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英国Biral公司

BTD-300雷电探测仪
新型雷电监测和雷电预警系统

英国Biral公司制造的BTD-300雷电探测仪是新型的雷电监测和雷电预警系统，可以实时探测半径83公里范围内雷暴活动，数据可以提供到120公里的闪电位置和角度(安装方向仪以后)，这样可以有能力动态追踪雷电云的具体位置，传感器对闪电进行探测和测距，提供多级雷电预警信息，传感器也探测附近强电场和带电降水信息，此类信息可以先于头顶闪电发生前发出预警信息，仪器自带完善的实时显示和数据记录软件，可以独立使用，也可以集成到用户的雷电预警系统中去。

一、BTD-300基本物理和电气说明

1. 外观和名称

1个球形和2个环形天线，放大器，方向仪，电控箱，FTU现场测试单元

方向仪 -使用电磁波方法测量闪电的方位角度 (1-360度)

2. 基本原理

BTD-300雷电探测仪 – 使用准静电方法测量闪电，quasi-electrostatic，1-47Hz

BTD-300的工作原理是基于测量1-47Hz频段的大气电场的变化率，此类低频意味着传感器对慢变化的静电场，与其相关的闪电电荷运动，附近的电晕(尖端)放电，带电气溶胶的湍流运动等非常敏感，通过分析降水转移到天线上的电荷，用于确定头顶云是否具有雷暴活动的潜力。由于测量的是闪电的电荷运动，而云间闪、云内闪和云地闪都产生相应的电荷运动，因此，仪器可以测量云间闪、云内闪和云地闪等所有闪电。另外，外界的无线电发射（天然和人造）为高频信号，不会对仪器产生高频干扰，通过模拟和数字滤波来消除与交流电源（通常为50或60 Hz和谐波）相关的噪声信号，使仪器的误报率非常低。

BTD-300测量头顶闪电，附近闪电，远程闪电，在动态显示的闪电图中变化颜色和计数。

三级雷电预警和5种雷电预警信号：

3级 - 头顶闪电：Overhead lightning 红色
2级 - 附近闪电：Vicinity lightning 琥珀色
1级 - 远程闪电：Distant lightning (Near) 黄色，Distant lightning (Far) 浅黄色

2级 - 强电场：头顶附近区域的离子、空间电荷、电晕、高的建筑物和树木的强电场
1级 - 带电降水：头顶和附近区域的带电降水，Charged Precipitation

3. 基本功能

- 实时动态显示闪电报警状态

主画面对正在发生的闪电引起的报警进行不同颜色的显示和计数

- 实时提供完整的数据串

通过RS42/网口提供2秒钟更新的闪电时间、报警等级level、报警内容flag、闪电距离、闪电方位角度，知道了闪电的方位角度，即可实时获得闪电的动态方位信息

- 提供CSV文件 / 闪电轨迹图

记录软件提供与数据串的内容相对应的CSV/Excel文件，根据时间段显示闪电轨迹图，报警等级和报警内容图

- 提供预警功能

提供3级雷电预警和5种电缆预警信号：

对警报的等级Warning level进行分类，主要有3种

1, 2, 3级，对应Caution注意，Warning警示， Alert警报(最高)

对警报的内容Warning flag进行分类，主要有6种，以及一些复合的种类

用以说明报警的强度和内容

Warning flag 触发报警的种类
Warning level报警输出的级别
Warning flag 报警内容的组合

Warning flag	含义	Warning level	警报组合(级别+种类)
1	强电场，Corona	2级	2-1
2	带电降水	1级	1-2
4	强电场+带电降水	2级	2-4
8	远程闪电	1级	1-8
16	附近闪电	2级	2-16
32	头顶闪电	3级	3-32

上述报警等级和内容出现在实时数据串中，也可以通过时间段查询得到完整的图示。

根据以上预警信息对用户进行提示，使其决定采取对应措施，1-8是最早出现的预警信息。结合闪电轨迹图，事后分析雷电形成过程，报警提前到达时间的分析

4. 核心应用

利用仪器产生的动态闪电显示画面以及输出报警声光信号(可选)，可以提醒现场人员采取防雷措施，尽早和准确地告知可能发生的雷电(事后分析雷电到达的时间)。

5. 基本参数

量程，单位和FAA量程。

探测83公里（45海里）

FAA公里量程

分辨率 10m

测量角度 1-360度

检测效率

单个闪电的雷暴为>95％（任何类型）
2个闪电的雷暴为99％
3个闪电的雷暴为99.9%

设备输出有RS422，以太网，继电器接点方式。

6. BTD-300雷电探测仪的特点

抗干扰能力强

闪电测量使用准静电测量方法，使高频信号无干扰

使用独特的天线结构和算法，使人为的干扰，鸟的干扰，机械的干扰，不起作用

大量程可以实现早期预警

83km的预警范围

提供120km内闪电的距离和角度

测量所有形式的闪电

包括云间闪，云内闪，云地闪，比其它方法测量的闪电多很多，这些云内闪云间闪也预示着雷电的早期活动，可以早期发现，早期报警

强电场和带电降水报警

可以在头顶地区第一次闪电出现前产生报警，及时采取措施

提供闪电的方位角度

安装方向仪后，可以知道闪电的方位角度，分辨率1度，从而可以获得闪电的动态位置信息

7. 提供的基本工具

动态显示画面(八分图)，报警变色和闪电计数 (主画面)

实时数据串 (RS422/以太网口)

CSV文件 (记录软件)

闪电轨迹图 (记录软件)

预警图Warning level 和 Warning flag (记录软件)

继电器接点输出，驱动声光报警(可选)

二．应用

1. 需要知道闪电方位的应用(带方向仪)

民航

产生METAR报告的TS，VCTS，LTG DSNT

按照美国联邦航空局（FAA）的要求报告机场周围的雷暴状况，天气情况由自动气象观测系统（AWOS）报告，红色是头顶部分的雷暴（TS），橙色是附近的雷暴（VCTS），黄色是远程的闪电（LTG DSNT），后者包括适当的八分圆方位。

雷电在美国联邦航空局FAA标准中，按照位置报告闪电，对于自动报告，距离为海里，在5海里（9公里）内产生闪电的雷暴被认为是头顶雷暴，METAR代码TS， 5-10海里（9-19公里）之间的雷暴被定义为在附近（VCTS），对于这两个分区，雷暴距离很重要，对雷暴方向无要求，对于10-30海里（19-56 km）之间的雷电，被称为远程的闪电（LTG DSNT）需要知道一个方向，尽管只有八分之一（N，NE等）或八分圆的分度。