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地闪的回击过程中辐射的强电磁场会造成大量的危害,回击过程中主要辐射频率为30-300k Hz的电磁信号,如果能对其准确的探测,不仅可以提高闪电的定位精度还可以加深对其物理过程的认识。本文克服以往的探测天线尺寸大、带宽窄,信号处理电路增益低等缺陷,设计基于铁氧体天线的雷电低频磁场探测仪。本文首先基于LCR-分析仪分析了天线长度、丝包线数量和磁棒直径对天线电阻、电容和电感的影响。而后基于亥姆霍兹圆环线圈搭建测试平台对绕制的330根铁氧体天线进行敏感性试验。在10k和100k电路下分别讨论了天线长度、丝包线数量和磁棒直径对天线接收性能的影响。最后选择较为理想的铁氧体天线与信号处理电路和数据采集与传输模块组装成雷电低频磁场探测仪,并在海南地区布站,对雷电进行监测。重点分析2019年8月19日海南地区的一次雷暴过程,并与雷达数据和TBB资料进行对比。本文的研究结论如下:(1)铁氧体天线电阻的范围约为零点几Ω到十几Ω,电容的范围约为几μF到几百μF,电感的范围约为零点几m H到十几m H;可以适量增加丝包线数量、天线长度和磁棒直径来增加天线耦合能力和减少天线的损耗。(2)10k电路下天线的频响曲线平坦,信号稳定,但是频响值较小。天线的信号U主要正比于B,该电路下的信号更能反映闪电的自身特征,更利于反演回击的物理过程。其中天线频响值的范围约0.0001 V/n T～0.25 V/n T,带宽范围约390 k Hz～555 k Hz。(3)100k电路下天线的频响曲线上升区长,且频响值大。天线的信号U主要正比于d B/dt,该电路下天线探测到的脉冲信号更多,且幅值大,更利于闪电定位。其中天线频响值的范围约0.05 V/n T～2 V/n T,带宽范围约616 k Hz～665 k Hz。(4)增加天线长度虽可以增加带宽,但会减少天线的频响值;然而增加丝包线数量虽可以增加天线的频响值,但会减少天线的带宽;增大磁棒直径能同时增加频响值和带宽,但使得天线的尺寸变大,因此天线长度、丝包线数量和磁棒直径的选择需要折中考虑。(5)在低频时,天线的信号主要由天线耦合到的信号决定,随着频率的增加,天线的损耗影响越来越大,且在高频时,天线的信号主要由天线损耗决定。(6)探测数据显示,大磁棒天线的信号比中磁棒天线的信号约大一个数量级,同时定位结果呈现出大部分定位点位于雷达图上的强回波区和TBB图低温区,该结果表明了本文中雷电低频磁场探测仪的探测的准确度是可信的。