Счетчик молний

 

СЧЕТЧИК МОЛНИЙ, содержащий последовательно соединенные антенну и согласуюции узел, к выходу которого подключены две параллельные цепи. состоящие из одновибратора и последов вательно соединенных фильтра, пикового детектора и усилителя, схему совПсщения , входы котороп связаны с выходами одновибраторов, блок задержки , формирователь и регистратор, о т л и ч а ю Д и П с я тем, что, с целью обеспечения возможности регистрации числа грозовых разрядов с территории кольцеобразной форгиы, он сна.бжен блоком вычисления отношений, включенньм между блоком задержки и формирователем, выход которого под-ключен к регистратору, В1лходы усил телей связаны с входами блока вычисления отношений, выход схемы совпадения - с входом блока задержки, а одновибраторы включены между фильт (Л рами и дополнительными входами пиковых детекторов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социалистических

РЕСПУБЛИК (19) ((() 3(50 G 0 1 Н 1 / 1 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3352640/18-10 (22) 23. 10. 81 (46 ) 07. 01. 84. Бюл. 9 1 (72 ) В. Н. йотапкин (71) Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском ордена Октябрьской Революции и брдена Трудового Красного -Знамени политехническом институте им. С.М. Кирова (53) 551 508. 94 (088. 8 ) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 699464, кл. G 01 И 1/16, 02.12.77.

2. Авторское свидетельсТво СССР

Р 822105, кл. G 01 И 1/16, 06.06.79 (прототип). (54)(57) СЧЕТЧИК ИОЛНИЙ, содержащий последователь ю соединеннне антенну и согласующий узел, к выходу которого подключены две параллельные цепи. состоящие иэ одновибратора и последовательно соединенных фильтра, пикового детектора и усилителя, схему совпадания, входы которой свяэаны с выходами одновибраторов, блок задержки, формирователь и регистратор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения воэможности регистрации числа грозовых разрядов с территории кольцеобразиой формы, он снабжен блоком вычисления отношений, включенным между блоком задержки и формирователем, выход которо o под ключен к регистратору, выходы усилителей связаны с входами блока вычисления отношений, выход схемы совпадения — с входом блока задержки, а одновибраторы включены между фильтрами и дополнительными входами пиковых детекторов.

H=-.oápåòeHHå относится к измери тельной технике в метеорологии и мажет быть использовано для регистрации количества молний .и моментов начала и окончания грозы, Известен счетчик молний, содержа-! ций последовательна соединенные антенну и согласующее устройство, к выходу которого подсоединены две име!Оцие разные паласы пропускания параллельные цепи, каждан с Фильтром Io и Однавибратором, выходы которых че.е реэ схемы совпадения связаны с регистратором. В устройстве имеется также блок вычитания„ подключенный входами к фильтрам двух параллельных цепей, выходы которого через формирующие устройства связаны с входами схем совпадения (Ц .

Устройство предназначено для раздельной регистрации наземных и аб" лачных разрядов и не может быть использована для регистрации грозовых разрядов с территории кальцеабразной формы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае мому результату является счетчик молний, содержащий последовательно соединенные антенну и согласующее устройства, к выходу которого подсоединены две имеющие разные полосы пропускания параллельные цепи, каждая иэ которых состоит из последовательно соединенных фильтра, пикового детектора и адновибратора, выходы которых через основные схемы совпадения связаны с регистраторам. В устройстве имеется также блок вычитания, подключенный входами к пиковым детек торам двух параллельных цепей, выход которого через дополнительную схему 40 совпадения и формирующие устройства связан с входами основных схем совпадения. К выходу одного из пиковых детекторов подключено устройство задержки, выход каторога связан с л-, одним из входов дополнительной схе! >ы совпадения (2) .

Устройство предназначено для достоверного разделения грозовых разрядов на наземные и облачные, однако ано не может быть использовано для регистрации грозовых разрядов с территории кальцеобраэной формы„ чта IIeобхадима для повышения ромехаустойчивости прибора ат сигналов негроэового характера и изучения вопросов избирательной гроэопаражаемасти.

Цель:. изобретения - обеспечение .возможности .регистрации числа грозовых разрядов с террирарии кольца- 6!3 образной Формы.

Для достижения поставленной цели счетчик молний, содержащий последа-вательнс соединеннЫе антенну и согласук>щий узел, к выходу которого пад" 6 ключены две паралпе>тьные цепи „сосФО-. из адновибратора и пас>!едовательна соединенных Фильтра, пикового детектора ." усилителя, схему совпадеь!ия» вхОды котОрОй связаны с выхОда ми одновибраторов, блок задержки, Формирователь и регистратор, снабжен .блоком вычисления Отношений„ включенным между блоком задержки и Формирователем, выход которого подключен к регистратору выходы усилителей связаны с входами блока вычисления отношений, выход схемы совпадения с входам блока задержки, а адновнбраторы включены между фильтрами и дополнительными входами пиковых детек> > торов.

На Фи.вЂ, 1 представлена структурная схема счетчика молний", на Фиг. 2 территория кальцеабразной формы, в пределах которой праяo.oäèò регистрация грозовых разрядов.

Очетчик молний содержит последовательно соединенные антенну и согласующий узел 2, к выходу которого подсоединены две имеющие разные полое: сы прОпускания пара.!ле г!ь!3ые цепи, каждая из которых состоит иэ одновибраторов и последовательна соединенных фильтрар пиковОгО детектОра и уси» лителя. Гричем одновибратор в каждой из параллельных цепей включен между выходам Фильтра и дополнительным вхо» дом пикового детек". îðà. .Так, первая из параллельных цепей состоит из первого одновибратора 3, первого фильтра 4, первого детектора 5 и первого усилителя б, а вторая — из второго одновибратара 7, второго Фильте! ра 8, второго пикового детектора 9 и второ-о усилителя 10. В счетчике молний имеются также последовательна соединенные схема 11 совпадения входы которой связаны с выходами одновибраторав 3 I» 7, блок 12 задержки, блок 13 вычисления отношений, Формирователь .".4 и регистратор 1 >. Основные входы блока 13 вычисления атно-!

>!е и !хй сое ци иены с вь,ходами усилителей б и 10.Принцип! рабаты предлагаемого счетчика молний, который регистрирует электромагнитные сигналы rpo=-:OIIûõ раз!",!ядов, происходящих в пределах определеннага диапазона расстояний от места установки прибора (н пределах кольц в центре котopo!.о установлен прибор) заключается в следующем °

Электромагнитный сигнал, генерируемый молнией, состоит иэ нескольких составляющих, котора..е па разному затухают по мере распространения ат источника,цо места регистрации, Так, например, злекрростатическая составляющая изменяется обратна пропорционально кубу расстояния, а радич

1065809 ационная — обратно пропорционально первой степени расстояния. В опреде ленных диапазонах частот возможна

Раздельная регистрация- электростатической и радиационной составляющих

Таким образом, если выделить едектро- 5 статическую н радиационную составлякщую электромагнитного сигнала молнии и вычислить их отношение, то определенный диапазон отношений этих составляющих будет сеответстновать определенному диапазону расстояний от молнии до места регистрации, На фиг. 2 показано, что регистрация молний производится в точке 16 (место установки антенны 1), причем 15 регистрироватвся могут сигналы, которые генерируются молниями . происходящими на территории, имеющей форму кольца, ограниченного двумя концентрическими окружностями 17 и

18.

Счетчик молний работает следующим образом.

При гРозовых Разрядах в окРУжающем пространстве появляются электромагнитные сигналы в широком диапазоне частот. Эти сигналы прннимаются, антенной 1 и поступают на вход согла сующего узла.2, который предназначен для согласования высокого выходного сопротинления антенны 1 с относитель но небольшими входными сопротивлениями двух параллельных цепей, присоединенных к выходу согласукщего узла 2. Каждая из параллельных цепей, присоединенных к выходу согласущего узла 2, работает в диапазоне частот, характерных для наземных разрядон. Первая параллельная цепь с помощью фильтра 4, имеющего полосу 40 пропускания 0,3 — 1 кГц, воспринимает электростатическую составляющую сигнала молнии, а вторая параллельная цепь с помощью фильтра 8, имеющего полосу йропускания 5-6 кГц, 45 чувствительна к радиационной составляющей, Когда величины сигналов на выходах фильтров 4 и 8 превысят установленные пороговые уровни, происходит запуск одновибраторов 3 и 7.

Одновибраторы 3 и 7 выполняют функции пороговых устройств и расширителей импульсов. При срабатывании одновибраторов 3 и 7 на их выходах появляют ся импульсы длительностью 1 с, что исключает регистрацию многокомпонеи- 5 тной молнии несколько раэ. Импульсы с выходов одновибраторов Зи 7 воздействуют на дополнительные входы пикоъ вых детекторов 5,9 и переводят их в рабочее состояние (н исходном сос- 60 тоянии пиковые детекторы 5 и 9 зашунтированы). Пиковые детекторы 5 и 9 заряжаются до максимальных значений сигналов, поступающих на их входы с фильтров 4 и 8, и запоминают эти 65

i значения на 1 с. Максимальные значения этих сигналов с выходон пиковых детекторов 5 и 9 через уСилители б и 10 н виде квазипостоянных напряжений подаются на основныи" входы блока 13 вычисления отношений. .Если происходит одновременное срабатывание одновибраторов 3 и 7, что обеспечивает высокую помехоустойчиность счетчика молний, то передним фронтом этих импульсов через схему 11 совпадения производится запуск блока 12 задержки. Блок 12 задержки вырабатывает прямоугольный импульс длительностью, несколько меньшей длительности импульса, вырабатываемого одновибраторами 3 или 7.

7. Задним фронтом импульса, вырабаты.« ваемого блоком 12 задержки, запускается блок 13 вычисления отношений.

Блок 13 вычисления отношений вычисляет отношение сигналов, поступающих на его основные входы с выходов усилителей 6 и 10. Если вычисленное отношение находится н заданных пределах (например, 0,8 — 1,2), то прон исходит запуск формирователя 14 и регистрация молнии в регистраторе 15.

Если вычисленное отношение выходит за указанные пределы (0,8 — 1,2), то это означает, что молния произошла за пределами кольца. В этом случае запуск формирователя 14 не происходит и молния не регистрируется.

Изменять ширину кольца, а также радиусы окружностей 17 и 18 (Фиг.23 можно путем изменения коэффициентов передачи усилителей 6 и 10, а также настройкой срабатывания формирователя 14 на определенный диапазон отношений блока 13 вычисления отноыений.

Цредлагаемый счетчик молний позволяет регистрировать молнии с территории кольцеобраэной фор и, т. е. н пределах определенного диапазона от места установки прибора. При этом молнии, происходящие ближе или дальше определенного диапазона расстояний, не регистрируется.

Предлагаемое устройство имеет повышенную помехоустойчивость, так как регистрирует только те сигналы, которые в двух заданных частотных дИапазонах имеют амплитуды не ниже пороговых уровней и отношение электростатической и радиационной состанляющих в заданных пределах. Так как в предлагаемом устройстве грозовые

Разряды, происходящие вблизи от места установки прибора, не подлежат ре» гистрации, то это позноляет избавиться от электромагнитных помех негрозового происхождения, которые, как правило, всегда имеют место в каждом населенном пункте.

П"; Предлагаемый счетчик молний поз воляет регистриронать грозовые раз1065809

Составитель B. Агапова

Редактор E. Лушникова Техред А. Бабинец 1<орректор g), Макаренко

Заказ 11037/47 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская неб,, д, 4/5

Филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ряды от грозовых очагов, расположенных в пределах определенного диапазона расстоячий оТ точки регистрации и, следовательно, получать инФормацию об избирательной, гроэопоражаемости .различных объектов земной поверхности. Установив, например, счетчик в пределах города, можно собирать информацию и плотности молний в пределах определенного кольца, опоясывающего город, где гро» эовая деятельность может существенн но отличаться от городской-. Получение информации об избирательной поражаемости участков земной поверхносЪ ти крайне необходимо для обоснованного выбора средств молниеэащиты различных народнохозяйственных объектов, расположенных на этих участках территории.