|
背景
閃電定位又稱雷電定位，是指利用閃電回擊輻射的聲、光、電磁場特性來遙測閃電回擊放電參數的一種監測雷電手段，它可檢測雷電發生的時間、位置、強度、極性等。閃電定位對許多產業部門都是非常重要的，特別是電力、航空等部門
光聲雷電探測方法是目前最主要的探測方法之一。首先在監測處放置一塊光聲雷電探測器，使光聲雷電探測器的圖像采集器的鏡頭面向天空，用圖像采集器采集出有雷電圖像的圖像，在圖像顯示裝置上顯示；然后根據雷電在圖像中的位置，從圖像中測量出雷電的方位角。用圖像采集器獲取雷電的圖像，用聲音采集器獲取雷鳴的聲音，通過聲音傳感器把聲音記錄各觀測點（四個）雷聲到達的時刻，多組時間數據經4路數據采集卡A/D轉換后，被傳送到數據處理系統，數據處理系統通過邏輯運算，求取三個空間觀測點（其中一個點是做個基準點）雷聲到達的時間差，根據聲音在空氣中傳播的速度，計算出三個空間觀測點的距離差；根據空間三個雙曲面相交可以確定一個點的原理，根據方程組確定雷電產生位置的坐標。
數據采集卡問題和挑戰
北京熠新科技的數據采集卡是系統中的核心部件，直接關系到系統的可行性和數據的準確性。
對數據采集卡主要要求有，采樣率10MS/s，精度12bit，4通道，需要具備GPS定時功能。除開這幾個基本要求，主要還面臨幾個挑戰：
1、GPS定時精度問題，市面上一般GPS精度都不高，一般是ms級，或者幾百個ns。GPS定時精度就直接決定了位置的精度，系統其它設備還會有延時誤差，數據采集卡的GPS定時精度最好要控制在50ns以內；
2、穩定性問題，由于雷電信號是隨機的，數據采集卡需要一直等待雷電信號的到來，所以需要一直出于觸發等待狀態，采集卡需要常年運行著，這對采集卡的穩定性和耐用性都是一個挑戰；
3、長預觸發，當雷電信號到來那一刻，采集卡開始采集記錄數據，但是很多時候，觸發前的那一段數據對分析雷電信號也是很重要的。而一般采集卡只能記錄觸發前很短的一段數據，一般就幾K個數據，這對很多場景是不夠的。
對于穩定性，通過各種復雜情況測試，模擬各種場景下的情況。為了模擬雷電環境，我們在高壓試驗室放電進行現場測試。再通過降低采集卡整個系統功耗，增加各個部件穩定的運行的年限。
針對預觸發不夠長的問題，通過對采集卡內部邏輯的重新修改，充分利用采集卡超大的內存，預觸發能采集幾M甚至幾十M的數據，這大大滿足雷電測試的需要。
總結
針對雷電定位這種特殊場景改進的數據采集卡，完全滿足甚至超出實際應用的需求。同時，如果采用網線或光纖連接連接，可做分布式的雷電采集，采集點可以相隔幾公里，然后通過網線或光纖把數據匯總到一起進行分析。
|
