雷电辐射磁场数据采集系统的开发

论文摘要

本文在我国电力系统广泛使用的雷电监测系统基础上,使用高速数据采集卡、定时/计数器和集总控制器,并利用基于虚拟仪器编制的数据采集和控制软件,实现了对雷电磁场数据的采集、时间标定和记录。系统硬件主要包括GPS接收机、美国NI（National Instruments）公司生产的PX5105数据采集卡、PXI6608计数器/定时器和集总控制器、以及雷电探测站,软件使用LabVIEW进行编程,通过PCI-e接口实现对硬件系统的控制,实现了对采集数据的显示、存储和时间标定。并通过模拟雷电信号的长时实验证实了该系统的可靠性和准确性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 目的和意义
• 1.2 研究背景
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 雷电磁场的测试与雷电流的反演
• 2.1 雷电定位原理
• 2.1.1 方向定位法
• 2.1.1.1 方向定位原理
• 2.1.1.2 方向定位法定位精度分析
• 2.1.2 时间差法
• 2.1.2.1 时间差原理
• 2.1.2.2 时间差法定位精度分析
• 2.1.3 综合定位系统
• 2.1.3.1 综合定位系统的探测原理
• 2.1.3.2 综合定位系统的精度分析
• 2.2 雷电探测站工作原理
• 2.2.1 探测站DF
• 2.2.1.1 GPS 接收器
• 2.2.1.2 高稳定度晶体振荡器
• 2.2.1.3 时钟板
• 2.2.2 位置分析仪PA
• 2.2.3 显示仪RDF
• 2.2.4 雷电信号指示仪SSD
• 2.2.5 雷电定位系统主要技术指标
• 2.3 雷电流反演
• 2.3.1 云闪、地闪判别的数学模型
• 2.3.2 雷电流计算的数学模型
• 2.4 小结
• 第三章 雷电辐射电磁场数据采集系统硬件构成
• 3.1 系统平台
• 3.2 雷电探测站
• 3.2.1 雷电探测站硬件构成
• 3.2.2 雷电探测站参数
• 3.2.3 调制解调器设计
• 3.2.3.1 主要特点
• 3.2.3.2 Modem 面板
• 3.2.3.3 Modem 的技术参数
• 3.2.4 电源信号防雷保护箱
• 3.2.4.1 主要用途
• 3.2.4.2 技术参数
• 3.2.4.3 防雷保护原理
• 3.3 GPSIRIG-B 时钟同步
• 3.3.1 GPS 接收器系统组成
• 3.3.2 PXI6608 计数器/定时器和 GPS 的同步
• 3.3.3 GPS 测量雷电时间戳原理
• 3.4 数据采集卡PXI-5105
• 3.5 集总控制器
• 3.5.1 主要特征
• 3.5.2 功能描述
• 3.6 总体设计
• 3.7 小结
• 第四章 雷电辐射电磁场数据采集系统软件设计
• 4.1 软件开发平台——虚拟仪器简介
• 4.2 虚拟仪器关于数据采集技术
• 4.2.1 数据采集系统的构成
• 4.2.1.1 传感器
• 4.2.1.2 信号调理
• 4.2.1.3 数据采集设备
• 4.2.1.4 PC 与软件
• 4.2.2 采样频率和样本数
• 4.2.3 NI-DAQmx
• 4.3 软件设计
• 4.3.1 初始化模块
• 4.3.2 样本时钟同步计数程序设计
• 4.3.3 数据采集模块
• 4.3.4 数据存储模块
• 4.3.5 信号波形处理与显示模块
• 4.4 小结
• 第五章 雷电辐射磁场数据采集系统试验测试
• 5.1 模拟雷电信号的产生
• 5.2 测试结果
• 5.3 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况