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背景
閃電定位又稱雷電定位，是指利用閃電回?fù)糨椛涞穆暋⒐�、電磁場特性來遙測閃電回?fù)舴烹妳?shù)的一種監(jiān)測雷電手段，它可檢測雷電發(fā)生的時間、位置、強度、極性等。閃電定位對許多產(chǎn)業(yè)部門都是非常重要的，特別是電力、航空等部門
光聲雷電探測方法是目前最主要的探測方法之一。首先在監(jiān)測處放置一塊光聲雷電探測器，使光聲雷電探測器的圖像采集器的鏡頭面向天空，用圖像采集器采集出有雷電圖像的圖像，在圖像顯示裝置上顯示；然后根據(jù)雷電在圖像中的位置，從圖像中測量出雷電的方位角。用圖像采集器獲取雷電的圖像，用聲音采集器獲取雷鳴的聲音，通過聲音傳感器把聲音記錄各觀測點（四個）雷聲到達的時刻，多組時間數(shù)據(jù)經(jīng)4路數(shù)據(jù)采集卡A/D轉(zhuǎn)換后，被傳送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過邏輯運算，求取三個空間觀測點（其中一個點是做個基準(zhǔn)點）雷聲到達的時間差，根據(jù)聲音在空氣中傳播的速度，計算出三個空間觀測點的距離差；根據(jù)空間三個雙曲面相交可以確定一個點的原理，根據(jù)方程組確定雷電產(chǎn)生位置的坐標(biāo)。
數(shù)據(jù)采集卡問題和挑戰(zhàn)
北京熠新科技的數(shù)據(jù)采集卡是系統(tǒng)中的核心部件，直接關(guān)系到系統(tǒng)的可行性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
對數(shù)據(jù)采集卡主要要求有，采樣率10MS/s，精度12bit，4通道，需要具備GPS定時功能。除開這幾個基本要求，主要還面臨幾個挑戰(zhàn)：
1、GPS定時精度問題，市面上一般GPS精度都不高，一般是ms級，或者幾百個ns。GPS定時精度就直接決定了位置的精度，系統(tǒng)其它設(shè)備還會有延時誤差，數(shù)據(jù)采集卡的GPS定時精度最好要控制在50ns以內(nèi)；
2、穩(wěn)定性問題，由于雷電信號是隨機的，數(shù)據(jù)采集卡需要一直等待雷電信號的到來，所以需要一直出于觸發(fā)等待狀態(tài)，采集卡需要常年運行著，這對采集卡的穩(wěn)定性和耐用性都是一個挑戰(zhàn)；
3、長預(yù)觸發(fā)，當(dāng)雷電信號到來那一刻，采集卡開始采集記錄數(shù)據(jù)，但是很多時候，觸發(fā)前的那一段數(shù)據(jù)對分析雷電信號也是很重要的。而一般采集卡只能記錄觸發(fā)前很短的一段數(shù)據(jù)，一般就幾K個數(shù)據(jù)，這對很多場景是不夠的。
對于穩(wěn)定性，通過各種復(fù)雜情況測試，模擬各種場景下的情況。為了模擬雷電環(huán)境，我們在高壓試驗室放電進行現(xiàn)場測試。再通過降低采集卡整個系統(tǒng)功耗，增加各個部件穩(wěn)定的運行的年限。
針對預(yù)觸發(fā)不夠長的問題，通過對采集卡內(nèi)部邏輯的重新修改，充分利用采集卡超大的內(nèi)存，預(yù)觸發(fā)能采集幾M甚至幾十M的數(shù)據(jù)，這大大滿足雷電測試的需要。
總結(jié)
針對雷電定位這種特殊場景改進的數(shù)據(jù)采集卡，完全滿足甚至超出實際應(yīng)用的需求。同時，如果采用網(wǎng)線或光纖連接連接，可做分布式的雷電采集，采集點可以相隔幾公里，然后通過網(wǎng)線或光纖把數(shù)據(jù)匯總到一起進行分析。
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