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ICS07.060CCS A 47DB42湖北省地方标准DB42/T 16812021闪电定位探测仪定标技术规范Technical specification for calibration of lightning location detector2021-05-12 发布2021-07-12 实施湖北省市场监督管理局发 布DB42/T 16812021I目次前言.III1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14一般要求.24.1功能要求.24.2安装场地要求.24.3外观检测.24.4数据质量控制.34.5工作条件.35定标内容与方法.35.1主要内容与技术指标.35.2定标设备要求.35.3电源纹波系数抑制与功耗定标.35.4回击处理时间与波形鉴别定标.45.5探测仪检测命令定标.45.6探测仪一致性定标.46定标报告与记录.46.1定标报告.46.2定标测试数据.4附录 A（资料性）定标设备主要性能指标.5附录 B（资料性）闪电定位探测仪定标测试记录表.6参考文献.11DB42/T 16812021III前言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由湖北省气象信息与技术保障中心提出。本文件由湖北省气象局归口。本文件起草单位：湖北省气象信息与技术保障中心、宜昌市气象信息与技术保障中心、襄阳市气象信息与技术保障中心。本文件主要起草人：李力、陈宁、金琪、陈星、聂成、陈城、李俊、甘少明、李中华、鲁礼炳。本文件实施应用中的疑问，可咨询湖北省气象局，电话：[phone],邮箱：。对本文件的有关修改意见建议请反馈至湖北省气象信息与技术保障中心，电话：[phone]，邮箱:。DB42/T 168120211闪电定位探测仪定标技术规范1范围本文件规定了基于回击辐射电磁场特性的闪电定位探测仪一般要求、定标内容与方法、定标报告与记录。本文件适用于基于回击辐射电磁场特性的闪电定位探测仪定标，也可作为其它类型闪电定位探测仪定标的参考。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 370472018基于雷电定位系统(LLS)的地闪密度 总则GB/T 381212019/IEC 62793:2016雷电防护 雷暴预警系统3术语和定义GB/T 37047和GB/T 38121界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1闪电lightning flash大气中发生一次或以上闪击的放电现象。注：放电现象可发生在云内、云对云、云对其上空高层大气以及云对地之间。来源：GB/T 381212019,3.13.2云闪cloud lightning发生在雷暴云内、云间或雷暴云与其上空高层大气之间的非对地放电现象。雷暴云周围大气的非对地现象。来源：GB/T 381212019,3.13.3地闪cloud-to-ground lightning雷暴云与大地之间的放电现象。来源：GB/T 370472018,3.13.4DB42/T 16812021回击return stroke地闪通道中电荷快速被中和的过程，通常伴随大电流、强电磁辐射和强烈发光现象。来源：GB/T 370472018,3.13.5闪电定位探测仪lightning location detector利用闪电回击辐射的声、光、电磁场特性遥测闪电回击放电参数的一种监测雷电发生的自动化气象探测设备。3.6纹波ripple在直流电压或电流中，叠加在直流稳定量上的交流分量。3.7纹波系数ripple coefficient电压信号波动的幅度同电压平均值之比，越小说明电压越接近直流，性能越好。3.8一致性uniformity一批探测仪测量同一闪电事件，其测量结果应该在仪器的测量精度以内。4一般要求4.1功能要求4.1.1闪电定位探测仪应能实时探测云闪和地闪辐射的电磁脉冲信号到达探测仪的时间、方位角、强度、极性等参数，并识别云闪和地闪的波形。4.1.2闪电定位探测仪应能自动检测设备运行状态。在测试模式下，探测仪产生模拟闪电信号，检测探测仪的工作状态参数。4.2安装场地要求4.2.1闪电定位探测仪 30 m 范围内的地平度应小于1，300 m 范围内的地平度应小于2。闪电定位探测仪不宜安装在建筑物顶部，且四周不能有电磁干扰。4.2.2闪电定位探测仪四周障碍物对甚低频、低频频段闪电探测天线形成的遮挡仰角不宜大于 10。4.2.3闪电定位探测仪基座应结构稳定，宜安装在钢筋水泥结构基座或金属基座上。利用水平仪，检查探测仪基座和天线的东南西北四个方向是否保持水平。若未达到水平，应调节基座螺栓使之达到水平状态。4.2.4闪电定位探测仪及外壳应可靠接地，设备接地电阻不大于 4，外壳接地电阻不大于 10，需经有资质的防雷检测机构检测合格后方可投入使用。4.3外观检测4.3.1闪电定位探测仪外观应整洁，无损伤和形变，表面涂层无开裂、脱落现象，玻璃钢罩垫圈无老化。4.3.2闪电定位探测仪各零部件应安装正确，牢固可靠，操作部分不应有卡死、松脱现象。DB42/T 1681202134.3.3闪电定位探测仪的电子线路板、接插件、电线电缆应焊接可靠，不应有虚焊、漏焊现象，产品的标志和字符应清晰、完整、醒目。4.4数据质量控制4.4.1自检模块通过探测仪信号判定探测仪的工作状态，异常时应停止探测数据的发送并向闪电定位系统数据处理中心提供异常状态信息。4.4.2通过多站数据相干性分析、综合识别、判断以及对误差较大的定位结果复算等方法剔除无用数据。4.5工作条件4.5.1开展定标业务工作时宜选择在晴天时进行，并记录当时的天气状况（现象）、温度和湿度等气象信息。4.5.2定标操作应有两名或两名以上专业技术人员。5定标内容与方法5.1主要内容与技术指标闪电定位探测仪定标的主要内容与技术指标应满足表 1 要求。表 1主要内容与技术指标定标内容技术指标电源纹波系数30 mv电源功耗（每路）5 W单次回击处理时间1 ms云地闪、云闪波形鉴别前沿18s、后延10s、脉宽大于10s、后拖300s数量一致性95%方位一致性-1方位角差值1幅值一致性相对误差10%时间一致性同步精度310-7s5.2定标设备要求定标设备应当按计量检定规定定期检测，且在计量检定有效期内，定标设备主要性能指标见附录A。5.3电源纹波系数抑制与功耗定标定标方法：示波器探笔1 挡，交流输入，时间为 10 ms/div,取纹波噪声最大峰峰值为电源噪声。数据在稳定工作状态下测得，分别填写电源纹波系数抑制与功耗定标测试记录表 B.1 和表 B.2。5.4回击处理时间与波形鉴别定标DB42/T 16812021回击的处理时间包括波形前沿、后沿、脉宽，波形判断之后的两次磁场采集和一次电场采集,通过示波器可以直接测量回击的处理时间。回击的云地闪波形和云闪波形可以用示波器的测量结果来鉴别。定标方法：使用探测仪每秒发送一个测试命令，用示波器测试回击波形的各项参数，填写回击处理时间与波形鉴别定标测试记录表 B.3。5.5探测仪检测命令定标探测仪设计了完整的自检系统，可以实现从天线到数据输出端口各个功能模块的全数据化检测，并实时输出检测结果。定标方法：通过计算机向闪电定位探测仪逐条输入探测仪终端命令，检查闪电定位探测仪对命令的响应是否符合要求，并填写逐条检测命令定标测试记录表 B.4。再通过计算机向闪电定位探测仪输入selftest 命令，待设备状态指示灯显示工作正常后，再输入 status 命令，显示设备的状态参数，对照各项参数正常值范围填写工作状态参数定标测试记录表 B.5。5.6探测仪一致性定标定标方法：在实验室内，通过信号发生器产生多个不同幅值、相同脉宽和相同幅值、不同脉宽的闪电脉冲模拟信号。将模拟信号同时输入 5 台闪电定位探测仪，每条信号重复输入 100 次，使用示波器跟踪显示模拟闪电信号的幅值和脉宽，用数据处理中心接收 5 台闪电定位探测仪上传的探测数据，分析100 次模拟闪电数据，得出时间、方位、幅值测量参数的一致性，分别填写幅值一致性与脉冲一致性定标测试记录表 B.6 和表 B.7。6定标报告与记录6.1定标报告定标完成后，应编制定标报告，主要包括：a)闪电定位探测系统基本情况；b)存在的主要问题及建议；c)当遇有技术参数不满足要求，且在现场未完成处理时的后期措施。6.2定标测试数据定标测试数据作为报告的附件，记录表格和形式见附录B。DB42/T 168120215附录A（资料性）定标设备主要性能指标表A.1给出了推荐定标设备的主要性能指标。表 A.1定标设备主要性能指标设备名称主要性能要求数字示波器实时带宽500 MHz采样速率1 Gsa/s最大存储深度1 Mpts显示技术1024768 XGA捕获的最小脉宽2 ns信号发生器频率范围250 KHz6 GHz输出功率范围-13617 dBm电平分辨率0.02 dB输出功率准确度0.6 dB频率分辨率0.01 Hz数字万用表基本直流精度0.0035%基本交流精度0.06%基本电阻精度0.1%水平仪刻度盘分划值0.01 mm/m最大测量范围010 mm/m示值误差1 mm/m范围内0.01 mm/m全部测量范围内0.02 mm/m工作面平面性偏差0.003 mm水准器格值0.1 mm/mDB42/T 16812021附录B（资料性）闪电定位探测仪定标测试记录表B B.1.1电源纹波系数抑制与功耗定标电源纹波系数抑制与功耗定标电源纹波系数抑制与功耗定标由纹波系数抑制定标（表 B.1）和电源功耗定标（表 B.2）组成。表B.1 给出了纹波系数抑制定标的测试记录表。表 B.1纹波系数抑制电源纹波系数抑制(mv)1 号板2 号板3 号板4 号板5 号板6 号板-15V+15V+5V恒温晶振是否合格表 B.2 给出了电源功耗定标的测试记录表。表 B.2电源功耗电源功耗(W)1 号板2 号板3 号板4 号板5 号板6 号板-15V+15V+5V恒温晶振是否合格B B.2.2 回击处理时间与波形鉴别定标回击处理时间与波形鉴别定标表 B.3 给出了回击处理时间与波形鉴别定标的测试记录表。表 B.3回击处理时间与波形鉴别回击时间1 号板2 号板3 号板4 号板5 号板6 号板单次回击处理时间（ms）前沿（s）后沿（s）脉宽（s）后拖（s）是否合格DB42/T 168120217B B.3.3 探测仪检测命令定标探测仪检测命令定标探测仪检测命令定标由逐条检测命定定标（表 B.4）和工作状态参数定标（表 B.5）两部分组成。表 B.4 给出了探测仪逐条检测命令定标的测试记录表。表 B.4逐条检测命令编号命令名称及其缩略形式参数数量功能简述1号板2号板3号板4号板5号板6号板1ADC TEST(ADCT)4模数转换器测试2BAUDRATE(BR)0/1显示或设置通讯波特率3CLEAR(CLR)0清除全部 RAM 和复位硬件4CORRECTIONS(CORT)0显示现行的校正量5FLASHES(FL)2/0产生测试闪6FREQUENCY(F)0显示 10MHZ 恒温槽石英晶振频率值7HELP(H)0显示探测仪命令的清单8LIMITS(LIM)0显示自检通过/失败的限定范围9RATE(R)0/1显示或归零阈值通过率10RESET(RST)0复位硬件11SELFTEST(ST)0启动一次自检12STATUS(S)0显示状态（完整的自检结果）13STATUS-PERIOD(SP)0/1显示或规定发送状态信息的周期14TEMPERATURE(T)0显示探测仪舱内的温度15THRESHOLD(TH)0/1显示或设置阈值16TIME(TM)0显示当前日期和时间17TYPE TEST(TT)0生成一个连续的通讯测试数据流18VERSION(V)0显示现行的软件版本是否合格表 B.5 给出了探测仪工作状态参数定标的测试记录表。表 B.5工作状态参数FITTED QUANTITYSLOPE LIMITSOFFSET LIMITSVARIANCE LIMITS1号板2号板3号板4号板5号板6号板ADC(FULL RANGE)0.9501.050-0.0500.0500.00050.000DB42/T 16812021表表B.5B.5工作状态参数（工作状态参数（续续）FITTED QUANTITYSLOPE LIMITSOFFSET LIMITSVARIANCE LIMITS1号板2号板3号板4号板5号板6号板ADC(LOW RANGE)0.9501.050-0.0500.0500.00050.000NS B-FIELD(-)1.5004.500-0.3000.3000.00050.000NS B-FIELD(+)1.5004.500-0.3000.3000.00050.000EW B-FIELD(+)-4.500-1.500-0.3000.3000.00050.000EW B-FIELD(-)-4.500-1.500-0.3000.3000.00050.000E-FIELD(+)-4.500-1.500-0.3000.3000.00050.000E-FIELD(-)-4.500-1.500-0.3000.3000.00050.000NS/EW RATIO0.7001.300-0.3000.3000.00050.000是否合格B B.4.4 探测仪一致性探测仪一致性定标定标闪电定位探测仪一致性定标由幅值一致性定标（表 B.6）和脉宽一致性定标（表 B.7）两部分组成。表 B.6 给出了探测仪幅值一致性定标的测试记录表。表 B.6幅值一致性闪电定位探测仪幅值一致性定标报告探测仪型号站点名称测试数量探测仪编号/ID 号模拟信号参数定标指标参数1、模拟信号幅度：0.3V10.0V2、模拟信号方位角：453、信号脉冲宽度：5.0s4、信号重复间隔：1s5、信号重复次数：100 次1、数量一致性（探测仪接收到模拟闪电信号的数量）：95%2、方位一致性：-1方位角差值13、幅值一致性：相对误差10%4、时间一致性：同步精度310-7s定标结果统计分析预设信号幅值400mV750mV1.00V2.00V5.00V7.50V10.0V结果说明实际信号幅值数量一致性（占百分比）方位一致性1(占百分比)DB42/T 168120219表 B.6幅值一致性（续）闪电定位探测仪幅值一致性定标报告幅值一致性10%(占百分比)时间一致性0.1s(占百分比)时间一致性0.2s(占百分比)时间一致性0.3s(占百分比)是否合格表 B.7 给出了探测仪脉冲一致性定标的测试记录表。表 B.7脉冲一致性闪电定位探测仪脉冲一致性定标报告探测仪型号站点名称测试数量探测仪编号/ID 号模拟信号参数定标指标参数1、模拟信号幅度：1.0V2、模拟信号方位角：453、信号脉冲宽度：2s15s4、信号重复间隔：1s5、信号重复次数：100 次1、数量一致性（探测仪接收到模拟闪电信号的数量）：95%2、方位一致性：-1方位角差值13、幅值一致性：相对误差10%4、时间一致性：同步精度310-7s定标结果统计分析预设脉冲宽度2s3s5s7s9s10s15s结果说明实际脉冲宽度数量一致性（占百分比）方位一致性1(占百分比)幅值一致性10%(占百分比)时间一致性0.1s(占百分比)时间一致性0.2s(占百分比)DB42/T 16812021表 B.7脉冲一致性（续）闪电定位探测仪脉冲一致性定标报告时间一致性0.3s(占百分比)是否合格DB42/T 1681202111参考文献1GB/T 2423.12008电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验A：低温2GB/T 2423.22008电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验B：高温3GB/T 336782017VLF-LF三维闪电定位网技术规范4GB/T 370472018基于雷电定位系统(LLS)的地闪密度 总则5GB/T 381212019/IEC 62793:2016雷电防护 雷暴预警系统6QX/T 792007闪电监测定位系统 第1部分：技术条件7 陈瑶,孙秀斌,雷勇,等.VLF/LF雷电探测仪功能规格需求书.北京:中国气象局综合观测司,2014.8马启明.雷电监测原理与技术.北京:科学出版社,2014._