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閃電定位儀的工作原理本質是通過捕捉閃電產生的電磁信號,結合多站數據進行定位計算。
它主要依賴兩個關鍵技術:對閃電電磁信號的檢測,以及基于多站數據的三角定位法。整個過程可以分為三個核心步驟。
1. 捕捉閃電的電磁信號
閃電發生時會同時產生光信號和電磁信號,定位儀主要檢測后者。
閃電放電會輻射出強烈的電磁波,其頻率覆蓋范圍廣,包含甚低頻(VLF)和低頻(LF)等波段。
定位儀內置的天線和信號接收器,會實時捕捉這些從大氣中傳播過來的電磁信號,并將其轉化為可處理的電信號。
2. 多站同步記錄信號到達時間
單臺設備無法確定閃電位置,必須依靠多個站點組成的監測網絡。
在一個區域內(如一個省或一個國家),會布設多個閃電定位站點,形成監測網絡。
當同一道閃電的電磁信號到達不同站點時,各站點會精確記錄下信號的到達時間(時間精度可達微秒級)。
由于各站點與閃電的距離不同,信號到達各站點的時間會存在微小差異,這個差異是后續定位的關鍵。
3. 計算閃電的精確位置
通過專業算法處理時間差數據,最終確定閃電位置。
系統將多個站點記錄的 “信號到達時間差” 輸入到定位算法中。
以每個站點為圓心,以 “信號傳播速度 × 到達時間” 為半徑畫圓,多個圓的交點即為閃電的大致位置。
結合信號的強度等數據,還能進一步計算出閃電的放電強度、回擊次數等參數,形成完整的閃電事件報告。
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