Устройство для регистрации молний

 

(«) 7776I2

Союз Советских

Социалистических

СПИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.01.79 (21) 2715129/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07,11,80. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 07.11.80. (51) М, Kä

G 01 W 1/16

) )

Государственный комитет по делам изобретений н открытий (53) УДК 551.594.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. В. Семагии, Н. А. Файзулин и Н. И. Крохин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ МОЛНИЙ

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

Известны устройства для регистрации грозовых разрядов, воспринимающие изменение электромагнитного поля, обусловленного этими разрядами fl). Одним из основных методов фиксации изменений электромагнитного поля является метод амплитудной селекции.

Основной характеристикой таких устройств регистрации является эффективный радиус действия R,, который определяется по результатам наблюдения за длительный период времени.

Грозорегистраторы дают количественную оценку грозовой активности в виде числа импульсов, зарегистрированных в пределах эффективного радиуса действия.

Принцип действия этих устройств один и тот же: амплитудная селекция сигналов электрической антенны на определенной частоте. Устройства регистрации грозовых разрядов включают антенну, детектор, фильтр, усилитель, пороговое устройство, одновибратор и регистрирующее устройство.

Недостатком рассматриваемых устройств для регистрации молний является низкая точность селекции грозовых разрядов по дальности до источника излучения, обусловленная значительной погрешностью используемого метода амплитудной селекции сигналов ввиду вариаций свойств ис5 точника.

Наиболее близким к изобретению по существу решаемой задачи является устройство для регистрации молний, содержащее электрическую антенну, фильтр, усилитель, tg одновибраторы, схему совпадения и регистрирующее устройство (2).

Устройство работает следующим образом. Сигналы молниевого разряда воспринимаются электрической антенной и прохо1б дят через последовательно соединенные фильтр, усилитель, поступают на первый одновибратор, являющийся одновременно пороговым устройством. При превышенип входным сигналом заданного порогового о уровня срабатывает первый одновибратор и задним фронтом выходного импульса запускает второй одновибратор, который устанавливает разрешающий сигнал на первом входе схемы совпадения для прохож2; дения второй компоненты молниевого разряда. Вторая компонента молниевого разряда проходит последовательно фильтр, делитель, первый одновибратор, через второй вход схемы совпадения на третий одgo новибратор, запускает его, н он вырабатысм ° k" * ,« .".. " "У 777612 вает импульс для регистрации регистрирующим устройством.

Однако это устройство также имеет низкую точность селекции грозовых разрядов.

Целью изобретения является повышение точности селекции грозовых разрядов по дальности до источника.

Это достигается тем, что устройство снабжено двумя ортогонально направленными магнитными антеннами, преобразующим фильтром, тремя блоками выделения нулевых переходов и схемой ИЛИ, причем выход электрической антенны соединен через последовательно связанные преобразующий фильтр и первый блок выделения нулевого перехода с первым входом схемы совпадения, а выход каждой из магнитных антенн соединен соответственно через второй и третий блоки выделения нулевых переходов с первым и вторым входом схемы ИЛИ, выход которой связан со входом первого одновибратора.

Для устройства характерно применение фильтра, преобразующего электрическую

Е, (t) составляющую в магнитную Н .- (3) составляющую поля.

Сущность изобретения заключается в использовании различных зависимостей электрической и магнитной составляющих поля от расстояния. Грозовой разряд рассматривается как вертикальный электрический диполь. В терминах преобразования

Лапласа выражения для вертикальной составляющей электрического поля E u горизонтальной составляющей магнитного поля Н можно записать: р

° Я с е pt

Е (V) = — — (р + (р+ ) Р (р) е р

R е pt

Н (р)= — — (р2+ар) Р(р) е где Р (р) — дипольный момент источника; к = с/R; с — скорость света, Я вЂ” расстояние до источника.

Если подать напряжение электрической антенны Е(р) на преобразующий фильтр с коэффициентом передачи. (2 5v

< е (P) р+ +рр> то при a= (на выходе получим сигналы

U(p) = — Р(р) (Р+ р) = н Р, совпадающие с точностью до постоянного множителя с магнитной составляющей поля.

Таким образом, если производить сравнения нулевых переходов выходных сигналов преобразующего фильтра и магнитной антенны, то можно указать, с ббльшего или

4 меньшего расстояния относительно Rp пришел атмосферик.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг.

2 — принципиальная схема преобразующего фильтра электрической составляющей в магнитную составляющую поля с приведенным выше коэффициентом передачи; на фиг. 3 — диаграммы, поясняющие работу ð устройства.

Устройство содержит магнитные 1 и 2 и электрическую 3 антенны, преобразующий фильтр 4, блоки выделения нулевых переходов 5, 6 и 7, схему ИЛИ 8, одновибрато1," ры 9 и 19, схему совпадения 11 и регистрирующее устройство 12. При этом электрическая антенна 3 через преобразующий фильтр 4 и первый блок выдечения нулевого перехода 7 соединена с первым входом схемы совпадения 11, магнитные антенны 1 и 2 через соответствующий блок выделения нулевого перехода 6 и 5 соединены с первым и вторым входом схемы

ИЛИ 8, выход которой подключен к одно> вибратору 9, выходом связанному с вторым входом схемы совпадения 11, выход которой через второй одновибратор 10 соединен с регистрирующим устройством 12.

Устройство работает следующим обра30 зом.

Сигнал грозового разряда в виде резкого изменения электромагнитного поля принимается антеннами (электрической 3 и магнитными 1, 2) и поступает соответственно на преобразующий фильтр 4 и блоки выделения нулевых переходов 6 и 5. Преобразующий фильтр 4 производит преобразование входного сигнала, т. е. транспортирует сигнал во временной области íà ве.щ личину расхождения E и К составляющих поля, соответствующей дальности настройки устройства R,4 . Блок выделения нулевого перехода 7 формирует импульс, соответствующий первому нулевому переходу

4 выходного сигнала преобразующего фильтра 4 и подает его на первый вход схемы совпадения 11. Для оценки дальности используются первые нулевые переходы сигналов антенн, поскольку на них не сказы50 вается влияние сигнала, отраженного от и он о сфер ы.

Аналогично выделяются первые нулевые переходы сигналов магнитных антенн

1 и 2 блоками выделения нулевых перехо,55 дов 6 и 5, выходные импульсы которых через схему ИЛИ 8 запускают одновибратор

9.

Применение двух ортогонально направленных магнитных антенн, каждая из кото60 рых имеет восьмерочную диаграмму направленности, обеспечивает прием магнитной составляющей со всех направлений действия электромагнитного поля грозового разряда, Одновибратор 9 срабатывает и ус65 танавливает на втором входе схемы совпа3ения 11 разрешающий импульс стандартной амплитуды и длительности. Длительность импульса равна 100 мкс и определяется максимальной вероятностью расхождения нулевых переходов сигналов магнитных антенн 1 и 2 и преобразующего фильтра 4.

В случае прихода атмосферика от источника грозового разряда, находящегося на расстоянии Rо нулевого перехода выходного сигнала преобразующего фильтра 4 приходит позже импульса нулевого перехода сигналов магнитных антенн 1 и 2 и, следовательно, проходит через схему совпадения 11 на второй 5 одновибратор 10. Одновибратор срабатывает, формируя импульс определенной амплитуды и длительности, который регистрируется регистрирующим устройством 9.

Если атмосферик принадлежит источнику излучения, удаленному на расстояние

R

Таким образом, используя различную зависимость Е, и Н» составляющих поля от расстояния в ближней зоне излучения (100 — 150 км) и применяя преобразующий фильтр электрической Е, (t) составляю- З5 щей в магнитную Н 9 (/) составляющую поля, можно построить устройство с

12

6 более высокой точностью селекции грозовых разрядов в ближней зоне по сравнению с прототийом, Формула изобретения

Устройство для регистрации молний, содержащее электрическую антенну и последовательно соединенные первый одновибратор, схему совпадения, второй одновибратор и регистрирующее устройство, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности селекции молний по дальности до источника, оно снабжено двумя ортогонально направленными магнитными антеннами, преобразующим фильтром, тремя блоками выделения нулевых переходов и схемой

ИЛИ, при этом выход электрической антенны соединен через последовательно связанные преобразующий фильтр и первый блок выделения нулевого перехода с первым входом схемы совпадения, а выход каждой из магнитных антенн соединен соответственно через второй и третий блоки выделения нулевых переходов с первым и вторым входом схемы ИЛИ, выход которой связан со входом первого одновибратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Александров М. С. Флуктуации электромагнитного поля Земли в диапазоне

СНЧ. М.; Наука, 1972, с. 28.

2. Авторское свидетельство СССР № 569995, кл. G 01 % 1/16, 1976 (прототип).

777612

ffy(t/

/ чке

Hq(O преоор

twc

/балт

terse

700 Ю 700

5z еО 00 н Ю о Л лг

Я И 100 140 1Ю

Редактор Т. Клюкина

Подписное

Изд. № 596 Тираж 474

ВНИИПИ Государственного комитета ССCP по делам изобретений н открытий

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

Заказ 8553

Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлнсполкома н,а преоор.

Ilg

Составитель С. Непомнящая

Корректоры С. Серобаба и Л. Галахова