本論文對閃電中一類特殊先導(dǎo)過程-直竄不規(guī)則先導(dǎo)開展研究,通過2013年夏季中國氣象科學(xué)研究院雷電物理和防護工程實驗室在“中國·廣州野外雷電試驗基地”進行的自然閃電野外觀測試驗,獲得了一多頻段多參量寬帶同步數(shù)據(jù)。探討給出了對其不規(guī)則性的表征方法以及寬帶數(shù)據(jù)的時頻域分析方法,以獲得直竄不規(guī)則先導(dǎo)的光電磁綜合特征。主要結(jié)論如下：（1）提出一種分析信號復(fù)雜程度的方法-多尺度熵方法,對閃電快電場變化資料進行分析,將多尺度熵作為一種特征參量用來區(qū)分直竄不規(guī)則先導(dǎo)與其他先導(dǎo)過程。熵值在小尺度范圍內(nèi)變化明顯且當(dāng)尺度大于3時樣本熵值大于1.5的過程即為直竄不規(guī)則先導(dǎo)過程,熵值在尺度上變化不明顯且當(dāng)尺度大于3時樣本熵值小于1.5的過程即為梯級先導(dǎo)或直竄先導(dǎo)過程。（2）根據(jù)電場快變化波形,將直竄不規(guī)則先導(dǎo)分為兩類（直接與回擊相連和間隔1-2ms）,統(tǒng)計分析了兩類直竄不規(guī)則先導(dǎo)的發(fā)生概率,得出第一類直竄不規(guī)則先導(dǎo)發(fā)生的概率較大可達到81%,第二類直竄不規(guī)則先導(dǎo)的發(fā)生概率較小僅有19%,通過對比分析兩類先導(dǎo)的樣本熵特征發(fā)現(xiàn)第一類直竄不規(guī)則先導(dǎo)樣本熵隨時間段的改變整體變大且變化不大,而第二類直竄不規(guī)則先導(dǎo)的樣本熵... 

【文章來源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

廣州從化光屯磁綜合集成探測平臺

預(yù)觸發(fā)位置為20%，能夠保障一次閃電放電過程的完整記錄。其探測系統(tǒng)不意圖如圖2.2所;? 快天線 ChOc~:>T 頻 tchi -.北磁場S ,,‘ 'h2 PC工控機‘？水平磁場Ch3' PC〗來集卡？繊場(^05)I ,Ch4？光_ Ch5圖2.2快慢電場采集系統(tǒng)示意圖2.2.2高頻(3MHz-30MHz)頻率段數(shù)據(jù)采集針對高頻信息的觀測，電磁福射場的采集過程中，電磁福射場探測天線使用德國生產(chǎn)的雙錐天線HFBA9122+BBVU9135進行采集。通過這種天線都可以采集到3MHZ-30MHZ帶寬的電磁福射信號，并且已經(jīng)過標(biāo)定得到天線的天線因數(shù)。采集的數(shù)據(jù)記錄在NIPXI5〗22采集卡中，采集卡的采樣率為lOOMHz,采用外觸發(fā)方式，觸發(fā)閾值為±lv，采樣時間為0.8ms，預(yù)觸發(fā)位置為20%。該探測系統(tǒng)的示意圖如圖2.3所示。12

我們還架設(shè)了一臺高速攝像機來對閃電過程進行拍攝用來記錄閃電的發(fā)生和發(fā)展過程。圖2.7即為試驗中所使用的高速攝像機。該攝像機是日本Photron公司生產(chǎn)的FASTCAMSA5型數(shù)字化高速彩色攝像機，最大拍攝速度：滿畫幅1024x1024的最大拍攝速度7000fps,鏡頭焦距20mm，像素大小20umx20um。由于畫幅大小和拍攝速度存在對應(yīng)關(guān)系，同時和畫幅質(zhì)量之間存在一定關(guān)系，因此為了拍到一次完整先導(dǎo)的過程，我們將攝像機的拍攝速度設(shè)置為 3000fps。mHi圖2.7高速攝像設(shè)備對于雷暴天氣過程的預(yù)測和判斷，我們一般參考廣東省氣象局提供的雷達回波圖，從此雷達回波圖可以看出雷暴產(chǎn)生的位置距離觀測點較近，我們所能采集到的閃電信號則比較強。針對不同的天氣過程需要采集得到的閃電數(shù)據(jù)也不同，因此我們采用兩種采集方式對閃電數(shù)據(jù)進行采集。(1)當(dāng)對遠距離閃電數(shù)據(jù)采集時

【參考文獻】：
期刊論文
[1]2006—2011年廣州人工觸發(fā)閃電觀測試驗和應(yīng)用[J]. 張義軍,楊少杰,呂偉濤,鄭棟,董萬勝,李斌,陳紹東,張陽,陳綠文.  應(yīng)用氣象學(xué)報. 2012(05)
[2]閃電先導(dǎo)隨機模式的建立與應(yīng)用[J]. 任曉毓,張義軍,呂偉濤,陶善昌.  應(yīng)用氣象學(xué)報. 2011(02)
[3]一次多分叉多接地的空中觸發(fā)閃電過程[J]. 李俊,呂偉濤,張義軍,董萬勝,鄭棟,陳紹東,邱實,王濤,劉恒毅,陳綠文.  應(yīng)用氣象學(xué)報. 2010(01)
[4]閃電電磁輻射中的爆發(fā)式窄脈沖序列分析[J]. 王彥輝,張廣庶,張彤,趙玉祥,李亞珺.  高原氣象. 2009(05)
[5]腦電信號的多尺度熵分析[J]. 葛家怡,周鵬,趙欣,劉海嬰,王明時.  計算機工程與應(yīng)用. 2009(10)
[6]一次多回擊自然閃電的高速攝像觀測[J]. 李俊,張義軍,呂偉濤,董萬勝,陳紹東,李斌.  應(yīng)用氣象學(xué)報. 2008(04)
[7]多尺度熵在心率變異信號復(fù)雜性分析中的應(yīng)用[J]. 蔡瑞,卞春華,寧新寶.  北京生物醫(yī)學(xué)工程. 2007(05)
[8]雷電研究的回顧和進展[J]. 張義軍,周秀驥.  應(yīng)用氣象學(xué)報. 2006(06)
[9]閃電探測技術(shù)發(fā)展和資料應(yīng)用[J]. 張義軍,孟青,馬明,董萬勝,呂偉濤.  應(yīng)用氣象學(xué)報. 2006(05)

博士論文
[1]閃電云內(nèi)放電過程的寬帶干涉儀觀測研究[D]. 劉恒毅.中國氣象科學(xué)研究院 2012

碩士論文
[1]閃電電磁輻射的寬帶觀測及其頻譜特征分析[D]. 藍渝.中國氣象科學(xué)研究院 2009
[2]多尺度熵方法用于電子器件噪聲分析[D]. 陳建萍.西安電子科技大學(xué) 2007



本文編號：3252062