一種雷電頻率監測儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種監測系統，特別涉及一種雷電頻率監測儀。
【背景技術】
[0002]在自然災害中，雷電引起的災害是世界上十大災害之一。據估計，全世界每年約有10億次雷暴發生，平均每小時發生2000次雷暴，每次閃電電壓均可高達數兆伏?數十兆伏，瞬間電流可達數十千安?數百千安，每次閃電在微秒量級的瞬間釋放出約1.98X 18焦耳的能量，其釋放出的驚人能量具有極大的破壞力，除了產生耀眼的閃電和震耳欲聾的額雷聲外，也給人類的生產生活帶來一系列巨大的影響。據有關資料統計，全世界每年因雷擊造成的經濟損失達10億美元以上；同時從事戶外活動的人和畜遭遇雷擊傷亡人數逐年增多，我國每年因雷擊的傷亡人數達10500人左右。同時，雷電也對航空、通訊、電力、建筑等國防和國民經濟的許多部門造成重大的危險影響。因此，雷電現象的產生機制、過程及其防護等問題一直為氣象學家、物理學家和工程技術專家所關注。
[0003]對雷電的監測可以有效地降低雷電的危害。雷電頻率是指特定地區在一定時期內雷電發生的次數。其數值取決于該地區的維度、地理條件，一般直接通過閃電定位儀和衛星觀測來確定，或者間接由該地區的雷暴日數并結合經驗公式來確定。
[0004]由于每次雷擊放電的條件都不同，雷電的各參數不能用一個單一的固定數值來表示，這些數值通常通過大量的觀測記錄和統計方法來獲得。雷電的時間分布參數的主要有雷暴日、雷暴時、雷暴持續時間等，而雷電頻率也是雷電參數的一種。對防雷施工設計來說，云對地雷電發生的頻繁程度是確定雷電對地面或地下建筑物和各類電氣設備以及人員產生嚴重危害的最重要的參數。
【實用新型內容】
[0005]為解決上述問題，本實用新型公開了一種雷電頻率監測儀。
[0006]為了達到上述目的，本實用新型提供如下技術方案:一種雷電頻率監測儀，包括主控模塊、測量模塊、頻率顯示模塊，主控模塊包括單片機控制器、晶振電路以及復位電路，所述的測量模塊包括接收天線、低通濾波電路、整形電路，接收天線經低通濾波電路和整形電路與主控模塊相連接，將雷電信號進行濾波整形后送入主控模塊中進行處理，所述的頻率顯示模塊采用LED數碼管電路，頻率顯示模塊與主控模塊相連用于顯示輸出數據。
[0007]作為本實用新型的一種改進，所述的低通濾波電路包括電阻R1、R2、R3、R4以及電容C1、C2以及運算放大器，輸入端經電阻R3經電阻R4連接到運算放大器的正向輸入端，電阻R3經電容Cl電阻R2連接到運算放大器的反向輸入端，電阻R3經電容Cl電阻R2以及電阻Rl接地，運算放大器的正向輸入端經電容C2接地。
[0008]作為本實用新型的一種改進，所述的單片機控制器的型號為STC89C52。
[0009]有益效果:
[0010]本實用新型的該系統能夠實現對雷電頻次進行計數并顯示的功能。系統分為天線接收、信號處理、單片機控制和數據顯示部分。信號處理電路包括低通濾波和整流電路；數據顯示電路采用以STC89C52單片機為核心的控制器件。天線接收的雷電信號由信號處理部分對信號進行濾波和整型，變成可以反映雷電頻率的方波信號，單片機對方波信號頻率進行計數，計數結果由數碼管顯示。該系統結構簡單，可以實現對雷電頻率的計數，具有一定的實際意義。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的硬件電路結構框圖；
[0012]圖2為本實用新型的低通濾波電路圖；
[0013]圖3為本實用新型的整形電路圖；
[0014]圖4為本實用新型的顯示電路圖。
【具體實施方式】
[0015]以下將結合具體實施例對本實用新型提供的技術方案進行詳細說明，應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。
[0016]如圖1所示為本實用新型的雷電頻率測量儀的整體電路圖，包括天線接收、低通濾波、整形以及單片機顯示四大部分。整個硬件部分采用以STC89C52單片機為核心的控制器件。將天線接受信號輸入到低通濾波器中濾波，再輸入到施密特觸發器中整形，這是系統最重要的信號處理部分。4位共陰數碼管以動態顯示方式接到單片機的PO和P2 口上，輸出一定時間內輸入到單片機中的方波的個數，而這個數字就是本系統測得的雷電頻率。
[0017]整個硬件部分采用以STC89C52單片機為核心的控制器件。STC89C52是一種帶8k字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能C0M0S8的微處理器，俗稱單片機。STC89C52使用經典的MCS-51內核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統51單片機不具備的功能。該單片機擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash，這使得STC89C52為許多嵌入式控制應用系統提供了靈活、有效的解決方案。單片機具有以下功能:8k字節Flash，32位I/O 口線，512字節RAM，看門狗定時器，內置MAX810復位電路4KB EEPR0M，，3個16位定時器/計數器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結構(兼容傳統51的5向量2級中斷結構)，全雙工串行口。
[0018]雷電信號處理電路包括天線、低通濾波電路和整形電路。天線將感應的雷電信號以輸入信號ui輸入到低通濾波電路,低通濾波電路濾波以后的輸出信號Uo能夠表不雷電頻率信號的低頻成分。該低頻信號作為整形電路的輸入信號ui通過整形以后輸出可以反映雷電頻率的方波信號，通過單片機在計時狀態下對該方波信號進行計數，從而可以計算出雷電的發生頻率參數。低通濾波電路如圖2所示整形電路如圖3所示。
[0019]低通濾波電路包括電阻R1、R2、R3、R4以及電容C1、C2以及運算放大器，輸入端經電阻R3經電阻R4連接到運算放大器的正向輸入端，電阻R3經電容Cl電阻R2連接到運算放大器的反向輸入端，電阻R3經電容Cl電阻R2以及電阻Rl接地，運算放大器的正向輸入端經電容C2接地。
[0020]單片機通過定時計數計算出的雷電頻數通過數碼管顯示電路顯示出來，顯示電路如圖4所示。
[0021]本實用新型的該系統能夠實現對雷電頻次進行計數并顯示的功能。系統分為天線接收、信號處理、單片機控制和數據顯示部分。信號處理電路包括低通濾波和整流電路；數據顯示電路采用以STC89C52單片機為核心的控制器件。天線接收的雷電信號由信號處理部分對信號進行濾波和整型，變成可以反映雷電頻率的方波信號，單片機對方波信號頻率進行計數，計數結果由數碼管顯示。該系統結構簡單，可以實現對雷電頻率的計數，具有一定的實際意義。
[0022]本實用新型方案所公開的技術手段不僅限于上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。
【主權項】
1.一種雷電頻率監測儀，其特征在于:包括主控模塊、測量模塊、頻率顯示模塊，主控模塊包括單片機控制器、晶振電路以及復位電路，所述的測量模塊包括接收天線、低通濾波電路、整形電路，接收天線經低通濾波電路和整形電路與主控模塊相連接，將雷電信號進行濾波整形后送入主控模塊中進行處理，所述的頻率顯示模塊采用LED數碼管電路，頻率顯示模塊與主控模塊相連用于顯示輸出數據。
2.根據權利要求1所述的一種雷電頻率監測儀，其特征在于:所述的低通濾波電路包括電阻R1、R2、R3、R4以及電容C1、C2以及運算放大器，輸入端經電阻R3經電阻R4連接到運算放大器的正向輸入端，電阻R3經電容Cl電阻R2連接到運算放大器的反向輸入端，電阻R3經電容Cl電阻R2以及電阻Rl接地，運算放大器的正向輸入端經電容C2接地。
3.根據權利要求1所述的一種雷電頻率監測儀，其特征在于:所述的單片機控制器的型號為STC89C52。
【專利摘要】本實用新型公開了一種雷電頻率監測儀，包括主控模塊、測量模塊、頻率顯示模塊，主控模塊包括單片機控制器、晶振電路以及復位電路，所述的測量模塊包括接收天線、低通濾波電路、整形電路，接收天線經低通濾波電路和整形電路與主控模塊相連接，將雷電信號進行濾波整形后送入主控模塊中進行處理，所述的頻率顯示模塊采用LED數碼管電路，頻率顯示模塊與主控模塊相連用于顯示輸出數據。本實用新型的該系統能夠實現對雷電頻次進行計數并顯示的功能，該系統結構簡單，可以實現對雷電頻率的計數，具有一定的實際意義。
【IPC分類】G01R31-00, G01W1-00
【公開號】CN204462265
【申請號】CN201420544398
【發明人】張秀再, 裴曉芳, 周先春, 趙晨
【申請人】南京信息工程大學
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年9月22日