目前,国内外提出的雷电预警方法主要有两个:一是加入气象参数的预警算法模型,二是在大气电场仪基础上结合雷达、卫星或闪电定位数据的综合探测系统。这些方法主要适用于具有大量气象数据支持的地区。基于此,本文研制了单站融合电声磁信号预警系统,在通常的大气电场仪基础上增加了闪电磁场探测模块及声音探测模块(用于探测雷声),利用电声磁三路信号探测距离不同以及磁场模块单站可探测闪电大致方位的特点,可得出雷暴云距测站的大致距离和方位。利用磁信号对电场信号和声音信号进行判定,并根据电场仪信号特点提出详细预警方案。本文的主要成果如下:(1)电场探测模块的设计:本模块主要用于对电场传感器接收到的信号进行处理。主要包括电荷放大器、电压放大器、相敏检波电路、滤波电路和电压跟随器五个部分。其中根据电场仪结构,结合光电门产生的与感应电场信号同频同相方波信号与四通道模拟开关对信号设计了全波整流电路。最终输出为与感应电场幅值成正比且同极性的直流电压信号。电场模块探测距离为20km。采用平行板电极法对电场模块进行标定,最终得到的标定曲线线性度高,一致性也较为理想,在实际探测应用中能够得到较为准确的探测结果。(2)声音探测模块的设计:本模块主要用于对声音传感器接收到的信号进行处理。主要包括前置放大器和功率放大器两个部分。对于麦克输入的音频电路,采用场效应管设计的前置放大器;设计的功率放大电路可以很好地对输入信号进行滤波放大,并且在保证输入信号不失真的条件下,滤除不需要的直流信号和杂波,最后通过电压跟随器将处理过后的信号进行输出。可探测距离为10km,接收频段为600Hz–30k Hz。(3)磁场探测模块的设计:本模块主要用于对磁天线接收到的信号进行处理。主要包括I/V转换电路、电压放大电路和滤波电路三个部分。对磁天线传感器感应信号通过I/V转换电路将电流信号转换为电压信号的同时对其进行放大,并设计符合采样定律的截止频率的滤波电路;利用磁天线标定系统对磁天线进行标定,得到了磁天线频响曲线。通过观察频响曲线可以得到磁天线3d B带宽为25k Hz～680k Hz,平稳性良好,探测距离可达到40km。(4)预警系统参数与方案:本章详细介绍了单站预警系统具体的技术性能及指标、明确的采集终端要求和详细的预警方案,预警方案中提出了融合电声磁三路信号判定雷暴云离预警系统的大致距离与方位的方法以及利用磁信号对电场信号进行订正的方法。