01 客戶背景

隨著我國民航快速發(fā)展，機場雷電防護安全日益重要。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)擴展性差、設(shè)備體積龐大且需人工操作等。在機載設(shè)備艙等空間嚴苛的特殊場景中，這些問題嚴重制約了瞬態(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為核心，具備高速、高精度、高同步性和便攜性等特點，滿足了客戶在機上無人操作、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1GSPS，分辨率為12-bit，可精準(zhǔn)采集機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。
• 無人值守自動運行：采集軟件與工控機支持軟件自啟動、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)采用小型化工控機搭配數(shù)字化示波器，結(jié)構(gòu)緊湊，滿足機上空間受限的需求。
  
  

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)信號及強弱電信號細節(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場輻射與強近場電流信號，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，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)機制（如幅度/斜率觸發(fā)）自動篩選有效事件，在強噪聲背景下精準(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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