标准雷电波形的频谱分析及其应用

标准雷电波频谱分析可以获悉其电压、电流在不同频段的振幅、能量等分布，为防雷器件和电子设备的标准波形7中击试验以及基层雷电防护工作提供技术参考。选取常用的8／20（μs）、10／350（μs）波形、后续雷击0．25／100（μs）波形和国家标准推荐雷电试验波形（10／200、4／300、1．2／50、10／700（μs）），通过连续傅立叶变换计算了不同波形的振幅、能量的频谱变化，并与自然闪电辐射场的频谱进行了比较。结果表明雷电电流波形的振幅和能量主要集中在低频部分，振幅频谱主要集中在1MHz以下，能量主要集中在几kHz到几百kHz；半峰值时间t2是雷电波振幅和能量频谱分布的主要因素，t2的大小决定了低频部分的谐波丰富程度。这些结论在雷电防护设计和应用中起到一定的参考作用。     

电涌保护器分类试验与电源防雷应用

介绍电涌保护器的分类试验,通过对试验波形的比较,建立不同试验波形产品同值电流下的能量关系,并就电源防雷器的雷击毁坏原因进行分析,阐述SPD的使用要求和器件抗冲击性选取方法。     

自然闪电条件下不同结构屏蔽体内磁场的观测与特征

设计了4个规格一致、材料不同的屏蔽体,对自然闪电条件下4个不同结构屏蔽体内部的磁场变化特征进行了观测研究。试验期间共采集了5次自然闪电共14次回击的屏蔽体内部磁场波形,分析发现,砖混结构内部磁场与真实雷电流波形10/350特征基本一致,但少部分波形有明显的波动特性,这可能与特殊的闪电回击事件、试验现场环境和设备等多方面因素有关;钢混结构和格栅结构内部磁场波形特征相似,在回击阶段出现幅值较高的初始峰值,持续时间很短,回落后缓慢上升,到次峰及恢复零值持续时间较长,两者的峰值也基本相同;全金属结构内部磁场波形与以上3种结构屏蔽体波形特征有明显区别,在回击产生时有明显的初始峰值,很快回落,并出现反极性磁场变化的特征,恢复零值后磁场基本消失。     

纳秒级脉冲信号的波形预测与重构

带宽不够、波形易失真是纳秒级脉冲信号测量中存在的主要问题.以测量系统的方波标定数据为标准建立测量系统的差分方程和卷积两种模型,并分别运用于实际试验的双指数脉冲信号的波形预测和重构中,对比两种模型的信号处理结果发现,卷积模型比差分方程模型更适用于纳秒级脉冲信号的波形预测和重构.     

不同材料建筑物的雷电电磁脉冲屏蔽效能对比试验

为验证不同材料建(构)筑物对雷电电磁脉冲的屏蔽效能,分别架设栅格、全金属、钢混和砖混4种不同材料屏蔽体进行野外雷电试验。基于2014年8月29日17:44具有10次地闪过程的试验数据,对比分析了其中第9次地闪回击过程中4种不同屏蔽体内的磁场信号。结果表明:全金属材料屏蔽体内部磁场为高频振荡波形,砖混材料体内磁场波形特征与经典磁场类似,而栅格和钢筋混泥土材料体内的磁场波形介于两者之间;全金属材料屏蔽体的屏蔽效能最好,栅格和钢筋混泥土材料的屏蔽效能次之,砖混材料的屏蔽效能最差。     

双极性窄脉冲电场波形特征

利用2007年夏季野外试验取得的多站电场数据,通过一个较为宽泛的标准并配以手动判别的方法,挑选出14 871例双极性窄脉冲(NBE)的电场波形,对比分析了正、负极性NBE的3个基本特点：极窄的宽度、极大的峰值及孤立性。结果表明,两者的电场波形特征具有明显的差异。正、负极性NBE的脉冲平均宽度分别为6.42μs和5.46...     

人工触发闪电先驱电流脉冲波形特征及模拟

2010—2014年夏季广州野外雷电试验基地采用了两种引雷火箭开展人工引雷试验,通过对25次经典人工触发闪电电流资料的分析,进一步证实了当火箭携带铜线时先驱电流脉冲 (precursor current pulse) 为双极性振荡型,火箭携带钢丝时先驱电流脉冲为单极性,其中单极性脉冲电流峰值、10%~90%上升时间、波形宽度和转移电荷量的几何平均值分别为26 A,0.33 μs,2.3 μs,27 μC,双极性脉冲相应的波形参数几何平均值分别为67 A,0.24 μs,2.1 μs,54 μC。双极性脉冲电流峰值的几何平均值接近是单极性的2.6倍,而波形持续时间和上升时间的几何平均值与单极性相近。利用传输线模型,模拟铜线通道底部电流波形呈双极性振荡型,而钢丝通道底部电流波形呈单极性,这与实际测量的结果比较一致,推测这两种电流波形可能是传输线特性阻抗不同所导致,在传输线顶端由先导起始放电产生的电流脉冲应为单极性。     

极地海冰变化对气候的影响

本文为“极地海冰变化对气候的影响”专题研究工作的简单小结。本工作从资料分析特别是从数值试验研究了极地海冰广度异常的气候效应，着重揭示了极地海冰异常对大气环流和气候的影响是全球性的，它可激发出全球大气异常遥相关型波形，表现出具有与赤道太平洋海温异常同样生命的作用；讨论了极地海冰异常对大气环流影响的机制以及极地海冰变化特征和物理过程。     

低压弱电系统浪涌保护器的选择

1　雷电波特征　　雷击时的能量主要集中体现在首次雷击波对应的库仑量或焦耳量,因此GB50057—94把首次雷击波形(即10/350μs)作为雷电流的波形,而8/20μs波形并非自然界所具有的波形,它是对碳化硅(SiC)压敏电阻做绝缘冲击电压实验时,短路电流近似于8/20μs波形,故把8/20μs定为模拟测试波形。雷电波是行进波,存在波阻抗,波形在传输过程中半波时间只会被展宽而不是变窄,8/20μs波形,不是感应雷波形,在选用SPD时,应尽量选用10/350μs波形测试的SPD的参数为准。而以8/20μs波形测试SPD的各参数不能真实地反映SPD在遭受雷击时的特性。2…     

基于自然闪电下的限压型SPD残压特征分析

选取2017年6月15日和7月8日的2次人工引雷试验人工触发闪电数据,对采集系统记录了2次有明显残压波形的数据进行分析,结果表明:2次人工触发闪电的平均回击雷电流幅值为11.00kA,平均雷电流波形10%~90%的上升时间为0.24μs,平均雷电流的半峰宽度为10.98μs,平均雷电流的回击波形10%~90%的上升陡度38.20GA/s。2次人工触发闪电的平均残压持续时间为387.1μs,残压峰值平均值为969.4V,残压平均值为759.6V。自然闪电通常具有多回击、回击间隔时间短、放电过程复杂多样等特点,有可能破坏SPD热稳定性,加速老化,甚至可能被击穿;而该试验中SPD没有被损坏,主要是因为:人工触发闪电造成架空线路近距离发生闪电感应,尽管SPD的残压值高,但是电流比较小,所以SPD承受的能量不大。     

地闪回击通道几何结构对VLF/VHF辐射场特征的影响

云地闪电回击通道分叉或者曲折引起的电流传播方向改变可以在回击辐射波形上面引入一系列次峰结构乃至影响其VHF辐射特征。本文用回击传输线模式探讨了回击通道几何结构对回击VLF／VHF辐射场的影响，结果显示：(1)VLF信号波形次峰幅度与通道片断的尺度以及取向有关，尺度为100m量级且具有较大的垂直分量的电流变化过程可以在回击波形下降沿上面引入与回击幅度相当的次峰结构，而小尺度(1m量级或者更小)的通道曲折在回击波形上面引入的次峰幅度只有回击主峰幅度的10％以下。水平方向的电流传播过程几乎不在回击波形上面产生可以辨别的次峰结构。曲折通道的所有曲折片段的平均长度是描述曲折通道的一个重要参数，次峰时间间隔与幅度均与平均曲折尺度成正相关。(2)曲折通道能够明显增加回击高频辐射分量的能量，出现最大辐射能量增加的频率相当．于波长等于曲折尺度的电磁波频率的1／8。小尺度的曲折或者分叉结构能够使得回击高频分量的强度提升一个数量级，但是这一强度的增加仍比我们实际测量的VHF辐射强度小一个数量级，说明通道曲折和分叉很可能不是回击过程VHF辐射产生的主要原因。     

实时闪电电磁场同步观测系统

阐述如何对亚微秒级的闪电电磁场变化波形进行同步采集。设计制作了量程可调的快、慢电场变化观测系统,用以获取闪电电场变化信息,并结合磁场同步资料实现了不同环境下的闪电观测要求。基于数据采集卡（PCI-5105）和Labwindows/CVI开发平台,研制了闪电波形同步数据采集系统和分析处理软件。整套系统具有高采样率、大容量、多参量、同步观测等特点,并已通过野外试验的验证,为研究闪电放电的微物理过程提供了探测手段。     

8/20μs和10/350μs SPD等效性的讨论

1 前言 8/20μs和10/350μs是二种用来测试SPD性能的标准波形.据长期观测,首击雷电流的统计波形为10/350μs.因而在电源的雷电防护中,设备在首级SPD应采用10/350μs波形测试S PD,而后级由于首级导通后,时间常数改变,则采用8/20μs波形测试SPD.但目前大多厂家对SPD的性能测试采用8/20μs波形,因此,工程上出现这样的问题:这二种波形测试的SPD 可互换否?若行,它们之间的关系如何?     

汛期降水的拓扑预测

运用灰色预测方法对汛期总降雨量未来波形变化进行预测，该方法特点是建立多个（10个）含预报量信息的模型，进行的是模型群预测，模拟变化趋势效果较好。     

闪电电场变化波形时域特征分析及放电类型识别

对闪电电场变化波形进行时域特征分析,研究闪电放电类型识别方法,是闪电探测系统研制工作的重要组成部分.利用闪电快电场变化资料,研究分析闪电波形的时域特征,分别统计负地闪回击和双极性窄脉冲波形的上升时间、下降时间、脉冲宽度等多个特征参数,得出负地闪回击波形上升时间平均值为2.9μs、下降时间平均值为89μs、脉冲宽度平均值为15.4μs,而双极性窄脉冲波形的上升时间平均值为1.7μs、下降时间平均值为2.1μs、脉冲宽度平均值为2.4μs.通过对闪电波形参数的统计分析,给出了不同放电过程的识别判据,实现了对地闪回击、双极性窄脉冲的自动识别,并利用实测数据进行了验证.结果表明,制定的波形识别判据对负地闪回击的识别效率可达到90%,对正地闪回击与双极性窄脉冲事件也有较高的识别率.     

汛期降水的拓扑预测

运用灰色预测方法对汛期总降雨量未来波形变化进行预测，该方法特点是建立多个（１０个）含预报量信息的模型，进行的是模型群预测，模拟变化较。。     

JT—1型晶体管特性图示仪无阶梯波故障分析

针对ＪＴ－１型晶体管特性图示仪可能出现的无阶梯波故障，通过对故障特征及其思路和检修流程的分析，提出了仪器的简化框图及用示波器观察的关键点波形。     

关于雷电脉冲辐射场的初步分析

本文利用宽频带问题的处理方法,同时还采用频域分割的方法,处理和分析了北京地区连续三个雷雨季节,部分雷电脉冲辐射场的实测波形.结果表明:多数雷电脉冲辐射场的近区波形,可以分解为具有共性的白噪声分量,和各具特性的众数分量两者之和.在同一波形中两者所占的比例有相等的趋势.而其远区波形的某些频域特征值随传播的变化,则和源为单纯白噪声谱的理论传播变化有相近的趋势.     

Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流的可行性

通过试验的方法,采用脉冲电流发生器,对不同标称放电电流的Ⅱ级试验SPD,施加波形为10/350μs的电流波,考察Ⅱ级试验SPD所能通过的冲击电流与其标称电流的关系,从而对用Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流的可行性进行分析。试验结果表明:试验中的四个不同品牌型号的Ⅱ级试验SPD分别能通过其标称流0.075、0.075、0.1、0.125倍的冲击电流值,平均理论偏差为-6.25%,与相关理论研究相符;用Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流是可行的,但对于所能通过的冲击电流与标称放电电流的比值,不同品牌和型号之间有较大差异。由于受市场上实际产品的限制,在实际应用中,用Ⅱ级试验SPD代替Ⅰ级试验SPD作为第一级SPD可行性低。     

人工触发闪电M分量的电流与电磁场特征

利用2008—2010年在广州从化人工触发闪电试验中观测到的闪电通道底部电流、近距离电场以及近距离磁场数据资料,对人工触发闪电M过程的电流和电磁场特征及相关性进行了分析。统计分析结果显示:M分量电场波形持续时间和10%~90%上升时间几何平均值分别为0.49 ms和0.12 ms;电流波形持续时间、10%~90%上升时间和电流变化的几何平均值分别为0.53 ms, 0.11 ms和0.34 kA;磁场波形持续时间、10%~90%上升时间和磁场变化的几何平均值分别为0.65 ms, 0.16 ms和2.76×10-5T。此外,M分量的电流、电场及磁场波形间存在一定的相互关系。相关分析结果表明:M分量的电磁场与电流资料在峰值幅度上具有较显著相关性,几何形状也较为一致,利用电磁场资料反演M分量的电流波形具有可行性。