[发明专利]一种基于大气电场值驱动的提前放电避雷针及其放电方法

说明书

本发明公开一种基于大气电场值驱动的提前放电避雷针及其放电方法。所述提前放电避雷针包括电荷收集端、放电尖端。电荷收集端采用能感应出两种不同电荷类型的复用电荷收集端。提前放电避雷针设置：大气电场传感器，提供电场值变化数值；处理器，依据电场值变化数值及其变化规律判定是否出现雷电预兆，并在出现雷电预兆时输出控制能量放电的脉冲；复用放电控制电路，根据复用电荷收集端感应的电荷类型及电荷量，电荷量达到阀值时触发放电尖端和接闪杆尖端形成的间隙G产生放电，或在处理器输出脉冲作用下，利用外部能源多次充电触间隙G产生放电。本发明能自主地通过收集端收集能量实现尖端放电，还能通过具体电场值变化主动地促使尖端放电。

技术领域

本发明涉及一种提前放电避雷针，尤其涉及一种基于大气电场值驱动的提前放电避雷针及其放电方法。

背景技术

在本发明人的专利文献ZL2011201071059《主动式提前预放电避雷针》中实现了提前提前放电避雷针的能量聚集、能量存储和尖端触发放电电路，其提前放电的实现原理是基于雷电发生前，大气电场会产生变化，能量聚集装置存储这种变化产生的能量，达到一定阀值后产生尖端放电。提前放电避雷针包括电容、瞬态抑制二极管、硅开关、放电间隙。提前放电避雷针能否提前放电取决于电场变化时电荷收集端聚集的电荷量，通过电容的储能作用，瞬态抑制二极管阀值对应于设定的电场的峰值，当达到瞬态抑制二极管的阀值时，触发硅开关导通，从而启动放电间隙，在放电间隙的尖端产生放电，电离尖端附近的空气，到达提前产生接闪通道的目的。

但是，其各个环节实现是基于能主动完成能量收集的条件下进行的，没有一个确定的量化指标去驱动尖端触发放电。通过分析雷电发生的大气电场监测数据，雷电发生前的大气电场变化不但表现在数值量多少，其量的变化过程更能预兆雷电的发生。另一方面，目前的提前提前放电避雷针尖端触发放电能量的实现仅仅依靠能量收集的电量，无论是触发的次数和放电的效果都受到一定限制。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于大气电场值驱动的提前放电避雷针及其放电方法，其既能自主地通过收集端收集能量实现尖端放电，又能通过具体电场值变化，主动地促使收集端收集能量。

本发明采用以下技术方案实现：一种提前放电避雷针，其包括电荷收集端和放电尖端；电荷收集端采用能感应出两种不同电荷类型的复用电荷收集端；所述提前放电避雷针设置有：

大气电场传感器，用于感应电场变化，提供电场数值变化；

处理器MCU，用于依据所述电场值变化数值及雷电前兆时电场变化规律判定是否出现雷电预兆，并在出现雷电预兆时输出控制放电尖端放电的脉冲；

复用放电控制电路，根据复用电荷收集端感应的电荷类型及电荷量，电荷量达到阀值时触发放电尖端和接闪杆尖端形成的间隙G产生放电，或在处理器输出脉冲控制下，利用外部能源多次充电触发放电尖端和接闪杆尖端形成的间隙G产生放电。

作为上述方案的进一步改进，所述处理器MCU依据不同时间段电场的数值绘制谱线，所述谱线表征电场值变化数值及其变化规律。

进一步地，所述处理器MCU依据所述谱线的拟合度判定是否出现雷电预兆。

作为上述方案的进一步改进，所述外部能源为能量存储的一个太阳能电池。

进一步地，所述太阳能电池采用超级电容。

作为上述方案的进一步改进，所述大气电场传感器采用MEMS电场传感器或采用磨场类传感器。

作为上述方案的进一步改进，所述复用放电控制电路包括所述大气电场传感器模拟大气电场变化时对所述复用电荷收集端进行充电的充电电路、与正电荷相对应的正电荷放电控制子电路、与负电荷相对应的负电荷放电控制子电路。

进一步地，所述复用放电控制电路包括：