Счетчик молний
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советскик
Социалистическик
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 241180 (21) 3008288/18-10 (Я j Я. Кд.з с присоединением заявки Нов
G. 01 Ч 1/16
Государственный комитет
СССР
40 делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликоваио 30.01S3., Бюллетень 894
Дата опубликования описания 30.01.83 (33) УДК 551. 508. 94 . (088.8) 1* .ПегОв . - .,;:.;: !
3
Научно-исследовательский институт высоких напряжен*ий "-"-.".: при Томском ордена Октябрьской Революции и орДеиа:,.-,Трудового Красного Знамени политехническомЪптсвнжуте им. С.И.Кирова (72) Авторы изобретения
A.A.Äóëüýон, P.Ô.Åñèïåíêî, Э.Ф.Женихов, А и B ° И.Потапкин (7! ) Заявитель (54) СЧЕТЧИК МОЛНИЙ
Изобретение относится к измерительной технике в метеорологии и может быть использовано на метеостанциях для определения числа наземных грозовых разрядов в пределах его радиуса, действия °
Известно устройство для регистрации грозовых разрядов, достигающих тп земной поверхности, содержащее последовательно соединенные электрическую антенну, фильтр, пороговое уст-. ройство, расширитель импульсов и регистратор, а также три параллельные цепи, каждая из которых содержит фильтр и пороговое устройство. На входе трех параллельных цепей, полосы пропускания которых различны, включено согласующее устройство, а на выходе — схема совпадения. К выходу фильтра, пропускающего низкие частоты, присоединен дифференцирующий блок, а к выходу фильтра, пропускающего средние частоты, интегрирующий блок. Выходы дифференцирующего и интегрирующего блоков соединены с входами амплитудного различителя, вы од которого через формирующее устройство связан с одним из входов схемы совпадения 51).
Данное устройство обладает тем недостатком, что радиус его действия зависит от спектральной плотности сигналов, генерируемых молнией, т.е. от характеристик источника, и поэтому может изменяться в зависимости от формы импульса электромагнитного поля генерируемого каждой. конкретной мОлнией.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является счетчик молний, содержащий электрический канал, выполненный в виде последовательно соединенных электрической антенны, фильтра электрического канала, первого пикового детектора и регистрирующего устройства, магнитный канал, выполненный в виде последовательно соединенных первой антенны петлевого типа, первого фильт ра магнитного каналб, сумматора, блока извлечения квадратного корня и второго пикового детектора, последовательно соединенные вторую антенну петлевого типа и второй фильтр магнитного канала, а также первый одновибратор (,2 ).
Однако подсчет числа молний в препелах определенного радиуса с помощью названного устройства является дос 993181 таточно трудоемким процессом, так как требуется зафиксировать дальность до каждого разряда и произвести выборку в пределах заданного радиуса, а также обладает .погрешностью в определении расстояния до грозового раз 5 ряда, обусловленной неравномерностью диаграммы направленности двух взаимно перпендикулярных антенн петлевого типа v вследствие этого зависимостью величины сигнала на выходе устройст- 10 ва от направления прихода электромагнитного сигнала молнии.
Цель изобретения — регистрация газовых разрядов в пределах заданного радиуса, не зависящего от направления на разряд.
Для достижения укаэанной цели счетчик молний, содержащий электри. ческий канал, выполненный в виде последовательно соединенных электрической антенны, фильтра электрического канала, первого пикового детек тора и регистрирующего устройства, магнитный канал, выполненный в виде последовательно соединенных первой антенны петлевого типа, первого фильм ра магнитного канала, сумматора, блока извлечения квадратного корня и второго пикового детектора, последовательно соединенные вторую антенну петлевого типа и второй фильтр >О
Ъ магнитного канала, а также первый одновибратор, снабжен двумя блоками возведения в квадрат, каждый из входон которых подключен к выходам соответственно первого и второго фильт-З ров магнитного канала, а выходы — к входам сумматора,"компаратором, подключенным к выходам каждого из пиковых детекторов через введенные схемы совпадения, при этом выход ком- 4Q паратора подключен к входу регистрирующего устройства, а также снабжено вторым одновибратором, вход которого подключен к выходу первого одновибратора, а ныход — к вторым нхо- 45 дам каждой из схем совпадения и к управляющим входам каждого из пиковых жетекторов, при этом вход первого одновибратора подключен к выходу фильтра электрического канала.
5Î
На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройстна, Устройство содержит электрический канал, включающий в себя последовательно соединенные электрическую антенну 1, фильтр 2 электрического канала, первый пиковый детектор 3, первую схему совпадения 4, компаратор 5 и регистрирующее устройство 6, магнитный канал, включающий в себя последовательно соединенные первую антенну 7 петлевого типа, первый . фильтр 8 магнитного канала, первый блок 9 возведения в квадрат, сумматор 10 „ блок 11 извлечения квадрат- 65 ного корня, .второй пиковый детектор
12 и вторую схему совпадения 13, выход которой подключен к одному из нходов компаратора 5, последовательно соединенные вторую антенну 14 петлевого типа, второй фильтр 15 магнитного-канала и второй блок 16 возведения в квадрат, выходом подключенный к одному из входов сумматора 10, а также последовательно соединенные первый 17 и второй 18 одновибраторы, причем вход первого одновибратора 17 соединен с выходом фильтра 2 электрического канала, а выход второго одновибратора 18 †. с вторыми входами каждой из схем совпадения 4 и 13 и с управляющими входами каждого из пиковых детекторов 3 и 12.
Устройство работает следующим образом.
При газовом разряде в окружающем пространстве возникает электромагнитное поле, электрическая составляющая его принимается электрической антенной 1, имеющей равномерную диаграмму направленности, так что величина наводимого в антенне напряжения не зависит от напранления прихода электромагнитного сигнала молнии. Этот сигнал проходит через фильтр 2 электрического канала, настроенный на определенную частоту, например 1 кГц, первый пиковый де- тектор 3, выделяющий максимальную амплитуду отфильтрованного сигнала, и поступает на один из входов схемы совпадения 4. Однонременно с появлением сигнала на выходе фильтра 2 запускается первый одновибратор 17, выполняющий роль порогового элемента .и расширителя импульсов, который вырабатывает прямоугольнь1й импульс длительностью порядка 1 с. Задним фронтом этого импульса запускается второй одновибратор 18, нырабатывающий прямоугольный импульс длительностью порядка десятков микросекунд, который воздействует на второй вход схемы совпадения 4. В течение времени действия этого импульса информация с выхода пикового детектора 3 поступает на один из входов компаратора 5. Задним фронтом импульса второй одновибратор 18 разряжает пиковый детектор 3, тем самым подготанливая электрический канал к приему нового сигнала. Магнитная составляющая поля грозового разряда принимается двумя взаимно перпендикулярными антеннами 7 и 14 петлевого типа суммарная диаграмма направлемности которых не является равномер ной, так что величина наводимого в каждой из антенн напряжения зависит от направления прихода электромагнитного сигнала молнии и прямо пропорциональна cos сС для одной из антенн и sin + — для другой, где < — угол
Формула изобретения между направлениями на разряд и плоскостью одной из антенн петлевого типа. .Далее сигналы проходят через фильт. ры 8 и 15, настроенные на ту же частоту, что и фильтр 2 электрического S канала. На. выходе каждого из фильтров
8 и 15 получают сигнал, пропорциональный величине магнитной составляющей поля грозового разряда: U
120 g hgH cos oL- сигнал на восходе. 10 первого фильтра,-Д»„ = 120 ВЬфН ь пс дигнал на выходе второго фильтра, (без учета коэффициентов передачи фильтров), где Й - действующая высота каждой из, антенн петлевого ти- 15 па, Н - магнитная составляющая поля грозового разряда. С выходов фильтров 8 и 15 сигналы подаются на входы решающего устройства, которое включает в себя первый 9 и второй 16 бло- .20 ки возведения в квадрат, сумматор
10 и блок 11 извлечения квадратного корня. На выходе блока 11 извлечения квадратного корня появляется сиг. нал, который можно представить в виНЕ .-/б,u„,=4u oK4 н) (cog ав d).
Поскольку co,s ot,+ а1пЪ= 1, то
Он = 120 ж Ь„н.
Таким образом, на выходе блока
11 извлечения квадратного корня по- лучают сигнал прямо пропорциональный величине магнитной составляющей поля грозового разряда и не зависящий от направления прихода электромагнитного сигнала молнии.
Пиковый детектор 12 и схема совпадения 13 магнитного канала выполняют ту же роль и работают таким же образом, что и аналогичные блоки электрического канала °
Таким образом,. на входах компара тора 5 получают сигналы, пропорцио- нальные величинам электрической и магнитной составляющих поля грозового разряда, причем до определенного расстояния, задаваемого параметрами фильтров, величина электрической сос тавляющей всегда превышает величину, магнитной составляющей. Компаратор.
5 работает таким образом, что если 50 величина магнитной составляющей мень ше величины электрической составляющей, то с выхода компаратора 5 на. вход регистрирующего блока 6 поступает сигнал, приводящий к срабатыва- 55 нию последнего. В противном случае на выходе компаратора 5 не бу дет никакого сигнала и данная молния не будет зарегистрирована регистрирующем блоке 6, так как. 60 она произсхала за пределами заданного
1 расстояния. Таким образом, в регистрирующем устройстве сразу имеется информация о числе грозовых разрядов в пределах заданного радиуса действия устройства.
Таким образом, предложенное устройство позволяет ускорить процесс получения информации о числе грозовых разрядов в пределах заданного радиуса и повысить достоверность этой информации за счет исключения зависимости величины этого радиуса от направления на разряд.
Счетчик молний, содержащий электрический канал, выполненный в виде последовательно соединенных электрической антенны, фильтра электрического канала, первого пикового детек( тора и регистрирующего устройства, магнитный канал, выполненный в виде последовательно соединенных первой антенны петлевого типа, первого фильт. ра магнитного канала, сумматора, блока извлечения квадратного корня и второго пикового детектора, последовательно соединенные вторую антенну петлевого типа и второй фильтр магнитного канала,.а также первый одновибратор, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью регистрации грозовых разрядов в пределах заданного радиуса, не зависящего от направления на разряд, он снабжен двумя блоками возведения в квадрат, каждый из входов которых подключен к выходам соответственно первого и второго фильтров-магнитного канала, а выходы — к входам сумматора, компаратором, подключенным к выходам каждого из пиковых детекторов через введенные схемы совпадения; при этом выход компаратора подключен к входу, регистрирующего устройства, а также снабжено вторым одновибратором, вход которого подклю+. чен к выходу первого одновибратора, а выход - к вторым входам кажДой. из схем совпадения и к управляющим входам каждого из пиковых детекторов, при этом вход первого одновибратора подключен к выходу фильтра электрического канала. источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 679906, кл. % 01 Ч 1/16, 15.08.79.
2. Патент США Р 3715660, кл . 32 4-72, 06 . 0 2 . 73 (прототип ) .
993181
Составитель В.Агапова
Редактор Т.Портная Техред N.Tenep Koppezyop О.Билак
Заказ 449/61 Тираж 708 . Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, москва, Ж-35, Рауйская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4