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雷电的形成及雷电探测装置的分类【易造】

雷电的形成及雷电探测装置的分类,在正常的天气条件下,大气中的正,负电荷处于平衡的状态。此时,相对于大气以及地面上的物体,大地拥有更多的负电荷。然而,当一个雷电风暴开始形成时,电荷将发生极化,该极化分为三个部分:云端顶部的正电荷,中间部分负电荷区( -10 -20),以及在冰点附近的一小部分正电荷。由于云的较低部分充满了负电荷,从而引起大地以及地面上物体充满了正电荷,从而在大气中产生可达数万伏的电场。从可观测和测量的角度,雷电的形成分为以下四个步骤:

阶段一:电荷的分化和积累阶段。在此阶段能够探测到大气电场的上升,但一般并没有成熟的雷电形成。

阶段二:云间放电过程。在此阶段,由于电荷的分化和积累达到一定程度,在云内或云间产生了放电活动。此时,可以听到雷声,或看到云内的闪电。

阶段三:云与地放电过程。在此阶段,一个成熟的雷电活动已经形成,大量的云闪与地闪正在发生

阶段四:消散过程。由于放电结束,云层中的电荷重新趋于平衡,大气电场也随之下降至平衡状态一般小于300v/m

综观,在所有的阶段中,大气电场的上升是雷电形成的主要表征之一。尤其在雷电活动还没有产生时,大气电场是目前本地唯独可以观测到的与雷电形成有直接联系的物理数据。一般来说,一个在形成中的雷云会对半径10~20km范围内的大气电场产生影响。因此建立本地雷电预警系统,大气电场探测仪是必不可少的仪器。

另一方面,当雷电活动已经发生时,无论是云间放电还是云对地放电,都会产生强大的空间电磁场,这种电磁场可以在较远的距离被探测到。一般云间放电过程可在32km范围内被探测到,而云对地放电可在60km范围内被探测到。


依据不同的探测方式,雷电探测装置的分类为以下三类:

1类探测仪(场强测量法FSM: 该类仪器可以探测到整个雷电过程。由于探测范围主要在10~20km半径范围内,因此一般被称为本地雷电探测装置。

2类探测仪(磁定向法MDF: 该类设备能够探测到雷电形成的第二及第三阶段变化。云间放电会释放出非常高频的电磁波,一般为100mhz,该设备的有效率为80%以上,所在区域的不确定性小于5km。由于该类探测仪器可以在本地的大气电场受到影响之前就探测到远程的雷云活动,因此一般被称为远程雷电探测装置。

3类探测仪(射频信号强度测量法RFM: 该类设备能探测到雷电形成的第三阶段。探测距离约100km,一般都是气象爱好者使用。

综上所述,1类探测仪对于本地形成的雷电活动有很好的提前效应,但是对于远程已经形成的雷电无法及时预知;2类探测仪对于本地的雷电活动探测的提前性不足,但是却能在更大范围内预判远处雷电活动的方向和趋势。因此,采用1+2类的探测方式能够为全面的对雷电活动进行预判,从而真正实现雷电预警的保护作用。

 

雷电探测装置


EZ5.0 高性能雷电预警系统是杭州易造科技有限公司推出的新一代雷电预警系统,采用FSMMDF技术,同时监测周围20公里内的大气电场电场以及磁场变化,雷电预警准确率达至90%以上,预警时间比传统预警时间可提前10-20分钟,尤其适合景区,石油石化,电力,通信,交通等对防护等级要求较高的场所。


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