基于高阶滤波的闪电电场测量与波形校正∗

陈亦丹邱 实∗石立华卢治钢

(1.中国人民解放军陆军工程大学电磁环境效应与光电工程重点实验室，江苏 南京210010；2.中国人民解放军32203部队，渭南714200)

闪电放电通常由瞬态击穿(如预击穿、梯级先导)过程引起，最终造成正负电荷间的大幅度转移和中和[1]。因此，闪电引起的电场变化通常包含变化缓慢的准静态电场以及以辐射场为主的瞬变场。在近距离测量时，闪电的瞬变场往往叠加在慢变化之上，而且幅度相对较小难以识别。为了准确记录不同的场分量[2－4]，Kitagaw和Brook(1960)首次提出使用两幅天线对闪电电场进行测量，两幅天线的处理电路使用不同的灵敏度，分别记录电场的“快”、“慢”变化，因此也常称为“快天线”和“慢天线”[5]。邱实(2011)等通过理论分析表明，“快天线”本质上是对被测电场的一阶高通滤波，因此测量结果中电场慢变化被大量滤除，主要保留了电场的高频瞬态分量[6]。由于电场快变化的脉冲特征明显，广泛的应用于闪电的二维和三维定位中[7－8]，测量结果还可以估算闪电放电过程的频谱参数、放电电流等闪电放电特征[9]。

为了更有效的记录闪电的高频瞬态电磁场分量，本文设计研制了具有更高阶滤波特性的高灵敏度闪电电场测量系统。理论分析和观测表明，高阶系统能够以较高灵敏度记录闪电的弱放电过程，同时有效抑制工频电磁干扰。然而，由于高阶滤波效应，对真实电场信号的低频失真更为明显，影响了对波形的判别以及放电参量的估计。……