Фазовый анализатор грозоопасности

 

1. ФАЗОВЬП АНАЛИЗАТОР ГРОЗООПАСНОСТИ, содержащий последо-.. вательно соединенные электрическую антенну и узкополосный приемник, а также генератор и три счетчика, отличающийся тем, что, с целью повъппения точности определения дальности до грозовых очагов, в него введены восемь индикаторов, последовательно соединенные широкополосный парафазный ycилитeл, элемент ИЛИ, первый триггер, первый элемент И и первый, счетчик, последовательно соединенные второй счетчик , второй триггер и второй элемент И, последовательно соединенные третий триггер и третий элемент И, дешифратор, последовательно соединенные первый дифференцирующий элемент, первый инвертор и четвертый триггер, последовательно соединенные усилитель-ограничитель, второй дифференцирующий элемент, второй и третий инверторы, вьпсоды второго и третьего инверторов подключены соответственно к первому входу третьего триггера и к второму входу четвертого триггера, выход которого подключен к второму входу третьего элемента И, третий вход которого соединен с выходом генератора , выход электрической антенны подключен к входу широкополосного парафазного усилителя, выход первого Счетчика подключен к второму входу первого триггера, второй выход которого подключен к второму входу первого счетчика, входу первого дифференцирующего элемента и к первому входу третьего счетчика, выход второго элемента И -подключен к первому входу второго счетчика, а S второй вькод второго триггера подключен к второму входу второго счетчика и к второму входу третьего триггера, а второй вход второго триггера соединен с первьм выходом первого триггера, выход узкополосного приемник;а подключен к входу усилителя-ограничителя, выход генератора подключен к вторьм вхоЮ дам первого и второго элементов И и к первым входам каждого нз восьОд ми индикаторов, вторые входы котою рых подключены к соответствующим выходам дешифратора, выход третьего элемента И подключен к второму входу третьего счетчика, выход которого подключен к входу дешифратора . 2. Анализатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью улучшения наглядности представления информации о перемещешш, гроз и их интенсивности, каждый из индикаторов содержит первый триггер, первый выход которого через второй триггер подключен к входу индика

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ . РЕСПУБЛИН

А (51)4 G 01 Я 13/95

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3757860/24-09 (22) 31.05.84 (46) 07,11.85. Бюл. Ф 41 (71) Главная геофизическая обсерватория им. А.И.Воейкова (72) В.С.Снегуров и И.В.Ардатов (53) 621.396.96(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 467307, кл. G 01 S 13/95, 1973.

Авторское свидетельство СССР

Р 543966, кл. G 01 S 13/95, 1978. (54)(57) 1. ФАЗОВЬ1Й АНАЛИЗАТОР

ГРОЗООПАСНОСТИ, содержащий последовательно соединенные электрическую антенну и узкополосный приемник, а также генератор и три счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения дальности до грозовых очагов, в него введены восемь индикаторов, последовательно соединенные широкополосный арафазный усилитель, элемент ИЛИ, первый триггер, первый элемент И и первый счетчик, последовательно соединенные второй счетчик, второй триггер и второй элемент И, последовательно соединенные третий триггер и третий элемент И, дешифратор, последовательно соединенные первый дифференцирующий элемент, первый инвертор и четвертый триггер, последовательно соединенные усилитель-ограничитель, второй дифференцирующий элемент, второй и третий инверторы, выходы второго и третьего инверторов подключены соответственно к первому входу третьего триггера и к второму входу четвертого триггера, выход которого подключен к второму входу третьего элемента И, третий вход которого :оединен с выходом генератора, выход электрической антенны подключен к входу широкополосного парафазного усилителя, выход первого счетчика подключен к второму вхо-, ду первого триггера, второй выход которого подключен к второму входу первогс счет-ика, входу первого дифференцирующего элемента и к первому входу третьего счетчика, выход второго элемента И -подключен к первому входу второго счетчика, второй выход второго триггера подключен к второму входу второго счетчика и к второму входу третьего триггера, а второй вход второго триггера соединен с первым выходом первого триггера, выход узкополосного приемника подключен к входу усилителя-ограничителя, выход генератора подключен к вторым входам первого и второго элементов И и к первым входам каждого из восьми индикаторов, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам дешифратора, выход третьего элемента И подключен к второму входу третьего счетчика, выход которого подключен к входу дешифратора.

2. Анализатор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения наглядности представления информации о перемещении. гроз и их интенсивности, каждый из индикаторов содержит первый триггер, первый выход которого через второй триггер подключен к входу икдика1 тора зоны и через первый элемент

И вЂ” к первому входу первого счетчика, второй вход и выход которого соединены соответственно с вторым выходом и первым входом первого триггера, первый выход третьего триггера подключен к первому входу второго счетчика через второй элемент И, а второй выход — к его второму входу непосредственно, выход второго счетчика подключен к первому входу третьего триггера, второй выход которого через третий счетчик подключен к входу дешифратора, M выходов которого подключены к соответствующим M входам индикатора числа разрядов, а M+I-й выход подключен к первому входу четвертого

190321 триггера непосредственно, а к второму — через пятый триггер, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому входу четвертого счетчика через третий элемент И, а к второму — непосредственно, выход четвертого счетчика подключен к второму входу пятого триггера, а выход четвертого триггера подключен к входу индикатора очага, при этом вторые входы первого, второго и третьего элементов

И объединены и являются первым входом индикатора, а вторые входы пер вого, второго и третьего триггеров и третьего счетчика объединены и являются вторым входом индикатора.

Изобретение относится к радиолокации, в частности к устройствам автоматической сигнализации о грозоопасности и может быть использовано в радиолокационной метеорологии,в аэропортах, на нефтеналивных судах, в карьерах открытых гор-ных разработок и на других объектах для предупреждения соответствующих служб о приближении грозоопасных IO облаков к месту расположения объекта.

Цель изобретения — повышение точности определения дальности до гро- зовых очагов и улучшение наглядности представления информации 15 о перемещении гроз и их интенсивности.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — структур- 20 ная электрическая схема индикатора, на фиг. 3 — график зависимости фа- зы от расстояния.

Фазовый анализатор грозоопасности содержит электрическую антен- д ну 1, пырокополосный парафазный уси-. литель 2, элемент ИЛИ 3, первый, второй и третий счетчики 4-6, первый, второй и третий элементы

И 7-9, первый дифференцирующий элемент 10, первый, второй, третий и четвертый триггеры 11-14, 2 второй дифференцнрующий элемент

15, генератор 16, узкополосный приемник 17, усилитель-ограничитель

l8, дешифратор 19 и восемь индикаторов 20,первый, второй и третий инверторы 21-23, при этом, каждый из индикаторов 20 содержит индикатор 24 очага, индикатор 25 числа разрядов, первый, второй и третий элементы И 26-28, первый, второй, третий и четвертый счетчики 29-32, индикатор 33 зоны, дешифратор 34 и первый, второй, третий, четвертый и пятый триггеры 3S-39.

Устройство работает следующим образом.

Широкополосный сигнал излучения молнии с приемной электрической антенны l поступает на входы широкополосного парафазного усилителя 2 и узкополосного приемника 17. На одном из выходов широкополосного парафазного усилителя 2 независимо от полярности входного сигнала появляется импульс положительной полярности, который через элемент ИЛИ 3 проходит на первый: вход первого триггера II и передним фронтом опрокидывает его. Первый триггер 11, первый элемент И 7 и первый счетчик 4 представляют собой формиро1190321 4 ходам. После установки .третьего триггера 13 в состояние логической единицы блюкайшим импульсом нулевого перехода с выхода второго ннвертора 22 третий триггер 13 устанавливается в исходное состояние. Таким образом на его выходе формируется прямоугольный импульс с длительностью, пропорциональной фазовому сдви!

0 гу узкополосного сигнала относитель,— но переднего фронта широкополосного сигнала на выходе широкополосного парафазного усилителя 2. Фазовый сдвиг определяется по формуле:

Ч = " ((и з )"

47,7 fR ф, =-!ге @ g

50 ватель высокостабильного прямоугольного импульса. С первого выхода первого триггера ll на первый элемент И 7 поступает сигнал логической единицы, который разрешает прохождение импульсов через первый элемент И 7 с генератора 1б на вход первого счетчика

4. Уровень логического нуля на выходе первого триггера 11 разрешает работу первого счетчика 4. После заполнения первого счетчика 4 импульс с его выхода устанавливает первый триггер ll в исходное сос1 таяние ° Таким образом формируется прямоугольный сигнал длительностью

100 мкс (время, необходимое на обработку сигнала в узкополосном приемнике 17 и запись на индикатор

20,!. С первого выхода первого триг- 20 гера 1! импульс передним фронтом опрокидывает второй триггер 12. На его выходах формируются уровни сигналов, управляющих работой второго элемента И 8 и второго счетчика 5. д

Длительность этого импульса определяет задержку переднего фронта широкополосного,сигнала t ; Передний 4 фронт импульса на выходах второго триггера 12 жестко связан с передним фронтом прямоугольного импульса на выходах первого триггера 11. Если задним фронтом импульса на выходе второго триггера !2 опрокинуть третий триггер 13, то на его выходе передний фронт импульса будет задер35 жан относительно переднего фронта широкополосного сигнала на время равное длительности прямоугольного импульса на выходе второго триггера 12. Таким образом на выходе третьего триггера 13 формируется сиг. нал с уровнем логической единицы, и его передний фронт жестко связан с передним фронтом широкополосного сигнала на выходе широкополосного парафазного усилителя 2, искусственно сдвинутого на интервал времени

Э<А

Для измерения фазового сдвига узкополосного сигнала с частотой f сигнал с узкополосного приемника 17 поступает на вход усилителя-ограничителя 18 и далее на первый диффе- ренцирующий элемент 10 ипервый инвер.тор 21. На его выходе формируются короткие импульсы различной полярности, соответствующие нулевым перегде f — рабочая частота узкополосного приемника 17; — длительность прямоугольного

* импульса на выходе -.торого триггера 12 (время за,держки переднего фронта широкополосного сигнала);

1„„ — время появления очередного импульса нулевого перехода после установки на выходе второго триггера 12 уровня логической единицы, мкс . ФŠ— фаза „рад.

Фаза электрической составляющей где f — частота, кГц, R — расстояние, км.

Следовательно измеренньй фазовый сдвиг ф (формула 1) зависит от расстояния в соответствии с формулой (2!. На фиг. 3 приведен график зависимости фазы ф, в градусах) от расстояния на часто-;е 1 кГц в соответствии с формулой (?!. Иа участке 10-80 км зависимость 4<(R) близка к линейной и используется восемь индикаторов 20 с градациями по 10 км каждый (0-10; 10-20 км и т.д. до 80 км ). На участке до

80 км фазовый сдвиг составляет примерно 400 мкс, т.е. на одну градацию дальности приходится 50 мкс.

Для формирования импульсов, соответствующих градациям дальности, используются третий элемент И 9, третий счетчик 6 и дешифратор 19.

На вход третьего элемента И 9 поступают импульс с третьего триггера 13, импульсы с выхода генератора lб и импульс с выхода четлер1190321

5 l0

50 того триггера 14. Четвертый триггер

14 контролирует наличие импульсов нулевых переходов на выходе инвертора 23.и В случае их отсутствия . (или малого уровня узкополосного сигналя ) нс разрешает ««рохождение импульсов на выходе третьего элемента И. 9. Число импульсов генераTop8169кОторОезяВиситoTфязОВО го сдвига «, подсчитывается треть«з счетчиком 6. Состояние третьего счетчика 6 контролирует дешифратор 19, Б зависимости от числа сос< 1 òÿn«-. üÃë нмпульсо В на ОднОм из Bbl» ходов дешифратора 19 формируется имп льс соответствующей градации дальности.

Таким образом, на выходе дешифряторя 19 формируются Восемь импульсон, которые поступают на соответствующие входы индикаторов 20.

Каждому импульсу излучения молнии (одному разряду на выходе дешифратора 19 ) соответствует только один импульс градации дальности и он записывается в один из Восьми ин„:;икаторов 20.

Индикаторы 20 работают следующим образом. Схемы построения индикаторов 20 идентичны (фиг. 2). С дешифратора 19 на Вход первого индикатора 20 поступает импульс только в том случае, когда фазовый сдвиг

< оставляет 450«-500 мкс. На Вход второго индикатора 20 импульс с дешифратора 19 поступает только в том слу-«яе, когда сдвиг фазы составляет

400-450 мкс и т.д. Кроме того, на

Второй Вход индикаторов 20 поступают импульсы с Вьгхода генератора 16.

8 и- „цикагарях 20 формируются имnóëüñb1 длительности 10, 20 и 30 мин.

Первый импульс, соответствующий первому грозовому разряду, с выхода дешифратора 19 поступает на вторые входы ««ервого, второго и третьего триггеров 35, 36 и 37 и третьего счетчика 31. Первый триггер 35, пер-, Вый элемент И 26 и первый счетчик

29 формируют импульс длительностью

20 мин, который синхронйзирует работу Второго триггера 36 и индикатора 33 зоны.

При появлении первого импульса грозового разряда Второй триггер

36 опрокидывается и включает светодиод индикатора 33 зоны данной градации дальности (0-10 км ). На индикаторе 20 загорается первый снизу светодиод индикатора 25 числа разрядов. Если разряд одиночный, то через 10 мин индикатор 25 числа! разрядов гаснет. При отсутствии разрядов молний в течение 20 мин после регистрации первого разряда гас- нет индикатор 33 зоны. При интенсивных грозовых процессах после прохождения первого импульса включают- . ся индикаторы 33. зоны и 25 числа раз» рядов. Повторные импульсы заполняют третий счетчик 31 и соответствующие ячейки в индикаторе 25 числа разрядов (загораются светодиоды ). При переполнении третьего счетчика 31 с дешифратора 34 поступает импульс на пятый триггер 39, которой совместно с третьим элементом И 28 и четвертым счетч«псом 32 формируют импульс длительностью 30 мин, которым синхронизируется работа четвертого триггера 38 ° При поступлении на вход четвертого триггера 38 импульса переполнения третьего счетчика 31 четвертый триггер 38 опрокидывается и включает индикатор

24 очага. Индикатор 24 очага (крас«ый цвет) сигнализирует.о прохождении интенсивной грозы в соответствующей градации дальности.

Таким образом ведется регистрация молний по восьми градациям дальности. Индикаторы 20 отображают. данные об интенсивности процессов на различных удалениях от пункта регистрации гроз.. Индикатор 33 зоны (зеленый цвет ) информирует о слабой грозе (единичные разряды ).

Индикатор 25 числа разрядов (желтый цвет ) информирует о числе разрядов, соответствующем умеренной грозе (до 10 разрядов ), и индикатор 24 очага информирует об интенсивных процессах (красный цвет ), когда число разрядов 10 и более за 10-минутный интервал.

ll9032l

1190321

740

100

Корректор О.Луговая

Заказ 6976j49 Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIIIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель F..Ïðîçîðoâñêàÿ

Редактор Н.Яцола Техред О.Неце

R,êè

40 О Ю 100