專利名稱：電荷引雷的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種引雷方法和裝置，特別涉及的是一種通過電荷引雷的 方法和裝置。
背景技術(shù)：
避雷技術(shù)己有近3個(gè)世紀(jì)的研究歷史。經(jīng)典的避雷針是18世紀(jì)50年代由 富蘭克林發(fā)明的。其原理是用一根高過被保護(hù)建筑物的接地導(dǎo)體針，在出現(xiàn)雷 擊危險(xiǎn)時(shí)，針尖的電場強(qiáng)度率先達(dá)到擊穿空氣的值而首先被雷擊中，從而保護(hù) 了建筑物。
因此，避雷針的引雷能力與周圍物體比較而言，其表面電場強(qiáng)度最強(qiáng)，從而 使雷先擊針頭?？梢?，這種引雷功能是被動的，取決于安裝高度，以及周圍物體的 高度和形狀。
中國專利公開2004 1 0084863.8號，名稱為高效避雷器的新型發(fā)明，提供了 一種用永久磁鐵來制造引雷針，在引雷針上一直有一定的磁場存在，而有磁場 存在的引雷針就容易并且把引雷針制造得較粗大，與雷電發(fā)生感應(yīng)，也就是有 磁場存在的引雷針，能把較遠(yuǎn)處的雷電引到自己身上，引到自己身上的雷電隨 即通過導(dǎo)線和插桿引入到地下，由于有磁場存在的引雷針能把較遠(yuǎn)處的雷電引 到自己身上，從而達(dá)到了避雷效力較高，避雷范圍較大的目的。另外，人們還 提出和使用過優(yōu)化避雷針、放射性避雷針等避雷針，這些引雷裝置仍然存在缺 陷，首先它們的引雷功能仍然是被動的；其次對于一些特定的區(qū)域，將它們設(shè) 置于一定的高度是具有一定難度的。
鑒于上述存在的缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長期的研究和試驗(yàn)，發(fā)明了本發(fā) 明主動引雷的電荷引雷方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種電荷引雷的方法和裝置，在雷擊到來前，向引雷導(dǎo)體輸送與雷擊電荷極性相反的電荷，使引雷導(dǎo)體遭受雷擊危險(xiǎn)性增大，超 過周圍所有物體的雷擊危險(xiǎn)性，從而使雷擊主動地吸引到引雷導(dǎo)體上，其引雷 效果可通過輸送的電荷量調(diào)節(jié)控制，調(diào)節(jié)量程大，不完全受制于安裝高度，其 具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場開發(fā)潛力。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案在于，提供一種電荷引雷的方法，
實(shí)現(xiàn)的步驟為
a. 監(jiān)測大氣電場，獲得雷擊的到來和雷擊電荷極性特征的雷擊監(jiān)測信號；
b. 向引雷導(dǎo)體輸送與雷擊電荷極性相反的電荷，增強(qiáng)引雷導(dǎo)體表面電場強(qiáng) 度，吸引雷擊到導(dǎo)體上。
c. 在雷擊引雷導(dǎo)體后，把雷擊產(chǎn)生的電流從引雷導(dǎo)體上泄掉。 通過這種方法，雷電就直接打在引雷導(dǎo)體上。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案在于，提供了第一種電荷引雷裝 置，其包括，引雷導(dǎo)體、高壓輸送單元以及泄流裝置，其中， 二個(gè)引雷導(dǎo)體，安裝在被保護(hù)物的頂面；
二個(gè)高壓輸送單元，與所述的引雷導(dǎo)體相連接，分別向每一引雷導(dǎo)體輸送 不同極性的電荷；
泄流裝置，與所述的引雷導(dǎo)體相連接，將雷擊引雷導(dǎo)體產(chǎn)生的雷擊電流從 引雷導(dǎo)體上泄掉。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案在于，也提供了第二種電荷引雷 裝置，其包括，引雷導(dǎo)體、高壓輸送單元以及泄流裝置，還包括雷擊監(jiān)測裝置、 接收線路單元、控制單元，其中，
一雷擊監(jiān)測裝置，設(shè)置于被保護(hù)物的頂端，用于監(jiān)測雷擊的到來，產(chǎn)生包 含大氣電場中雷擊電荷大小和極性特征的雷擊監(jiān)測信號；
一接收線路單元，與雷擊監(jiān)測裝置相連，將所述雷擊監(jiān)測信號傳輸給控制 單元；
一控制單元，用于接收雷電監(jiān)測信號，將接收的雷電監(jiān)測信號大小與一閾 值相比較，以便根據(jù)比較結(jié)果控制高壓輸送單元的動作；
一引雷導(dǎo)體，安裝在被保護(hù)物的頂面；
一高壓輸送單元，分別與所述的控制單元和引雷導(dǎo)體相連接，向引雷導(dǎo)體
輸送與大氣電場中雷擊電荷極性相反的電荷；
泄流裝置，與所述的引雷導(dǎo)體相連接，將雷擊引雷導(dǎo)體產(chǎn)生的雷擊電流從引雷導(dǎo)體上泄掉。
本發(fā)明的優(yōu)勢在于，引雷效果明顯，保護(hù)區(qū)域大，不受高度影響。


圖1為本發(fā)明電荷引雷裝置較佳實(shí)施例一的功能單元結(jié)構(gòu)簡圖； 圖2為本發(fā)明電荷引雷裝置較佳實(shí)施例二的功能單元結(jié)構(gòu)簡圖； 圖3為本發(fā)明電荷引雷裝置高壓傳輸單元的截面圖； 圖4為本發(fā)明電荷引雷裝置較佳實(shí)施例三的功能單元結(jié)構(gòu)簡圖； 圖5為本發(fā)明電荷引雷裝置較佳實(shí)施例三實(shí)現(xiàn)步驟流程圖。 附圖標(biāo)記說明1-引雷導(dǎo)體；2-雷電監(jiān)測裝置；3-接收線路單元；4-控制單元；41-雷電信號接收器；42-比4交器；43-開關(guān)控制器；5-高壓輸出 裝置；51-絕緣層；52-導(dǎo)電層；6 -泄流裝置;A F -為具體實(shí)施例三的流程步 驟。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。 本發(fā)明提供一種電荷引雷的方法，實(shí)現(xiàn)的步驟為
a. 獲得大氣電場中雷擊電荷的大小和極性；
b. 向引雷導(dǎo)體輸送與雷擊電荷極性相反的電荷，增強(qiáng)引雷導(dǎo)體1表面電場強(qiáng)
度；
c. 在雷擊引雷導(dǎo)體l后，把雷擊產(chǎn)生的電流從引雷導(dǎo)體1上泄掉。 所述的引雷導(dǎo)體為一般的導(dǎo)電材料。
根據(jù)這種方法，我們能夠設(shè)計(jì)出相應(yīng)的電荷引雷裝置，請參閱圖1、圖2所 示，其為本發(fā)明電荷引雷裝置較佳實(shí)施例 一 和較佳實(shí)施例二的功能結(jié)構(gòu)簡圖，
第一種裝置其組成單元包括引雷導(dǎo)體l、高壓輸送單元5、以及泄流裝置 6,其中，
所述的引雷導(dǎo)體l，設(shè)置于被保護(hù)物的頂端，也可以直接以被保護(hù)物頂部的 一部分作為引雷導(dǎo)體1;
請參閱圖3所示，其為本發(fā)明電荷引雷裝置高壓傳輸單元的截面圖，所述 的高壓輸送單元5，其結(jié)構(gòu)是在所述的引雷導(dǎo)體1上覆蓋一層絕緣層51，在絕 緣層51上在覆蓋一層導(dǎo)電層52，這樣導(dǎo)電層52與引雷導(dǎo)體1構(gòu)成電容，與雷擊電荷極性相反的電荷就輸送給這個(gè)導(dǎo)電層52;
所述的泄流裝置6,是將引雷導(dǎo)體1在雷擊后，將導(dǎo)體上的電流排到大地上， 所述的泄流裝置6包括適當(dāng)?shù)慕拥伢w，和導(dǎo)電層與接地體間的放電間隙或避雷 器，其可以是接地線，也可以是打入地下一定深度的金屬導(dǎo)體，對于地質(zhì)致密 的環(huán)境，也可以是平鋪在地表上 一 定面積的金屬導(dǎo)電板；
其具有多種的組合方法，可以是兩組引雷導(dǎo)體l，配合兩組的高壓輸送單元 5，通過兩組泄流裝置6構(gòu)成本裝置(請參閱圖l所示)，也可以通過一組泄流 裝置6組成(請參閱圖2所示)；工作時(shí)在一個(gè)引雷導(dǎo)體1上一直輸出正電荷， 另一個(gè)引雷導(dǎo)體1上一直輸出負(fù)電荷，因此不必預(yù)先判斷大氣電場中雷擊電荷 的極性，終有一個(gè)引雷導(dǎo)體1會遭到雷擊，并通過所述的泄流裝置6將雷擊產(chǎn) 生的電流泄到大^k^。
當(dāng)然其還可以通過單一引雷導(dǎo)體1實(shí)現(xiàn)上述的電荷引雷方法，請參閱圖3 所示，其為本發(fā)明電荷引雷裝置較佳實(shí)施例三的功能單元結(jié)構(gòu)簡圖，其包括 引雷導(dǎo)體l、雷電監(jiān)測裝置2、接收線路單元3、控制單元4、高壓輸出單元5 以及泄流單元6，其中，
所述的雷電監(jiān)測裝置2,可設(shè)置于被保護(hù)物的頂端，用于監(jiān)測雷擊的到來， 獲得包含大氣電場雷擊電荷的大小和極性的雷擊監(jiān)測信號，所述的雷電監(jiān)測裝 置2可以是大氣電場儀或雷擊監(jiān)測儀。
所述的接收線路單元3，將從雷擊監(jiān)測裝置2接收到的相應(yīng)雷擊監(jiān)測信號， 傳輸給所述的控制單元4;
所述的控制單元4包括，雷電信號接收器41、比較器42、以及開關(guān)控制器 43，所述的雷電信號接收器41獲得接收線路單元3傳過來的信號，將雷擊監(jiān)測 信號轉(zhuǎn)化為具有正負(fù)號的電壓信號，所述的電壓值的大小與雷擊電荷的大小成 正比，所述電壓信號的正負(fù)號代表大氣電場中雷擊電荷極性，經(jīng)由雷電信號接 收器41轉(zhuǎn)換后的電壓信號，與在比較器42中預(yù)設(shè)的一個(gè)閾值進(jìn)行比較，所述 的閾值的大小根據(jù)雷電監(jiān)測裝置2設(shè)置的高度不同采用不同的值，當(dāng)比較的結(jié) 果為閾值小于電壓值時(shí)則說明，雷擊馬上就要發(fā)生，向開關(guān)控制器43發(fā)送信號；
所述的開關(guān)控制器43接到信號后控制高壓輸出單元5進(jìn)行動作，根據(jù)獲得 的雷擊電荷的極性，也就是電壓信號的正負(fù)，在引雷導(dǎo)體1上輸入與所述極性 相反的電荷，并逐漸增強(qiáng)電場強(qiáng)度，由于引雷導(dǎo)體的表面的電荷的極性與大氣 電場中雷擊電荷的極性相反，因此吸引雷擊電荷到引雷導(dǎo)體上，即雷電僅僅對引雷導(dǎo)體1產(chǎn)生雷擊作用，這樣就確保了在某一范圍內(nèi)，雷電僅能作用在引雷 導(dǎo)體1上，同時(shí)由于所述的泄流裝置6的電阻值要遠(yuǎn)小于來自其他線路與引雷
導(dǎo)體1之間的電阻值，因此雷擊產(chǎn)生的電流將通過所述的泄流裝置6排到大地； 有時(shí)為了確保一定區(qū)域內(nèi)的物體免受雷擊，如在石油化工基地等大面積范
圍內(nèi)，我們可以在一定距離范圍內(nèi)設(shè)置多個(gè)電荷引雷裝置，就能很好的解決這
一范圍內(nèi)的雷擊隱患，也克服了安裝高度對避雷效果的影響。
請參閱圖4所示，其為本發(fā)明電荷引雷裝置較佳實(shí)施例三實(shí)現(xiàn)引雷步驟流
程圖，其步驟如下
A. 雷擊監(jiān)測儀監(jiān)測大氣電場強(qiáng)度，獲得包括雷擊電荷的大小和極性的雷擊 監(jiān)測信號；
B. 接收線路單元3將所述雷擊監(jiān)測信號傳遞給控制單元；
C. 雷電信號接收器41將雷擊監(jiān)測信號轉(zhuǎn)化為正負(fù)號的電壓信號；
D. 電壓信號的大小與一閣值在比較器42中進(jìn)行比較，若大于閾值則執(zhí)行E， 若小于閾值，則執(zhí)行A;
E. 高壓輸出單元5將與雷擊電荷極性相反的電荷傳輸?shù)揭讓?dǎo)體1表面，增 加其表面電場強(qiáng)度；
F. 雷擊發(fā)生，避雷球?qū)⒗讚舢a(chǎn)生的電流傳到大地，執(zhí)行A;
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對本發(fā)明而言僅僅是說明性的，而非 限制性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可 對其進(jìn)行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
8
權(quán)利要求
1、一種電荷引雷的方法，其特征在于，其包括的步驟為a. 監(jiān)測大氣電場，獲得雷擊的到來和雷擊電荷的極性；b. 向引雷導(dǎo)體上輸送與雷擊電荷極性相反的電荷，增強(qiáng)引雷導(dǎo)體(1)表面電場強(qiáng)度，吸引雷擊到導(dǎo)體上；c. 在雷擊引雷導(dǎo)體(1)后，把雷擊產(chǎn)生的電流從引雷導(dǎo)體(1)上泄掉。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷引雷的方法，其特征在于，在b步驟之前， 將雷擊電荷的大小與一閾值進(jìn)行比較，若閾值大于雷擊電荷的大小，則執(zhí)行a, 若閾值小于雷擊電荷的大小，則執(zhí)行b。
3、 一種根據(jù)權(quán)利要求1、 2的電荷引雷的方法實(shí)現(xiàn)的電荷引雷裝置，其特 征在于，其包括，引雷導(dǎo)體(l)、高壓輸送單元(5)以及泄流裝置(6)，其 中，二個(gè)引雷導(dǎo)體(1),相鄰地安裝在一處；二個(gè)高壓輸送單元(5),與所述的引雷導(dǎo)體(1 )相連接，分別向每一引 雷導(dǎo)體(1)輸送不同極性的電荷；泄流裝置(6)，與所述的引雷導(dǎo)體(1 )相連接，將雷擊引雷導(dǎo)體(1 )后 產(chǎn)生的雷擊電流從引雷導(dǎo)體(1)上泄掉。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電荷引雷裝置，其特征在于，所述的高壓輸送單 元(5)為在所述的引雷導(dǎo)體(1)上覆蓋一層絕緣層(51),在所述的絕緣層 上覆蓋一導(dǎo)電層(52),引雷導(dǎo)體(1)與導(dǎo)電層(52)構(gòu)成電容，電荷就輸送 給導(dǎo)電層(52)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電荷引雷裝置，其特征在于，所述的引雷導(dǎo)體(l) 與泄流裝置(6)的連接方式為 一個(gè)泄流裝置(6)同時(shí)連接所述的二個(gè)引雷 導(dǎo)體(1 )或二個(gè)泄流裝置(6)分別與每個(gè)引雷導(dǎo)體(1 )相連，所述泄流裝置(6)與引雷導(dǎo)體(1)間的電阻遠(yuǎn)小于高壓輸送單元(5)與引雷導(dǎo)體(1)間 的電阻j直。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的電荷引雷裝置，其特征在于，所述的泄流裝 置(6)為與引雷導(dǎo)體(1 )相連的接地導(dǎo)體或避雷器。
7、 一種根據(jù)權(quán)利要求1、 2的電荷引雷的方法實(shí)現(xiàn)的電荷引雷裝置，其特 征在于，其包括， 一個(gè)引雷導(dǎo)體(1 )、高壓輸送單元(5)以及泄流裝置(6)，還包括雷擊監(jiān)測裝置(2)、接收線路單元(3)、控制單元(4),其中，一雷擊監(jiān)測裝置(2),用于監(jiān)測雷擊的到來，產(chǎn)生包含大氣電場中雷擊的 到來和雷擊電荷極性特征的雷擊監(jiān)測信號；一接收線路單元(3),與雷擊監(jiān)測裝置(2)相連，將所述雷擊監(jiān)測信號 傳輸給控制單元(4);一控制單元(4)，用于接收雷電監(jiān)測信號，將接收的雷電監(jiān)測信號大小與 一閾值相比，以便根據(jù)比較結(jié)果控制高壓輸送單元(5)的動作；一引雷導(dǎo)體(l );一高壓輸送單元(5),分別與所述的控制單元(4)和引雷導(dǎo)體(1)相連 接，向引雷導(dǎo)體(1)輸送與大氣電場所表明的雷擊電荷極性相反的電荷；泄流裝置(6)，與所述的引雷導(dǎo)體(1)相連接，將雷擊引雷導(dǎo)體(1)后 產(chǎn)生的雷擊電流從引雷導(dǎo)體(1)上泄掉。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電荷引雷裝置，其特征在于，所述的高壓輸送單 元(5)為在所述的引雷導(dǎo)體(1)上覆蓋一層絕緣層(51),在所述的絕緣層 上覆蓋一導(dǎo)電層(52),引雷導(dǎo)體(1)與導(dǎo)電層(52)構(gòu)成電容，與雷擊電荷 極性相反的電荷就輸送給這個(gè)導(dǎo)電層(52)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電荷引雷裝置，其特征在于，所述的泄流裝置(6) 為與引雷導(dǎo)體(l)相連的接地導(dǎo)體或避雷器，所述泄流裝置(6)與引雷導(dǎo)體(1)間的電阻遠(yuǎn)小于高壓輸送單元(5)與引雷導(dǎo)體(1)間的電阻值。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電荷引雷裝置，其特征在于，所述的控制單元 (1),包括雷電信號接收器(41)，用來將雷擊監(jiān)測信號轉(zhuǎn)化為具有正負(fù)號的電壓信號，比較器(42)，用來對轉(zhuǎn)化后得到的電壓信號值的大小與所述閾 值進(jìn)行比較，并發(fā)出結(jié)果信號；開關(guān)控制器(43),接到結(jié)果信號后控制高壓 輸出單元(5)進(jìn)行動作。
11、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電荷引雷裝置，其特征在于，所述的雷擊監(jiān)測 裝置(2)為智能避雷裝置、大氣電場儀或雷擊儀。
全文摘要
本發(fā)明為電荷引雷的方法及設(shè)備。所述的電荷引雷的方法其包括的步驟為首先.監(jiān)測大氣電場，獲得雷擊的到來和雷擊電荷的極性。然后向引雷導(dǎo)體上輸送與雷擊電荷極性相反的電荷，即與導(dǎo)體上感應(yīng)電荷相同極性的電荷，增強(qiáng)引雷導(dǎo)體表面電場強(qiáng)度，吸引雷擊到導(dǎo)體上。最后在雷擊引雷導(dǎo)體后，把雷擊產(chǎn)生的電流從引雷導(dǎo)體上泄掉；同時(shí)也提供了一種電荷引雷的裝置，其包括，引雷導(dǎo)體、高壓輸送單元以及泄流裝置，還包括雷擊監(jiān)測裝置、接收線路單元、控制單元；從而達(dá)到了主動地把雷擊吸引到引雷導(dǎo)體的目的。
文檔編號H05F3/00GK101483963SQ20081005610
公開日2009年7月15日 申請日期2008年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者莊洪春 申請人:莊洪春