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【摘要】本文探讨闪电探测的技术发展情况，阐述闪电监测的资料在闪电的防护、预警预报与监测灾害性天气等方面的有效运用。闪电探测的技术对于雷电的研究与防护技术发展至关重要，尤其是科学技术的发展加快了步伐，闪电探测的技术也迅速发展，为雷电的预警与监测提供了必要的依据，对于雷电灾害的减少具有重要的作用。
【关键词】闪电探测技术；雷电防护；有效运用
中图分类号：P412 文献标识码： A 文章编号：
1.前言
雷电属于特殊天气的现象，在雷击的过程中，产生的大电流、高电压以及强电磁的辐射往往导致经济损失与严重的灾害，尤其是微电子器件大量的运用，促使雷击引发的灾害日益严重，人们的生活受到的影响也逐渐增大，并且社会对于雷电的防护与监测也有更高的要求。社会对于雷电一直都有记录，主要是因目测而获取雷暴日与雷暴小时以及起止的时间等讯息。本文探讨在雷电的防护中闪电探测的技术运用，此技术主要以其分辨率、工作频率的范围以及空间探测的范围不同区分。在网络探测的系统中，使用的传感器定位的方式主要为定向法与时间到达的方法，或是两者结合；在局地探测的系统中，使用独立传感器定位的方式主要为应用电磁场波型分析的技术。
2.雷电引起的自然灾害
当雷电产生的时候，天空电闪雷鸣，雷电击中的物体，便可导致自然灾害的发生，全世界大概每天会产生五百万次的雷电，平均每秒便可发生近百次雷电。
2.1直接雷击的灾害
直接雷击的灾害主要表现为伤人畜、直接击死、建筑物与输电线被击坏、导致火灾事故的发生[1]。
2.2感应雷击的灾害
感应雷击的灾害主要表现为不易察觉、隐性发生，通过过电压波与电磁感应的方式，危害到微电子设施，虽然表现的方式不是一样的，但是都能严重威胁到人们的生命财产，主要的表现类别有：
（一）机场与飞机的航线由于雷电导致机毁人亡的事故出现；
（二）由于雷击导致油库、建筑物以及弹药库爆炸，毁坏极其严重。
（三）由于雷击导致卫星发射与火箭不能正常工作；
（四）由于雷击导致森林火灾事故的发生，使大面积的森林被烧毁；
（五）通讯设施和电子设备遭雷击造成通讯中断、电视停播、网络瘫痪等。
3.闪电探测技术
闪电探测技术是测量闪电辐射的光、声以及电磁场等讯息，从而确定闪电在放电时空间的位置与放电的参数，目前运用的方式主要有三类：光、声以及电磁场。
3.1地基闪电的定位技术
在地基闪电的定位技术上，运用最广泛的是闪电电磁的脉冲辐射场的探测方式。甚低频段通常是运用时差法、磁向法以及磁向与时间差的联合法；甚高频段通常是采取时差法或是窄带干涉仪的定位法。以探测站点的布设形式，可区分成单站定位与多点联合的定位。
3.1.1甚低频段的定位技术
甚低频段磁向法的定位技术通常是运用东西方向与南北方向放置垂直正交环磁场的大线对闪电产生的方位角进行测量，并且同放置水平电场大线的组合对地闪波形的特征进行鉴别。运用两个或是超过两个探测子站，交汇闪电方位角，以此确定闪电的发生点平面位置。甚低频段磁向法运用方位角的交汇法提供测向的精度，受到测站周围地形地物的影响相对较大，且对于天线的安装环境要求也相对较高，所以磁向法实际探测的精度较低。
甚低频段时差法技术通常是运用闪电电磁的脉冲到达各个测站时间差，对其实行闪电的定位，因时差法使用的天线比较简单，并且经过测定闪电的回击辐射场至测站精确的时间，或是到达各个测站时间差，进而防止磁向法原有随闪电离的测站距离，其误差的线性加大。不过时差法对测时精度要求相对较高，至少应通过三站方可进行闪电定位，并且因回击波形峰的值点通过传播的路径与距离不同，也可发生畸变与漂移[2]。
因而，为能改进闪电定位的精度，将磁向法与时差法结合在一起，发展成联合闪电的定位法，运用此结合探测技术闪电定位的系统，任何一个探测子站不但可探测到回击发生方位角，还可测定到回击电磁的脉冲到达精确的时间。进而中心站可按照探测子站测定的闪电方位与到达时间差的数据，实行不同组合联合的定位，并且具备磁向法与时差法闪电定位的系统，可不增多探测子站的数目，也能确保有较高定位的精度。
3.1.2甚高频段的定位技术
对于闪电通道迅速发展过程的讯息,甚低频段探测的技术较难提供，在二十世纪七十年代的后半期，又有科学家提出且实践了时差技术与干涉技术。
时差技术是低频时差定位法在甚高频段闪电辐射源的三维空间的扩展，尤其在GPS技术发展与成熟之后，此定位技术逐漸发展。时差技术通常是采取窄带甚高频的长基线时差方法，对任何闪电辐射源均可以高时间的分辨率与空间定位的精度实行定位，还可展示闪电放电甚高频辐射源三维时空的演变过程，并且运用低频闪电的定位系统合成的方法探测云闪与地闪。
干涉技术主要是运用干涉法对闪电放电的辐射源位置进行测定的方式，包括宽带与窄带两种方式。干涉技术通常是运用有充足波程差接受天线的振子，若来波从各个方位至天线阵的时候，各个振子接受的信号产生的相位差不同，测定此相位差的原则便可确定来波对天线阵方位。与时差技术相比，干涉技术对时间的同步要求稍低，对信号的强度要求也比较低。不过干涉技术测站需有多个天线以及较高的安装要求，并且观测的数据也需通过处理，而不是时差技术的简单直接。
3.2星载雷电的探测与定位技术
在二十世纪九十年代之后，电子与信息技术快速的发展，分析二十世纪八十年代高空的NASA U2飞机获取大量闪电光的观测资料与其他研究的结果，人们对于云顶闪电光的辐射时空特点与光谱的特性有更新认识，并研制新一代更加高效与精确星载闪电的探测器，包含闪电成像的传感器与NASA发展光学瞬态的探测器。
闪电成像的传感器与NASA发展光学瞬态的探测器是NASA研发光学闪电的探测系统，两个系统是比较相似的，都是搭载于极轨非太阳的同步卫星之上，向下垂直观测在雷暴云里闪电产生强烈的光脉冲，并结合窄带干涉的滤光器，使影像聚焦于高速、128×128像素电荷藕合的装置焦平面之上。干涉的滤光器中心波长是777.4纳米，最大的半宽是0.856纳米。闪电成像的传感器与NASA发展光学瞬态的探测器能提供闪电的经纬度、发生时间、持续时间以及闪电光的辐射能等讯息。卫星观测的技术快速发展，为全球雷电的活动研究带来新推动力，运用资料可提供全球闪电时空的分布图。国外目前正规划与研究把闪电光学的成像感应器放至静止卫星的平台之上，连续监测雷暴闪电的活动时空分布，因而，此技术在监测与预警灾害性的雷暴闪电中起到重要的作用[3]。
闪电探测技术在雷电防护中的有效运用
4.1闪电定位的系统运用
闪电定位的系统可运用在雷电预警与监测新型的探测设施中，可实时、自动以及连续监测闪电的发生方位、时间、极性以及强度等参数。尤其是在发达国家中广泛运用闪电监测的站网，可长距离、大范围、高精度以及高效率的提供雷电活动的位置与发展演变的信息，并且甚高频闪电定位的探测系统监测可显示闪电在放电过程中时空的分布。
4.2在雷电防护中闪电探测技术的运用
闪电监测的资料能逐渐深化闪电的机理，并提供运用在防雷产品与防雷工程的设计中可靠的数据。长期积累闪电探测的数据，可有效改进闪电人工的观测；闪电监测的资料还可为雷电防护的技术标准、制定管理规定与防雷减灾的技术研究提供必要的科学数据；并且广泛运用在雷电灾害的事故鉴定与雷电灾害的风险评估等多个方面。
5.总结
由于人们的防雷意识逐渐加强，对于雷电预报要求逐渐迫切以及对防雷的技术要求也逐渐提高，因而为能提供更优质雷电预警预报的服务与防护技术的服务，实行闪电探测技术是非常有必要的。
【参考文献】
[1]周扬;伍瑞林;范昊澄.论闪电探测技术在雷电防护上应用.科技资讯,2009(25):50-50.
[2]张义军;孟青;马明;董万胜;吕伟涛.闪电探测技术发展和资料应用.应用气象学报,2006,17(05)：611-620.
[3]张静哲.浅谈雷电监测及其预防[J].今日科苑,2009(15):116-116.
作者简介：陈军（1969-） 男，山东菏泽人，工程师，主要从事雷电防护工作。
【关键词】闪电探测技术；雷电防护；有效运用
中图分类号：P412 文献标识码： A 文章编号：
1.前言
雷电属于特殊天气的现象，在雷击的过程中，产生的大电流、高电压以及强电磁的辐射往往导致经济损失与严重的灾害，尤其是微电子器件大量的运用，促使雷击引发的灾害日益严重，人们的生活受到的影响也逐渐增大，并且社会对于雷电的防护与监测也有更高的要求。社会对于雷电一直都有记录，主要是因目测而获取雷暴日与雷暴小时以及起止的时间等讯息。本文探讨在雷电的防护中闪电探测的技术运用，此技术主要以其分辨率、工作频率的范围以及空间探测的范围不同区分。在网络探测的系统中，使用的传感器定位的方式主要为定向法与时间到达的方法，或是两者结合；在局地探测的系统中，使用独立传感器定位的方式主要为应用电磁场波型分析的技术。
2.雷电引起的自然灾害
当雷电产生的时候，天空电闪雷鸣，雷电击中的物体，便可导致自然灾害的发生，全世界大概每天会产生五百万次的雷电，平均每秒便可发生近百次雷电。
2.1直接雷击的灾害
直接雷击的灾害主要表现为伤人畜、直接击死、建筑物与输电线被击坏、导致火灾事故的发生[1]。
2.2感应雷击的灾害
感应雷击的灾害主要表现为不易察觉、隐性发生，通过过电压波与电磁感应的方式，危害到微电子设施，虽然表现的方式不是一样的，但是都能严重威胁到人们的生命财产，主要的表现类别有：
（一）机场与飞机的航线由于雷电导致机毁人亡的事故出现；
（二）由于雷击导致油库、建筑物以及弹药库爆炸，毁坏极其严重。
（三）由于雷击导致卫星发射与火箭不能正常工作；
（四）由于雷击导致森林火灾事故的发生，使大面积的森林被烧毁；
（五）通讯设施和电子设备遭雷击造成通讯中断、电视停播、网络瘫痪等。
3.闪电探测技术
闪电探测技术是测量闪电辐射的光、声以及电磁场等讯息，从而确定闪电在放电时空间的位置与放电的参数，目前运用的方式主要有三类：光、声以及电磁场。
3.1地基闪电的定位技术
在地基闪电的定位技术上，运用最广泛的是闪电电磁的脉冲辐射场的探测方式。甚低频段通常是运用时差法、磁向法以及磁向与时间差的联合法；甚高频段通常是采取时差法或是窄带干涉仪的定位法。以探测站点的布设形式，可区分成单站定位与多点联合的定位。
3.1.1甚低频段的定位技术
甚低频段磁向法的定位技术通常是运用东西方向与南北方向放置垂直正交环磁场的大线对闪电产生的方位角进行测量，并且同放置水平电场大线的组合对地闪波形的特征进行鉴别。运用两个或是超过两个探测子站，交汇闪电方位角，以此确定闪电的发生点平面位置。甚低频段磁向法运用方位角的交汇法提供测向的精度，受到测站周围地形地物的影响相对较大，且对于天线的安装环境要求也相对较高，所以磁向法实际探测的精度较低。
甚低频段时差法技术通常是运用闪电电磁的脉冲到达各个测站时间差，对其实行闪电的定位，因时差法使用的天线比较简单，并且经过测定闪电的回击辐射场至测站精确的时间，或是到达各个测站时间差，进而防止磁向法原有随闪电离的测站距离，其误差的线性加大。不过时差法对测时精度要求相对较高，至少应通过三站方可进行闪电定位，并且因回击波形峰的值点通过传播的路径与距离不同，也可发生畸变与漂移[2]。
因而，为能改进闪电定位的精度，将磁向法与时差法结合在一起，发展成联合闪电的定位法，运用此结合探测技术闪电定位的系统，任何一个探测子站不但可探测到回击发生方位角，还可测定到回击电磁的脉冲到达精确的时间。进而中心站可按照探测子站测定的闪电方位与到达时间差的数据，实行不同组合联合的定位，并且具备磁向法与时差法闪电定位的系统，可不增多探测子站的数目，也能确保有较高定位的精度。
3.1.2甚高频段的定位技术
对于闪电通道迅速发展过程的讯息,甚低频段探测的技术较难提供，在二十世纪七十年代的后半期，又有科学家提出且实践了时差技术与干涉技术。
时差技术是低频时差定位法在甚高频段闪电辐射源的三维空间的扩展，尤其在GPS技术发展与成熟之后，此定位技术逐漸发展。时差技术通常是采取窄带甚高频的长基线时差方法，对任何闪电辐射源均可以高时间的分辨率与空间定位的精度实行定位，还可展示闪电放电甚高频辐射源三维时空的演变过程，并且运用低频闪电的定位系统合成的方法探测云闪与地闪。
干涉技术主要是运用干涉法对闪电放电的辐射源位置进行测定的方式，包括宽带与窄带两种方式。干涉技术通常是运用有充足波程差接受天线的振子，若来波从各个方位至天线阵的时候，各个振子接受的信号产生的相位差不同，测定此相位差的原则便可确定来波对天线阵方位。与时差技术相比，干涉技术对时间的同步要求稍低，对信号的强度要求也比较低。不过干涉技术测站需有多个天线以及较高的安装要求，并且观测的数据也需通过处理，而不是时差技术的简单直接。
3.2星载雷电的探测与定位技术
在二十世纪九十年代之后，电子与信息技术快速的发展，分析二十世纪八十年代高空的NASA U2飞机获取大量闪电光的观测资料与其他研究的结果，人们对于云顶闪电光的辐射时空特点与光谱的特性有更新认识，并研制新一代更加高效与精确星载闪电的探测器，包含闪电成像的传感器与NASA发展光学瞬态的探测器。
闪电成像的传感器与NASA发展光学瞬态的探测器是NASA研发光学闪电的探测系统，两个系统是比较相似的，都是搭载于极轨非太阳的同步卫星之上，向下垂直观测在雷暴云里闪电产生强烈的光脉冲，并结合窄带干涉的滤光器，使影像聚焦于高速、128×128像素电荷藕合的装置焦平面之上。干涉的滤光器中心波长是777.4纳米，最大的半宽是0.856纳米。闪电成像的传感器与NASA发展光学瞬态的探测器能提供闪电的经纬度、发生时间、持续时间以及闪电光的辐射能等讯息。卫星观测的技术快速发展，为全球雷电的活动研究带来新推动力，运用资料可提供全球闪电时空的分布图。国外目前正规划与研究把闪电光学的成像感应器放至静止卫星的平台之上，连续监测雷暴闪电的活动时空分布，因而，此技术在监测与预警灾害性的雷暴闪电中起到重要的作用[3]。
闪电探测技术在雷电防护中的有效运用
4.1闪电定位的系统运用
闪电定位的系统可运用在雷电预警与监测新型的探测设施中，可实时、自动以及连续监测闪电的发生方位、时间、极性以及强度等参数。尤其是在发达国家中广泛运用闪电监测的站网，可长距离、大范围、高精度以及高效率的提供雷电活动的位置与发展演变的信息，并且甚高频闪电定位的探测系统监测可显示闪电在放电过程中时空的分布。
4.2在雷电防护中闪电探测技术的运用
闪电监测的资料能逐渐深化闪电的机理，并提供运用在防雷产品与防雷工程的设计中可靠的数据。长期积累闪电探测的数据，可有效改进闪电人工的观测；闪电监测的资料还可为雷电防护的技术标准、制定管理规定与防雷减灾的技术研究提供必要的科学数据；并且广泛运用在雷电灾害的事故鉴定与雷电灾害的风险评估等多个方面。
5.总结
由于人们的防雷意识逐渐加强，对于雷电预报要求逐渐迫切以及对防雷的技术要求也逐渐提高，因而为能提供更优质雷电预警预报的服务与防护技术的服务，实行闪电探测技术是非常有必要的。
【参考文献】
[1]周扬;伍瑞林;范昊澄.论闪电探测技术在雷电防护上应用.科技资讯,2009(25):50-50.
[2]张义军;孟青;马明;董万胜;吕伟涛.闪电探测技术发展和资料应用.应用气象学报,2006,17(05)：611-620.
[3]张静哲.浅谈雷电监测及其预防[J].今日科苑,2009(15):116-116.
作者简介：陈军（1969-） 男，山东菏泽人，工程师，主要从事雷电防护工作。