Устройство для регистрации грозовых разрядов

 

Що ;о,с в, аи 1

i р - Р бибянrgтpн=: Даръ

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<н1 546834

Сова Советских

Социалистических

Республас (61) Дополнительное к авт. свид-ву 22) Заявлено 19.11.75 (21) 2191173/10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.77. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 19.04.77 (51) М. Кл. - G 01W 1/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 551.594.12 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

В. И, Потапкин и А, А. Дульзон

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

Красного Знамени политехническом институте им. С. М. Кирова (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

ГРОЗОВЫХ РАЗРЯДОВ

Изобретение относится к метеорологическим приборам, в частности к устройствам для регистрации грозовых разрядов.

Известны устройства для регистрации грозовых разрядов, реагирующие на резкое изменение электромагнитного поля, вызванное грозовым разрядом. Такие устройства состоят из антенны, детектора, фильтра, усилителя, порогового устройства, одновибратора, усилителя, регистрирующего устройства и устройства контроля (1, 2).

Частотная характеристика (1,6 — 40 кГц) этого счетчика молний такова, что он наряду с разрядами облако — земля регистрирует также часть междуоблачных разрядов и реагирует на электромагнитное излучение, вызванное не грозовыми разрядами (промышленные помехи и т. д.) ..

Известен также счетчик молний, который состоит из последовательно соединенных антенны, фильтра, порогового устройства, одновибратора, усилителя и регистрирующего устройства (3). Для проверки работоспособности прибора имеется устройство контроля. Частотная характеристика (0,1 — 2,5 кГц) этого счетчика такова, что он преимущественно реагирует на электростатическую составляющую электромагнитного поля разряда молнии, которая уменьшается обратно пропорционально кубу расстояния. Хотя этот счетчик предназначен для регистрации грозовых разрядов облако — земля, однако он регистрирует также часть междуоблачных разрядов и реагнру5 ет на электромагнитное излучение, вызванное не грозовыми разрядамп.

Для улучшения селекции наземных разрядов и повышения помехоустойчивости предлагаемого устройства в нем параллельно цепи, 10 содержащей последовательно соединенные фильтр и пороговое устройство, подсоединены еще две аналогичные цепи, каждая из которых содержит фильтр со своей частотной характсрпстикой, выбранной из спектра частот, ха15 рактерных для наземных разрядов, и порого вое устройство. На входе трех этих параллельных цепей введено согласующее устройство, а на выходе — схема совпадения, Сигнал о наличии грозового разряда облако — земля на

20 выходе предлагаемого устройства появится только в том случае, если одновременно из всех трех каналов на схему совпадения поступят сигналы, превышающие пх пороговые уровни.

25 На чертеже представлена структурная схе»а описываемого устройства, содержащего антенну 1, устройство контроля 2, согласующее устройство 3 и три параллельных канала 4, 5, 6, каждый из которых соответственно состоит

546834

65 из фильтра, детектора, усилителя и порогово»о устройства. В канал 4 входят фильтр 7, детектор 8, усилитель 9, пороговое устройство

10. Канал 5 состоит из фильтра 11, детектора

12, усилителя 13, порогового устройства 14.

Канал 6 содержит фильтр 15,детектор 16, усилитель 17, пороговое устройство 18. Кромеуказанных каскадов прибор содержит схему совпадения 19, расширитель импульсов 20, усилитель 21 и регистрирующее устройство 22.

При разрядах молнии облако — земля в окружающем пространстве появляется переменное электромагнитное поле в очень широком диапазоне частот. Эти электромагнитные колебания воспринимаются антенной 1 и поступают на согласующее устройство 3, которое предназначено для согласования высокого выходного сопротивления антенны 1 с входными сопротивлениями каналов 4, 5, 6. Каждый из трех параллельных каналов 4, 5, 6 работает в нужном диапазоне частот. Канал 4 с помощью фильтра 7 чувствителен к электромагнитным колебаниям очень низкой частоты от 200 до

2000 Гц, которые поступают на вход фильтра

7 из согласующего устройства 3. Далее указанные сигналы детектируются так, что сигнал на выходе канала 4 появляется как при положительных, так и при отрицательных импульсах, поступающих íà его вход. С выхода детектора 8 сигналы поступают на усилитель

9, и если их амплитуда превосходит заданный уровень, то на входе порогового устройства

10 появляется сигнал, который воздействует на первый вход схемы совпадения 19. Канал 5 по своей структуре аналогичен каналу 4, но его (рильтр 11 пропускает более высокие частоты от 5 до 10 кГц. С выхода канала 5 сигнал посгупает на второй вход схемы совпадения 19.

Фильтр 15 канала 6 имеет резонансную частоту на 465 кГц, которая используется в качестве промежуточной частоты в радиовещательных приемниках. В остальном построение канала

6 аналогично построению каналов 4, 5. С выхода канала 6 сигнал поступает на третий вход схемы совпадения 19;

В том случае, если происходит грозовой разряд из облака на землю на выходах каналов 4, 5, 6 одновременно появляются импульсы, что приводит к появлению сигнала на выходе схемы совпадения 19, который поступает на схему расширения импульсов 20. Схема расширения импульсов 20 предназначена для выработки импульса длительностью 1 с, что исключает регистрацию многокомпонентного разряда молнии в виде нескольких импульсов.

С выхода расширителя 20 сигнал поступает на усилитель 21, и, усиливаясь до необходимого уровня, подается на вход регистрирующего устройства 22.

Так как спектральная плотность электромагнитного поля, вызванного междуоблачными грозовыми разрядами и помехами не грозового происхождения, имеет свои особенности по сравнению со спектральной плотностью

40 грозовых разрядов облако — земля, то междуоблачные грозовые разряды и помехи не грозового происхождения пе могут одновременно привести к появлению сигналов на вы,ходах»(аналов 4, 5, 6. Следовательно, схема совпадения 19 не сработает и указанные сигналы не будут зарегистрированы.

Для проверки работоспособности прибора служит устройство контроля 2, которое пр». своем срабатывании подает на вход согласующего устройства 3 импульс, соответствующий по своей форме и частотному спектру тем импульсам, которые реально наводятся в антенне при грозовых разрядах облако — земля.

Наличие трех параллельных каналов, каждый из которых содержит фильтр со своей частотной характеристикой, детектор, усилитель и пороговое устройство, и работа этих трех каналов на одну схему совпадения приводит к улучшению селекции разрядов на землю и повышению помехоустойчивости устройства за счет наиболее полного использования особенностей спектральной плотности грозовых разрядов облако — земля. Частотные характеристики и чувствительности каналов 4, 5, 6 подобраны таким образом, что при грозовых разрядах облако — земля в радиусе нескольких десятков километров на выходах каналов 5, 4, 6 одновременно появляются сигналы. Это приводит к срабатыванию схемы совпадения 19 и регистрации ука"àííû,õ разрядов. При междуоблачных грозовых разрядах возможно появление сш.палов на выходе канала 4 (0,2 — 2 кГц) и на выходе канала 6 (465 кГц), такие разряды регистрироваться пе будут. От промышленных помех возмо»кно появление сигналов на выходе канала 4 и канала 5 (5 — 10 кГц), так как, как правило, максимум спектральной плотности подобных помех лежит на низких частотах. Такие сигналы в предлагаемом устройстве также регистрироваться не будут.

Формула изобретения

Устройство для регистрации грозовых разрядов, содержащее последовательно соединенныс антенну, фильтр, пороговое устройство, расширитель импульсов и регистратор, о тл ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повь»щения помехоустойчивости и улучшения селекции наземных разрядов, оно снабжено подключенными параллельно цепи фильтр — пороговое устройство двумя аналогичными цепями, кан(дая из которых содержит фильтр и пороговое устройство, а также согласующим устройством и схемой совпадения, включенными первое на входе, а второе — на выходе трех параллельных цепей, полосы пропускапия которых выбраны различными, но лежащими в спектре частот, характерных для наземных разрядов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Лвт. свид. № 138078, М. Кл. G 01W

1/00, 1960.

546834

Составитель С. Непомнящая

Техред А. Галахова

Редактор И. Шейкин

Корректор О. Тюрина

Заказ 532/8 Изд. Ма 230 Тираж 729 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

2. W. W. Seemuller and F. Н. Segel. Amodern lightning discharge counter Journal of

Applied Meteorology, 1968, 7, Хо 4, с. 679 — 683.

3. $. А. Prentice. Compteur de coups de fourde CIGRE «Electra», 1972, Хо 22, с. 149 — 171 (прототип).