一种室外闪电光谱观测室
技术领域
本发明属于雷电观测技术领域，涉及一种室外闪电光谱观测室。
背景技术
闪电光谱观测可记录到闪电通道的发射光谱，分析闪电不同阶段的光谱辐射特征，也是获得放电通道内部特征参数和微观物理过程的唯一手段。基于光谱数据，依据等离子体光谱理论和原子结构理论，可以定量计算放电通道内部的电子温度、电子密度和电导率等物理参量，为揭示通道内部的微观物理机制提供信息。用于闪电光谱观测的无狭缝摄谱仪由作为记录系统的高速摄像机和安装在摄像机镜头前用于分光的平面透射光栅或棱镜组成。闪电发生时常伴随着风雨交加，为了做到防雨防雷，闪电光谱观测试验通常只能在室内进行。而在室内观测闪电光谱时，高速摄像机的镜头必须对着房间窗户，这样在观测过程中存在几个无法避免的问题：首先，闪电发生的位置是任意的，有的位置在观测时会受到窗户朝向的限制而无法正常观测，减少了闪电光谱观测的机会，导致观测效率低。其次，观测时若遇风雨交加，为了避免高速摄像机因淋雨而损坏，必须关窗拍摄，附着在窗户玻璃上的雨水对观测效果的影响很大，甚至不能清楚地记录到光谱数据。再次，摄谱仪有金属配件，开窗观测还需做好防雷措施。
发明内容
本发明的目的是提供一种拍摄方位不受限，并防雨防雷的室外闪电光谱观测室。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种室外闪电光谱观测室，包括观测室底座，观测室底座上安装有六边形的观测室主体，观测室主体顶部安装有观测室顶盖，观测室顶盖顶部设有避雷针。
观测室主体由六块具有防雷防雨功能的面板依次镶嵌组合而成，相邻两块面板的衔接处安装有防漏密封条；其中一块面板上设有可自动关闭的观测室门，观测室门的四周和门框的四周均嵌有具有磁性的密封条，每块面板上均设有观测窗口；有雨观测时，将采用不沾水玻璃制作而成的观测窗镶嵌在观测窗口内，观测窗与面板之间设置防漏水密封垫。
本发明室外闪电光谱观测室具有如下优点：
1、观测室主体外表有六个面，每个面上均设有特制的观测窗。观测试验过程中，可以根据拍摄需要把摄谱仪的镜头调至相应方向的观测窗口，确保能够观测任意方向发生的闪电，彻底解决闪电光谱观测试验中拍摄方位受限的问题，大大提高观测效率。观测窗采用不沾水玻璃制作而成，以尽可能减少附着在观测窗上的雨水对光谱观测效果的影响。观测窗安装、拆卸方便，无雨观测时可将其卸下。
2、室外闪电光谱观测室的制作材料全部选用防雨、防雷的材料，并在观测室顶部安装避雷针。观测室主体外表的面与面之间采用镶嵌式连接，且面与面之间放置密封垫，以防漏水。观测窗镶嵌在主体外表的面板上，观测窗与面板间也放置防漏水密封垫。
3、观测室的底座和顶盖均通过短连接杆相连，这样安装、拆卸都非常方便，预留的空间一方面可以保持室内具有良好的通风效果，同时还可以通过这些空间引入观测试验中所必需的线缆。观测室底座用密度较大的绝缘材料做成厚实的圆柱形，一方面保证观测室的稳定，同时也具有防雷、防水和隔热、防潮的作用。观测室的顶盖用密度小韧性强的绝缘材料制作而成，既减小了主体部分的负重，也保证在观测试验过程中不会被大风刮坏。另外，观测室的主体设计为六个面和底座与顶盖设计为圆形还可以减小风的助力。
附图说明
图1是本发明观测室的整体结构示意图。
图2是本发明观测室中观测室底座的示意图。
图3是本发明观测室中观测室顶盖与主体连接截面的示意图。
图4是在风雨交加情况下，在室内通过沾有雨水的玻璃窗拍摄的闪电效果图。
图5是在风雨交加情况下，在本发明观测室内通过不沾水玻璃制成的观测窗拍摄的闪电效果图。
图6是无雨情况下，打开窗户拍摄的闪电效果图。
图中：1.观测室底座，2.第一螺栓，3.自关门合页，4.把手，5.观测室门，6.观测室主体，7.拉环，8.观测窗，9.观测室顶盖，10.安装垫片，11.避雷针，12.上部连接杆，13.第二螺栓，14.下部连接杆，15.底座主体，16.顶盖主体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明专利进行详细说明。
如图1所示，本发明室外闪电光谱观测室，包括观测室底座1，观测室底座1上安装有六棱柱形的观测室主体6，观测室主体6顶部安装有观测室顶盖9，观测室顶盖9顶部设有安装垫片10，安装垫片10上安装有避雷针11。
如图2，本发明室外闪电光谱观测室中的观测室底座1，包括圆柱形的底座主体15，底座主体15的侧壁上均布有六根下部连接杆14，下部连接杆14的一端与底座主体15固接，下部连接杆14的另一端加工有螺孔。
如图3所示，本发明室外闪电光谱观测室中的观测室顶盖9，包括倒置的桶形的顶盖主体16，顶盖主体16的内侧壁上均布有六根上部连接杆12，上部连接杆12的一端与顶盖主体16固接，上部连接杆12的另一端加工有螺孔。
观测室主体6为六面体，由六块具有防雷防雨功能的聚氯乙烯材料面板依次镶嵌组合而成，相邻两块面板的衔接处安装防漏密封条。其中一块面板上设有观测室门5，观测室门5的四周和门框的四周均嵌有具有磁性的密封条，以防漏水，同时保证观测室门5不会被风刮开。观测室门5通过自关门合页3与门框相连，使观测室门5具有自动关闭功能。每块面板上均设有拉环7，用于通过绳子将观测室与楼顶或地面相连，起固定作用，防止观测室被风刮倒。每块面板上均设有观测窗口。
每块面板的上部和下部均开有通孔，面板上位于上部的通孔与和该面板相对应的上部连接杆12上的螺孔相对，面板上部通过第二螺栓13与和该面板相对的上部连接杆12固接；面板上位于下部的通孔与和该面板相对应的下部连接杆14上的螺孔相对，面板下部通过第一螺栓2与和该面板相对的下部连接杆14固接。
观测室底座1采用高密度塑胶制作而成，在保证观测室稳定性的同时，也具有防雷、防水、隔热和防潮的作用。
观测室顶盖9采用低密度聚氯乙烯制作而成。既减小了主体部分的负重，也保证在观测试验过程中不会被大风刮坏，同时也具有防雷、防雨的作用。
观测室主体6通过螺栓与观测室底座1和观测室顶盖9固接，便于固定和拆卸，而且，余留的充足空间部分具有通风、进线等功能。
本发明观测室安装时，从下到上、从内到外逐步安装，安装完成后再用拉绳通过拉环7将该观测室固定于楼顶或地面。观测过程中可以根据需要选用不同的观测窗口，并随时检查各连接部位有无松动，以确保观测任务圆满完成。
使用本发明观测室时：若在无雨的情况下进行观测，可直接通过面板上的观测窗口进行观测。若在有雨的情况下进行观测，则将不沾水玻璃制成的观测窗8镶嵌在该观测窗口内，并在观测窗8与观测窗口的相交处设置防漏水密封垫。完成观测任务后，拆卸观测室时从上到下、从外到内逐步拆卸。无论安装或拆卸过程务必小心谨慎，观测窗8一定要轻拿轻放，以防摔碎。
本发明观测室将闪电光谱观测点从室内移到了室外。观测过程中，根据拍摄需要把光谱仪的镜头调至相应方向的观测窗口，确保可以观测任意方向发生的闪电，彻底解决了在闪电光谱观测试验中拍摄方位受限的问题,大大提高了观测效率。避雷针11、绝缘材料制成的观测室底座1、绝缘材料制成的观测室顶盖9以及具有防雷防雨功能的观测室主体6均能起到防雷的作用。由不沾水玻璃制成的观测窗8最大限度减少附着在观测窗上的雨水对光谱观测效果的影响。
同时，整个观测室所用材料均具有防雨功能，各直接接触面之间均使用密封垫以防漏水。
图4是在风雨交加情况下，在室内通过沾有雨水的玻璃窗拍摄的闪电效果图。图5是在风雨交加情况下，在本发明观测室内通过不沾水玻璃制作而成的观测窗8拍摄的闪电效果图。比较两图，可以看到图5中的谱线明显比图4中的清晰，而且可以分辨的谱线也多。这是因为拍摄图4时，室内玻璃窗上沾有雨水致使图片模糊不清；拍摄图5时，因观测室的观测窗8不沾水而获得了比较清楚的光谱图片。说明本发明观测室即使在风雨交加时也能获得清晰的光谱数据，正常开展闪电光谱观测试验。
图6是无雨情况下，打开窗户拍摄的闪电效果图。从图6可以看到图片整体非常清楚，但多数情况下闪电的发生常伴随着风雨交加，这样的拍摄机会非常少。可见，使用本发明观测室在风雨交加情况下拍摄的闪电效果图与无雨情况下，打开窗户拍摄的闪电效果图相差无几。说明本发明观测室能在风雨天气拍摄到清晰的光谱数据。
