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人工触发闪电的先导磁定位与电流反演

2021-05-20李少磊邱实石立华李书磊

电波科学学报 2021年2期

李少磊 邱实 石立华 李书磊

(陆军工程大学 电磁环境效应与光电工程国家级重点实验室,南京 210007)

引 言

随着社会经济的发展,雷电的危害越来越被人们重视. 为减少雷电灾害带来的损失,需对雷电监测和预警以及雷电防护进行研究. 雷电磁场探测 系统通常基于环形磁天线进行磁场强度的测量.对自然雷电的磁场测量,最早在1975年由Krider和Noggle采用环形天线后接积分电路的方法来实现,该系统即磁定向(magnetic direction finding,MDF)仪[1]. Jerauld[2]在美国弗罗里达州国家雷电研究和测试中心的雷电观测实验中,设计制作了宽带磁场测量系统. 陶善昌等人[3]设计了一种正交环状磁天线,与小型偶极子天线结合来实现闪电单站探测和定位. 周忠华等人[4]制作的磁场强度测量系统用于近距离人工引雷磁场测量. 后续研究多集中在远距离MDF多站网络方向,随着高时间精度全球定位系统(global positioning system, GPS)的发展,采用不同测站的到达时间差法和地闪定向仪相结合的联合地闪定位系统[5-6]来提高雷电定位的准确性. 杨静等人[7-9]设计制作的近距离闪电磁场测量系统,可以同时利用安培环路定律来估算近距离人工引雷回击的电流强度. 樊艳峰等人[10]在近距离上进行了初始电流脉冲的辐射场观测.针对闪电近距离的先导磁定位方向研究不多,本文就此方向展开研究.

对2019年7月在江苏进行的人工触发闪电实验中获得的六次实验回击数据波形进行分析,发现利用高灵敏度磁场来进行雷电的定位会遇到回击数据饱和而无法使用的现象. 针对此本文提出利用低灵敏度磁场回击时刻及高灵敏度磁场直窜先导过程的MDF结果,采用双站交叉方式对直窜先导的放电通道进行定位;……

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