[发明专利]一种悬挂式电场仪及一种大气电场检测方法

权利要求书

1.一种悬挂式电场仪，用于采集大气电场三维矢量数据，其特征在于，包括：

驱动装置，包括电机，所述电机具有横向设置的动力输出端；

转轴，与所述动力输出端驱动连接；

差分传感组件，包括第一传感器及第二传感器，所述第一传感器及所述第二传感器固定且对称设置于所述转轴的相对两侧，所述第一传感器内设电场信号采集系统，所述电场信号采集系统用于采集所述大气电场的标量数据；以及

控制器，设置于所述转轴远离所述驱动装置的一端，所述控制器包括矢量检测系统、数据传输模块及第二微处理器，所述矢量检测系统用于检测所述大气电场的第一子矢量数据及第二子矢量数据，所述数据传输模块用于传输所述大气电场的标量数据及第一子矢量数据，所述第二微处理器用于将所述标量数据、所述第一子矢量数据及所述第二子矢量数据合成为所述大气电场三维矢量数据；

所述电场信号采集系统包括差分电场信号调理模块及第一微处理器；

所述矢量检测系统包括姿态角检测模块、竖直位置检测模块及定时计数单元，其中，定时计数单元位于第一微处理器中，姿态角检测模块固定设置于壳体上，用于采集差分传感组件的第二子矢量数据；

竖直位置检测模块包括第二光信号输出单元及第二光信号接收单元，第二光信号输出单元固定设置于壳体上，其具有第二光信号输出端，第二光信号输出端向转轴远离驱动装置的端面发出第二光信号，当转轴转动时，第二光信号在转轴端面上的照射轨迹为一个圆，第二光信号接收单元固定设置于转轴远离驱动装置一端的端面上，随转轴转动，其具有第二光信号接收端，且第二光信号接收端位于第二光信号在转轴的照射轨迹上，当转轴转动时，第二光信号接收端每转动一圈，其都接收到一次第二光信号，当第二光信号接收端接收到第二光信号时，向定时计数单元发出一个竖直状态指示脉冲信号，定时计数单元接收到一个竖直状态指示脉冲信号后，复位并重新计数，即转轴每转一圈均独立计数，从而获取转轴的实时转角，为实时采集大气电场的第一子矢量数据提供依据；

所述悬挂式电场仪通过绳索悬挂在探空气球下方探测大气电场时，驱动装置通过转轴驱动差分传感组件绕转轴旋转，使差分传感组件始终处于旋转状态，在这个过程中，电场信号采集系统实时采集大气电场的标量数据，同时矢量检测系统的竖直位置检测模块实时采集大气电场的第一子矢量数据，姿态角检测模块实时采集大气电场的第二子矢量数据，第二微处理器对大气电场的标量数据、第一子矢量数据及第二子矢量数据进行合成，从而得到大气电场的实时三维矢量数据。

2.根据权利要求1所述的悬挂式电场仪，其特征在于，所述电场信号采集系统还包括滤波稳压模块。

3.根据权利要求1所述的悬挂式电场仪，其特征在于，所述数据传输模块为光电转换模块。

4.根据权利要求1所述的悬挂式电场仪，其特征在于，所述第一传感器及所述第二传感器呈球形。

5.根据权利要求1所述的悬挂式电场仪，其特征在于，所述第二传感器内设配重件。

6.根据权利要求1所述的悬挂式电场仪，其特征在于，所述差分传感组件还包括支架，所述支架的一端与所述第一传感器固定连接，另一端与所述第二传感器固定连接，所述支架的中央与所述转轴固定连接。

7.根据权利要求1所述的悬挂式电场仪，其特征在于，所述控制器还包括数据发射模块。

8.一种大气电场检测方法，利用权利要求1～7任意一项所述的悬挂式电场仪实施，其特征在于，包括如下步骤：

获取大气电场的标量数据；

获取大气电场的第一子矢量数据及第二子矢量数据；

将所述标量数据、所述第一子矢量数据及所述第二子矢量数据进行合成，得到大气电场的三维矢量数据。