一种雷电回击通道拍摄装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型实施例公开了一种雷电回击通道拍摄装置，包括依次电连接的大气平均电场传感器、电压比较器、控制模块、拍摄组件和存储器，其中，大气平均电场传感器的输出端与电压比较器的输入端电连接；控制模块的输入端与电压比较器的输出端电连接、输出端与拍摄组件的输入端电连接；拍摄组件的输出端与存储器电连接。本实用新型实施例提供的雷电回击通道拍摄装置，与现有技术相比，通过设置大气平均电场传感器、电压比较模块、控制模块、拍摄组件和存储器，可实现对回击通道拍摄的启动及结束的自动判断，并有效提高对回击通道的捕捉效率。
【专利说明】
一种雷电回击通道拍摄装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及雷电监测领域，特别是涉及一种雷电回击通道拍摄装置。
【背景技术】
[0002]雷电是发生在大气中的一种强放电现象，能够产生高电流、强电磁辐射，对航空航天及采矿业等的高精密仪器都有巨大的威胁，近年来，雷电灾害作为自然界中影响人类活动的重要灾害，已经被联合国列为“最严重的十种自然灾害之一”。
[0003]—般来说，我们感受到的雷电主要为云地间放电，即云地闪。云地闪中包含一系列放电过程，如先导、回击、M分量、连续电流及继后回击等，而回击作为云地闪的一种主要形式，能够释放大量能量，回击峰值电流平均值为几十千安培，最高可达几百千安培，常常引起的森林火灾、油库爆炸等灾害，是雷电防护的主要目标。因此，研究云地闪，获取回击放电通道的位置及形态，是对雷电进行更有效防护的关键所在。
[0004]现有技术中，由于云地闪尤其是副地闪一般仅包括3-4次回击过程，每次回击间隔仅为几十毫秒，极少数不到10毫秒，采用人工触发的普通相机对回击通道进行拍摄，很难准确把握拍摄时刻，对回击的捕捉效率过低，即使采用传统摄相机，由于帧率一般为25帧每秒，也难以保证回击通道的全面获取。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型实施例中提供了一种雷电回击通道拍摄装置，以解决现有技术中，用传统方式拍摄静态图片时，存在的对雷电回击通道捕捉效率过低的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型实施例公开了如下技术方案:
[0007]本实用新型实施例公开的一种雷电回击通道拍摄装置，包括依次电连接的大气平均电场传感器、电压比较器、控制模块、拍摄组件和存储器，其中，大气平均电场传感器的输出端与电压比较器的输入端电连接;控制模块的输入端与电压比较器的输出端电连接、输出端与拍摄组件的输入端电连接;拍摄组件的输出端与存储器电连接。
[0008]优选的，该控制模块包括触发器和继电器，该触发器的输入端与电压比较器的输出端电连接，该触发器的输出端与该继电器的输入端电连接，该继电器的输出端与拍摄组件的输入端电连接。
[0009]优选的，该拍摄组件包括依次电连接的CCD相机、单板机和FPGA芯片，其中，(XD相机的输入端与继电器的输出端电连接，该CCD相机的输出端与单板机电连接，该存储器分别与单板机和FPGA芯片电连接。
[0010]优选的，该大气平均电场传感器为场磨式大气平均电场传感器。
[0011]优选的，该触发器为单稳态触发器。
[0012]优选的，该C⑶相机的拍摄帧率为100至500帧每秒。
[0013]由以上技术方案可见，本实用新型实施例提供的雷电回击通道拍摄装置，与现有技术相比，通过设置大气平均电场传感器、电压比较模块、控制模块、拍摄组件和存储器，可实现对回击通道拍摄的启动及结束的自动判断，并有效提高对回击通道的捕捉效率。
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本实用新型实施例提供的一种雷电回击通道拍摄装置的结构示意图；
[0016]图2为本实用新型实施例提供的另一种雷电回击通道拍摄装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0018]实施例一
[0019]参见图1，为本实用新型实施例提供的一种雷电回击通道拍摄装置的结构示意图。本实施例公开的雷电回击通道拍摄装置，包括依次电连接的大气平均电场传感器、电压比较器、控制模块、拍摄组件和存储器，其中，大气平均电场传感器用于检测雷暴发生时大气静电场电压的变化，进而判定雷暴位置。这里所述的大气平均电场传感器可以是场磨式大气平均电场传感器，用于实现对雷暴位置的自动判定。该大气平均电场传感器的输出端与电压比较器的输入端电连接。
[0020]该电压比较器，用于接收大气平均电场传感器发送的电压信号。该电压比较器的输出端与控制模块的输入端电连接。该电压比较器可预设有电压阈值，该电压阈值反映了雷暴距离观察者或观测设备的远近，通常在设定电压阈值时，遵循电压越大、雷暴距观测者或观测设备越近的原则，可根据实际需要设定电压阈值的大小。在该电压比较器内，对由大气平均电场传感器发送的电压与预设的电压阈值进行比较，如果该电压小于或等于该电压阈值，则电压比较器输出逻辑假值至控制模块、并继续接收来自大气平均电场传感器发送的电压信号;如果该电压大于电压阈值，则电压比较器发送逻辑真值至控制模块。
[0021]该控制模块的输出端电连接至拍摄组件。该控制模块，用于接收来自电压比较器的输出结果，即来自电压比较器的逻辑信号。当控制模块接收到逻辑真值时，发送启动信号至拍摄组件，用以控制拍摄组件开启；当控制模块接收到逻辑假值时，控制模块不动作。
[0022]进一步地，该控制模块包括触发器和继电器，该触发器的输入端与电压比较器的输出端电连接，该触发器的输出端与继电器的输入端电连接。该继电器的输出端与拍摄组件电连接。该触发器用于接收电压比较器输出的逻辑信号，即该电压比较器的输出结果，当电压比较器输出逻辑真值时，该触发器输出特定的标准TTL电平来驱动继电器闭合。该触发器可以是单稳态触发器。该继电器接收发送自该触发器的特定的标准TTL电平后，该继电器吸合，拍摄组件开始工作。当电压比较器输出逻辑假值时，该触发器无动作。
[0023]该拍摄组件与控制模块的输出端电连接，当该拍摄组件接收该控制模块的启动信号后，开启对雷电回击通道的连续拍摄。为了能够获得对雷电回击通道的更高的捕获效率，该拍摄组件的拍摄帧率应设置在10帧每秒到500帧每秒之间。
[0024]存储器与该拍摄组件的输出端电连接，用于存储该拍摄组件拍摄的图片。
[0025]本实用新型实施例公开的雷电回击通道拍摄装置，通过设置大气平均电场传感器、电压比较器、控制模块、拍摄组件和存储器，能够自动判断雷暴位置，并实现对回击通道拍摄的自动启动及断开，可有效提高对回击通道的捕捉效率。
[0026]实施例二
[0027]参见图2，为本实用新型提供的另一种雷电回击通道拍摄装置的结构示意图。本实施例提供的雷电回击通道，拍摄组件包括依次电连接的CCD相机、单板机和FPGA芯片，其中CCD相机的输入端与继电器的输出端电连接，CCD相机的输出端与单板机电连接，该单板机的输出端分别与该FPGA芯片和该存储器电连接。
[0028]CCD相机接收来自该控制模块或者该继电器的启动信号后，连续拍摄静态图片。为了能够获得对雷电回击通道的更高的捕获效率，该CCD相机的拍摄帧率应设置在100帧每秒至IJ500帧每秒之间。
[0029]单板机将该CCD相机所拍摄的静态图片，以缓存的形式，存入存储器，同时单板机向FPGA芯片发送去冗余信号。
[0030]该FPGA芯片接收该去冗余信号后，从存储器中读取该静态图片并对该静态图片进行去冗余处理。具体去冗余的方法可以选用如:该FPGA芯片可预设亮度阈值，用于评价图片冗余度，该亮度阈值通常可在综合了所要达到的去冗余精度和图片所包含的信息总量后进行设定。该FPGA芯片在接收到单板机的去冗余信号后，从存储器内依次读取静态图片，并计算该静态图片与后一帧图片之间的亮度差值，如果该亮度差值大于该亮度阈值，则判定后一帧图片为有效图片，即后一帧图片不存在冗余;如果该亮度差值小于或等于该亮度阈值，则判定后一帧图片为冗余图片。最后，在存储器内保留该有效图片，而将冗余图片在存储器内删除。利用经FPGA芯片处理后的静态图片更新该存储器内缓存的CCD相机所拍摄的静态图片，可实现对存储器内存储内容去冗余的目的。这样，通过设置FPGA芯片，可以对拍摄到的静态图片进行实时处理，滤除大量的无意义图片，大大降低信息冗余量，并进一步节约存储空间。当然，利用FPGA芯片对静态图片去冗余的方法，并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，在此不再详细赘述。本实施例提供的雷电回击通道拍摄装置的其余部分与实施例一相同，可以参照实施例一，在此不再赘述。
[0031]需要说明的是，在本文中，两个实施例间采用递进的方式描述，第二个实施例重点说明的是与第一个实施例的不同之处，两个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。而且，术语“包括”意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的拍摄装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种拍摄装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的拍摄装置中还存在另外的相同要素。
[0032]以上所述仅是本实用新型的【具体实施方式】，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种雷电回击通道拍摄装置，其特征在于，包括依次电连接的大气平均电场传感器、电压比较器、控制模块、拍摄组件和存储器，其中， 所述大气平均电场传感器的输出端与所述电压比较器的输入端电连接； 所述控制模块的输入端与所述电压比较器的输出端电连接、输出端与所述拍摄组件的输入端电连接； 所述拍摄组件的输出端与所述存储器电连接。2.根据权利要求1所述的雷电回击通道拍摄装置，其特征在于，所述控制模块包括触发器和继电器，所述触发器的输入端与所述电压比较器的输出端电连接、输出端与所述继电器电连接，所述继电器的输出端与所述拍摄组件的输入端电连接。3.根据权利要求2所述的雷电回击通道拍摄装置，其特征在于，所述拍摄组件包括依次电连接的CCD相机、单板机和FPGA芯片，所述CCD相机的输入端与所述继电器的输出端电连接、输出端与所述单板机电连接，所述存储器分别与所述单板机和所述FPGA芯片电连接。4.根据权利要求1所述的雷电回击通道拍摄装置，其特征在于，所述大气平均电场传感器为场磨式大气平均电场传感器。5.根据权利要求2所述的雷电回击通道拍摄装置，其特征在于，所述触发器为单稳态触发器。6.根据权利要求3所述的雷电回击通道拍摄装置，其特征在于，所述CCD相机的拍摄帧率为100至500帧每秒。
【文档编号】G01R29/12GK205490865SQ201620044210
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月18日
【发明人】周仿荣, 严碧武, 钱国超, 王科, 马仪, 彭庆军, 丁薇
【申请人】云南电网有限责任公司电力科学研究院