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地面电晕电流组网观测试验和分析

逮曦  
【摘要】:本文利用强电场环境中金属尖端会产生电晕放电的原理,结合无线数据传输技术,研制开发了电晕电流测量仪及其无线组网观测系统。依托中国?广州野外雷电试验基地,利用该电晕电流观测系统对我国南方地区的夏季雷暴进行了为期4个月的试验观测,结果表明该套系统能够实现一定区域范围内电晕电流的组网观测。 通过对电晕电流和环境电场同步观测数据的分析,得到了本测量系统在正、负环境电场下产生电晕电流的电场阈值以及正、负电晕电流与正、负环境电场的关系式:负环境电场下的起晕阈值为-4kV/m,负环境电场与负电晕电流的关系式为I=-0 .00585E(E+4);正环境电场下的起晕阈值为3.5kV/m,正环境电场与正电晕电流关系式为I= 0 .009E(E-3.5)。分析结果表明利用电晕电流的测量,能够比较真实、准确地对较强的环境电场强度进行反演,因此电晕电流组网观测系统在对雷暴过程的观测和预警方面具有重要的应用前景。 为了分析架设环境对电晕电流测量结果的影响,本文还通过静电场模式进行了模拟研究,结果表明:可以用尖端传感器与周围地物的水平距离d和二者的高度差Δh的比值来表征地物对尖端处电场的屏蔽程度,测量仪器的架设位置保证d/Δh大于2.25时,地物对尖端处的电场屏蔽效应减少到20%以内,这为今后继续发展电晕电流的组网观测技术和方法的研究提供了理论基础。


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