[实用新型]一种便携式全视场闪电光谱成像仪

说明书

本实用新型的便携式全视场闪电光谱成像仪，包括外壳、制冷单元及光学观测单元三部分，所述外壳包括上腔体、下腔体以及遮光隔板。上腔体与下腔体通过遮光隔板隔离，上腔体的顶部、周侧为设有透射光栅的遮光板、下腔体的周侧为开设有通风孔的挡雨板。有益效果：使用全景相机，配有超广角镜头，选取重叠的视场以减小图片的畸变，同时确保360°全方位无死角监测；将闪电的光学与光谱信息相结合，在实现定位的同时，还能获得闪电通道的物理参数；体积较小，全密封且内部恒温，使用寿命长，可安装于各种复杂环境中进行长期自动观测。

技术领域

本发明属于雷电灾害监测领域，尤其涉及一种便携式全视场闪电光谱成像仪。

背景技术

闪电是一种云体间的强烈放电现象，历来是危害人和动物生命安全和财产安全的主要灾害之一，尤其是森林、建筑物、输电线网等遭其袭击后，可能造成严重损失。因此，对闪电的形态定位及其特性参数的获取和研究极为重要。从探测手段来看，新型的光谱成像技术近年来深入研究闪电的一个热点方向。这种技术能够将图像信息在数据处理设备中由特定的软件进行计算分析，反演出闪电通道的温度、电子浓度、电导率等基本参数。早期闪电光谱观测的工作仅限于获得一次闪电过程的时间积分光谱，通过对光谱线的识别，了解通道中等离子体的成分。随着无狭缝摄谱仪的问世，逐步实现了对单次回击光谱的观测，Orville在这方面做了大量的工作，并报道了利用观测数据在局部热力学平衡等近似条件下推出的闪电通道内的平均温度、电子密度等代表通道基本特性的参数及其变化。到目前为止，关于闪电光谱的定量分析仍比较少。闪电产生和发展过程的物理机制是这一领域研究工作中一个非常重要的基本依据，给出与闪电通道的特性有关的基本参数对探讨雷暴中发生的微观物理过程也有重要的意义。

目前，国内外使用的闪电监测设备总体上可分为两类：一类利用闪电的电学特征，如地面电场仪；另一类研究闪电的光学特征。在电场仪领域，有李中富提出的基于FPGA的新型数字电场仪表；罗福山等提出的新型倒装式旋转电场仪，通过测量大气电场强度和极性的变化，对局部地区潜在的雷暴活动及静电电击事故发出报警；孙健提出了一种新型地面大气电场仪探头的设计，采集部分采用了由双定子构成的差动输入电路，使精度提高一倍；前置放大电路部分由I-V转换电路、差分放大电路和次级放大电路构成；相敏检波电路用于检验电场的极性，经过仿真，得到了较为理想的仿真结果。地面闪电光学观测领域，主要有美国 IMPACT-ESC(美国VLF/LF时差测向混合云地闪和云闪探测系统)与欧洲LINET 网(德国慕尼黑大学天电研究小组研制的VLF/LF闪电探测网)以及VHF闪电轨迹探测系统。近期，刘明远等提出了一种雷电高速光度计，利用光纤束提高CCD 的数据传输能力；李祥超等提出了一种闪电通道的温度测试装置，由闪电通道发出的红外波段和可见光波段光谱的谱线相对强度，反演出闪电通道的温度；刘陈等提出了一种闪电监测设备，利用闪电光信号对闪电活动进行监测。

尽管这两个领域的技术一直在进步，但由于单个仪器或系统所能观测的领域有局限，因此无法将闪电的各种特性，如位置、形态和电学性质一并观测。所以，在技术的融合上还有较大的发展空间。本发明旨在提供一种基于VR技术的便携式全视场闪电光谱成像仪，注重仪器的整合和系统的研究，采用VR全景成像技术，将闪电的光谱信息和光学图像相结合，并优化整体结构，后期使用VR全视场拼接基础对图像进行处理，在保证高质量成像的基础上，同时具备低功耗和便携式的优点。

发明内容

本发明目的在于克服背景技术中出现的问题，提供了一种基于VR技术的便携式全视场闪电光谱成像仪，将成像装置进行结构优化整合，实现低能耗和易便携，通过闪电监测方法实现对闪电的精确定位，具体由以下技术方案实现：

所述便携式全视场闪电光谱成像仪，包括外壳、制冷单元及光学观测单元，所述外壳包括上腔体、下腔体以及遮光隔板，上腔体与下腔体通过遮光隔板隔离，上腔体的顶部、周侧为设有透射光栅的遮光板、下腔体的周侧为开设有通风孔的挡雨板；