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《华中科技大学》 2010年
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光频段雷电探测技术的研究

刘辛  
【摘要】: 雷电灾害是自然界的重大灾害之一,当雷电发生时我们希望能及时对可能遭到灾害的地区进行预警和防护,尽量减小损失。而如果能对雷电的能量加以利用,将可以得到不可估量的经济效益。不管是要对雷电引起的灾害进行预防,还是要设法利用其能量,首先都需要对雷电进行有效的探测及定位,只有这样才能对其进行下一步的防护或利用措施。雷电所产生的光频信号是雷电的重要组成部分及主要表现形式,包含了大量的雷电信息,可以直观的反映整个雷电过程。如果能够对光频雷电信号进行有效的探测,就可以获取雷电放电时的光学特征以及雷电通道的整个发生发展过程,再结合雷电回击电流和辐射电磁场的测量就可以有效的开展雷电特征参量的综合观测,并对甚低频/低频以及甚高频雷电探测系统进行有效的补充。基于此本论文对雷电探测中的两项关键技术:雷电定位技术和雷电信号检测技术进行了深入而细致的研究,并做了大量的相关仿真工作,并在此基础上设计了一套光频雷电探测系统。本论文的主要研究内容及创新成果包括以下几个方面: (1)详细分析了雷电产生的原因及分类,针对雷电的整个放电过程及特点进行了深入研究,在此基础上对现有的雷电探测技术进行了深入探讨。 (2)在数学上建立了雷电产生时的通道底部回击电流模型及整个雷电通道的回击电流工程模型,在此基础上提出了一种修正的通道底部电流模型,用修正的通道底部电流模型改善了各种工程模型,并针对每种模型进行了具体的二维或三维仿真,对仿真结果进行了比较。最后针对最普遍、对人类威胁最大的云地闪的通道底部电流模型进行了频谱的仿真及分析,并通过频谱图找出了雷电电流能量较为集中的频段,为进一步对雷电回击电流进行深入研究打下了基础。 (3)对目前国内采用较多的基于地面的雷电定位技术进行了深入而细致的研究,对甚低频/低频及甚高频的不同定位技术进行了探讨及误差分析,在此基础上提出了光频雷电定位的概念,并对国内还处于起步阶段的基于卫星的雷电定位技术进行了一定的研究。将时差定位法引入光频雷电定位中,对光频雷电定位系统进行了总体的结构设计,并利用Matlab中的Simulink模块对设计的系统结构进行了建模及仿真。 (4)对现阶段雷电信号检测中使用最多的硬件滤波检测技术进行了深入的研究,针对用其检测含噪声的雷电信号的结果作出了仿真。并在此基础上提出将近年来发展迅猛的小波变换检测技术以及新兴的随机共振检测技术引入到雷电信号检测中,以此克服硬件滤波检测技术的不足之处,对使用小波变换检测技术和随机共振检测技术检测雷电信号都进行了仿真,仿真结果证明将之用于雷电信号的检测是完全可行的。根据各种检测方法检测雷电信号的仿真结果对各种检测技术进行了分析比较,探讨了它们在不同情况下用于雷电信号检测的可行性及有效性。 (5)提出了光频雷电探测系统的总体设计方案,对组成系统的各个部分进行了具体的硬件及软件设计,最终设计实现了一套光频雷电探测系统,并对设计的系统进行了初步的工作测试,得到了较为理想的结果。为最终实现研制全能型雷电探测设备的目的打下牢固的基础。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:P427.32

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【引证文献】
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1 李鹏;雷电脉冲对移动通信基站影响的研究[D];北京邮电大学;2012年
2 李沁;雷电回击电磁场建模与探测技术的研究[D];华中科技大学;2013年
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1 毛莉莉;光学雷电图像监测系统研究[D];华中科技大学;2011年
2 姜捷;用于雷电探测系统基于GPS的时钟频率单元[D];华中科技大学;2011年
【参考文献】
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1 秦金华;刘小方;高成强;宋海荣;;基于AD603的超声微弱信号检测研究[J];兵工自动化;2007年11期
2 聂绍龙,黄旭初,王宣银;微弱信号检测的原理及其实现[J];电测与仪表;2002年12期
3 杨祥龙,汪乐宇;随机共振技术在弱信号检测中的应用[J];电路与系统学报;2001年02期
4 赵文礼;郭丽红;;随机共振及其微弱信号的自适应检测[J];电子测量与仪器学报;2006年05期
5 樊灵孟,李志峰,何宏明,杨楚明;雷电定位系统定位误差分析[J];高电压技术;2004年07期
6 刘敏;;现有雷电定位方法的应用分析[J];四川电力技术;2008年02期
7 叶海峰;刘浔;;水平接地体的雷电冲击特性研究[J];水电能源科学;2007年01期
8 张畅生,方子帆;GPS及其在雷电定位系统中的应用[J];现代电力;2002年02期
9 赵文礼;田帆;邵柳东;;自适应随机共振技术在微弱信号测量中的应用[J];仪器仪表学报;2007年10期
10 杨祥龙,江波,吴为麟,童勤业;小信号检测中的自适应随机共振技术[J];自动化仪表;2004年01期
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1 叶江荣;雷电的声、光信号监测及定位研究[D];浙江大学;2007年
【共引文献】
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1 田武刚;潘孟春;罗飞路;苏剑彬;;用于某型航空发动机篦齿盘裂纹检测的专用涡流传感器设计[J];传感技术学报;2008年07期
2 康中尉,罗飞路,陈棣湘;利用正交型锁相放大器实现三维磁场微弱信号检测[J];传感器技术;2004年12期
3 李小京;利用合理抽样加快自相关数字滤波运算速度[J];传感器技术;2005年09期
4 王华;洪亮;向浩;;基础测绘成果及相关技术在雷电探测中的重要应用[J];测绘通报;2010年04期
5 田武刚;潘孟春;罗飞路;苏剑彬;;某型航空发动机篦齿盘裂纹的原位涡流检测[J];测试技术学报;2008年03期
6 魏世朋;张天骐;余熙;高春霞;;利用随机共振解调微弱MFSK信号[J];电讯技术;2011年06期
7 王亮;李玉和;李庆祥;陈张玮;;深亚微米飞高测量的光电检测系统设计[J];电测与仪表;2006年03期
8 李瑞芳;吴广宁;曹晓斌;马御棠;刘平;苏杰;;雷电流幅值概率计算公式[J];电工技术学报;2011年04期
9 崔宇;李建明;戴玉松;;基于冲击电流法测量接地电阻的装置[J];电力学报;2009年04期
10 耿方方;芦杉;;一种适用于PLC的锁定放大器设计[J];电力系统通信;2009年01期
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1 邓志敏;卢云飞;张永俊;;超声波检测连杆衬套与底孔贴合度的系统软硬件设计[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
2 冯志伟;马金福;汝洪博;;雷电流幅值和陡度的累积频率及相关性探讨[A];S13 第十届防雷减灾论坛——雷电灾害与风险评估[C];2012年
3 宋爱国;段江海;;混沌、随机共振在信号检测中的应用研究[A];第三次全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2002年
4 冯志伟;马金福;虞进;;基于浙江省地闪数据的IEEE雷电流幅值累积频率公式探讨[A];第六届长三角气象科技论坛论文集[C];2009年
5 杨仲江;江珂;曹洪亮;;基于inpolygon的区域闪电频数统计方法研究[A];创新驱动发展 提高气象灾害防御能力——S11第十一届防雷减灾论坛[C];2013年
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1 荆燕飞;线性方程组迭代法与预条件技术及在电磁散射计算中的应用[D];电子科技大学;2010年
2 李月卉;电磁场数值求解中迭代方法与预条件技术研究[D];电子科技大学;2011年
3 唐涛;高功率微波大气传播非线性问题的数值研究[D];西南交通大学;2011年
4 杨博;空基辐射源非合作探测系统关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
5 姚纬明;三峡永久船闸闸室墙及边坡的强度与稳定性研究[D];河海大学;2000年
6 谷同祥;大型稀疏线性代数方程组的并行非定常迭代方法[D];中国工程物理研究院;2001年
7 吴建平;稀疏线性代数方程组迭代法中的预处理技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
8 陈琢;混沌在小信号测量与系统参数估计中的应用[D];浙江大学;2004年
9 杨树青;基于Visual-MODFLOW和SWAP耦合模型干旱区微咸水灌溉的水—土环境效应预测研究[D];内蒙古农业大学;2005年
10 杨定新;微弱特征信号检测的随机共振方法与应用研究[D];国防科学技术大学;2004年
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1 刘明;基于多站点三维定位的闪电监测研究[D];浙江大学;2011年
2 林峰;在运架空输电线路雷害综合治理方案研究[D];福州大学;2009年
3 卢云飞;连杆衬套与底孔的超声波贴合度检测[D];广东工业大学;2011年
4 刘晓东;地闪回击电磁场沿光滑有耗地表传播的模拟研究[D];南京信息工程大学;2011年
5 马玉良;基于可编程逻辑器件FPGA的数字相关器[D];济南大学;2011年
6 向震宇;基于labwindows/CVI的电磁干扰故障诊断系统界面及底层控制实现研究[D];西南交通大学;2010年
7 马宗骏;基于C语言的离线电弧电磁干扰检测系统数据采集及底层控制的实现研究[D];西南交通大学;2011年
8 马御棠;地形参数与雷电活动特征对输电线路绕击性能影响的研究[D];西南交通大学;2011年
9 陈旋;基于分段线性模型的随机共振信号检测研究[D];杭州电子科技大学;2009年
10 杨卫平;基于轮轨噪声检测的虚拟列车接近报警系统研究[D];华东交通大学;2009年
【同被引文献】
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1 吕英华;;同轴电缆转移阻抗测试方法的研究[J];北京邮电学院学报;1981年02期
2 李鹏飞;;高速PCB设计技术[J];船电技术;2010年05期
3 张飞舟,陈亚洲,魏明,刘尚合;雷电电流的脉冲函数表示[J];电波科学学报;2002年01期
4 刘婵媛;陈国光;;基于GPS的卡尔曼滤波技术研究[J];弹箭与制导学报;2006年04期
5 任顺平,迟建平,庄洪春,刘来存;分形闪道及其电磁场辐射仿真[J];电网技术;1999年04期
6 周晖,宣宗强,周渭;基于等效鉴相频率的频标比对途径[J];电子科技;2004年04期
7 田明宏,魏光辉,刘尚合,毕增军;基于IEC标准雷电后续回击电磁场的计算[J];电子学报;2003年06期
8 罗仕乾;雷电波的频谱及能量分布[J];高电压技术;1995年01期
9 樊灵孟,何宏明,钟定珠,周良才,张义军,肖庆复,刘欣生;人工引雷试验中雷电流测量分析[J];高电压技术;2000年04期
10 丁美新,李慧峰,朱子述,肖登明;雷电流波形的数学模型及频谱仿真[J];高电压技术;2002年06期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 李东铭;雷电电磁场以及架空导线雷电感应过电压计算分析[D];华中科技大学;2011年
2 文武;感应雷电磁干扰及其防护研究[D];武汉大学;2004年
3 宋庭新;基于网格计算的雷电电磁环境仿真[D];华中科技大学;2005年
4 伏进;特高压直流输电线路耐雷性能分析方法研究[D];重庆大学;2009年
5 李建标;雷电先导分形模型及线路耐雷性能评估方法的研究[D];重庆大学;2012年
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1 赵丹宁;时钟频率校准与同步技术研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2011年
2 贺洪兵;基于GPS的高精度时间同步系统的研究设计[D];四川大学;2005年
3 叶江荣;雷电的声、光信号监测及定位研究[D];浙江大学;2007年
4 王鹏;基于FPGA的绝对时间同步系统的设计研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
5 杨启勇;雷电监测数据采集系统设计[D];电子科技大学;2008年
6 徐生林;基于绳驱动的COP控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
7 杨康;安防监控系统中视频存储技术的研究[D];华中科技大学;2008年
8 刘凯;时间统一技术研究及应用[D];西安电子科技大学;2010年
【二级引证文献】
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1 杨伟军;基于地震预警信息的火车紧急处置系统设计与研究[D];成都理工大学;2013年
【二级参考文献】
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1 张南洋生;张波;杨坤涛;;一种变阈值二值化CCD像元细分技术研究[J];半导体光电;2006年04期
2 董立菊,于戈;一种有效的图像二值化方法[J];东北大学学报;2004年12期
3 戴逸松;石要武;;测量nV正弦电压的互功率谱方法[J];电工技术学报;1992年02期
4 李志华;功率谱估计在微弱信号检测中的应用[J];大连海事大学学报;1998年01期
5 杨祥龙,汪乐宇;随机共振技术在弱信号检测中的应用[J];电路与系统学报;2001年02期
6 全玉生,杨敏中,王晓蓉,严璋,佟科,刘晓峰,司鲁东,李晓兵,于峥,康林贤;高压架空输电线路的故障测距方法[J];电网技术;2000年04期
7 徐政;免费使用的电磁暂态分析程序——ATP-EMTP程序介绍[J];电网技术;1999年07期
8 赵文礼;郭丽红;;随机共振及其微弱信号的自适应检测[J];电子测量与仪器学报;2006年05期
9 高强;肇庆电力工业局雷电定位系统运行情况分析[J];广东电力;1999年06期
10 林韶文,曾益民,黄群古,张新勇;雷电信息分析显示终端在电力系统的应用[J];广东电力;2002年04期
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1 张好;;浅谈送电线路雷害及预防[J];科协论坛(下半月);2011年05期
2 余建华;利用剩磁测试鉴定雷击事实的方[J];江西气象科技;2000年03期
3 赵志斌;张明霞;崔翔;陈家宏;;混合路径土壤对雷电辐射磁场的影响分析[J];高电压技术;2010年09期
4 杨波;周璧华;孟鑫;;地闪雷电电磁脉冲在大地中的分布研究[J];物理学报;2010年12期
5 ;夏季为什么要防雷[J];农村电气化;1996年06期
6 王昕玮,吕英华,于学萍,黄永明;实验室冲击电压法模拟感应雷的理论建模与应用[J];电波科学学报;2000年04期
7 周璧华,石立华,高成,陈彬;地闪雷电电磁脉冲防护研究中的几个问题[J];广东气象;2002年S2期
8 张义军,孟青,Paul R.Krehbiel,刘欣生;穿云飞机电磁噪声的实验分析[J];地球物理学报;2004年05期
9 陈亚洲;肖雪荣;;地表近场LEMP与回击电流的近似性[J];高电压技术;2007年12期
10 李韦霖;杨琳;李慧;陈尚德;李维红;黄鹏程;;雷电通道模型研究与应用[J];现代电子技术;2010年05期
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1 王思群;赵钢;徐学义;冯俊杰;刘世杰;唐巧玲;刘磊;魏超;;雷电资料与雷达数据综合分析系统的设计与实现[A];山东气象学会2010年优秀学术论文评选活动优秀论文集[C];2010年
2 金丽娜;;基于MapX的雷电信息系统开发与应用[A];第27届中国气象学会年会雷达技术开发与应用分会场论文集[C];2010年
3 陈春元;;自动气象站防雷技术探讨[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
4 吴孟恒;杨栋新;;基于时域有限差分法的雷电辐射电磁场研究[A];中国物理学会第十五届静电学术年会论文集[C];2009年
5 吴孟恒;杨栋新;崔海华;;基于时域有限差分法的雷电辐射电磁场研究[A];第28届中国气象学会年会——S13雷电物理、监测预警和防护[C];2011年
6 黄晓虹;王强;顾宇丹;戴建华;严岩;;雷电灾害预警服务WEBGIS系统研究[A];第27届中国气象学会年会重大天气气候事件与应急气象服务分会场论文集[C];2010年
7 熊秀;骆立峰;范晓宇;王龙;;飞机雷电直接效应防护试验标准与试验项目[A];第20届测控、计量、仪器仪表学术年会论文集[C];2010年
8 邸曼;张明;齐梓博;夏大维;;雷击火灾痕迹物证的技术鉴定方法[A];第三届十省区市机械工程学会科技论坛暨黑龙江省机械工程学会2007年年会论文(摘要)集[C];2007年
9 刘国臻;龚家军;;雷击点的鉴定方法探析[A];2007年湖北省气象学会学术年会暨全省青年气象科技工作者学术交流会议学术论文详细文摘汇集[C];2007年
10 陈纪纲;;接触网线路耐雷水平分析[A];高速铁路接触网系统新技术研讨会论文集[C];2010年
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1 本报记者 杨绮薇;在电光中成就辉煌[N];中国气象报;2010年
2 ;战略研究百问百答[N];中国气象报;2005年
3 段溯舸;重庆积极开展森林雷电防护研究[N];中国气象报;2004年
4 李丹 黄幸媛 孟青;我国雷电防护新生“国家队”[N];中国气象报;2004年
5 通讯员 王冬;通号集团广州分公司京沪高铁施工推广焊接新工艺[N];人民铁道;2010年
6 记者 董永春 通讯员 王桂娟 邓华;珠三角城市群致灾雷电研究通过验收[N];中国气象报;2011年
7 记者 王兵 通讯员 王珏;安徽六部门联合加强农村气象灾害防御体系建设[N];中国气象报;2010年
8 本报记者 简菊芳;让“直观”的魅力更持久[N];中国气象报;2010年
9 张磊;夏季太阳能热水器如何防雷[N];中国气象报;2010年
10 记者 刘晓雷;我市初步建成现代气象业务体系[N];平顶山日报;2010年
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1 刘辛;光频段雷电探测技术的研究[D];华中科技大学;2010年
2 李沁;雷电回击电磁场建模与探测技术的研究[D];华中科技大学;2013年
3 陈绪荃;雷电信号特征分析及其分选研究[D];华中科技大学;2013年
4 李家启;基于LLS的重庆地区雷电活动规律及其风险评估研究[D];南京信息工程大学;2012年
5 杜海明;雷电信号检测方法及相关问题研究[D];华中科技大学;2012年
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7 贺恒鑫;超/特高压输电线路雷电屏蔽性能三维先导仿真模型研究[D];华中科技大学;2011年
8 张明霞;雷电电磁场计算方法及沿地表传播特性的研究[D];华北电力大学(北京);2010年
9 李东铭;雷电电磁场以及架空导线雷电感应过电压计算分析[D];华中科技大学;2011年
10 李建标;雷电先导分形模型及线路耐雷性能评估方法的研究[D];重庆大学;2012年
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1 沙跃龙;雷电预警预报技术研究与实现[D];电子科技大学;2009年
2 顾东彦;保定雷电分布特征及短时预警研究[D];南京信息工程大学;2013年
3 李博;重庆雷电时空分布特征及雷灾研究[D];南京信息工程大学;2011年
4 周少科;西藏雷电探测预报系统设计与实现[D];电子科技大学;2010年
5 欧阳双;复杂地表下雷电电磁环境及架空输电线感应过电压模拟研究[D];南京信息工程大学;2012年
6 李少波;太阳能光伏并网发电系统的雷电监控系统研究[D];武汉纺织大学;2012年
7 栾健;基于LLS和人工观测的重庆地区雷电天气关注度研究[D];南京信息工程大学;2013年
8 严岩;上海地区雷暴活动时空变化特征及雷电预警研究[D];华东理工大学;2011年
9 吴坚;现代大型桥梁雷电灾害风险研究[D];电子科技大学;2012年
10 刘晓东;地闪回击电磁场沿光滑有耗地表传播的模拟研究[D];南京信息工程大学;2011年
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