SAFIR闪电监测系统及其应用简介.doc

SAFIR闪电监测系统及其应用简介1)
摘要
介绍了法国研制的SAFIR甚高频窄带干涉法雷电定位系统的组成结构、工作原理和主要应用产品,以及SAFIR在雷电监测、预警中的应用。
关键词:SAFIR 雷电监测雷电预警临近预报
引言
随着人类社会经济的发展,因雷电而引发的灾害也越来越严重。雷电发生时,还会引起大气物理结构和化学成分的一系列变化,这些变化对自然环境和人类生活会产生直接或间接的影响。同时,雷电的出现与其他天气现象有着密切的关系,特别是经常伴随着造成严重灾害的中小尺度天气系统发生。因此,雷电会造成极大的灾害,威胁人类生命财产的安全。常遭受雷电影响的领域包括建筑、电网、通讯、林业、交通、军事设施等,尤其对现在广泛使用的微电子、信息网络、无线通信设备,遭受雷击并造成重大损失的可能性愈来愈大。雷电造成的灾害每年都要发生多起,常会引起严重后果[1]。
虽然雷电是一种能引起严重灾害的自然现象,但由于我国目前还没有建立高水平的大范围雷电监测网,使得我国无论在雷电的业务监测领域还是在理论研究方面都受到了很大制约,总体水平无法与国际先进水平相比,从而影响了我国在雷电防护、中小尺度对流天气系统中的云物理和化学研究等方面的进展。许多科学家只好通过从国外获取资料开展研究或到国外实验室去工作。这种状况与我国社会经济的迅速发展是不相适应的。为了提高我国在这一领域的科研与业务水平和预防雷电灾害的能力,采用国际先进技术,提高雷电监测的能力和水平是十分必要的[1]。
目前我国建网需解决的问题很多[1]。从产品选型上,可考虑引进部分国外先进产品,如美国GAI公司或芬兰VAISALA公司的产品。一方面可以尽快获取到较高质量的雷电探测资料,供业务和科研使用,另一方面通过使用、研究这些产品,为提高国产设备的水平提供了有价值的经验。对国内目前研制和发展的系统,也应加快业务应用进程,通过改进、提高和完善,解决关键技术,争
1)本汇编由廖晓农、郭虎完成。
取逐步取代国外产品。
探测雷电的关键是雷电定位。目前,地基雷电定位系统都是测定雷电的电磁
辐射脉冲。法国的Dimensions公司于20世纪80年代推出了闪电监测和雷暴预警系统— SAFIR(System dˊAlert fonder Par Interferometrie radioete crique),该系统能够实时监测云闪和地闪的发展过程,并提供三维空间定位。目前,这项技术已发展成熟,并在欧洲和亚洲的一些国家建网使用。
SAFIR介绍[2]
SAFIR的组成
如图1所示,SAFIR网站系统由2个以上SAFIR子站组成。每个SAFIR子站由天线系统(VHF干涉仪天线、LF传感仪天线、GPS天线)、VHF干涉仪前放和接收电路、信号鉴别处理和分析电路、电源电路以及通信接口等几部分组成。
图1 SAFIR配置图
SAFIR的探测原理
SAFIR的定位原理是采用VHF干涉测量技术测向,再用交汇法(由2个以上测站同时观测得到的方位角)确定其平面和空间位置,即:使用一个包括8个天线单元的天线组,布置在一个圆环上,在360º范围均匀分布,保持各天线单元相距45°的相位差。利用这个相位差可以得到闪电发生地点与干涉仪天线阵之间的角度数据。在收到子站测得的闪电角度数据后,主站的中心处理系统利用三角测量定