Устройство для регистрации грозовых разрядов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскня

Соцналнстнческнд

Республик

«о679906

I (l

\ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву в 546834 (51)M. Кл.2

G 01 W 1/16 (22) Заявлено 040477 (21) 2471773/18-10 с присоединением заявки М(23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 551. 594 (088.8) Опубликовано 1508.79. Бюллетень Hо 30

Дата опубликования описания 15.08.79 (72) Автор.. изобретения

В.И.Потапкин (71) Заявитель. научно-исследовательский институт высоких напряжений при

Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового .К асного Знамени политехническом инстит те им.С.М.Ки ва (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

ГРОЗОВЫХ РАЗРЯДОВ

В предлагаемом устройстве регистрация молнии происходит, если не только амплитуды сигналов в его трех параллельных каналах одновременно превысят установленные пороговые уровни, но и амплитуда электростатической составляющей электромагнитного поля молнии превысит амплитуду радиационной составляющей.

Изобретение относится к метеорологическим приборам и может быть использовано на метеостанциях для определения числа молний типа облако-земля в пределах его радиуса действия.

Известно устройство для регистрации грозовых разрядов, по авт.св. н 546834, достигающих земной поверхности (ll. Это устройство содержит последовательно соединенные антенну, филЬтр, пороговое устройство, расширитель импульсов и регистратор.

Устройство снабжено также 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, второе - иа выходе трех параллельных цепей, полосы пропускания которых выбраны различными, но лежащими в спекТре частот, характерных для наземных разрядов.

Однако, расстояние, на котором укаэанное устройство регистрирует грозовые разряды, зависит от амплитуд их токот.. Чем больше амплитуда тока грозового разряда, тем с более отдаленного расстояния он регистрируется прибором.

Целью изобретения является исключение регистрации грозовых разрядов вне пределов определенного радиуса независимо от амплитуды тока грозового разряда.

Это достигается тем, что .в известном устройстве для регистрации грозовых разрядов к выходу фильтра, пропускающего низкие частоты, присоединен"вход дифференцирующего устройства, а к выходу фильтра, настроенного на средние частоты, — вход интегрирующего устройства, выходы указанных дифференцирующего н интегрирующего устройств соединены с входами амплитудного раэличителя, выход которого связан с одним из входов схемы совпадения.

679906

Такое техническое решение обеспечи вает регистрацию грозовых разрядов в пределах определенного радиуса вне зависимости от амплитуды тока грозового разряда.

На приведенном чертеже представ-,. лена структурная схема устройства для регистрации грозовых разрядов.

Предлагаемое устройство содержит антенну 1, согласующее устройство 2, три параллельных канала 3, 4, 5, схему совпадения 6 и регистрирующее устройство 7. В свою очередь, каналы 3, 4, 5 состоят из фильтров, полосы ропускания которых выбраны различными, но лежащими в спектре частот, характерных для наземных разрядов, и одновибраторов, которые одновременно выполняют роль порогового устройства и расширителя импульсов. В канал 3 входят фильтр 8 и одновибратор 9. Канал 4 состоит из фильтра 10 и одновибратора 11.

Канал 5 содержит фильтр 12 и одновибратор 13 ° К выходу фильтра 8 подклю- чен вход дифференцирующего устройства 14, а к выходу Фильтра 10 вход интегрирующего устройства 15.

Выходы дифференцирующего устройства

14 и интегрирующего устройства 15 соединены с входами амплитудного различителя 16, выход которого через формирующее устройство 17 связан с одним иэ входов схемы совпадения 6.

При разрядах молнии типа облакоземля в окружающем пространстве появляется переменное электромагнитное поле в очень широком диапазоне частот. Эти электромагнитные колебания воспринимаются антенной 1 и поступают на вход согласующего устройства 2, которое предназначено для согласования высокого выходного сопротивления антенны l с относительно небольшими входными сопротивлениями каналов 3, 4, 5 ° Каждый из трех параллельных каналов работает в нужном диапазоне частот.

Канал 3 с помощью фильтра 8 чувствителен. к электромагнитным колебаниям низкой частоты, например, от 100 до 1000 Гц. Известно, что в таком диапазоне частот регистрируется преимущественно электростатическая составляющая электромагнитного поля разряда молнии, которая уменьшается обратно пропорционально кубу расстояния. Сигналы молнии поступают на вход фильтра 8 из согласующего устройства 2. Далее укаэанные сигналы, если это необходимо, детектируются, усиливаются и поступают на вход одновибратора 9, выполняющего Функции порогового устройства и расширителя импульсов.

Если амплитуда сигнала на входе одновибратора 9 превысит его порог срабатывания, последний переходит во временно устойчивое состояние, и на его выходе появляется импульс, 5 l0

65 который воздействует на первый вход схемы совпадения 6.

Длительность импульса, вырабатываемого одновибратором 9, зависит от технических условий, предъявляемых к устройству для регистрации грозовых разрядов. Если необходимо, чтобы каждая компонента молнии регистрировалась отдельно, длительность этого импульса может быть принята равной, например 3 мс, мак как через более короткие интервалы времени компонен" ты молнии не наблюдаются. Если ставится условие о регистрации только вспышек молнии, то длительность этого импульса обычно берут равной

1 с, потому что в большинстве случаев вспышка молнии не превосходит этого времени.

Канал 4 по своей структуре аналогичен каналу 3, но его фильтр 10 пропускает более высокие частоты, например, от 5 до 10 кГц, на которых находится максимум спектральной плотности грозовых разрядов типа облако-земля. Известно, что в таком диапазоне частот регистрируется преимущественно радиационная составляющая электромагнитного поля разряда молнии, которая уменьшается обратно пропорционально расстоянию. С выхода одновибратора 11 канала 4 импульс поступает на второй вход схемы совпадения.

Фильтр 12 канала 5 пропускает более высокие частоты, чем фильтры каналов 3,4. Он может быть настроен, йапример, на резонансную частоту 465 кГц. В остальном построение канала 5 аналогично построению каналов 3, 4. С выхода одновибратора

13 канала 5 импульс поступает на третий вход схемы совпадения б. Если не предъявляется слишком жестких требований к помехоустойчивости устройств, то канал 5 может отсутствовать.

Кроме того, сигналы с выхода Фильтра 8, соответствующие электростатической составляющей электромагнитного поля разряда молнии, поступают на вход дифференцирующего устройства

14, а сигналы с выхода фильтра 10, соответствующие радиационной составляющей, - на вход интегрирующего устройства 15.

В амплитудном различителе 16 вырабатывается напряжение, пропорциональное разности значений двух сигналов. Если напряжение сигнала на выходе дифференцирующего устройства

14 превышает напряжение сигнала на выходе интегрирующего устройства 15, Формирующее устройство 17 вырабатывает импульс, который воздействует на четвертый вход схемы совпадения 6.

В качестве формирующего устройства . может быть. использовангенератор ждущих импульсов, например одновибратор.

В том случае, если происходит грозовой разряд иэ облака на землю в пределах определенного радиуса от места установки прибора вне зависимости от амплитуды тока грозового разряда на всех четырех входах схемы совпадения 6 одновременно появят- 5 ся импульсы, что приведет к появлению сигнала на ее выходе, который затем поступает на вход устройства 7 и регистрируется.

Составитель С. Непомнящая

Редактор Л.Бибер Техред О. Андрейко Корректор,M.Âèãóëà

Заказ 4784/40 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4

Формула изобретения устройство для регистрации грозовых разрядов по авт. св. 9 546834, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, 679906 б с целью исключения регистрации грозовых разрядов вне пределов заданного радиуса, оно снабжено дифференцирующим и интегрирующим блоками, первый из которых подключен к выходу фильтра, пропускающего низкие частоты, а второй — к выходу фильтра, пропускающего средние частоты, а также амплитудным различителем, входы которого подключены к выходам дифференцирующего и интегрирующего

10 блоков, а выход связан с одним иэ входов схемы совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство

9 546834, кл. G 01 W 1/16, 1975.