Устройство для определения расстояния до грозового разряда

Патент 648925

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОП HCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 648925

) "5;. „т1 11 1,: д (Я) M. Кл.

G 01 S 9/60

G 01 S 5/16 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 210377 (21} 2464637/18-09 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государствен н ы и ком нтет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.396. .967 !551 ° .501 ° 8 (088.8) Опубликовано 250229. Бюллетень № 7

Дата .опубликования описания 250279 (72) Авторы изобретения

А.А.Дульзон и В.И.Потапкин

Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена

Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С.М.Кирова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ

ДО ГРОЗОВОГО РАЗРЯДА

Изобретение относится к метеоро-. ,логии и может использоваться для оперативного наблюдения за грозовой деятельностью в зоне 200-300 км.

Известно устройство для определения дальности,. содержащее магнитную и электрическую антенны, входные усилители, преобразующие фильтры, схемы выделения нулевых переходов, триггеры, блок сравнения, преобразователь,.блок запуска и ждущий мультивибратор (1)

Такое устройство не способно точно определять расстояние до грозового разряда, а указывает только, в

15 какой градации по дальности разряд имел место.

Известно устройство для определения расстояния до грозового разряда, содержащее антенну, выход которой через согласующий блок подключен к двум каналам, каждый из которых состоит из последовательно соединенных фильтра и усилителя, и индикатор (21.

Однако известное устройство не обеспечивает точного определения расстояния до отдельного разряда и имеет сложную схемную реализацию.

Цель изобретения вЂ” повышение точ.ности и упрощение устройства.

Для эФого в устройство для опредепения расстояния до грозового разряда, содержащее антенну, выход которой через согласующий блок подключен к.двум. каналам, каждый из ко.торых состоит из последовательно соединенных фильтра и усилителя, и индикатор, в первый канал введены последовательно соединенные дифференцирующий блок и блок измерения амплитуды, а во второй канал вЂ” последовательно соединенные интегрирующий блок и блок измерения амплитуды, и решающий блок, при этом выход усилителя первого канала соединен с входом - дифференцирующего блока, выход усилителя второго канала соединен с входом интегрирующего блока, а выходы блоков измерения амплитуды соединены с входами решающего блока, выход которого подключен к входу индикатора.

На чертеже изображена. структурная электрическая схема предложенного устройства.

Устройство содержит антенну 1, выход которой через согласующий блок 2 подключен к двум каналам, á48925 первый из которых содержит последовательно соединенные фильтр 3, усилитель 4; дифференцирующий блок

5 и блок ф измерения амплитуды, второй - последовательно соединенные фильтр 7, усилитель 8, интегрирующий блок 9, и блок 10 измерения ампли-5 туды, при этом выходы блоков б и 10 подключены к входам решающего блока

11, выход которого подключен к входу индикатора 12, причем решающий блок 11 состоит из блока вычисления 10 отношения 13 и блока вычисления квадратного корня 14.

Устройство работает следующим образом.

При грозовых разрядах в окружаю- щ щем пространстве появляется переменное электромагнитное поле. Электрическая составляющая этого поля принимается антенной 1 и поступает на вход согласующего блока 2,который предназ- З начен для согласования высокого выходного сопротивления антенны 1 (особенно на низких частотах) с относительно небольшими входными сопротивлениями каналов.

Известно, что электрическое поле, возникающее при грозовых разрядах, может быть представлено в виде суммы трех компонент (электростатической, индукционной и радиационной) каждая из которых изменяется с рас- З0 стоянием в соответствии со своим законом. Также известно, что на низких частотах (от нуля до нескольких сотен Гц) спектральная плотность грозового разряда определяется только электростатической компонентой электрического поля, тогда как на более высоких частотах (несколько десятков кГц) спектральная плотность грозового разряда в основном связа- 40 на с радиационной компонентой".. Выражения, показывающие изменения электростатической Вз и радиационной Е компонент поля в зависимости от расстояния, обычно записывают в следую- 48 щем виде:

М э 4 э> (1), о х d м

)» Р 4q СЯ.( где М вЂ” суммарный дипольный момент зарядов,.принимающих участие в грозовом разряде

g вЂ” диэлектрическая проницаемость свободногО пространства!

С - скорость света;

R - -расстояние до грозового 9) разряда; - время.

В соответствии с. вышеизложенным первый канал, 2 устройств чувствителен только к электроста ческой ком- 65 поненте электрического поля, а второй канал вЂ” к радиационной. Фильтр

3, присоединенный к выходу согласующего блока 2, пропускает полосу очень низких частот (например, от

10 до 100 Гц), которые затем усиливаются в усилителе 4. В дифференцирующим блоке 5 происходит дифференцирование полученного сигнала, а в блоке б вЂ” измерение его амплитуды.

В соответствии с выражением (1) и, учитывая трансформацию сигнала, амплитуда сигнала на первом входе решающего блока 11 будет равна

К5 QhA

1" ф;„ -) где К - коэффициент передачи сигнала в первом канале, зависящий от полосы пропускания фильтра 3 и коэффициента усиления усилителя 4.

Фильтр 7 второго канала чувствителен в основном к радиационной компоненте электрического поля и может быть настроен, например, на полосу частот от 20 до 40 КГц. Усилитель 8 усиливает поступившие на его вход сигналы, которые затем интегрируются в блоке 9. В блоке 10 производится измерение амплитуды, поступающих сигналов. В соответствии с выражением (2) и, учитывая трансформацию сигнала во втором канале, амплитуда сигнала на втором входе решающего блока 11 составит

К4 ghh, 2

7 (4)

4%i F»О К d t где К вЂ” коэффициент передачи сигнала во втором канале, зависящий от полосы пропускания фильтра 7 и коэффициента усиления усилителя 8.

Так как на входы решающего блока

11 поступают сигналы, записанные выражениями (3) и (4), то для нахождения расстояния до разряда, необходимо проделать следующие вычисления: П к=n (5)

1 где и - нормирующий множитель, величина которого определяется при настройке прибора в соответствии с выражением

Кз

) ) =С (<4

В соответствии с выражением (5) для нахождения расстояния до гроЗОВОГО раЗРЯДа Решаюший блОК 11 должен включать блок вычисления отношений 13 и блок извлечения квадрат ного корня 14 и "иметь коэффициент, передачи, равный величине нормирующего множителя n . Полученные результаты фиксируются в индикаторе 12.

648925

Составитель Е.Погиблов

Редактор Л.Гельфман Техред М. Петко КорректорЕ.Рапп

Заказ 551/43 Тираж 696 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по дЕлам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра, шская наб. д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула и э обре тени я

Устройство для определения расстояния до грозового разряда, содержащее антенну, выход которой через согласующий блок подключен к двум каналам, каждый иэ которых состоит иэ последовательно соединенных фильтра и усилителя, и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства, в первый канал введены последовательно соединенные дифференцирующий блок и блок измерения амплитуды, а во второй канал вЂ” последовательно соединенные интегрирующий блок и блок измерения амплитуды, и решающий блок, при этом выход усилителя первого канала соединен с входом дифференцирующего блока, выход усилителя второго канала соединен с входом интегрирующего блока, а выходы блоков измерения амплитуды, соединены с входами решающего блока, выход которого подключен к входу индикатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельства СССР

Р 316048, кл. G 01 S 9/60, 1971 °

2. Авторское свидетельства СССР

9 305434, кл. G 01 S 5/16, 1971.