01 客戶背景

隨著我國民航快速發(fā)展，機(jī)場雷電防護(hù)安全日益重要。雷擊探測系統(tǒng)作為實時檢測飛行環(huán)境的重要工具，依據(jù)機(jī)翼電磁脈沖信號與電流信號，能夠快速監(jiān)測雷擊的發(fā)生時間、位置、強(qiáng)度和極性等關(guān)鍵參數(shù)，為飛行安全提供精準(zhǔn)預(yù)警。

某航天防護(hù)客戶在開展天體雷擊實時監(jiān)測時，面臨傳統(tǒng)臺式示波器存在三大技術(shù)瓶頸：通道數(shù)有限、系統(tǒng)擴(kuò)展性差、設(shè)備體積龐大且需人工操作等。在機(jī)載設(shè)備艙等空間嚴(yán)苛的特殊場景中，這些問題嚴(yán)重制約了瞬態(tài)雷擊信號的捕獲效率與測量精度。中科采象針對性提供天體雷擊信號探測解決方案，優(yōu)化客戶的雷擊試驗平臺及雷擊防護(hù)設(shè)計，有效提升檢測效率和精度。

02 解決方案

中科采象天體雷擊信號探測解決方案以PCIe模塊化示波器和小型化工控機(jī)為核心，具備高速、高精度、高同步性和便攜性等特點(diǎn)，滿足了客戶在機(jī)上無人操作、多通道數(shù)據(jù)采集、便攜式等需求，具體功能包括：

• 高速高精度數(shù)據(jù)采集功能：系統(tǒng)采用4通道數(shù)字化儀，每通道采樣率高達(dá)1GSPS，分辨率為12-bit，可精準(zhǔn)采集機(jī)翼上的電磁脈沖信號和電流信號。
• 實時數(shù)據(jù)傳輸：工控機(jī)軟件支持RS485通訊協(xié)議，可實時傳輸靜電場信息。
• 無人值守自動運(yùn)行：采集軟件與工控機(jī)支持軟件自啟動、自動采集和自動保存數(shù)據(jù)功能，實現(xiàn)無人值守模式。
• 模塊化設(shè)計：系統(tǒng)采用小型化工控機(jī)搭配數(shù)字化示波器，結(jié)構(gòu)緊湊，滿足機(jī)上空間受限的需求。
  
  

03 方案優(yōu)勢

• 便攜式設(shè)計：采用模塊化硬件結(jié)構(gòu)，便于通道拓展，特別適合空間受限的機(jī)上環(huán)境。
• 靈活觸發(fā)與高效存儲：支持可編程觸發(fā)（如幅度、脈寬、模式觸發(fā)），有效減少無效數(shù)據(jù)存儲；同時具備大容量存儲（如TB級），支持長時間數(shù)據(jù)記錄，并保留原始數(shù)據(jù)，便于回溯分析。
• 高精度與高分辨率：數(shù)據(jù)采集精度更高，時間分辨率更高，能夠精準(zhǔn)捕獲納秒/皮秒級瞬態(tài)信號及強(qiáng)弱電信號細(xì)節(jié)，精準(zhǔn)記錄雷擊波形。
• 開放FPGA與自定義算法：開放FPGA支持用戶自定義FPGA實時算法開發(fā)，例如FFT、脈沖識別等，增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力。
• 精準(zhǔn)同步、定位與抗干擾：多通道同步輸入與時間戳技術(shù)，支持空間分布式檢測及多站點(diǎn)聯(lián)合測量，實現(xiàn)雷擊精確定位及三維過程分析；同時具備卓越的抗干擾能力，確保在復(fù)雜電磁環(huán)境下可靠運(yùn)行。

04 應(yīng)用成效

中科采象天體雷擊信號探測解決方案成功助力某航天防護(hù)客戶攻克模擬系統(tǒng)帶寬低、存儲效率差、觸發(fā)不靈活等技術(shù)瓶頸。該系統(tǒng)基于高精度數(shù)字化儀與多通道同步采集技術(shù)，融合智能抗干擾算法，可在復(fù)雜電磁環(huán)境中實現(xiàn)跨尺度雷電信號的高效捕獲與三維定位，雷電防護(hù)效能評估準(zhǔn)確性提升顯著。

該方案通過高精度數(shù)字化儀實時捕獲閃電產(chǎn)生的瞬態(tài)電信號（如納秒級上升沿、皮秒級電磁脈沖），利用12位及以上分辨率解析微弱遠(yuǎn)場輻射與強(qiáng)近場電流信號，避免信號飽和失真。

系統(tǒng)采用多通道同步采集與時間戳技術(shù)，結(jié)合空間分布式部署的監(jiān)測站點(diǎn)，通過時差定位法精確計算雷擊位置并重建閃電三維發(fā)展軌跡。內(nèi)置可編程觸發(fā)機(jī)制（如幅度/斜率觸發(fā)）自動篩選有效事件，在強(qiáng)噪聲背景下精準(zhǔn)提取稀有信號（如球狀閃電），同時通過數(shù)字濾波與基線校正算法抑制環(huán)境干擾，確保復(fù)雜電磁場中的數(shù)據(jù)可靠性，有效提升了雷電監(jiān)測的效率和準(zhǔn)確性。

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