闪电资料在成都地区闪电定位数据质量控制中的应用

成都平原属暖湿亚热带太平洋东南季风气候区,中小尺度天气系统十分活跃,雷电活动频繁,分析和应用地基闪电定位系统（advanced direction and time-of-arrival detecting system, ADTD）闪电监测资料须对闪电数据实施质量优选。利用成都地区2011—2020年间的闪电监测资料,分析得出成都地区小幅值闪电的时间分布特征。采用对数正态拟合分析方法得出成都地区闪电监测资料中小幅值地闪的干扰范围为绝对值≤3.10 kA,对数正态拟合检验表明剔除该部分闪电数据后拟合效果更佳。研究表明对数正态分析方法可以定量化确定成都地区小幅值闪电数据中的干扰区间,从而为该地区的闪电资料处理及应用提供了理论依据。     

闪电定位仪观测结果的修订分析

对江苏省电力部门和江苏省气象部门的两种不同闪电定位系统记录的地闪资料统计分析,发现电力部门的闪电观测记录明显比气象部门的多,而二者变化趋势基本一致,介绍了经采用剔除不可靠观测记录以及用回击、电流处理方法修正处理后的两套系统探测数据的对比分析发现,电力部门和气象部门的闪电记录相差很小,有关南京地区的闪电月分布、日分布、闪电密度空间分布大抵相符,表明这种对观测结果进行修正的方法是有效的,有利于双方资料的共享与互补。     

基于时差和聚类算法的闪电定位方法

闪电的监测与定位对减少雷电灾害具有重要的意义,定位精度是闪电定位系统的关键指标。 针对传统定位方法的定位 精度受到数据粗差、站网布局影响大的问题,提出一种基于时差和聚类算法的定位方法。 基于到达时间差原理对闪电定位数据 进行组合定位,采用 K-means 对组合定位数值进行分类并剔除离群点得到最终精确定位值。 以江苏省闪电探测网为例,定量研 究了区域内定位误差的数值分布、测时精度和站网布局对定位误差的影响。 结果表明,相对传统的到达时间差方法,该方法计 算的区域定位误差由 5 km 减小为 2 km;四站定位的均方根误差由 0. 89 km 减少为 0. 07 km;定位误差受到测时误差的急剧增 加变为缓慢增加,且网站布局对定位误差的影响明显减小。     

闪电和降水关系动态可视化研究平台开发

闪电对降水活动具有重要的指示意义,闪电数据在辅助决策强对流降水预警中有重要的应用价值,是国内外相关领域研究的热点。然而,两者的关系往往呈现较大的时空差异,单一的、静态的、孤立的研究往往不能以偏概全。为更加科学、动态、全面地捕捉两者的关系,基于B/S架构,在WINDOWS环境下,开发了闪电和降水关系研究平台。该平台支持星地多源降水数据和闪电数据的导入,采用E-CHART技术,以交互查询绘图的方式,灵活实现定制时段、定制区域海量闪电和降水数据关联关系的可视化表达,并可导出多种形式的统计图表,为相关研究提供更加有效和精准的个性化数据推送服务。     

闪电定位资料与人工引雷观测结果的对比分析

闪电定位系统(LLS)是目前最主要的雷电监测手段,在雷电预警以及雷电防护等工作中起着重要的作用,但其性能指标大多基于理论分析,实际检验工作一直比较缺乏。为了对闪电定位结果的精确性进行检验,利用2007/2008年广州从化人工触发闪电的近距离光电观测数据,分析了广东电网闪电定位系统对人工触发闪电事件及其回击过程的探测效率和探测精度。结果表明:对于14次包含有回击过程的人工触发闪电事件,闪电定位系统共探测到13次探测效率约为93%(即13/14);对于能够利用观测资料确认的62次回击过程,闪电定位系统共探测到26次,探测效率约为42%(即26/62);参与定位的站数≥3个的回击记录有24次,其中有21次回击过程属于接地点已知的地面触发闪电事件,闪电定位系统对这些回击过程接地点位置的平均定位误差约为760m;对于其中9次有雷电流直接测量结果的回击过程,闪电定位系统雷电流峰值反演结果的相对误差约为14%。     

人工触发闪电

本文基于国外近二十年人工触发闪电试验发表的文献。结合我们的工作经验及一些看法,从人工触发闪电的物理概念、技术、触发条件、特性及应用等方面,对人工触发闪电作了一个定性的较系统的概括。     

闪电多点定位系统的开发与应用

介绍开发闪电多点定位系统思路和框架结构,并提供核心源代码。该系统可对闪电定位系统监测到的闪电资料进行处理后存储于SQL2000数据库中,通过程序调用数据将闪电数据重新定位于地理信息地图中。该系统的开发与应用对于多个相同类型的大型建设工程、重点工程、爆炸和火灾危险环境、人员密集场所的雷击风险评估、雷电分布规律和雷灾事故调查具有重要的作用。     

人工引发闪电和自然闪电回击电流波形的对比分析

对2005年夏季在山东引雷实验中获得的一次传统人工引发闪电1μs时间分辨率的电流资料进行了分析。整个电流持续时间约1120ms,包含10次回击过程,时间间隔为18~210ms,平均为87ms;回击电流峰值的几何平均值为11.9kA,变化范围为6.6~21.0kA。通过人工引发闪电和自然闪电的对比分析,发现传统人工引发闪电的回击电流峰值(10~17kA)与自然闪电的继后回击(12~18kA)基本一致;空中人工引发闪电的首次回击(也有作者称为"小回击过程")电流峰值(24~37kA)略小于自然闪电的首次回击(30~45kA);不同地区下行自然闪电回击电流峰值存在最大约50%的差异;上行自然闪电回击电流峰值(8~10kA)小于其他类型的回击。     

基于立体十字阵的闪电定位方法

为获取闪电产生雷声源的相对位置信息,利用空间几何方位估计算法,建立由七个传声器组成的立体十字阵,提出一种闪电定位方法,实现基于阵列的全方位闪电探测。首先,根据雷声源到各传声器的距离,推导得出雷声源的坐标计算公式。其中,Z轴的一对传声器用以确定坐标z向参数的正负。然后,基于间接测量误差理论,对阵元间距、雷声源的角度及距离,与定位精度的关系进行研究与分析。仿真结果表明,本文方法测得雷声源的坐标误差率约为0.01%,角度误差率约为0.005%。这在取得较好定位效果的同时,有效解决现有工作运算量偏大、定位精度偏低的问题。     

闪电通道温度测量方法

针对自然界闪电通道温度特性研究的诸多局限性,通过将原子光谱理论与局部热力学平衡(LTE)模型应用于闪电光谱的研究,采用雷电冲击平台(ICGS)模拟闪电通道放电,对模拟闪电通道中红外波段光谱(930 nm)与可见光波段光谱(648.2 nm)的光谱能量进行计算分析。分析结果为:当模拟闪电通道电流为5~50 k A时,红外波段与可见光波段谱线的发光强度峰值与闪电通道电流呈正相关;闪电通道温度在6 140.8~10 424 K范围内变化,闪电通道内电流与其内温度具有较好的指数函数关系,且此函数与自然界中闪电通道电流和闪电通道温度关系具有较好的一致性。     

闪电VHF辐射相位干涉测向系统的数字化实现

VHF相位干涉仪在辐射信号探测方面有着广泛地应用,介绍了基于FPGA的VHF相位干涉测向系统,用于高速闪电波形数据的采集与测向,本系统采用数字复解调技术取代传统的模拟方式实现的VHF相位干涉仪,极大提高了系统的运算精度和抗噪声性能,并且可以实时改变接收频点。详细讨论了数字复解调技术的原理以及在FPGA上的实现,最后给出了测试结果,验证了系统的性能。     

雷暴活动全闪电定位及空间演变过程分析

该文基于全闪电定位系统,采用网格空间时间密度法对广州地区夏季一次雷暴活动的空间演变过程进行全闪电定位和空间演变过程分析,得到雷暴在不同时刻的扩散面积、主放电中心的坐标、移动速度、移动方向,并画出了地域演变图像.该雷暴为一次过境雷暴,雷暴起始时沿东北方向以平均67km/h的速度移动,移动过程中全闪电平均影响范围达258....     

闪电连接高度对地面电场波形的影响

传统回击模型认为回击从地面始发往云层发展,最新针对闪电连接过程的观测事实表明,闪电的先导连接过程发生在地面以上高度,先导连接后闪电连接高度处会产生上行回击电流和下行回击电流,并沿通道分别向云层和地面发展.该文提出考虑闪电连接高度的回击发展模型,计及在连接高度处的回击电流双向传输模式,利用该模型计算分析距闪电通道不同距离...     

奥地利微电子为低功耗便携式应用推出全球首款闪电传感器芯片

全球领先的高性能模拟IC设计者及制造商奥地利微电子公司,近日宣布推出全球首款内部集成嵌入式智能算法的富兰克林闪电传感器芯片AS3935。奥地利微电子的这款低功耗闪电传感器芯片以美国发明家本杰明·富兰克林命名。AS3935富兰克林闪电传感器利用一个灵敏的RF接收器探测闪电活动的电能泄放。AS3935特有的算法可将RF信号转换为暴风雨先锋抵达的预估距     

闪电探测仪中干扰抑制技术

闪电探测仪的工作环境恶劣,提高仪器的抗干扰性至关重要.文中分析干扰的主要来源,并从硬件和软件两方面提出提高系统抗干扰性能的措施.实际应用已验证这些措施的有效性,并取得满意的效果.     

DCS系统在闪电停运离心泵恢复启动中的应用

离心泵的连续稳定运行是生产装置高效平稳运行的根本保障.中原油气高新股份有限公司第二气体处理厂利用DCS系统解决闪电停运离心泵的瞬间恢复启动问题,极大地降低了闪电对轻烃装置连续生产造成的影响.     

人工触发闪电直窜先导-回击放电参量的估算

利用2005和2006年夏季在山东人工触发闪电实验中获取的近距离电场和电流资料,对14次直窜先导-回击放电过程的放电特征参量进行了估算.结果表明,利用实测直窜先导电场结合源电荷先导模式得到的结果与利用实测电流结合传输线模式得到的结果接近,说明2种估算方法都是可行的.人工触发闪电回击速度平均值为2.14×108 m/s,与自然闪电继后回击速度接近;直窜先导速度比回击速度小一个量级;直窜先导电流范围为0.5～6.1 kA.人工触发闪电直窜先导线电荷密度、电位分别为71.4μC/m和9.77MV,均与回击峰值电流呈正相关,直窜先导速度、回击速度与回击峰值电流没有相关性.反演得到的空中触发闪电回击电流峰值的变化范围为12～39 kA,与利用传输线模式估算的结果非常接近,这为难以直接测量的空中触发闪电电流的反演提供了一个有效方法.     

多接地点闪电的梯级先导与回击过程的研究

利用成像率为1000幅/s的高速数字化摄像系统和电场变化仪,对在一次回击过程中具有多个接地分支的闪电(MGPF)进行了研究。结果表明:MGPF回击前的梯级先导由包含2~4个脉冲的脉冲束组成,脉冲束间的时间间隔平均值约为26μs,脉冲间的时间间隔平均值约为5μs;广东MGPF回击过程中和的电荷量约为4.5C,青海的约为11C;广东MGPF发生比例为16.7%,青海的为17.6%;一次回击的多个接地分支多发生在首次回击。通过分析发现,MGPF的形成与闪电的梯级先导、连接过程等有重要关系。闪电在一次回击过程中具有多个接地分支对雷电防护方法和设计的改进提出了更高的要求。     

几种闪电回击模型

介绍了 5种闪电回击模型 ,并在指定通道底部电流情况下对其进行了分析、比较。在这些模型的基础上 ,当设定底部电流波形时 ,可计算通道中的电流和电荷的分布以及由其产生的电磁场。     

闪电定位资料质量控制中小幅值地闪范围的研究

分析和应用闪电定位资料必须对其数据进行质量控制,如将被闪电定位仪误探为地闪的云闪小幅值数据剔除。为此,采用对数正态分布函数拟合分析了重庆地区闪电定位资料(1999—2008年),发现剔除幅值为5 kA以下的地闪(占总地闪数比例为1.05%),能更好地反映地闪的统计特征,且能通过显著性检验;分析了不同幅值小电流地闪频次的逐年变化特征,发现剔除5 kA以下的地闪,既能反映闪电定位仪的工作原理(存在误探现象),也能客观反映设备升级优化后取得的效果(误探明显减少)。基于此,建议将重庆地区"小幅值"地闪范围定为雷电流幅值在5 kA以下的地闪,该结论可供各地区研究"小幅值"地闪范围和质量控制提供参考。