Устройство для измерения характеристик атмосфериков

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВДЬСТВУ

Союз Советских

Сощмалмстмческмх

Яеспублмк р >746373 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 190678 (21) 2632521/18-10

Р )М. Кл.

G 01 Ы 1/16 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07.07.80. Бюллетень ¹ 25

Дата опубликования описания 0707.80 (53) УДК 551 ° 594 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л.Т.Ремизов и А.В.Элбакидзе

Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники Академии наук СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ XAPAKTEPHCTHK АТМОСФЕРИКОВ

Изобретение относится к технике радиотехнического контроля грозовой активности и может найти применейие в комплексе средств защиты объектов от ударов молний, в метеорологии для количественной дистанционной классификации грозовых зон, в исследованиях атмосферного электричества для оценки интенсивности токообмена атмосферы и земли в грозовой зо-" 10 не с помощью радиоприема атмосфериков в диапазоне частот 3-20 кГц.

Известны устройства для измерения характеристик атмосфериков с целью 15 обнаружения грозы (1), определения направления движения грозовых очагов (2) и регистрации грозовых разрядов (3), основанные на приеме излучений разрядов молний. 20

Однако они не предназначены для измерения токов молний.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения характеристик атмосфериков, содер- 25 жащее всенаправленную антенну и локализатор, подключенные ко входу стробирующего элемента, выход которого связан со входом многоканального порогового анализатора, состоя- 30 щего из последовательно включенных пороговых элементов и интеграторов(Ч ., Однако с помощью этого устройства невозможно проводить измерения относительных изменений среднего значения пиковых токов молний, излучающих атмосферики в ограниченной территориальной зоне.

Цель изобретения — определение относительных изменений среднего значения пиковых токов молний и излучающих атмосфериков в ограниченной территориальной зоне.

Это достигается тем, что устройство снабжено группой последовательно соединенных логических усилителей, ключей, элементов памяти, канальных усилителей и квадраторов по числу интеграторов порогового анализатора, подключенной к выходам квадраторов цепочкой из сумматора, логического элемента, генератора периодических импульсов, счетчика и управляемого генератора напряжений, выходы которого подсоединены ко входам канальных сумматоров; хронизатором, выход сброса которого соединен с входами сброса интеграторов, а запускающий выход — к управляющим входам ключей, генератору периодических импульсов

746373. и счетчику, а также подключенным к выходу счетчика цифроаналоговым преобразователем с индикатором на выходе.

На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства.

Устройство содержит всенаправленную антенну 1, локализатор 2, стробирующий элемент 3, пороговые элементы

4, интеграторы 5, логарифмические усилители б, ключи 7, элементы 8, памяти, канальные сумматоры 9, квадраторы 10, сумматор 11, логический элемент 12, генератор 13 импульсов, счетчик 14, управляемый источник напряжений, цифроаналоговый преобразователь 16, индикатор 17, хронизатор 18.

Выход антенны 1 и локализатора 2 подключен к стробирующему элементу 3, выход которого подключен ко входам пороговых элементов 4, выходы которых подключены к входам интеграторов

5, выходы которых через логарифмирующие усилители б и ключи .7 подключены ко входам элементов 8 памяти, выходы которых подсоединены к одному из входов канальных сумматоров 9, выходы которых через квадраторы 10 подключены к сумматору 11, выход которого через логический элемент 12 подключен к генератору 13 периодических импульсов, выход которого подсоединен ко входу счетчика 14, выход которого соединен с управляемым генератором 15 напряжений, выходы которого подключены ко вторым входам канальных сумматоров 9, при этом к входам сброса интеграторов 5 подключен выход сброса хронизатора 18, а запускающий выход его подключен к управляющим входам ключей 7, к генератору 13 периодических импульсов и счетчиКу 14, общий выход которого через цифроаналоговый преобразователь 16 подключен к индикатору 17 среднего тока молний.

Устройство работает следующим образом.

Вертикальная всенаправленная ан- тенна 1, имеющая широкополосный линейный приемник, принимает сигналы излучений молний в диапазоне частот

3-15 кГц. Локализатор 2 грозовой эоны, представляющий собой любое известное устройство, регистрирующее импульсные излучения молний в заданной территориальной зоне, обеспечивает на выходе поток прямоугольных импульсов длительностью 2 мсек, совпадающих по времени с разрядами молний в контролируемой зоне, и поступающих на вход управления стробируюшего элемента 3, последний пропускает на выход те из принимаемых антенной 1 импульсы излучений молний, которые имеют место в контролируемой зоне. Импульсы с выхода стробирующего элемента 3 поступают на многоканальный пороговый анализатор (включающий пороговые элементы 4 и интеграторы 5), с помощью которого осуществляется измерение числа превышений эа время наблюдения (время стационарности) пороговых уровней чувствительности принятыми импульсами. На выходе интеграторов 5 получаются по окончании времени наблюдения постоянные напряжения, пропорциональные числу превышений порогов принятыми импульсами как результат накопления числа импульсов, сформированных на выходе пороговых элементов 4. Набор полученных напряжений отображает зависимость интенсивнос15 ти потока атмосфериков от пороговой чувствительности, а следовательно, определяет вероятность р 2m+>5

Р(р Е) =8 ((Рп Е) -(Ь Е ) )

20 где Š— пороговый урбвень чувствительности; — пиковое значение напряженности поля атмосфериков;

Š— минимально допустимый урод вень;

m — параметр, характеризующий степень разброса пиков атмосфериков.

Оценка параметра m осуществляется путем аппроксимации зависимости

Р (t() Е) функцией по методу наименьших квадратов с учетом замены переменных в виде у- =e en Р((, Е; )

35 х,Епе,, Епг

Хгп Сп Е

m имеем

П1 у,=,е "(x, xm)=(e xÄ) (2, -1), где i — индекс номера порога.

Исходя из метода наименьших квадратов,параметр в определяется путем нахождения такого его значения, при котором сумма

tl ,2 („UU„((mm)) где 0,(е)=-(е х ) (2,-Ц, минимальна. Операция указанной аппроксимации осуществляется элементами 6-18 устройства следующим образом. С помощью логарифмических усилителей 6 получаются напряжения, пропорциональные величинам У- . НаС пряжения с выхода логарифмических усилителей б через ключи 7 поступают на запоминающие элементы 8,на которйх эти напряжения сохраняются в течение времени, необходимом на операции оценки параметра, меньшем времени наблюдения Т. Напряжения с выхода запоминающих элементов поступают на входы сумматоров 9, на вторые входы

65 которых подаются напряжения, с выхо5

746373 да управляемого источника напряжений,, представляющего собой набор делителей. напряжений, с выходными значениями

ui(m) электрически переключаемых с помощью сигналов от счетчика 14. После сумматора 9 напряжения, пропорциональные суммам у, + 1)„ (и() подаются на квадраторы 10 и далее их квадраторы суммируются сумматором 11. Последнее подается на логическую схему

12, в которой вырабатывается импульс в момент изменения знака изменения напряжения на выходе сумматора 11.

Импульсом с выхода схемы 12 останавливается генератор 13 импульсов, причем число его импульсов, подсчитанное счетчиком 14 пропорционально ( оцениваемой величине параметра m.

Код числа а с выхода счетчика 14 поступает на цифроаналоговый преобразователь 1,6, с помощью которого осуществляется преобразование числа m 20 в среднее значение пиковых токов.

Вепичины,пропорциональные токам молний,определяют по индикатору 17, проградуированному в измененнях средних токов молний. Схема управления 25

18 на выходе вырабатывает в конце предыдущего времени наблюдения импульс, открывающий ключи 7, и импульс в начале следующего времени регистрации, запускающий генератор периодических 3Р импульсов 13, а также осуществляющий сброс интеграторов 5 и сброс счетчика 14.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ChlA 9 3790884, кл. 73-170, 1974.

З5 2. Авторское свидетельство СССР

9 477378, K . G 01 W 1/16, 1965.

3. Авторское свидетельство СССР

9 546834, кл. G 01 W 1/16, 1972.

4. Radio Science V.3,9 10,0с оЬег, 1968, р.1004-1009 (прототип).

Формула изобретения

Составитель С;Непомнящая

Редактор H.Øèëüíèêoâà .Техред M. Петко Корректор И.Муска

3аказ 4097/14 Тираж 468 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Устройство для измерения характеристик атмосфериков, содержащее всенаправленную антенну и локализатор, А подключенные ко"входу стробирующего элемента, выход которого связан со входом многоканального порогового анализатора, состоящего из последовагельно соединенных пороговых элемен- . гов и интеграторов, о т л и ч а ю— ц е е с я тем, что, с целью определения относительных изменений среднего значения пиковых токов молний и излучающих атмосфериков в ограниченной территориальной зоне, оно снабжено группой последовательно соединенных логических усилителей, ключей, элементов памяти, канальных усилителей и квадраторов по числу интеграторов пороговбго анализатора, подключенной к выходам квадраторов цепочкой из сумматора, логического элемента, генератора периодических импульсов, счетчика и управляемого генератора напряжений, выходы которого подсоединены ко входам канальных сумматоров; хронизатором,выход с6роса которого соединен с входами сброса интеграторов, а запускающий выход — к управляющим входам ключей, генератору периодических импульсов и счетчику, а также подключенным к выходу счетчика цифроаналоговым преобразователем с индикатором на выходе.