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一次人工触发闪电通道附近剩磁测试及分析潘汉波1 许锐文2 胡锐俊2 颜旭2 （1 从化市气象局 从化510925,2广东省防雷中心，广州510080）摘要 基于人工触发闪电进行剩磁定量测试，可以获悉金属铁磁材料剩磁衰减曲线和特征.本文通过对一次人工触发闪电通道附近的金属材料上剩磁的测试发现在触发闪电后的48小时内，四种不同类型金属铁磁材料剩磁衰减并不相同，最大的衰减比例达到38%，最小为3%，但是在触发闪电8天后金属铁磁材料还有剩磁存在。不断研究剩磁衰减特性，加深对剩磁的了解，对于进行雷灾调查具有重要的指导意义。关键词： 人工触发闪电 剩磁 衰减 The magnetic remanence test of artificiallytriggered lightningPan Hanbo1 Xu Ruiwen2 Hu Ruijun2 Yan Xu2 (1 Cong Hua Meteorological Bureau, Conghua 510925, 2 Lightning Protection Centre of Guangdong Province, GuangZhou 510080)Abstract：Based on the magnetic remanence test of artificially triggered lightning, we could get the magnetic remanence decay curve of ferromagnetic materials. Through the test we found that residual magnetism degradations of four types of ferromagnetic materials are different after 48 hours of triggered lightning, The maximum attenuation ratio is 38% and the min is 3%. However, there is residual magnetism in ferromagnetic material after 8 days of triggered lightning. So to continue studying the characteristics of residual magnetism degradation and understand the residual magnetism better are significant for lightning disaster investigation.Key words: artificially triggered lightning residual magnetism degradation0 引言在现代防雷业务上，剩磁定量检测技术在雷电灾害调查鉴定领域被广泛应用，是目前对雷电灾害现场进行勘察、检测和调查鉴定提供定量数据的一个相对有效的方法。在大电流通过的周围，存在磁场，处于磁场中的铁磁材料内部众多的微小磁畴会按磁力线方向排布，当磁场消失后，铁磁材料内部磁畴仍按此方向排布而成自身的磁性，这种磁性就是所谓的剩磁。剩磁定量检测技术早在1997年就由中国技术监督局发布了“GB16840.2-1997电气火灾原因技术鉴定方法”技术规范，将该技术进行了规范化和标准化。剩磁检测技术较早运用在电气短路火灾事故的鉴定中1-3，近年来雷击事故调查大量运用了这一技术4-5。由于雷击点的不确定性，雷灾事故调查主要是通过雷击点附近的一定金属物体的剩磁来确定雷击和闪电通道发生的可能位置。这些雷灾调查中剩磁的测量并没有对金属物体剩磁的衰减过程进行观测和分析。人工触发闪电具有准确的时间和位置，利用人工触发闪电技术，使雷电流直接流过引流杆，在引流杆周围感应出强磁场，该磁场内存在的铁磁材料被磁化，留下较多的剩磁。通过雷电通道周围不同铁磁材料剩磁的测试，可以分析剩磁的衰减规律，为雷灾事故现场调查提供依据和参考。1 试验布置图1是触发闪电过程中引流杆和铁磁场材料布置示意图。在引流杆0.6m周围分别布置了3种不同的铁磁材料：（1）正方形铁块，边长10cm，厚3mm；（2）圆柱体实心铁，直径为10mm，长10cm；（3）铁管，壁厚1mm，外径24mm，长10cm；测量过程发现距离引流杆约0.7m处绝缘端子上铁块也有明显的剩磁，其外形类似圆柱铁，直径约15cm，高10cm。另外，距离引流杆2m和4m处同样布置了正方形铁块、圆柱实心体和圆形铁管。测试仪器采用北京好天气科技有限公司生产的K-8290数字式剩磁测试仪（特斯拉计），测量范围020200mT，灵敏度分别为0.01mT和0.1mT,不确定度分别为2%和5%。图1 触发闪电过程中引流杆和铁磁场材料布置示意图2 触发闪电过程 2010年7月27日上午，引雷点上空有较强的雷暴，雷电活动较频繁，雨势较小，10时17分57秒发射引雷火箭，空中触发闪电成功，闪电击在引雷干附近10m左右的树上； 10时17分56秒（记为T101757）人工触发闪电成功，闪电直接击在引流杆上，图2为当时触发成功时现场拍摄的录像截图，此次触发闪电有1次回击过程，回击雷电流峰值达到约11.0kA，雷电流波形如图3所示。 图2 人工触发闪电过程（T101757）现场拍摄录像截图图3 人工触发闪电过程（T101757）回击雷电流波形图3 数据分析雷暴消散后立即对布置在引流杆周围的各类铁块做了剩磁定量测试。测试后发现距离引流杆0.6m处的各类铁块上有明显的剩磁，而布置在2m、4m的金属铁磁材料没有明显的剩磁，其剩磁量与环境中剩磁量相当。同时发现支撑引流杆绝缘陶瓷上的铁块也存在着明显的剩磁，其离引流杆的距离较放置的各类金属铁磁材料远，但其剩磁量反而较大。分别于触发闪电成功后1小时、29小时、31小时、48小时、104小时和192小时对正方形铁块、铁管、圆柱形实心铁和绝缘端子上的铁块进行了剩磁定量测试，其测试结果如图4所示。图4 人工触发闪电过程（T101757）后各类金属铁磁材料剩磁变化图（a 正方形铁块，b 铁管，c 圆柱形实心铁，d 绝缘端子上铁块） 由图4可见，触发闪电后绝缘端子上的铁块剩磁最大，1小时后的测量值为4.25mT，其次为正方形铁块，测量值为3.9mT，最小为铁管，测量值为1.8mT。从测量结果来看，雷电流通道周围的铁磁材料存在着较为有明显的剩磁。由图还可见，除了方形铁块外，其他三种铁磁材料48小时内剩磁衰减较大，圆柱铁、绝缘端子铁块、铁管衰减比例分别为24%、19%、38%，48小时之后衰减比较缓慢，192小时（8天）以后仍存在着较大的剩磁量。相比其它三种不同形状的铁磁材料，方形铁块的衰减过程相对较为平稳，前48小时衰减比例约为3%，192小时内衰减的斜率基本一致。绝缘端子上的铁块剩磁最大，且不易退磁，可能与其硬铁的性质有一定的关系，也可能与其较大的体积有一定的关系。4 结论与讨论通过一次触发闪电周围金属铁磁材料剩磁的测试分析，发现闪电通道较近距 离的铁磁材料存在着明显的剩磁，而较远距离剩磁并不明显。金属铁磁材料内部剩磁随时间是不断衰减的，前2天（48小时）衰减相对较大，之后衰减较为缓慢，8天（192小时）后还有可测量剩磁，不同形状的金属铁磁材料其演变规律是有差别的。实心圆柱体与绝缘端子上的圆柱形金属铁块的衰减过程极其相似，可能与其固有的形状有一定的关系。 剩磁测试是雷灾调查中确认是否雷击事故的一个支撑性技术参数，不断探索雷电发生后剩磁的演变规律对于雷电灾害的科学鉴定具有重要的指导意义。在今后，要继续利用人工触发闪电试验，不断完善剩磁测试方法和积累剩磁定量测试数据，为完善雷电灾害调查标准和技术规范提供重要的技术参数。 参考文献 1 孙一飞，李少江等.剩磁法在一起特大火灾事故中的应用J. 消防科学与技术,2006,25(5):697-699