Устройство регистрации грозовых разрядов

 

Изобретение относится к метеорологическим приборам. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет разделения разрядов по типам. Анализируется знак изменения напряженности электростатического поля до разряда молнии и после него, а также удаление разряда. Раздельно регистрируется количество отрицательных наземных разрядов на расстоянии до 10 км. отрицательных наземных разрядов на расстоянии более 10 км. положительных и комбинированных наземных разрядов на расстоянии до 10 км и положительных и комбинированных разрядов на расстоянии более 10 км. 1 ил.

СОЮЗ СОНБТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А2

r„o 4 С 01 1 1/16 госуда стненньй номитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ ССС (61) 1233085 (21) 4446465/24-10 (22) 17.05.88 (46) 30.11.89. Бюл; Р 44 (71) Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом институте им.С.И.Кирова (72) В.А.Раков„ В.М.Красик и Д.В.шелухин (53) 551.508 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1233085, кл. С 01 И 1/16, 1986. .(54) УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ ГРОЗОВЫХ

РАЗРЯДОВ (57) Изобретение относится к метеороИзобретение относится к метеорологическим приборам, предназначенным для получения характеристик грозовой деятельности.

Цель изоЬретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет разделения наземных разрядов на отрицательные и положительные наземные, а также комбинированные.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные антенну 1 и согласующее устройство 2, выход которого подключен к входам первого 3, второго 4 и третьего 5 фильтров, а также к входу первого одновибратора 6. Выход каждого из фильтров 3-5 соединен с входом соответственно первого 7, второго 8 и третьего 9 пороговых устройств, выходы которых подключены к

2 логическим приЬорам. Целью изобретения является расширение функциональ" ных возможностей за счет разделения разрядов по типам. Анализируется знак изменения напряженности электростатического поля до разряда молнии и после него, а также удаление разряда.

Раздельно регистрируется количество отрицательных наземных разрядов на расстоянии до 10 км, отрицательных наземных разрядов на расстоянии более

10 км, положительных и комбинированных наземных разрядов на расстоянии до 10 км и положительных и комбинированных разрядов на расстоянии более l0 км. 1 ил. соответствующим входам схемы 10 сов" падения. Выход схемы 10 совпадения подключен к входу расширителя 11 импульсов, выход которого подключен к входам регистратора 12 и формирователя I3 импульсов (фИ), Выходы первого 3 и второго 4 фильтров соединены с с информационными входами соответственно первого 14 и второго 15 пиковых детекторов, управляющие входы которых подключены к одному иэ выходов одновибратора 6. Выходы пиковых детекторов 14 и 15, а также один из выходов одновибратора 6 соединены с соответствующими входами блока 16 расчета дальности (БРД)„ выход которого подключен к информационному входу амплитудно-импульсного модулятора (АИИ) 17, Управляющий вход модулятора

17 соединен с выходом формирователя

13 импульсов, а выход — со входом

1525648

50

>1ногоканального амплитудного аналиэаора 10. К выходу датчика 19 электротатического поля (ДЭСП) подключен нформационный вход устройства 20 заержки информации (УЗИ). По одному в!ходу первого 21 и второго 22 компараторов подключено к выходу ДЭСП 19, 1о одному - к выходу биполярного пи> свого детектора (БПД) 23. БПД 23 воим информационным входом подключен выходу УЗИ 20, а управляюцие входы ак БПД 23, так и УЗИ 20 соединены одним из выходов одновибратора 6.

ыходы первого 21 и второго 22 компааторов, выход четвертого порогового стройства 24, подключенного своим ходом к выходу БРД 16, а также выход ормирователя 13 импульсов соединены оответственно с первым, вторым, ретьим и четвертым входами логичес> ой схемы 25. Четыре выхода логичесой схемы 25 соединены с соответствущими входами многоканального регистатора 26.

Биполярный пиковый детектор 23 по

> азначению аналогичен пиковому детекору за тем исключением, что им запоинается амплитуда импульса как одноо, так и другого знака.

Устройство 20 задержки информации

Предназначено для задержки сигнала

ДЭСП 19.

Устройство работает следующим об >а зом.

Электромагнитный сигнал, генерируемый.молнией, воспринимается антенной и через согласуюц>ее устройство 2 оступает на входы одновибратора 6

Фильтров 3 - 5. При превышении сигала заданного порогового уровня на каждом из выходов одновибратора б появляется прямоугольный импульс,длительность которого выбирается равной1,2 с. Передним фронтом импульса с одного иэ выходов одновибратора 6 пиковые детекторы 14 и 15 переводятся в рабочее состояние. С этого же выхода одновибратора 6 импульс поступает на управляющие входы устройства 20 задержки информации и биполярного ,пикового детектора 23. При наземном разряде амплитуды сигналов на выходах фильтров 3 — 5 оказываются достаточными для запуска пороговых устройств

7 - 9, на выходах которых появляются импульсы, одновременно воздействующие на входы схемы 10 совпадения. Сигнал с выхода схемы 10 совпадения поступает на вход расширителя 11 импульсов, предназначенного для выработки и>лпульса длительностью 1 с, что исключает регистрацию одного и того же разряда несколько раз. Импульс с выхода расширителя 11 регистрируе;ся регистратором 12 и своим задним фронтом запускает формирователь 13 импульсов, который вырабатывает нормализующий импульс, поступающий на вход амплитудно-импульсного модулятора (ЛИМ) 17, а также на третий вход логической схемы 25. При этом на информационный вход ЛИИ 17 и на вход четвертого порогового устройства 24 подается квазипостоянное напряжение с выхода блока 16 расчета дальности, величина которого зависит от соотношения сигналов на выходах пиковых детекторов 14 и 15, а следовательно, от соотношения максимальных значений сигналов на выходах фильтров 3 и 4.

Таким образом, на выходе модулятора

17 появляется импульс с информативными параметрами, определяемыми требованиями к входным сигналам анализатора lU, и с амплитудой, пропорциональной соответствуюц>ей дальности до разряда. Этот импульс регистрируется в одном из каналов (выбор которого определяется амплитудой импульса) многоканального амплитудного анализатора 18.

Устройство 20 задержки информации по переднему фронту импульса с одновибратора 6 прекращает выдачу информационных импульсов.

Каждый информационный импульс имеет длительность 5 мс (может быть I 10 мс), скважность,, равную 2, и амплитуду, соответствующую напряженности электростатического поля, иэмеренной датчиком 19, от 5 до 15 мс назад (в зависимости от времени прибытия импульса с одновибратора 6), Передний Фронт импульса с одновибратора 6 открывает биполярный пиковый детектор 23 для последнего информационного импульса с УЗИ 20. БПД 23 запоминает амплитуду и знак этого информационного импульса на время сиг- нала с одновибратора 6. Эта амплитуда сравнивается компараторами 21 и 22 с амплитудой сигналов на выходе ДЭСП

19. При напряженности электрического поля после разряда, большей чем до разряда, срабатывает компаратор 21 и, 5

i0

30

5G

5 52 наоборот, при напряженности поля после разряда меньшей, чем до разряда, сраЬатывает компаратор 22. Логические единицы или нули устанавливаются на первом и втором входах логической схемы 25 соответственно состоянию на выходах компараторов 21 и 22. При амплитуде сигнала с выхода блока 16 расчета дальности, превышающей пороговое значение, соответствующее расстоянию, срабатывает четвертое пороговое устройство 24. В этом случае на выходе четвертого порогового устройства 24, а следовательно„ и на четвертом входе логической схемы 25 напряжение соответствует логической единице. нормализующий импульс с выхода фИ 13 пропускается в один иэ каналов многоканального регистратора

26. При расстоянии до разряда ме - ее

10 км импульс запишется в первый канал многоканального регистратора 26, если изменение электростатического поля было положительно, и в третий канал, если изменение было отрицательно. Соответс венно при расстоянии до разряда более 10 км импульс запишется во. второй канал при положительном изменении поля и в четвертый канал при отрицательном изменении.

Число регистраций соответствует:

B первом канале — числу отрицательных наземных разрядов на расстоянии до

10 км, во втором канале — числе отрицательных наземных разрядов на расстоянии Ьолее 10 км, в третьем канале — числу положительных наземных разрядов на расстоянии менее 1О км, в четвертом канале — числу положительных наземных и комбинированных разрядов на расстоянии более 10 км;

Регистратор 12 при этом фиксирует общее количество наземных разрядов, а многоканальный амплитудный анализатор 18 — распределение разрядов по дальности. Задним фронтом импульса с одного из выходов одновибратора 6 пиковые. детекторы 15 и 14, БПД 23

И УЗИ 20 переводятся в исходное сосс6!,.8 ь б таяние, причем устройство 20 задержки информации готово к работе через

30 мс после прихода заднего фронта импульса.

Если игнал, воспринимаемый антенной 1, оЬусловлен облачным разрядом или пре ставляет собой помеху, то хотя бы одно иэ пороговых устройств

/ — 9 не запускается, импульс нг выходе схемы 10 совпадения отсутствуе и, следовательно, такой сигнал ни регистратором 12, ни мнагокана"tbHb, регистраторам 26, ни анализатором 18 не регистрируется. формула изобретения

Ус".ðîéñòâî регистрации грозовых разрядов па авт. св. t." 1233085, о т л и ч à э щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воз" можностей устройства за счет разделения наземных разрядов по типам, оно снабжено последовательно соединенными датчиком электростатического поля, устройством задержки информации, биполярным пиковым детектором и первым компараторсм, вторым компараторам, четвертым пороговым устройством, логической схемой и многоканальным регистратором, причем второй вход устройства задержки информации и второй вход биполярного детектора соединены с выходок одновибратора, первый вход второго компаратора соединен с выходом биполярного пикового детектора, вторые входы первого и второго каипараторов соединены с выходом датчика электростати-геского поля, вход четвертого порогового устройства соединен с выходом блока расчета дальности, выход формирователя импульсов, выход четвертого порогового устройства и выходы первого и второго компа= раторов подключены к соответствующим входам логической схемы, четыре выхода которой соединены с соответствую1 щими входами многоканального регистратора.

1525648

Составитель С.Юдин

Техред А.Кравчук Корректор Н.Король

Редактор А.Ревин

I»

Заказ 7222/42 Тираж 484 Подписное

9НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101