路，所述I/V转换电路用于将电场电流信号转换成电压信号并将电压信号传输至信号调理模块。

所述基于Microblaze和VGA的闪电电场测量及定位系统的进一步设计在于，所述信号调理模块包括依次连接的宽带放大电路、单端转差分信号电路；所述宽带放大电路用于对电压信号放大处理并将电压信号传输至单端转差分信号电路；所述单端转差分信号电路用于将电压单端信号转换成电压差分信号并将电压差分信号传输至信号采集模块。

所述基于Microblaze和VGA的闪电电场测量及定位系统的进一步设计在于，所述信号采集模块为高速信号采集电路，所述采集电路用于将电压信号进行模数转换并将电压数字信号传输至主控模块。