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背景
閃電定位又稱雷電定位，是指利用閃電回?fù)糨椛涞穆�、光、電磁�?chǎng)特性來(lái)遙測(cè)閃電回?fù)舴烹妳?shù)的一種監(jiān)測(cè)雷電手段，它可檢測(cè)雷電發(fā)生的時(shí)間、位置、強(qiáng)度、極性等。閃電定位對(duì)許多產(chǎn)業(yè)部門都是非常重要的，特別是電力、航空等部門
光聲雷電探測(cè)方法是目前最主要的探測(cè)方法之一。首先在監(jiān)測(cè)處放置一塊光聲雷電探測(cè)器，使光聲雷電探測(cè)器的圖像采集器的鏡頭面向天空，用圖像采集器采集出有雷電圖像的圖像，在圖像顯示裝置上顯示；然后根據(jù)雷電在圖像中的位置，從圖像中測(cè)量出雷電的方位角。用圖像采集器獲取雷電的圖像，用聲音采集器獲取雷鳴的聲音，通過(guò)聲音傳感器把聲音記錄各觀測(cè)點(diǎn)（四個(gè)）雷聲到達(dá)的時(shí)刻，多組時(shí)間數(shù)據(jù)經(jīng)4路數(shù)據(jù)采集卡A/D轉(zhuǎn)換后，被傳送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過(guò)邏輯運(yùn)算，求取三個(gè)空間觀測(cè)點(diǎn)（其中一個(gè)點(diǎn)是做個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)）雷聲到達(dá)的時(shí)間差，根據(jù)聲音在空氣中傳播的速度，計(jì)算出三個(gè)空間觀測(cè)點(diǎn)的距離差；根據(jù)空間三個(gè)雙曲面相交可以確定一個(gè)點(diǎn)的原理，根據(jù)方程組確定雷電產(chǎn)生位置的坐標(biāo)。
數(shù)據(jù)采集卡問(wèn)題和挑戰(zhàn)
北京熠新科技的數(shù)據(jù)采集卡是系統(tǒng)中的核心部件，直接關(guān)系到系統(tǒng)的可行性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
對(duì)數(shù)據(jù)采集卡主要要求有，采樣率10MS/s，精度12bit，4通道，需要具備GPS定時(shí)功能。除開(kāi)這幾個(gè)基本要求，主要還面臨幾個(gè)挑戰(zhàn)：
1、GPS定時(shí)精度問(wèn)題，市面上一般GPS精度都不高，一般是ms級(jí)，或者幾百個(gè)ns。GPS定時(shí)精度就直接決定了位置的精度，系統(tǒng)其它設(shè)備還會(huì)有延時(shí)誤差，數(shù)據(jù)采集卡的GPS定時(shí)精度最好要控制在50ns以內(nèi)；
2、穩(wěn)定性問(wèn)題，由于雷電信號(hào)是隨機(jī)的，數(shù)據(jù)采集卡需要一直等待雷電信號(hào)的到來(lái)，所以需要一直出于觸發(fā)等待狀態(tài)，采集卡需要常年運(yùn)行著，這對(duì)采集卡的穩(wěn)定性和耐用性都是一個(gè)挑戰(zhàn)；
3、長(zhǎng)預(yù)觸發(fā)，當(dāng)雷電信號(hào)到來(lái)那一刻，采集卡開(kāi)始采集記錄數(shù)據(jù)，但是很多時(shí)候，觸發(fā)前的那一段數(shù)據(jù)對(duì)分析雷電信號(hào)也是很重要的。而一般采集卡只能記錄觸發(fā)前很短的一段數(shù)據(jù)，一般就幾K個(gè)數(shù)據(jù)，這對(duì)很多場(chǎng)景是不夠的。
對(duì)于穩(wěn)定性，通過(guò)各種復(fù)雜情況測(cè)試，模擬各種場(chǎng)景下的情況。為了模擬雷電環(huán)境，我們?cè)诟邏涸囼?yàn)室放電進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。再通過(guò)降低采集卡整個(gè)系統(tǒng)功耗，增加各個(gè)部件穩(wěn)定的運(yùn)行的年限。
針對(duì)預(yù)觸發(fā)不夠長(zhǎng)的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)采集卡內(nèi)部邏輯的重新修改，充分利用采集卡超大的內(nèi)存，預(yù)觸發(fā)能采集幾M甚至幾十M的數(shù)據(jù)，這大大滿足雷電測(cè)試的需要。
總結(jié)
針對(duì)雷電定位這種特殊場(chǎng)景改進(jìn)的數(shù)據(jù)采集卡，完全滿足甚至超出實(shí)際應(yīng)用的需求。同時(shí)，如果采用網(wǎng)線或光纖連接連接，可做分布式的雷電采集，采集點(diǎn)可以相隔幾公里，然后通過(guò)網(wǎng)線或光纖把數(shù)據(jù)匯總到一起進(jìn)行分析。
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