Устройство для определения распределения вероятностей максимальных амплитуд разрядов молнии

 

Изобретение относится к области специализированных средств вычислительной техники, предназначенных для измерения статистических характеристик случайных про-, цессов, является дополнительным к а. с. № 942063. Устройство позволяет расширить функциональные возможности за счет регистрации распределения вероятностей, соответствующего разрядам в заданной территориальной зоне на заданном направлении за счет введения первого 16 и второго 17 датчиков-сигналов , компаратора 18 и дополнительного одновибратора 19. Устройство содержит вход 1 устройства, одновибраторы 2, 3, элемент И 4, формирователь 5 импульсов , амплитудно-импульсный модулятор 6, амплитудный анализатор 7, формирователь 8 импульсов, элемент 9 ЗАПРЕТ, сумматор 10, ограничитель 11, пиковый детектор 12, ограничитель 13, дополнительный пиковый детектор 14 и схему 15 разряда пикового детектора. Устройство открывает новые возможности при исследовании возмушешш электромагнитного поля Земли, обусловленных разрядами молний. Это достигается за счет рбеснечения регистрации распределений вероятно.стей максимальных амплитуд сигналов , соответствующих первым компонентам разрядов молнии в заданной территориальной зоне протяженной формы. Получение таких распределений требуется при выявлении территориальной неоднородности параметров молнии для развития дифференцированного экономически обоснованного подхода к выбору средств грозозащиты различных объектов. 2 ил. в (Л 00 о со о СП со N)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1309053 А 2 (51) 4 G 06 G 7/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (, .)

CD

СО

CD

С Э

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (6!) 942063 (21) 3960461/24-24 (22) 01.10.85 (46) 07.05.87. Бюл. № 17 (71) Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом институте им. С. M. Кирова (72) В. А. Раков, А. А. Дульзон и Э. Ф. Женихов (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 942063, кл. G 06 G 7/52, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ

МАКСИМАЛЬНЫХ АМПЛИТУД РАЗРЯДОВ МОЛНИИ (57) Изобретение относится к области специал изирова нных средств вычислительной техники, предназначенных для измерения статистических характеристик случайных процессов, является дополнительным к а. с. № 942063. Устройство позволяет расширить функциональные возможности за счет регистрации распределения вероятностей, соответствуюгцего разрядам в заданной территориальной зоне на заданном направлении за счет введения первого 16 и второго !7 датчиков сигналов, компаратора 18 и дополнительного одновибратора 19. Устройство содержит вход 1 устройства, одновибраторы 2, 3, элемент И 4, формирователь 5 импульсов, амплитудно-импульсный модулятор 6, амплитудный анализатор 7, формирователь

8 импульсов, элемент 9 ЗАПРЕТ, сумматор 10, ограничитель 11, пиковый детектор 12, огра. ничитель 13, дополнительный пиковый детектор 14 и схему 15 разряда пикового детектора. Устройство открывает новые возможности при исследовании возмущений электромагнитного поля Земли, обусловленных разрядами молний. Это достигается за счет обеспечения регистрации распределений вероятностей максимальных амплитуд сигналов, соответствующих первым компонентам разрядов молнии в заданной территориальной зоне протяженной формы. Получение таких распределений требуется при выявлении территориальной неоднородности параметров молнии для развития дифференцированного экономически оооснованного подхода к выбору средств грозозагциты различных объектов. 2 ил.

1309053

Изобретение относится к области специализированных средств вычислительной техники, предназначенных для измерения статистических характеристик случайных процессов, может быть использовано при исследовании возмущений электрома гнитного поля Земли, обусловленных разрядами молний, и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 942063.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет регистрации распределения вероятностей, соответствующего разрядам в заданной территориальной зоне на заданном направлении.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— диаграммы направленности рамочных антенн, подключаемых к дополнительным входам устройства, поясняющие принцип его работы.

Устройство для определения распределения вероятностей максимальных амплитуд разрядов молнии содержит вход 1 устройства, первый 2 и второй 3 одновибраторы, элемент 4, первый формирователь 5 импульсов, амплитудно-импульсный модулятор

6, амплитудный анализатор 7, второй.формирователь 8 импульсов, элемент 9 «Запрет», сумматор 10, первый ограничитель 11, пиковый детектор 12, второй ограничитель 13, дополнительный пиковый детектор 14, схему 15 разряда пикового детектора, первый 16 и второй 17 датчики сигналов, компаратор 18 и дополнительный одновибратор 19.

На вход 1 устройства подается сигнал с антенны, имеющей круговую диаграмму направленности (величина наведенного на ней сигнала не зависит от направления приема). На датчики 16 и 17 подаются сигналы с рамочных антенн, диаграммы направленности которых имеют вид восьмерки (величина сигнала, принятого с направления, лежащего в плоскости вертикально установленной рамочной антенны, максимальна, а с направления, перпендикулярного ее плоскости, равна нулю) .

Плоскость рамочной антенны, подключаемой к датчику 1 6, устанавливается вдоль интересующего нас направления, а плоскость рамочной антенны, подключаемой к датчику

17 — перпендикулярно этому направлению.

При этом диаграммы направленности антенн (20 и 21 соответственно) имен)т вид, показанный на фиг. 2.

Регистрируя только те сигналы, для которых величина сигнала на датчике 16 (диаграмма 20 на фиг. 2) превышает (по модулю) величину сигнала на датчике 17 (диаграмма 21 на фиг. 2) на заранее заданную величину, можно получить распределение вероятности максимальных амплитуд первых компонентов сигналов, наводимых на антенне с круговой диаграммой направлен!

О 23 на фиг. 2, устройство будет регистри45

2 ности разрядами молний в заданной территориальной зоне протяженной формы.

Разность между величинами сигналов и на выходах датчиков 16 и 17 определяется расстоянием между точками пересечения диаграмм 20 направленности и 21 прямой, совпадающей с направлением приема (например, точки 22 и 23 на фиг. 2).

Если порог срабатывания компаратора 8 соответствует расстоянию между точками 22 и ровать разряды с направлений, расположенных внутри заштрихованной зоны. Увеличивая порог срабатывания компаратора 18, можно эту зону сужать, а уменьшая расширять.

Устройство работает следующим образом.

С входа 1 сигнал, состоящий из нескольких компонентов (каждый из которых включает в себя импульсы предразряда и импульс главного разряда), поступает одновременно на входы первого одновибратора 2, первого ограничителя 1! и второго ограничителя 13. На выход первого ограничителя

11 проходят только импульсы положительной полярности, а также положительные квазиполупериоды биполярных импульсов, которые подаются на информационный вход пикового детектора 12. На выход второго ограничителя 13 проходят только импульсы отрицательной полярности, а также отрицательные квазиполупериоды биполярных импульсов, которые подаются на информационный вход дополнительного пикового детектора 14.

Когда величина сигнала превысит заданный пороговый уровень, на выходе одновибратора 2 появляется прямоугольный импульс, длительность которого устанавливается равной максимальной полной длительности сигнала молнии и может быть выбра= на равной 1,5 с. Передним фронтом импульса с выхода первого одновибратора 2 запускается второй одновибратор 3. На его выходе появляется прямоугольный импульс, длительность которого устанавливается равной длительности первого компонента исследуемого сигнала и может быть выбрана равной 5 мс.

Если к моменту окончания этого импульса величина напряжения на выходе сумматора 10 (равная разности модулей максимальных амплитуд положительной и отрицательной полярности исследуемого сигнала) превышает заданную пороговую величину, что свидетельствует о включении в процесс анализа импульса главного разряда первого компонента, элемент 9 ЗАПРЕТ оказывается закрытым, а на один из входов элемента И

14 выдается разрешающий сигнал.

Если сигнал на входе 1 принят из заданной территориальной зоны, величина сигнала на датчике 16 превышает (по модулю) величину сигнала на датчике 17 на вели1309053

3 чину, превышающую порог срабатывания компаратора 18, на выходе последнего появляется импульс, своим передним фронтом запускающий дополнительный одновибратор

19. Одновибратор 19 выдает разрешающий импульс на другой управляющий вход элемента И 4. Длительность этого импульса выбирается несколько большей длительности импульса на выходе одновибратора 3.

В этом случае элемент И 4 открывается и задним фронтом импульса с выхода второго одновибратора 3 запускается формирователь 5 импульсов, который вырабатывает нормализующий импульс, поступающий на управляющий вход амплитудноимпульсного модулятора 6. При этом на информационный вход модулятора 6 с выхода пикового детектора 12 подается квазипостоянное напряжение, величина которого равна максимальной амплитуде сигнала на входе пикового детектора 12. Таким образом, на выходе модулятора 6 появляется импульс с нормализованными неинформативными параметрами, амплитуда которого равна максимальной амплитуде первого компонента исследуемого многокомпонентного сигнала. Этот импульс регистрируется в соответствующем канале многоканального амплитудного анализатора 7.

В предлагаемом устройстве элемент И 4 может представлять собой два последовательно соединенных аналоговых ключа.

На управляющий вход одного из них подается сигнал с выхода сумматора 10, а на управляющий вход другого — с выхода одновибратора 19. Именно этот вариант рассмотрен в описании. Наличие сигнала на выходе каждого из узлов 3, 0 и 19 отображает логическую «1», а его отсутствие — логический «О». Сигнал на выходе элемента И 4 появляется только в том случае, когда на всех его входах будет одновременно сигнал «1».

Задним фронтом импульса с выхода одновибратора 2 запускается схема разряда пикового детектора 15, возвращающая пиковые детекторы 12 и 14 в исходное состояние. Устройство готово к анализу следующего сигнала.

Если сигнал на входе 1 принят не из заданной территориальной зоны, величина сигнала на датчике 16 не превышает (по модулю) величины сигнала на датчике 17 на величину, обеспечивающую срабатывание компаратора 18. Следовательно, одновибратор 19 не запускается, элемент И 4 не открывается и такой сигнал анализатором 7 не регистрируется.

Если к моменту окончания импульса на выходе одновибратора 3 величина напряжения на выходе сумматора 10 не превышает заданной пороговой величины, что свидетельствует о включении в процесс ана-!

5 лиза только импульсов предразряда, элемент И 4 оказывается закрытым, а элемент 9 ЗАПРЕТ вЂ” открытым. В этом случае независимо от направления, с которого принят сигнал, он анализатором 7 не регистрируется. Задним фронтом импульса с выхо>р да одновибратора 3 через открытый элемент 9 ЗАПРЕТ запускается формирователь 8 импульсов, возвращающий одновибратор 2 в исходное состояние (импульс на его выходе заканчивается). Это в свою очередь приводит к запуску схемы 15 разря25 да пикового детектора, которая возвращает в исходное состояние пиковые детекторы 12 и 14. Устройство готово к анализу следующего сигнала.

Формула изобретения

Устройство для определения распределения вероятностей максимальных амплитуд разрядов молнии по авт. св. № 942063, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет регистрации распределения вероятностей, соответствующего разрядам в заданной территориальной зоне на заданном направлении, оно содержит дополнительный одновибратор, компаратор и первый и второй датчики сиг40 налов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора, выход которого через дополнительный одновибратор соединен с третьим входом элемента И.

13090 53

Составитель Э. Сечина

Редактор А. Ворович !екрсд И. Верес Корректор А. Зимокосов

Заказ 1436/43 Гнраж 673 11одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4