發(fā)布時間：2022-09-17 18:42

　　閃電的發(fā)生主要來源于積雨云中的電荷積累,當積雨云積累了一定量的電荷后,與地面形成了足夠擊穿大氣的電場,發(fā)生放電。這種長距離的放電產(chǎn)生強大的電流,同時還會伴隨強烈的電磁輻射,這些電磁場是以高速變化的形式存在于大氣中。隨著觀測手段的豐富,利用這些電場的記錄測量可以有效用于雷電的物理機制的研究。使用多個站點的同步觀測數(shù)據(jù),結(jié)合精確的授時系統(tǒng)可以對閃電通道進行定位。 傳統(tǒng)的閃電電場測量設(shè)備將傳感部分和采集部分分離,通過電纜傳輸模擬量至采集終端,抗干擾性差,利用電腦和采集卡的時間作為參考,精度低,次測量需要多個設(shè)備同時支持,增加了測量成本和難度。針對這些問題,論文設(shè)計了一種采用板卡式結(jié)構(gòu)的新型閃電電場測量系統(tǒng)。板卡集成了信號調(diào)理電路,ADC采集電路,FPGA控制與USB傳輸電路。將該板卡結(jié)構(gòu)置于天線內(nèi)部,實現(xiàn)了電場的感知和采集的高度集成,采集信號以數(shù)字量傳輸具有很強的抗干擾性,將GPS授時和FPGA計數(shù)結(jié)合記錄閃電的精確時間,通過FPGA內(nèi)部程序控制,可以實現(xiàn)多種觸發(fā)方式,能夠?qū)﹄妶雒}沖進行捕捉。通過實驗室實測結(jié)果表明,該系統(tǒng)可以有效測量頻率高達5MHz的大氣電場的快速變化過程,采集速度最... 

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
目錄
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 課題主要研究內(nèi)容
第二章 閃電電場測量的基本原理和測量方案
    2.1 雷電的電磁場效應
    2.2 快速變化電場的測量
    2.3 閃電電場測量系統(tǒng)總體方案設(shè)計
    2.4 本章小結(jié)
第三章 閃電電場測量系統(tǒng)硬件電路部分設(shè)計
    3.1 前置信號調(diào)理電路設(shè)計
    3.2 高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計
    3.3 FPGA主控電路與GPS授時電路設(shè)計
    3.4 USB控制傳輸電路設(shè)計
    3.5 系統(tǒng)供電電路設(shè)計
    3.6 本章小結(jié)
第四章 閃電電場測量系統(tǒng)軟件部分設(shè)計
    4.1 NIOS Ⅱ軟核控制程序
    4.2 FPGA內(nèi)部觸發(fā)與精確授時關(guān)鍵程序
    4.3 USB數(shù)據(jù)傳輸控制程序
    4.4 上位機軟件程序設(shè)計
    4.5 本章小結(jié)
第五章 閃電電場測量系統(tǒng)性能測試
    5.1 閃電電場變化測量系統(tǒng)的測試原理
    5.2 閃電電場變化測量系統(tǒng)的測試結(jié)果
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文主要完成的工作
    6.2 今后工作展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位發(fā)表論文
攻讀碩士學位期間參加科研情況


【參考文獻】：
期刊論文
[1]閃電電場變化測量儀研究[J]. 周璧華,郭建明,邱實,李炎新,朱凱鄂.  地球物理學報. 2012(04)
[2]閃電電場測量研究[J]. 邱實,周璧華,郭建明,李炎新.  電波科學學報. 2011(01)
[3]基于Avalon總線的多通道PWM控制器的實現(xiàn)[J]. 張趙良,朱菊香.  微計算機應用. 2010(12)
[4]通用USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 張偉.  自動化應用. 2010(09)
[5]大氣電場儀中相敏檢波器的分析與設(shè)計[J]. 唐海,行鴻彥,季鑫源.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2009(13)
[6]利用快電場變化脈沖定位進行云閃初始放電過程的研究[J]. 王東方,郄秀書,袁鐵,張廣庶,張彤,張廷龍,張其林.  氣象學報. 2009(01)
[7]基于Verilog的FPGA與USB2.0高速接口設(shè)計[J]. 袁衛(wèi),張冬陽.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2009(01)
[8]基于GPS授時的異地同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J]. 燕斌,趙飛.  電子科技. 2008(12)
[9]基于USB2.0接口的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計[J]. 黃大勇,李鑒,張建正.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2007(24)
[10]基于GPS的同步采集裝置的研究與設(shè)計[J]. 詹慶才,聶曉波,曹篤峰.  工業(yè)控制計算機. 2007(09)

碩士論文
[1]基于SOPC的高集成化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[D]. 方映.大連理工大學 2011
[2]高速變化電場數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)設(shè)計[D]. 徐向明.南京信息工程大學 2011
[3]基于ARM的靜態(tài)測量型GPS接收機設(shè)計[D]. 常莉.中國地質(zhì)大學 2009
[4]基于FPGA的高速數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)設(shè)計[D]. 劉志平.西安電子科技大學 2009



本文編號：3679749