雷电及其电磁辐射测量技术研究

当今信息时代，由雷电及其电磁辐射造成的灾害和损失与日俱增，研究雷电及其电磁辐射有关参数的测量技术，是提高防雷技术水平的基础性工作，也是国际上广泛关注的前沿性课题。鉴于我国防雷科学技术基础薄弱，有关研究远远滞后，本项目拟从以下基础性工作做起：考虑大地电参数色散影响条件下，研究地闪回击电流在金属杆塔上随位置、随时间的变化规律，为优选同轴分流器在杆塔上的安放位置提供依据；实验研究与理论研究相结合，从研究特大内径Rogowski线圈时频传输特性及失真波形矫正技术入手优化其参数设计，解决粗大杆塔上的雷电流测量问题；考虑大地色散效应、地面感应场和测试系统自身影响，研究近地面水平电场测试系统关键技术，使测试结果可信；根据宽带干涉原理，研究宽带干涉仪系统布点结构的优化和定位算法的优选问题，以提高定位精度；根据实际测试要求，选择合适的LEMP磁场测量系统布点组网，解决雷电流间接测量以及雷击点的精确定位问题。

本项目针对雷电及LEMP（雷电电磁脉冲）的测量问题，①研究了地面与空中大气电场的对应关系及地物环境对大气电场测量的影响、雷电流测量用大型Rogowski线圈输出波形的振荡问题。所设计制作的微型静电场测量仪已获得国家发明专利；经改进后的线圈有效减小了测量波形出现的附加振荡。②研制成功可同时测量闪电垂直电场快慢变化的电场仪、用于地面附近LEMP环境测量的闪电水平电场仪、正交环雷电流间接测量系统以及LEMP三维电场和三维磁场测量系统。利用上述测量仪器和系统，在自然雷电观测中测得大量有价值的数据，实现了雷电流的间接测量，在地面附近LEMP水平电场测量中有效消除了垂直电场的干扰。③将甚高频宽带干涉仪与麦克风阵列相结合，实现了雷电放电通道的单站准三维定位，围绕该项研究所申报的3项国家发明专利已进入实审阶段。④采用FDTD法分析了钢筋混凝土结构遭雷击情况下其中的电磁环境、地闪LEMP场在大地中的分布及埋地线缆的防护问题，同时结合LEMP场的测量、传播和耦合问题对其相关算法进行了研究，取得LEMP环境及其耦合研究的新进展。