接闪器的设计误区
陈仁梅１ 林旭东２ 黄声锦１１．福建省漳州市气象局 ３６３０００２．福建省漳浦县气象局 ３６３０００
组成：一、独立避雷针；二、架空避雷线或
架空避雷网；三、直接装设在建筑物上的避雷针、避雷带或避雷网。对一类防雷建筑物防直击雷的接闪器明确为：应设独立避雷针或避雷网；对二、三类防雷建筑物防直击雷的接闪器明确为：宜采用装设在建筑物上的避雷网（带）或避雷针或由其混合组成的接闪器。没有“暗装避雷带”这一规定。
那么，建筑物屋面在何种情形下可不装设避雷网（带）等接闪器呢？
２．１ 在国标ＧＢ ５００５７－９４《建筑物防雷设计规范》（２０００年版）附录二 建筑物易受雷击的部位Ｐ４中第４点中有明确的规７定，也就是对坡度≥１／１０的屋面，在屋脊有避雷带的情况下，当屋檐处于屋脊避雷带的
１、引言
保护范围内时屋檐上可不设避雷带。
从八十年代起到二十世纪末，建筑物防２．２ 在处于不需要防雷的空间里，可利雷对屋面接闪器采用“暗装避雷带”的设计用覆盖有非金属物的屋顶结构的金属体（桁十分盛行。随着电子通讯技术和信息产业
架、互相连接的钢筋网等等）作为自然接闪
的迅速发展， 雷电通道的打开方式除传统
器。在《建筑物防雷设计规范》条文说明Ｐ１
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的直击外，以电磁源为中心的枝状闪击则
“关于利用钢筋体作防雷装置，ＩＥＣ１０２４－１
以多方位和多渠道的方式，对人和物造成防雷标准的规定如下：在其２．１．４款的规定中，直接雷击的概率随之提高。因此，一场雷电对利用建筑物的自然金属物作为自然接闪过后的电力、电信和电脑机房等设备的瘫器包括‘覆盖有非金属物的屋顶结构的金痪比比皆是。要最大程度地减少雷电灾害，
属体（桁架、互相连接的钢筋网等等），当该
首当其冲的是先要解决直击雷的防护，而
非金属物处于需要防雷的空间之外时’”。
接闪器的设计又是雷电拦截的第一要件。
若把ＩＥＣ１０２４－１防雷标准第２．１．４款规
在中华人民共和国国家标准 ＧＢ ５００５７－９４定中的自然接闪器（桁架、互相连接的钢筋《建筑物防雷设计规范》（２０００年版）中，我网等等）俗性地称之为“暗装避雷带”的话，们找不到接闪器为“暗装避雷带”的有力支那么它的条件必须是处于需要防雷的空间持依据，而在实际防雷检测中大家却常常
之外。就是说：在需要防雷的空间里，不能
遇到接闪器为“暗装避雷带”的雷电灾害个
利用“暗装避雷带”作为自然接闪器包括
例和因“暗装避雷带”所带来的困惑，解决
“覆盖有非金属物的屋顶结构的金属体（桁
这个问题的答案，最终还是得还原于ＧＢ架、互相连接的钢筋网等等）”。５００５７－９４《建筑物防雷设计规范》（２０００年综上所述，“暗装避雷带”在需要防雷版）的规定。的空间里在ＧＢ ５００５７－９４《建筑物防雷设２、规范依据计规范》（２０００年版）中是不被允许的，在
众所周知，防直击雷措施的三大要素不需要防雷的空间里是允许的。直观且通是：１）．接闪器；２）．引下线；３）．接地装置。在俗的解释是：在直击雷防护装置保护范围国标ＧＢ ５００５７－９４《建筑物防雷设计规内的屋面，可不再作避雷针、避雷带（线）、范》（２０００年版）附录八名词解释对接闪器避雷网的设计和安装。如：在建筑物的主楼的定义是：直接截受雷击的避雷针、避雷带接闪器保护范围之内的裙楼、架空避雷线（线）、避雷网，以及用作接闪的金属屋面和和避雷网保护之下的建筑物等等。金属构件等。在第五章接闪器的选择和布３、雷电灾害个例分析置第５．１．１条 接闪器应由下列的一种或多种
摘 要防雷接闪器“暗装避雷带”的设计所带来的直接和间接的雷电灾害，不仅仅是给建设单位增加了防雷装置的整改费用，一旦出现人员安全事故，就给单位领导留下了说不清楚的安全责任问题。因此，对防雷接闪器的设计必须严格按照强制国标ＧＢ ５００５７－９４《建筑物防雷设计规范》第五章“接闪器的选择和布置”来进行设计，最大程度地降低或减少因设计不足造成的雷电灾害。关键词接闪器设计；误区；雷电灾害就直击雷防护装置的设计而言，到目前为止，仍有建筑高度在３０米及以上的新建建筑物利用女儿墙压顶筋作“暗装避雷带”的设计。根据我们和施工方不完全的现场调查和统计，仅２００６年漳州市区一带就有四幢暗装避雷带的建筑物遭受直击雷的破坏，下面是某机关单位的一个雷电灾害个例：
该单位地处公路边的一个小土丘上，２００６年办公大楼的背屋脊遭受直击雷的袭击，造成琉璃瓦飞奔而下砸向另一座办公室内，险象环生。从此人人谈雷色变心有余悸。当调取该建筑物的设计图纸时，发现该建筑物的直击雷防护设计不健全，没有直击雷防护的接闪装置，原屋面防雷接闪器的设计为“暗装避雷带”。
整改前如下图：
整改后如下图：３．１在平台上加先导避雷针和在易受雷击的脊端设四支避雷短针（如下图）：
３．２接地装置利用原大楼的自然接地体（如下图）：
从以上个例可以验证出，“暗装避雷带”无法完全保护建筑物，是不可取的。它违反了《建筑物防雷设计规范》中对接闪器的设计要求，给建筑单位增加了雷电灾害风险和领导的安全责任，同时又增加了不
下转第１３７页－１３５－算放大器进行放大，加１千欧姆电阻进行电流信号到电压信号的转换。利用单片机控制管理，使频率设置和占空比调整等操作可用键盘输入，十分方便。
３ 硬件电路的实现
３．１ 滤波、放大及其电流到电压的转换电路电路
本系统采用二阶压控电压源低通滤波器，如图３所示。它由两节ＲＣ滤波器和同向放大电路组成。其中同相放大实际上就是所谓的压控电压源，它的电压增益就是低通滤波器的通带电压增益，即：Ａ０＝Ａｖｆ＝１＋Ｒｆ／Ｒ１
传递函数由图电路可知，运放同相端输入电压为：Ｖｐ（ｓ）＝Ｖ０（ｓ）／Ａｖｆ （１）
而Ｖｐ（ｓ）与Ｖａ（ｓ）的关系为：Ｖｐ（ｓ）＝Ｖａ（ｓ）／１＋ｓＲＣ） （２）
对于节点Ａ，由节点电流法可得：Ｖｉ（ｓ）／Ｒ－Ｖａ（ｓ）／Ｒ－［Ｖａ（ｓ）－Ｖ０（ｓ）］ｓＣ－Ｖａ（ｓ）／Ｒ－Ｖｐ（ｓ）／Ｒ＝０ （３）
将式（１）、（２）和（３）连立求解，可得电路的传递函数为：
Ａ（ｓ）＝Ｖ０（ｓ）／Ｖｉ（ｓ）＝Ａｖｆ／［１＋（３－Ａｖｆ）ｓＲＣ＋ｓＲＣ＊ｓＲＣ］ （４）
式（４）为二阶低通滤波器传递函数的表达式。其中１／ＲＣ为特征频率，而１／（３－Ａｖｆ）为等效品质因数。截止频率为１／ＲＣ。通过设置Ｒ、Ｃ可调节带通到我们需要的范围。另外调节Ｒｆ可调节幅度到我们需要的范围。
３．２ 语音播报电路的设计电路凌阳的ＳＰＣＥ０６１Ａ是１６位单片机，具有ＤＳＰ功能，有很强的信息处理能力，最
高时钟可达到４９Ｍ，具备运算速度高的优势等等，这为语音的播放、录放、合成及辨识提供了条件。另外ＳＰＣＥ０６１Ａ单片机具有３２ｋ闪存，事先把所需要的语音信号录制好，整个语音信号经凌阳ＳＡＣＭ＿Ｓ４８０压缩算法压缩只占有１３．２Ｋ存储空间，对凌阳ＳＰＣＥ０６１Ａ单片机的存储系统来说绰绰有余。凌阳ＳＰＣＥ０６１Ａ单片机自带双通道ＤＡＣ音频输出， ＤＡＣ１、ＤＡＣ２转换输出的模拟量电流信号分别通过ＡＵＤ１和ＡＵＤ２管脚输出， ＤＡＣ输出为电流型输出，经ＬＭ３９６音频放大，即可驱动喇叭放音，放大电路如图４（只列出了ＤＡＣ１，ＤＡＣ２类似）。在ＤＡＣ１、ＤＡＣ２后面接一个简单的音频放大电路和喇叭就能实现语音播报功能，这为单片机的音频设计提供了极大方便，音频的具体功能主要通过程序来实现。
３．３ 各种波形的产生计算３．３．１ 正弦波信号计算 在信号输出部分， 采用了１０位的Ｄ／Ａ变换器， 其最大输出值为１０２３。为了与Ｄ／Ａ变换器相适应，在２π一个周期内， 将其输出信号的幅值，角频率量化， 正弦信号为奇函数， 其傅里叶级数只能用正弦项表示， 即有：
ｆ（ｋ）＝５１２ｓｉｎｋω０ （０≤ｋ≤５１２）ｙ（ｋ）＝５１２＋ｆ（ｋ）式中ω０＝２π／１０２４， 由此求出１０２４个离散值， 形成数据表， 以备计算驱动程序调用。
３．３．２ 三角波的计算 按ＤＡＣ满幅输出计算三角波的上升沿和下降沿的Ｎ个ＤＡＣ输出的小阶梯， 由于阶梯很小，从宏观上看它可以近似成三角波波信号，阶梯之间的时间间隔ｔ１、ｔ２由定时器ＴｉｍｅｒＡ 的定时值决定， 通过改变ｔ１、ｔ２的值来改变三角波信号上升沿和下降沿的时间Ｔ１、Ｔ２， 从而改变三角波信号的频率。
３．３．３ 方波信号的计算 方波的产生只需根据给出高电平时间ｔ１和低电平ｔ２时间，分别用定时器计时即可实现。
５ 结束语
由于采用较高性价比的单片机ＳＰＣＥ０６１Ａ，系统电路结构简单，输出信号电压和频率的精度较高，操作方便，ＬＣＤ可直观显示信号类型、频率和幅值，并可实现语音播报信号参数，总体性能优于传统的信号发生器。
参考文献［１］ 凌阳科技产品资料［２］ 凌阳科技．凌阳１６ 位单片机开发实例．北京航空航天大学出版社．２００６［３］ 薛钧义， 张彦斌， 虞鹤松 ．凌阳十六位单片机原理及应用．北京航空航天大学出版社． ２００３［４］ 华成英，童诗白．模拟电子技术基础．高等教育出版社．２００６作者简介李勃 男（１９８６－ ）石家庄经济学院 本科在读。上接第１３５页必要的整改经费。４、措施和责任建筑物的防雷装置，必须严格按照强制性国标《建筑物防雷设计规范》ＧＢ５００５７－９４ （２０００年版） 进行设计和施工；对现代信息系统已进入平民百姓家的建筑物，还必须按国标《建筑物电子信息系统防雷技术规范》ＧＢ ５０３４３－２００４ 进行感应雷的防护设计和施工。针对现代建筑中屋面有琉璃瓦覆盖层的建筑物，依照《建筑物防雷设计规范》要求，在建筑物易受雷击的部位（屋角、脊端）设避雷短针，高度可在２０～５０ｃｍ，既保持了直击雷防护装置的完整性又不影响美观。消除“暗装避雷带”的设计误区，是我们防雷工作者的责任，也是建筑设计部门的责任。为了人民群众的财产和生命安全，我们更应该严格按照《建筑物防雷设计规范》的要求进行设计和施工，做到防雷装置安全可靠、技术先进、经济合理，让我们各相关职能部门为持续和可发展的和谐社会尽一份力量。４ 软件部分
本系统采用单片机汇编语言，进行程序设计，可以进行在线模拟、仿真。软件程序流程如图５。
图３ 滤波电路
图４ 音频放大电路
图５ 具有语音功能的信号发生器
系统流程图
参考文献［１］ 建筑物防雷设计规范．ＧＢ ５００５７－９４．２０００年［２］ 建筑物电子信息系统防雷技术规范．ＧＢ５０３４３－２００４ ２００８．０８．２０．－１３７－
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