闪电声源定位系统研究

所研制的闪电声源定位系统由四元正方形麦克风声阵列、雷声信号传输系统和信号采集、记录与显示设备等部分组成.结合一次地闪雷声实测数据,采用广义互相关时延估计法计算了雷声信号到达不同麦克风的时间差,依据声光差定距法获得了声源点与麦克风阵列的距离,实现了雷电声源点的三维定位和闪电放电通道的三维重构.通过与同步观测到的雷电电磁脉冲场及大气电场进行对比,表明系统的定位效果较好.     

雷电电磁脉冲三维磁场测量系统初探

为了接收雷电放电通道电流产生的磁场分量,搭建了二维和三维雷电电磁脉冲磁场测量系统,系统主要由磁场信号测量装置和磁场信号传输系统等构成. 磁场信号测量装置由内外导体双层结构且面积相同的正交正方形环天线组成,经仿真确定了环天线的实际参数. 磁场信号传输系统分为光纤传输系统和屏蔽电缆传输系统,对应基于光隔离技术的和不采用光电转换的两套信号处理电路. 经实验检验,各系统运行良好,为判定雷击点和雷电流波形反演等提供了手段.     

斜拉索桥梁雷电脉冲磁场分布研究

为避免高塔大跨径桥梁上电子设备遭受雷电电磁脉冲(Lightning Electromagnetic Pulse,LEMP)的损害,需要研究桥梁的雷电脉冲磁场分布.首次将用于楼宇建筑物LEMP分析的"等效电路法"应用到斜拉索桥梁的雷电脉冲磁场仿真计算和分析,特别针对斜拉索导体提出了折线拟合的建模方法,从而将斜拉索桥梁的金属框架结构转换成等效电路模型.并以在建的台州湾大桥为案例,计算和分析了台州湾大桥的雷电脉冲磁场分布,提出了桥梁上敏感电子设备的雷电脉冲磁场的防护建议.     

水平分层大地电导率对倾斜通道LEMP 场影响研究

为了得到水平分层条件下,放电通道倾斜角度、大地电导率以及分层土壤厚度对倾斜通道雷电电磁脉冲(LEMP)场的影响规律,在差分条件下对三维直角坐标系的倾斜放电通道加源方程进行了推导,在此基础上利用时域有限差分(FDTD)法对倾斜通道雷电电磁场进行了建模。研究结果表明,当放电通道倾斜角度改变时,雷电电磁场峰值会随着倾斜角度的增加而出现明显的上升,同时观测点与雷击点之间的距离越大倾斜角度对电磁场的影响越明显。当电导率发生改变时,上层电导率主要影响电磁场的峰值,而底层土壤电导率主要影响电磁场的下降沿陡度和波尾幅值,对电磁场峰值影响较小,基本可以忽略。此外,电场波形的下降沿陡度随土壤上层电导率的减小而增加,随下层电导率的减小而降低。当上层土壤厚度改变时,在影响深度范围内电场波尾幅值会随着上层厚度的增加而增加,但电磁场峰值基本不受影响,而且随着水平距离的增加表层土壤的影响深度在不断加大。     

智能大楼布线系统的电磁防护问题

为对雷电流在金属柱体表面的分布进行测量研究, 研制了二维巨磁阻(Giant Magneto Resistive, GMR)表面电流测量系统, 采用该测量系统对金属柱体表面雷电流密度进行了测量研究, 实测结果和CST软件仿真结果一致.结果表明：研制的二维GMR表面电流测量系统可用于测量研究金属柱体表面雷电流的分布.     

车载设备雷电防护研究

特种车辆通常工作在野外环境,气候或地理环境比较复杂,特别是处于空旷场地时,遭受雷的概率比较大,为避免直接雷影响,特种车辆附近一定距离内会安装雷电针进行直击雷防护,但雷电产生的电磁脉冲会对特种车辆内部电子设备造成影响.该文对车辆雷电耦合路径进行分析,通过模拟雷电放电试验对特种车设备端口耦合的感应电流进行测试,有针对性地开展雷电防护试验研究,为车载设备的雷电防护设计和加固提供依据.     

高塔直击雷雷电流全波监测系统

分析和研究雷电流的菜参数是雷电电磁脉冲（ＬＥＭＰ）防护的基础,天然落雷的雷电流全波测量对防雷理论及防雷设计都有重要意义。介绍了江阴长江公路大桥北塔上的雷电流监测系统,以及本测量系统的标定、系统的模拟实验等问题。     

地表垂直分层条件下倾斜通道雷电电磁场特性研究

为了得到垂直分层大地电导率和雷电回击通道倾斜角度对雷电电磁脉冲场(LEMP)的影响规律,该文利用时域有限差分法对倾斜通道雷电电磁场进行了建模计算。研究结果表明,当观测点位于倾斜回击通道下方时,地表雷电电磁场峰值会随着回击通道倾斜角度的增加而出现明显的上升,同时电磁场的上升沿变得更加陡峭。观测点与地表雷击点之间的水平距离越大,雷电电磁场的峰值时间也就越大。对地表电磁场而言,观测点同侧大地电导率主要影响雷电水平电场和角向磁场的初始峰值,而观测点另一侧大地电导率的变化则主要影响水平电场和角向磁场波尾幅值。对地下电磁场而言,增加埋地深度对垂直电场的衰减作用十分明显,而对水平电场和角向磁场来说影响极小。     

地闪弯曲通道在不同观察尺度下的回击电磁场特征分析

基于偶极子法建立了弯曲通道中任意倾斜通道段产生雷电回击电磁场的三维计算模型, 给出了空间倾斜通道微元在柱坐标系下激发电磁场的解析表达式, 以此为基础, 研究了弯曲地闪通道的观察尺度对首次回击和后继回击电磁场计算的影响.结果表明:通道弯曲是导致雷电回击电磁场波形出现振荡的直接原因, 无论是首次回击还是后继回击, 近区电场基本上不会因为通道弯曲而出现振荡, 通道弯曲及其观察尺度也基本不会影响所计算回击电磁场初始峰值(近场区和过渡场区的电场波形为初始拐点)的上升时间, 但会影响回击电磁场波形的初始峰值(或初始拐点)、波形的振荡起伏程度以及波形的频谱能量分布, 且通道的观察尺度越小、观测点的距离越远、通道回击电流的上升时间越短, 对应回击电磁场波形中的振荡起伏越明显.     

差分式雷电电磁脉冲水平电场仪试验研究

对新近研制的差分式雷电电磁脉冲水平电场仪作了简要介绍,通过实验室条件下的地闪模拟实验,确定了采用该电场仪判定闪电电流方向及实现对放电通道定向的方法。将该电场仪置于六层楼顶上用于自然雷电电磁脉冲水平电场的测试,测量结果表明:该电场仪不仅有效地抑制了垂直电场引入的共模干扰,且实现了对地闪放电通道的定向。