專利名稱：光聲雷電探測方法及其探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種探測視距內(nèi)雷電距離和方位角的裝置及其探測方法。
技術(shù)背景當(dāng)雷電發(fā)生時，會產(chǎn)生巨大的回?fù)綦娏骷半娒}沖輻射。因此，雷電定位探測直接關(guān)系著 空中飛行器的安全，是飛機飛行及航天器升空的重要參考數(shù)據(jù)，此外，對于經(jīng)常在戶外的人 來說，正確評估雷電離自己的距離有多遠，也是一件很重要的事情。傳統(tǒng)的雷電定位設(shè)備有 磁方向探測儀和時差法探測儀，其使用范圍大概有數(shù)百公里，能夠記錄雷電發(fā)生的時間、位 置、強度、極性等指標(biāo)，但上述測量設(shè)備均需設(shè)置多臺儀器才能完成測量，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 體積龐大的缺點，其測量方法繁瑣，測量成本非常高，且定位精度有限。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種光聲雷電探測方法及其探測器，要解決傳統(tǒng)雷電的距離、方位 角的測量方法繁瑣復(fù)雜、測量精度低、測量成本高的技術(shù)問題。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種光聲雷電探測方法，其特征在于步驟一、在監(jiān)測處設(shè)置光聲雷電探測器，使光聲雷電探測器的圖像采集器的鏡頭面向天 空，并且使圖像采集器的鏡頭光軸與水平面垂直。步驟二、用圖像采集器采集出有雷電圖像的圖像，顯示在圖像顯示裝置上。 步驟三、根據(jù)雷電在圖像中的位置，從圖像中測量出雷電的方位角。 一種光聲雷電探測方法，其特征在于步驟一、在監(jiān)測處設(shè)置光聲雷電探測器，用光聲雷電探測器的圖像采集器采集雷電的圖 像，用光聲雷電探測器的聲音采集器采集雷鳴的聲音。步驟二、利用處理器檢索出第一張出現(xiàn)雷電的圖像的時間。 步驟三、利用處理器判斷出聲音資料中第一次出現(xiàn)雷鳴的時間。 步驟四、利用處理器計算雷電和雷鳴的時間差dt 。步驟五、根據(jù)公式l^dtXV，計算出雷電離監(jiān)測處的距離，其中V是聲速。 一種上述光聲雷電探測方法中使用的光聲雷電探測器，其特征在于包括一采集雷電圖 像用的圖像采集器， 一顯示雷電圖像用的圖像顯示裝置， 一采集雷鳴聲音用的聲音采集器，以及將圖像采集器和聲音采集器采集到的信號進行處理的處理器，其中處理器與電源連接， 圖像采集器通過A/D轉(zhuǎn)換器將信號傳送給處理器，聲音采集器通過A/D轉(zhuǎn)換器將信號傳送給處 理器，處理器通過CPLD將圖像傳送給圖像顯示裝置。所述處理器可為arm7處理器，圖像采集器為CCD攝像機，圖像顯示裝置為LCD顯示器。本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明可以探測視距內(nèi)的雷電的距離和方位，其用圖像采集器獲取雷電的圖像，用聲音 采集器獲取雷鳴的聲音，具有測量定位精度高的特點。本發(fā)明的測量步驟較為簡單，且測量 結(jié)果準(zhǔn)確，可以以較低的成本解決雷電定位問題，可廣泛應(yīng)用于航空、航天、氣象等領(lǐng)域。 本發(fā)明在同時能獲取雷電圖像和雷鳴聲音時能確定雷電的三維坐標(biāo)，在只獲取雷電圖像時能 確定雷電的方位。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖l是光聲雷電探測器的原理圖。圖2是光聲雷電探測器的實施例示意圖。圖3是測量雷電方位角的示意圖。圖4是測量雷電距離的流程示意圖。圖5是測量雷電方位角的流程示意圖。
具體實施方式
實施例參見圖l、圖2，這種光聲雷電探測器，包括一采集雷電圖像用的圖像采集器，一 顯示雷電圖像用的圖像顯示裝置， 一采集雷鳴聲音用的聲音采集器，以及將圖像采集器和聲 音采集器采集到的信號進行處理的處理器，其中處理器與電源連接，圖像采集器通過A/D轉(zhuǎn) 換器將信號傳送給處理器，聲音采集器通過A/D轉(zhuǎn)換器將信號傳送給處理器，處理器通過 CPLD將圖像傳送給圖像顯示裝置。所述處理器為arm7處理器，圖像采集器為CCD攝像機，圖 像顯示裝置為LCD顯示器。所述CPLD (Complex Programmable Logic Device)是Complex PLD的簡稱， 一種較PLD為復(fù)雜的邏輯元件，是一種用戶根據(jù)各自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的 數(shù)字集成電路。參見圖4， 一種光聲雷電探測方法，可測量出雷電離監(jiān)測處的距離步驟一、在監(jiān)測處設(shè)置光聲雷電探測器，用光聲雷電探測器的圖像采集器采集雷電的圖 像，用光聲雷電探測器的聲音采集器采集雷鳴的聲音。步驟二、利用處理器檢索出第一張出現(xiàn)雷電的圖像的時間11 。步驟三、利用處理器判斷出聲音資料中第一次出現(xiàn)雷鳴的時間12 。 步驟四、利用處理器計算雷電和雷鳴的時間差dt， S卩t2-tl。 步驟五、根據(jù)公式l^dtXV，計算出雷電離監(jiān)測處的距離，其中V是聲速。 參見圖5， 一種光聲雷電探測方法，可測量雷電的方位角步驟一、在監(jiān)測處設(shè)置光聲雷電探測器，使光聲雷電探測器的圖像采集器的鏡頭面向天 空，并且使圖像采集器的鏡頭光軸與水平面垂直。步驟二、用圖像采集器采集出有雷電l的圖像，顯示在圖像顯示裝置上，如圖3所示。 步驟三、根據(jù)雷電在圖像中的位置，從圖像中測量出雷電的方位角a 。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1一種光聲雷電探測方法，其特征在于步驟一、在監(jiān)測處設(shè)置光聲雷電探測器，使光聲雷電探測器的圖像采集器的鏡頭面向天空，并且使圖像采集器的鏡頭光軸與水平面垂直；步驟二、用圖像采集器采集出有雷電圖像的圖像，顯示在圖像顯示裝置上；步驟三、根據(jù)雷電在圖像中的位置，從圖像中測量出雷電的方位角。
2.一種光聲雷電探測方法，其特征在于步驟一、在監(jiān)測處設(shè)置光聲雷電探測器，用光聲雷電探測器的圖像采集器采集雷電的 圖像，用光聲雷電探測器的聲音采集器采集雷鳴的聲音；步驟二、利用處理器檢索出第一張出現(xiàn)雷電的圖像的時間；步驟三、利用處理器判斷出聲音資料中第一次出現(xiàn)雷鳴的時間；步驟四、利用處理器計算雷電和雷鳴的時間差dt;步驟五、根據(jù)公式l^dtXV，計算出雷電離監(jiān)測處的距離，其中V是聲速。
3.一種上述權(quán)利要求1或2所述的光聲雷電探測方法中使用的光聲雷 電探測器，其特征在于包括一采集雷電圖像用的圖像采集器， 一顯示雷電圖像用的圖像 顯示裝置， 一采集雷鳴聲音用的聲音采集器，以及將圖像采集器和聲音采集器采集到的信號 進行處理的處理器，其中處理器與電源連接，圖像采集器通過A/D轉(zhuǎn)換器將信號傳送給處理 器，聲音采集器通過A/D轉(zhuǎn)換器將信號傳送給處理器，處理器通過CPLD將圖像傳送給圖像顯 示裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光聲雷電探測器，其特征在于所述處理器 為arm7處理器，圖像采集器為CCD攝像機，圖像顯示裝置為LCD顯示器。
全文摘要
一種光聲雷電探測方法及其探測器，步驟一、在監(jiān)測處設(shè)置光聲雷電探測器，使光聲雷電探測器的圖像采集器的鏡頭面向天空，并且使圖像采集器的鏡頭光軸與水平面垂直；步驟二、用圖像采集器采集出有雷電圖像的圖像，顯示在圖像顯示裝置上；步驟三、根據(jù)雷電在圖像中的位置，從圖像中測量出雷電的方位角。本裝置可以探測視距內(nèi)的雷電的距離和方位，其用圖像采集器獲取雷電的圖像，用聲音采集器獲取雷鳴的聲音，具有測量定位精度高的特點；所述測量步驟較為簡單，且測量結(jié)果準(zhǔn)確，可以以較低的成本解決雷電定位問題。
文檔編號G01R29/08GK101545934SQ20091030197
公開日2009年9月30日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者馬舒慶 申請人:中國氣象局氣象探測中心