光声雷电探测方法及其探测器的制作方法

专利名称：光声雷电探测方法及其探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种探测视距内雷电距离和方位角的装置及其探测方法。
技术背景当雷电发生时，会产生巨大的回击电流及电脉冲辐射。因此，雷电定位探测直接关系着 空中飞行器的安全，是飞机飞行及航天器升空的重要参考数据，此外，对于经常在户外的人 来说，正确评估雷电离自己的距离有多远，也是一件很重要的事情。传统的雷电定位设备有 磁方向探测仪和时差法探测仪，其使用范围大概有数百公里，能够记录雷电发生的时间、位 置、强度、极性等指标，但上述测量设备均需设置多台仪器才能完成测量，具有结构复杂， 体积庞大的缺点，其测量方法繁琐，测量成本非常高，且定位精度有限。发明内容本发明的目的是提供一种光声雷电探测方法及其探测器，要解决传统雷电的距离、方位 角的测量方法繁琐复杂、测量精度低、测量成本高的技术问题。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 一种光声雷电探测方法，其特征在于步骤一、在监测处设置光声雷电探测器，使光声雷电探测器的图像采集器的镜头面向天 空，并且使图像采集器的镜头光轴与水平面垂直。步骤二、用图像采集器采集出有雷电图像的图像，显示在图像显示装置上。 步骤三、根据雷电在图像中的位置，从图像中测量出雷电的方位角。 一种光声雷电探测方法，其特征在于步骤一、在监测处设置光声雷电探测器，用光声雷电探测器的图像采集器采集雷电的图 像，用光声雷电探测器的声音采集器采集雷鸣的声音。步骤二、利用处理器检索出第一张出现雷电的图像的时间。 步骤三、利用处理器判断出声音资料中第一次出现雷鸣的时间。 步骤四、利用处理器计算雷电和雷鸣的时间差dt 。步骤五、根据公式l^dtXV，计算出雷电离监测处的距离，其中V是声速。 一种上述光声雷电探测方法中使用的光声雷电探测器，其特征在于包括一采集雷电图 像用的图像采集器， 一显示雷电图像用的图像显示装置， 一采集雷鸣声音用的声音采集器，以及将图像采集器和声音采集器采集到的信号进行处理的处理器，其中处理器与电源连接， 图像采集器通过A/D转换器将信号传送给处理器，声音采集器通过A/D转换器将信号传送给处 理器，处理器通过CPLD将图像传送给图像显示装置。所述处理器可为arm7处理器，图像采集器为CCD摄像机，图像显示装置为LCD显示器。本发明的有益效果如下本发明可以探测视距内的雷电的距离和方位，其用图像采集器获取雷电的图像，用声音 采集器获取雷鸣的声音，具有测量定位精度高的特点。本发明的测量步骤较为简单，且测量 结果准确，可以以较低的成本解决雷电定位问题，可广泛应用于航空、航天、气象等领域。 本发明在同时能获取雷电图像和雷鸣声音时能确定雷电的三维坐标，在只获取雷电图像时能 确定雷电的方位。


下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图l是光声雷电探测器的原理图。图2是光声雷电探测器的实施例示意图。图3是测量雷电方位角的示意图。图4是测量雷电距离的流程示意图。图5是测量雷电方位角的流程示意图。
具体实施方式
实施例参见图l、图2，这种光声雷电探测器，包括一采集雷电图像用的图像采集器，一 显示雷电图像用的图像显示装置， 一采集雷鸣声音用的声音采集器，以及将图像采集器和声 音采集器采集到的信号进行处理的处理器，其中处理器与电源连接，图像采集器通过A/D转 换器将信号传送给处理器，声音采集器通过A/D转换器将信号传送给处理器，处理器通过 CPLD将图像传送给图像显示装置。所述处理器为arm7处理器，图像采集器为CCD摄像机，图 像显示装置为LCD显示器。所述CPLD (Complex Programmable Logic Device)是Complex PLD的简称， 一种较PLD为复杂的逻辑元件，是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的 数字集成电路。参见图4， 一种光声雷电探测方法，可测量出雷电离监测处的距离步骤一、在监测处设置光声雷电探测器，用光声雷电探测器的图像采集器采集雷电的图 像，用光声雷电探测器的声音采集器采集雷鸣的声音。步骤二、利用处理器检索出第一张出现雷电的图像的时间11 。步骤三、利用处理器判断出声音资料中第一次出现雷鸣的时间12 。 步骤四、利用处理器计算雷电和雷鸣的时间差dt， S卩t2-tl。 步骤五、根据公式l^dtXV，计算出雷电离监测处的距离，其中V是声速。 参见图5， 一种光声雷电探测方法，可测量雷电的方位角步骤一、在监测处设置光声雷电探测器，使光声雷电探测器的图像采集器的镜头面向天 空，并且使图像采集器的镜头光轴与水平面垂直。步骤二、用图像采集器采集出有雷电l的图像，显示在图像显示装置上，如图3所示。 步骤三、根据雷电在图像中的位置，从图像中测量出雷电的方位角a 。
权利要求
权利要求1一种光声雷电探测方法，其特征在于步骤一、在监测处设置光声雷电探测器，使光声雷电探测器的图像采集器的镜头面向天空，并且使图像采集器的镜头光轴与水平面垂直；步骤二、用图像采集器采集出有雷电图像的图像，显示在图像显示装置上；步骤三、根据雷电在图像中的位置，从图像中测量出雷电的方位角。
2.一种光声雷电探测方法，其特征在于步骤一、在监测处设置光声雷电探测器，用光声雷电探测器的图像采集器采集雷电的 图像，用光声雷电探测器的声音采集器采集雷鸣的声音；步骤二、利用处理器检索出第一张出现雷电的图像的时间；步骤三、利用处理器判断出声音资料中第一次出现雷鸣的时间；步骤四、利用处理器计算雷电和雷鸣的时间差dt;步骤五、根据公式l^dtXV，计算出雷电离监测处的距离，其中V是声速。
3.一种上述权利要求1或2所述的光声雷电探测方法中使用的光声雷 电探测器，其特征在于包括一采集雷电图像用的图像采集器， 一显示雷电图像用的图像 显示装置， 一采集雷鸣声音用的声音采集器，以及将图像采集器和声音采集器采集到的信号 进行处理的处理器，其中处理器与电源连接，图像采集器通过A/D转换器将信号传送给处理 器，声音采集器通过A/D转换器将信号传送给处理器，处理器通过CPLD将图像传送给图像显 示装置。
4.根据权利要求3所述的光声雷电探测器，其特征在于所述处理器 为arm7处理器，图像采集器为CCD摄像机，图像显示装置为LCD显示器。
全文摘要
一种光声雷电探测方法及其探测器，步骤一、在监测处设置光声雷电探测器，使光声雷电探测器的图像采集器的镜头面向天空，并且使图像采集器的镜头光轴与水平面垂直；步骤二、用图像采集器采集出有雷电图像的图像，显示在图像显示装置上；步骤三、根据雷电在图像中的位置，从图像中测量出雷电的方位角。本装置可以探测视距内的雷电的距离和方位，其用图像采集器获取雷电的图像，用声音采集器获取雷鸣的声音，具有测量定位精度高的特点；所述测量步骤较为简单，且测量结果准确，可以以较低的成本解决雷电定位问题。
文档编号G01R29/08GK101545934SQ20091030197
公开日2009年9月30日 申请日期2009年4月29日 优先权日2009年4月29日
发明者马舒庆 申请人:中国气象局气象探测中心