Устройство для регистрации грозовых разрядов

 

f ® н "е - :;"=-кая баб. . те . ;,4 (»)656013

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву¹ 546884 (22) Заявлено21. 03.77 (21) 2466016/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05. 04.79.Бюллетень № 1З

Дата опубликования описания 08 04 79 (51) М. Кл.

С 01% 1/16

Государственный комитет

СССР оо делам изооретений и открытий (53) УДК 551.594.. 2 (088. 8) (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 РЕГИСТРАЦИИ

ГРОЗОВЫХ РАЗРЯДОВ

Изобретение относится к метеорологическим приборам и может быть использовано для определения числа молний, достигающих земной поверхности в пределах его радиуса действия.

По основному авт. св. № 546834 известно устройство для регистрации грозовых разрядов, которое используется преимущественно для определения количества молний типа

«облако-земля» и содержит последовательно соединенные антенну, фильтр, пороговое устройство и регистратор. Устройство снабжено подключенными параллельно цепи фильтр — пороговое устройство двумя аналогичными цепями, каждая 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 пропускания которых выбраны различными, не лежащими в спектре частот, характерных для наземных разрядов.

В этом устройстве наземные разряды выделяются только за счет одновременного частотного анализа поступающих сигналов в трех параллельных цепях.

Однако устройство не обладает достаточной помехоустойчивостью и не способно полностью отделять молнии типа«облако-земля» от других видов грозовых разрядов, так как возможно его. ложное срабатывание, если амплитуды сигналов в его трех каналах одновременно превысят установленные уровни.

Это может наблюдаться как при наличии промышленных помех, так и при грозовых разрядах, не связанных с молниями типа

«облако-земля».

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и улучшение селекции наземных разрядов устройства путем использования временного метода выделения полезных сигналов.

Это достигается тем, что в устройство для регистрации грозовых разрядов введены последовательно соединенные пороговое устройство, селектор импульсов по длительности и формирующее устройство, причем вход порогового устройства соединен с выходом согласующего устройства, а выход формирующего устройства — с одним из входов схемы совпадения.

В описываемом устройстве регистрация молнии типа «облако-земля» происходит, ес65601 ли амплитуды сигналов в его трех параллельных каналах одновременно превысят vcтановленные пороговые уровни и длительность анализируемого сигнала окажется в заданном диапазоне. 5

Такое конструктивное решение повышает помехоустойчивость и улучшает селекцию наземных разрядов устройства, так как решение о регистрации молний типа «облакоземля» принимается на основе результатов частотного анализа поступающих сигналов в трех параллельных цепях и одновременного анализа этих же сигналов, осуществляемого в четвертом канале. Если подвергаемый анализу атмосферик на выходе всех четырех каналов вызывает появление сигналов, 15 то происходит их регистрация. В этом случае считается, что атмосферик вызван молнией типа «облако-земля».

На чертеже представлена структурная схема устройства для регистрации грозовых разрядов.

Предлагаемое устройство содержит антенну 1, согласующее устройство 2, четыре параллельных канала 3 — 6, схему совпадения 7 и регистрирующее устройство 8.

Каналы 3 — 5 состоят из фильтров, поло- 25 сы пропускания которых выбраны различными, но лежащими в спектре частот, характерных для наземных разрядов, и одновибраторов, которые одновременно выполняют роль порогового устройства и расширителя имЗО пульсов.

В канал 3 входят фильтр 9 и одновибратор 10, в канал 4 — фильтр 11 и одновибратор 12, в канал 5 — фильтр 13 и одновибратор 14. Канал 6 включает последовательно соединенные пороговое устройство 15, се- з лектор 16 импульсов заданного диапазона длительностей и формирующее устройство 17, При разрядах молнии типа «облако-земля» в окружающем пространстве появляются импульсы атмосфериков, которые представляют собой электромагнитные колебания в о широком диапазоне частот. Эти электромагнитные импульсы воспринимаются атенной 1 и поступают на вход согласующего устройства 2, которое предназначено для согласования высокого сопротивления антенны 1 с относительно небольшими входными сопротивлениями каналов 3 — 6. Каждый из трех параллельных каналов 3 — 5 работает в нужном диапазоне частот. Канал 3 с помощью фильтра 9 чувствителен к электромагнитным колебаниям низкой частоты or 200 до

2000 Гц, которые поступают на вход фильтра 9 из устройства 2.

Далее сигналы, если это необходимо, детектируются, усиливаются и посту пают на вход одновибратора 10, выполняющего функ- ции порогового устройства и расширителя импульсов. Если амплитуда сигнала на входе одновибратора 10 превышает его порог срабатывания, последний переходит во вре3

4 менно устойчивое состояние и на его выходе появляется сигнал, который воздействует на первый вход схемы совпадения 7.

Длительность импульса, вырабатываемого одновибратором 10, зависит от условий, предъявляемых к устройству для регистрации грозовых разрядов. Если необходимо, чтобы каждая компонента молнии была зарегистрирована отдельно, длительность этого импульса может быть принята равной

3 мс. Если ставится условие о регистрации только вспышек молнии, то длительность импульса доводят до 1 с.

Канал 4 по своей структуре аналогичен каналу 3, но его фильтр 11 пропускает более высокие частоты (от 5 до 10 кГц). С выхода канала 4 сигнал поступает на второй вход схемы совпадения 7. Фильтр 13 канала 5 имеет резонансную частоту, например на 465 кГц, которая используется в качестве промежуточной частоты в разновещательных приемниках. В остальном построение канала 5 аналогично построению каналов 3 и 4. С выхода канала 5 сигнал поступает на третий вход схемы совпадения 7.

Кроме того, импульсы атмосфериков с выхода согласующего устройства 2 поступают на вход порогового устройства 15, в качестве которого может быть использован триггер Шмитта.

Следовательно, на выходе устройства 15 наблюдаются импульсы стандартной амплитуды, длительность которых зависит от времени, в течение которого амплитуда импульсов атмосфериков превышает установленный порог срабатывания.

Импульсы с выхода устройства 15 подаются на вход селектора 16. На выходе селектора 16 возможно появление сигнала при условии, если длительность входного импульса находится в заданном диапазоне.

Длина канала молнии типа «облако-земля» изменяется от 2 до 14 км, а скорость распространения главного разряда от 2.10 до 1,4 10 м/с. Следовательно длительность импульсов атмосфериков, соответствующих молниям типа «облако-земля», находятся в диапазоне 14 — 700 мкс. Импульсы с выхода селектора 16 поступают на вход формирующего устройства 17, в качестве которого может быть использован одновибратор. С выхода канала 6 сигнал поступает на четвертый вход схемы совпадения 7.

В том случае, если происходит грозовой разряд из облака на землю, на выходах каналов 3 — 6 одновременно появляются импульсы, что приводит к появлению сигнала на выходе схемы совпадения 7, который затем поступает на вход устройства 8 и регистрируется.

Наличие четырех параллельных каналов, в трех из которых сигналы грозовых разрядов обрабатываются частотным методом, а

656013

6 формула изобретения

5 в четвертом — временным, и работа этих четырех каналов на одну схему совпадения приводит к дальнейшему улучшению селекции наземных разрядов и повышению помехоустойчивости устройства за счет использования дополнительной информации о разряде молнии, а именно об его продолжительности.

Особенно ощутимыми преимуществами изобретение обладает при регистрации близких грозовых разрядов и относительно мощных помех не грозового происхождения.

Устройство для регистрации грозовых разрядов по авт. св. № 546834, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и улучшения селекции наземных разрядов, оно снабжено последовательно соединенными пороговым устройством, селектором импульсов по длительности и формирующим устройством, причем вход порогового устройства соединен с выходом согласующего устройства, а выход формирующего устройства — с одним из входов схемы совпадения.

Редактор О. Филиппова

Заказ 1513/37

Составитель С. Непомняшая

Техред О. Луговая Корректор С. Патрушева

Тираж 472 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н откр ытнй

1! 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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