Устройство для регистрации молний

 

О П И C А Н И Е ()е»оозв

ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Союз Соэетскин

Социалистических

Респубпик

К АЭТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09,03.7 6 (21)2331577/18-1 (51) M. Кл. с присоединением заявки №

С». 01 A/ 1/16 (23) Приоритет

Государственный номнтет

Совета Мнннстров СССР но делам нзобрвтеннй н аткрытнй (43) Опубликовано 05.06.78, Бюллетень №21 (53) УДК 551,504.2 (088.8) (45) Дата опубликования описання05,05.78

В. И. Поталкин и А, А. Йульзон (72) Авторы изобретения

Научно-исследовательский институт высоких напряжений при

Заявитель

Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехническом институте имени С. И. Кирова (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ . РЕГИСТРА)1ИИ МОЛНИЙ.

l.

Изобретение относится к метеорологическим приборам и предназначено для получения. информации о грозовой деятельности.

Сведения о числе молний, ударяющих в земную поверхность, и о числе компонент в этих молниях можно получить или путем фотографирования молний с высоким временным разрешением, или путем записи На эк ране осциллографа электромагнитного полн, возникающего в окружающем пространстве при грозовых разрядах (lj.

Оба метода отличаются значительной . сложностью, так как для их выполнения тре буется специальная дорогостоящая аппаратура и квалифицированный обслуживающий д персонал.

Более простыми и удобными в эксплуатации являются счетчики грозовых разрядов (счетчики молний).

Известный счетчик грозовых разрядов состоит иэ последовательно соединенных антенны, фильтра, одновибратора молний„ выполняющего также функции порогового устройства, и устройства, регистрируюшего количества молний. Указанный счетчик регистрирует нреимушественно грозовые раэри ды, достигающие земной поверхности $23.

В этом счетчике многокомпонентный грозовой разряд регистрируется как одна молния, а сведения о числе компонент в каждой молнии не фиксируются.

Наиболее близким но технической сушности является:устройство для регистрации молний, еодержашее последовательтто соединенные антенну, фильтр,.одновибраторы и регистратор (31.

Однако это устройство предназначено для регистрации многокомпонентных молний и не позволяет регистрировать число компо нент в них.

Цель изобретения — одновременная регистрация: количества молний ти а. облакоземля и числа компонент и них.

Это достигается тем, что в устройстве, содержащем антенну, фильтр, двв одиовибратора с времязадаюшей цепочкой, нормально открытым и нормально закрытым транзистором и регистром, первый одновибратор снабжен дополнительным транзистором, эмин тер которого заземлен, коллектор через

610038 резистор связан с базой нормально закрыто.го транзистора, а база соединена с колпек тором нормально закрытого транзистора второго одновибратора, при этом на выходе первого одновибратора установлен дополнителы ый регистратор.

Порог срабатывания первого одновибратора компонент переменный. После прихода и регистрации первой компоненты молнии он автоматически уменьшается в . несколько раз с помошью управпяюшего напряжения, поступаюшего из второго одновибPBToPBâ

На фиг. 1 изображена структурная схе ма предлагаемого устройства; ка фиг. 2принципиальная схема первого одновибратора.

Устр йство для регистрации молний (фиг, 1) содержит антенну 1, фильтр 2, одновибратор 3, устройство 4, регистрируюшее число компонент, одновибратор 5 и устройство 6, регистрирующее количество молний.

Электромагнитные сигналы молнии воопринимаются антенной 1 и поступают на . вход фильтра 2, имеющего полосу пропускания в диапазоне макси:лума спектральной плотности:грозовых . разрядов типа облако земля. На выход фильтра 2 проходит импульсы, соответствуюшие отдельным компо нентам молнии. Далее эти импульсы поступают на вход одновибратора 3, выполняк щего также роль порогового устройства.

Как только амплитуда сигнаца превышает порог срабатывания одновибратора 3 последний срабатывает и на его выходе появля-. ется импупьс стандартной амплитуды и длительности. Длительность этого импульса обычно принимается равной 3 мс, так как в более короткий промежуток времени 4 следуюшая компонента в разряде молнии появиться не.может. Таким .образом, на выходе одновибратора 3 получаются стандартные импульсы, cooTBeTCTByIOIUBe каждой компоненте в разряде молнии. Эти имлуль 4 сы постунают на вход устройства 4 и регистрируются.

Задним фронтом первого импульса, выработанного одновибратором 3, запускает ся одновибратор 5, вырабатывающий импульс стандартной амплитуды и длитепьности. мнительность этого импульса принята равной 1, 5 с, так как в большинстве случаев продолжительность молнии не превышает этого интервала. Этот . импупьс поступает на вход устройства 6 и регистр трируется.

Кроме того, одновнбратор 5, запустившись задним фронтом первого импульса, выработанного одновибратооом 3, я перейдя на 1, 5 с во временно устойчивое ïoëéжение, на указанный период времени пониже. ет порог срабатывания .одновибратора 3 в несколько раз с помощью связи 7. Понижение порога срабатывания одновибратора 3 на период времени, равный продолжительности всей молнии, позволяет регистрировать все последуюшие компоненты молнии, которые, как правило, имеют меньшую ам10 плитуду по сравнению с первой компонентой.

Таким образом, устройство 6 регистрирует число молний,4а устройство 4 - число компонент в них. Чтобы зарегистрировать все последующие компоненты молнии, порог срабатывания одновибратора 3 автоматически уменьшается после прохождения первой ко мпоненты.

На фиг. 2 изображена принципиальная схема одновибратора 3, порог срабатывания

zo которого автоматически уменьшается после прекращения подачи управпяюше1.о напряжения из одновибратора 5. Одновибратор 3 содержит нормально открытый транзистор 8, нормально закрытый транзистор 9, резистор

25 эмиттерной связи 10, делитель напряжения, выполненный на резисторах 11 и 12, а также времязадаюшую цепочку, цепочку запуска и, резисторы, являющиеся коллекторными нагрузками 1ранзисторов 8 и 9.

3о Кроме того, . в одновибратор введен дополнительный транзистор 13, эмиттер которо

ro заземлен, коллектор через резистор 14 связан с базой транзистора 9, база через резистор 15 - с корпусом, а через резио- .

3s тор 16 с и стабилитрон 17 — с коллектором нормально закрытого транзистора одновибратора 5.

В исходном состоянии дополнительный транзистор 13 находится в режиме насыщеО ния, так как на коллекторе нормально закрытого одновибратора 5 имеется большое отрицательное напряжение, которое вызывает пробой стабилитрона 17 и,насышение транзистора 13. Падение напряжения между

5 коллектором и эмиттером транзистора 13 в этом случае близко к нулю и поэтому IIaII ряжение на базе транзистора 9 может быть найдено из выражения я 12

К

R11 R12, "11+ + —, Ф у где R>< R,<<, и R - сопротивления ре- зисторов 11, 12 и 14.

Порог срабатывания одновибратора 3 определяется величиной напряжения, приложенного в обратном направпении к эмиттерному переходу транзистора 9. Так как напряжение на его эмиттере перед приходом любой компоненты остается постоянным, то уменьшить порог его срабатыва610038 ния можно увеличением отрицательного напряжения на его базе.

R1б 5<" к е + и

15 1б

Сравнение выражений (1) и (2) показывает, что отрицательное напряжение на базе транзистора 9 возросло, а это понижает порог срабатывания одновибратора 3.

После возвращения одновибратора 5 в нор мапьное состояние дононнительный транзистор 13 снова переходит в режим насы« щения и порог срабатывания одновибратора 3 возрастает до прежнего уровня. Та25 ким образом, порог срабатывания одноЬибратора Зуменьшается только навремя, втечение которого одновибратор 5 находится во временно устойчивом состоянии.

Действительно, после прихода первой компоненты одновибратор 5 переходит во временно устойчивое состояние. Отрица. тельное напряжение на коллекторе его нор мапьно закрытого транзистора понижается и становится недостаточным для пробоя стаб илитрона 17. Транзистор 13 закрывается. На î пряжение на базе транзистора 9 в этом случае может быть найдено из выражения

Формула изобретения

Устройство дпя регистрации молний, содержащее последовательно соединенные антенну, фильтр, два одновибратора с времязадаюшей цепочкой, нормально откры- тым и нормально закрытым транзистором, . и регистратор, о т и и ч а ю ш е е с я тем, что, с цепью возможности одновременной регистрации количества молний и числа компонент в них, первый эдновибратэр снабжен дополнительным транзистором,эмиттер кэтэрэгэ заэемлеи,коллектэр через резистор связан с базой нормально закрытого транзистора, а база соединена с коллектором нормально закрытого транзистора второго одновибратора, при этом на выходе первого одновибратора установлен дополнительный регистратор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Юмин М. "Молния" М., "Мир" 1972, с. 15-25.

2 P entiee SA.ÌaÑÜÅãòèå D.Та1пнЕ 3Р, Пепе(ортпе 1 and field Мев11п 0f а verti,eafae1id tightm1ng ffaaf eantve "P oC

«Jngt Efeg fng 1975, 122, Ме 5, 478-491).

3. Заявка ¹ î22332277664444, 10.02.76, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельств а.

Е > 0ОЗЯ вЂ” E и

Составитель С. Неноннящая

Редактор О. Филлипова Техред С. Алатырев Корректор С. Ямалова

Заказ 3002/34 . Тираж 702 Подписное цНд ПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Типография ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4