具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本公开实施例提供一种雷电流峰值标定方法，如图1所示，该雷电流峰值标定方法包括以下步骤：

101、获取P个雷电流记录卡。

P个雷电流记录卡为未被雷电冲击处于满磁状态的雷电流记录卡。在本公开实施例中，雷电流记录卡采用磁条式雷电流记录卡，磁条式雷电流记录卡记录雷电流大小的主要原理是剩磁法。具体的，当导体流过电流时，它周围会产生强磁场，处于磁场中的磁性粒子会按磁力线方向排布，外加磁场消失后，磁性粒子排布方向会变的不一致，磁条形成自身磁性，即所谓的剩磁法。

102、将P个雷电流记录卡分别进行不同幅值的雷电冲击模拟实验，获取每个雷电流记录卡的雷电流峰值以及对应的磁条数据，并计算每个雷电流记录卡的磁条数据的包络数据。

在本公开实施例中，将P个雷电流记录卡分别进行不同幅值的雷电冲击模拟实验是指一个雷电流记录卡对应一次雷电冲击模拟实验。具体的，将P个雷电流记录卡分别进行不同幅值的雷电冲击模拟实验包括：

获取雷电冲击电流的幅值范围，并将雷电冲击电流的幅值范围按照预设间隔进行划分，得到M个子间隔；

将P个雷电流记录卡中的M个雷电流记录卡按照M个子间隔进行不同幅值的雷电冲击模拟实验；

将P个雷电流记录卡中的N个雷电流记录卡分为两组，将第一组中的每个雷电流记录卡分别进行8/20μs的雷电冲击模拟试验，将第二组中的每个雷电流记录卡分别进行10/350μs的雷电冲击模拟试验，获取N个雷电流记录卡中每个雷电流记录卡的雷电流峰值。

雷电冲击电流的幅值范围即自然界中雷电冲击电流，自然界中雷电冲击电流可达到0～300kA，将雷电冲击电流的幅值范围按照预设间隔进行划分，得到M个子间隔，示例性的，若预设间隔为10kA，则划分为30个子间隔；若预设间隔为20kA，则划分为15个子间隔；进而，将P个雷电流记录卡中的M个雷电流记录卡按照M个子间隔进行不同幅值的雷电流冲击模拟实验，即一个雷电流记录卡对应一个子间隔，同时，将P各雷电流记录卡中的N个雷电流记录卡分为两组，将第一组中的每个雷电流记录卡分别进行8/20μs的雷电冲击模拟试验，将第二组中的每个雷电流记录卡分别进行10/350μs的雷电冲击模拟试验，获取N个雷电流记录卡中每个雷电流记录卡的雷电流峰值。其中，第一组中雷电流记录卡的数量和第二组中雷电流记录卡的数量可以相同，也可以不同；8/20μs和10/350μs是两种不同的雷击波形，10/350μs为直接雷电冲击试验所用波形，8/20μs为间接雷击冲击试验所用波形。需要说明的是，雷电冲击模拟实验中雷电通过冲击电流发生器产生标准雷电冲击电流进行模拟实验。

在将雷电流记录卡进行雷电冲击模拟实验后，获取每个雷电流记录卡的雷电流峰值以及对应的磁条数据。其中，对于M个雷电流记录卡，将M各子间隔的间隔端点最大值确定为每个雷电流记录卡的雷电流峰值，以预设间隔为10kA为例，雷电冲击电流的幅值范围0～300kA分为30个子间隔，则需要30个雷电流记录卡进行雷电冲击模拟实验，这30个雷电流记录卡所记录的雷电流峰值分别为10kA、20kA、30kA、……、290kA、300kA。并且，通过雷电流记录卡读卡器读取每个雷电流记录卡的磁条数据，并计算每个雷电流记录卡的磁条数据的包络数据，包络数据包括包络面积或包络长度。

在包络数据为包络面积(即磁面积)时，对于计算每个雷电流记录卡的磁条数据的包络数据包括：采用第一公式计算每个雷电流记录卡的磁条数据的包络数据，磁条数据为曲边图形，包络数据为曲边图形的面积；其中，第一公式为：S表示包络数据，n表示对曲边图形划分的区间个数，Δx表示划分的区间间隔的时间单位，f(δ_i)表示在δ_i处的值。

当然，也可以计算雷电流记录卡磁条数据的包络长度，进而拟合包络长度与雷电流峰值的最小二乘函数，检测出雷电流峰值的大小。但是，由于磁条数据为不规则图形，与包络面积相比，包络长度不易准确算法，从而影响雷电流峰值的精度。

103、采用M个雷电流记录可的雷电流峰值以及对应的磁条数据的包络数据，拟合得到雷电流记录卡的雷电流峰值与包络数据的初始拟合函数。

在本公开实施例中，采用最小二乘法和滤波算法对M个雷电流记录卡的雷电流峰值以及对应的磁条数据的包络数据进行拟合，得到雷电流峰值与包络数据的初始拟合函数，初始拟合函数为三阶函数。具体的，将包络数据S作为自变量，y为雷电流峰值，拟合函数y＝f(S)。最小二乘多项式曲线拟合是假设给定数据由k次多项式函数生成，选择最有可能产生这些数据的k次多项式函数，即在k次多项式函数中选择一个对已知数据以及位置数据有很好预测能力的函数。给定函数y＝f(S)，在点S₁、S₂、S₃、……、S_k处的函数值分别为y₁、y₂、y₃、……、y_k，求多项式y＝a₀+a₁S+a₂S²+……+a_kS^k，依次选择一阶、二阶、三阶、四阶函数拟合，对拟合曲线图进行对比，最优为三阶函数，即y＝a₀+a₁S+a₂S²+a₃S³，a₀、a₁、a₂和a₃为拟合函数参数。

104、采用N个雷电流记录卡的雷电流峰值以及对应的磁条数据的包络数据对初始拟合函数中的参数进行标定，得到目标拟合函数。

根据步骤103中所描述的，在确定后拟合函数后，需要对拟合函数中的参数进行标定，因此，结合步骤102中将第一组中的每个雷电流记录卡分别进行8/20μs的雷电冲击模拟试验，记录第一组中每个雷电流记录卡的雷电流峰值，并计算每个雷电流记录卡的磁条数据对应的包络数据；以及，将第二组中的每个雷电流记录卡分别进行10/350μs的雷电冲击模拟试验，记录第二组中每个雷电流记录卡的雷电流峰值，并计算每个雷电流记录卡的磁条数据对应的包络数据。进而，采用第一组中每个雷电流记录卡的雷电流峰值以及对应的磁条数据的包络数据对初始拟合函数中的参数进行标定，得到第一目标拟合函数；采用第二组中每个雷电流记录卡的雷电流峰值以及对应的磁条数据的包络数据对初始拟合函数中的参数进行标定，得到第二目标拟合函数，第一目标拟合函数的参数与第二目标拟合函数的参数不同。示例性的，采用第一组中的每个雷电流记录卡的数据，对初始拟合函数中的参数进行多次标定校准，反推出a₀、a₁、a₂和a₃的值，如a₀＝67.003、a₁＝-0.998、a₂＝0.00887、a₃＝-0.0000312。这样，在确定好拟合函数及拟合函数的参数后(即得到目标拟合函数)，通过获取雷电流记录卡的磁条数据的包络数据，可实现对雷电流记录卡幅值的读取。

本公开实施例提供的雷电流方法，通过获取P个雷电流记录卡，将P个雷电流记录卡分别进行不同幅值的雷电冲击模拟实验，获取每个雷电流记录卡的雷电流峰值以及对应的磁条数据，并计算每个雷电流记录卡的磁条数据的包络数据；采用M个雷电流记录卡的雷电流峰值以及对应的磁条数据的包络数据，拟合得到雷电流记录卡的雷电流峰值与包络数据的初始拟合函数；采用N个雷电流记录卡的雷电流峰值以及对应的磁条数据的包络数据对初始拟合函数中的参数进行标定，得到目标拟合函数。这样，弥补了现有斜率法中精度不高的确定，同时，可以将检测量程达到0～300kA，覆盖整个自然雷电的量程，可全方位实现雷电流记录卡的幅值读取，提高雷电流检测的准确性。

基于上述图1对应的实施例提供的雷电流峰值方法，本公开另一实施例提供一种雷电流峰值标定方法，该方法应用于雷电流记录卡读卡器，雷电流记录卡读卡器由采集电路、数据处理电路、自动读卡器、功能按键和液晶显示屏组成。参考图2所示，对雷电流记录卡读卡器进行初始化，将雷电流记录卡插入该读卡器中并进行读卡按键操作，此时，采集电路进行AD采样采集磁条数据，数字化处理后转化为十六进制数据，数据处理电路将采集的磁条数据进行滤波和放大处理，计算出磁条数据的包络面积，即磁面积。图3所示为50kA雷电流记录卡磁条数据图形，横轴表示采集点数，纵轴表示磁条数据由于磁条数据为不规则图形，计算磁面积即曲边图形的面积，对于曲边图形的面积可近似地用矩形面积代替，分成间隔1个时间单位的小曲边图形，然后用矩形面积代替后求和。磁面积S的近似值：当Δx→0，n→∞。若取Δx＝1，n＝3000，求3000个小曲边图形面积得出磁面积。

定义满磁状态下，雷电流为0kA。通过冲击电流发生器产生标准雷电冲击电流进行模拟试验，将记录模拟雷电流幅值的雷电流记录卡作为标准卡，分别记录0～300kA范围内间隔10kA的各雷电流值(意味着需要30个雷电流记录卡)。通过读取存储有不同雷电流峰值的雷电流记录卡的磁面积，用最小二乘法和滤波算法拟合出磁面积与雷电流峰值对应关系的函数。依次选择一阶、二阶、三阶、四阶函数拟合。拟合曲线图对比，最优为三阶函数。最后，通过实验室冲击电流发生器产生的8/20μs和10/350μs的标准雷电冲击电流进行模拟试验，将记录模拟雷电流幅值的雷电流记录卡作为标准卡，对雷电流记录卡读卡器进行拟合函数参数标定，反推出拟合函数参数，并进行数据存储和显示。

本公开实施例提供了一种通过计算雷电流记录卡磁条数据的包络面积，结合最小二乘拟合算法，利用雷电实验室冲击电流发生器产生的8/20μs和10/350μs的标准雷电冲击电流进行模拟试验来完成雷电流峰值标定的高精度标定方法。该方法突出优势在于通过计算磁条数据的包络面积，提高了雷电流记录卡的幅值检测范围，实现了0～300kA全量程检测。同时由于利用最小二乘拟合和滤波算法，及实验室标准数据标定，全量程精度提高到≤±10kA。进而提高了雷电流记录卡幅值读取的准确性和可靠性，为客户提供准确有效的雷击数据。

基于上述图1对应的实施例中所描述的雷电流峰值标定方法，下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。

本公开实施例提供一种雷电流峰值标定装置，如图4所示，该雷电流峰值标定装置40包括：

第一获取模块401，用于获取P个雷电流记录卡，P个雷电流记录卡为未被雷电冲击处于满磁状态的雷电流记录卡；

第二获取模块402，用于将P个雷电流记录卡分别进行不同幅值的雷电冲击模拟实验，获取每个雷电流记录卡的雷电流峰值以及对应的磁条数据；

计算模块403，用于计算每个雷电流记录卡的磁条数据的包络数据；

拟合模块404，用于采用M个雷电流记录卡的雷电流峰值以及对应的磁条数据的包络数据，拟合得到雷电流记录卡的雷电流峰值与包络数据的初始拟合函数；

标定模块405，用于采用N个雷电流记录卡的雷电流峰值以及对应的磁条数据的包络数据对初始拟合函数中的参数进行标定，得到目标拟合函数，其中，P＝M+N。

在一个实施例中，第二获取模块402，用于获取雷电冲击电流的幅值范围，并将雷电冲击电流的幅值范围按照预设间隔进行划分，得到M个子间隔；将P个雷电流记录卡中的M个雷电流记录卡按照M个子间隔进行不同幅值的雷电冲击模拟实验，将M个子间隔的间隔端点最大值确定为每个雷电流记录卡的雷电流峰值；将P个雷电流记录卡中的N个雷电流记录卡分为两组，将第一组中的每个雷电流记录卡分别进行8/20μs的雷电冲击模拟试验，将第二组中的每个雷电流记录卡分别进行10/350μs的雷电冲击模拟试验，获取N个雷电流记录卡中每个雷电流记录卡的雷电流峰值。

在一个实施例中，第二获取模块402，用于通过雷电流记录卡读卡器获取每个雷电流记录卡的磁条数据。

在一个实施例中，包络数据包括包络面积或包络长度

在一个实施例中，计算模块403，用于在包络数据为包络面积时，采用第一公式计算每个雷电流记录卡的磁条数据的包络数据，磁条数据为曲边图形，包络数据为曲边图形的面积；

第一公式为：其中，S表示包络数据，n表示对曲边图形划分的区间个数，Δx表示划分的区间间隔的时间单位，f(δ_i)表示在δ_i处的值。

在一个实施例中，拟合模块404，用于采用最小二乘法和滤波算法对M个雷电流记录卡的雷电流峰值以及对应的磁条数据的包络数据进行拟合，得到雷电流峰值与包络数据的初始拟合函数。

在一个实施例中，初始拟合函数为三阶函数。

在一个实施例中，标定模块，用于采用第一组中每个雷电流记录卡的雷电流峰值以及对应的磁条数据的包络数据对初始拟合函数中的参数进行标定，得到第一目标拟合函数；

标定模块，用于采用第二组中每个雷电流记录卡的雷电流峰值以及对应的磁条数据的包络数据对初始拟合函数中的参数进行标定，得到第二目标拟合函数，第一目标拟合函数的参数与第二目标拟合函数的参数不同。

本公开实施例提供的雷电流峰值标定装置，通过计算雷电流记录卡磁条数据的包络数据，结合最小二乘拟合算法，利用雷电实验室冲击电流发生器产生的8/20μs和10/350μs的标准雷电冲击电流进行模拟试验来完成雷电流峰值标定的高精度标定方法。通过计算磁条数据的包络数据，提高了雷电流记录卡的幅值检测范围，实现了0～300kA全量程检测。同时由于利用最小二乘拟合和滤波算法，及实验室标准数据标定，全量程精度提高到≤±10kA。进而提高了雷电流记录卡幅值读取的准确性和可靠性，为客户提供准确有效的雷击数据。

本公开实施例还提供了一种雷电流峰值标定装置，该雷电流峰值标定装置包括接收器、发射器、存储器和处理器，该发射器和存储器分别与处理器连接，存储器中存储有至少一条计算机指令，处理器用于加载并执行至少一条计算机指令，以实现上述图1对应的实施例中所描述的雷电流峰值标定方法。

基于上述图1对应的实施例中所描述的雷电流峰值标定方法，本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，例如，非临时性计算机可读存储介质可以是只读存储器(英文：Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储装置等。该存储介质上存储有计算机指令，用于执行上述图1对应的实施例中所描述的雷电流峰值标定方法，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。