一種雷電信號觸發器觸發系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及氣象觀測領域，具體涉及一種雷電信號觸發器觸發系統。
【背景技術】
[0002]雷電是大氣中的一種超強的放電現象，具有大電流、強電磁輻射的特點，能夠產生強烈的自然災害，常常引起森林火災、油庫爆炸、供電中斷、通訊故障、設備破壞等事故。雷電電磁場特征能夠反應閃電放電的內在機理，是闡明雷電電磁輻射對電子設備的作用機理、評價防護效能、研宄雷電電磁脈沖防護措施的重要基礎。雷電電磁信號探測一直是雷電研宄的重要工具。
[0003]雷電信號的探測一般包括探測傳感器和信號采集控制裝置，主要應用數據采集卡實現模擬信號的模數轉換和觸發采集保存。雖然絕大多數采集卡都具有一定的硬件觸發功能，但是該功能比較簡單，主要基于邊沿觸發、電平觸發等方式。雖然復雜的觸發功能可以用軟件觸發來實現，但是，軟件觸發一般基于計算機平臺，同時會占用較大的處理器計算能力，從而影響采集及處理的實時性。另外，考慮到閃電信號的復雜性以及研宄工作中特定信號的采集需求，基于硬件的復雜觸發方式實現技術尤為必要。
【實用新型內容】
[0004]針對現有技術中的缺陷，本實用新型提供了一種雷電信號觸發器觸發系統，該系統實現了對輸入的復雜的、高速的雷電放電信號進行多過程觸發。
[0005]第一方面，本實用新型提供了一種雷電信號觸發器觸發系統，包括:
[0006]寬帶天線模塊，用于接收雷電產生的光電磁信號，并將所述光電磁信號轉化為電信號后輸入到信號調理模塊；
[0007]所述信號調理模塊，用于接收所述寬帶天線模塊傳輸的電信號，對所述電信號進行處理后輸入到窗口比較器模塊和A/D轉換模塊；
[0008]信號觸發模塊，包括波形特征提取單元、觸發過程判斷單元、多邏輯運算單元和功能設置單元，用于接收經所述窗口比較器和所述A/D轉換模塊處理后的電信號，提取所述電信號的波性特征，并根據所述波性特征在滿足觸發條件時輸出觸發信號給方波發生器；
[0009]方波發生器，用于接收信號觸發模塊輸出的觸發信號，并產生可控的標準觸發信號輸出。
[0010]可選的，所述系統還包括與所述信號觸發模塊相連的復位電路、電源濾波電路、下載電路、外部時鐘電路和Sopc片外擴展電路。
[0011]可選的，所述系統還包括與所述信號觸發模塊相連的矩陣鍵盤電路模塊和液晶顯示電路模塊。
[0012]可選的，所述信號觸發模塊中的所述波形特征提取單元與所述窗口比較器模塊和A/D轉換模塊相連，所述觸發過程判斷單元與所述波形特征提取單元相連，所述多邏輯運算單元與所述觸發過程判斷單元相連，所述功能設置單元與所述觸發過程判斷單元相連；
[0013]所述觸發過程判斷模塊，還用于將所述波性特征的參數與功能設置單元設定的參數進行比較，將比較結果發送給多邏輯運算單元，以使所述多邏輯運算單元對所述比較結果進行分析，判斷是否滿足觸發條件。
[0014]可選的，所述波形特征提取單元包括上升時間判斷子單元、尋峰算法子單元、下降時間判斷子單元和半峰值寬度計算子單元，分別提取上升沿時間、下降沿時間和半峰值寬度；
[0015]所述尋峰算法子單元與所述上升時間判斷子單元相連，所述下降時間判斷子單元與所述尋峰算法子單元相連，所述半峰值寬度計算子單元與所述下降時間判斷子單元相連；
[0016]所述上升時間判斷子單元，用于判斷所述電信號是否上升，同時計算在At內上升高度Ah ；
[0017]所述尋峰算法子單元，用于繼續根據Ah/At的值，判斷Ah/At極性是否變化，從而判斷是否到達峰值；
[0018]所述下降時間判斷子單元，用于判斷所述電信號是否下降，同時計算在At內下降高度Ah ；
[0019]所述半峰值寬度計算子單元，用于檢測到峰值以后，找出上升沿到達半峰值時刻to，同時找到下降沿到達半峰值時刻tl，(tl-to)即為半峰值寬度。
[0020]可選的，所述觸發過程判斷單元包括回擊觸發子單元、初始擊穿放電觸發子單元、連續電流觸發子單元、K放電過程觸發子單元、M分量觸發子單元和NBE觸發子單元。
[0021]可選的，所述方波發生器與所述信號觸發模塊中的多邏輯運算單元相連，當多邏輯運算單元邏輯為真時，輸出信號給方波發生器，產生標準的觸發信號。
[0022]可選的，所述信號觸發模塊采用可編程邏輯門陣列芯片。
[0023]由上述技術方案可知，本實用新型提供的一種雷電信號觸發器觸發系統，該系統對輸入的快速且復雜的雷電觸發信號實現多過程觸發功能，如窗口觸發、回擊觸發、初始擊穿放電觸發、連續電流過程觸發、K放電過程觸發、M分量觸發、NBE觸發等，進而可針對特定的雷電信號波形如整個雷電波形、回擊波形、初始擊穿放電過程波形、連續電流過程波形、K放電過程波形、M分量波形、NBE波形進行選擇性的觸發輸出；該系統可選擇性強，節約了磁盤資源且設備穩定、簡便、宜攜；該系統可擴展性強，還可以用于雷電計數、回擊定位等領域，提高了雷電的探測效率。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型一實施例提供的一種雷電信號觸發器觸發系統的結構示意圖；
[0025]圖2為本實用新型一實施例提供的信號觸發模塊觸發雷電信號的結構示意圖；
[0026]圖3為本實用新型一實施例提供的信號觸發模塊提取信號波形特征參數的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖，對實用新型的【具體實施方式】作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。
[0028]閃電主要包括正地閃和負地閃以及云閃，閃電放電過程非常復雜，包含很多子物理放電過程:初始擊穿過程，回擊過程、連續電流過程、K放電過程、M分量過程等。初始擊穿過程的脈沖與隨后的地閃回擊電場變化極性相同，總體為雙極性為特征，上升到峰值的時間為10us，其上疊加有寬度為2?3us的脈沖，后半周則變化平緩，脈寬為41.0us,脈沖之間的時間間隔為130us ;回擊包含首次回擊和繼后回擊擊，首次回擊和繼后回擊歸一化到10km的初始峰值(V/m)平均值分別為5.8-10.2,3.6-6.0 ;過零時間(us)平均值分別為2.4-7.0, 1.2-2.8 ;慢前沿持續時間(us)平均值分別為2.9-9.4，0.6-4.3 ;慢前沿與峰值百分比平均值分別為20-60，10-30 ;快轉化(10-90)%時間(ns)平均值分別為90-200，150-200 ； (10-90) %時間(us)平均值分別為2.6，1.5 ;連續電流過程是雷暴云中局地荷電中心在閃擊之后沿閃電通道對地的持續放電過程，分為大于40ms的長連續電流過程、10-40ms的中等連續電流和1-1Oms的短連續電流過程。連續電流大小在50-580A之間，而且連續電流在開始最大，并隨時間逐漸減小；1(過程是發生在地閃回擊之間或最后一個回擊之后以及云閃后期相對小的快電場變化，持續時間的幾何平均值為0.7ms，K變化之間的時間間隔幾何平均值為13ms，放電電流為I?4kA ;M分量在回擊過程之后伴隨通道微弱發光階段通道亮度的突然增加，并伴隨有電場的快變化。M分量以持續時間較短的U形(或鉤狀)電場變化為主要特征，即在近距離觀測到的M分量電場變化以負電場變化開始，緊接著是一個略大的正電場變化，其靜電場變化通常是回擊電場變化的1/15-1/100。整個U形過程持續200-800us，一次回擊過程之后可以產生一個或多個M分量。M變化持續時間的幾何平均值為2.lus，M變化的時間間隔幾何平均值為2.1ms ;NBE (雙極性窄脈沖)有正、負極性，NBE基本特點是:極窄的寬度、極大的峰值及孤立性。正、負極性NBE的脈沖平均寬度分別為6.42 μ s和5.46 μ s’正極性NBE的脈沖寬度更容易出現極大值，其最大值為19.76 μ so NBE的孤立性