Способ определения характеристик молнии

 

Изобретение относится к метеорадиолокации, а именно к способам дистанционного зондирования облаков, и может быть использовано в авиации, для прогноза лесных пажаров, защиты от молний летательных аппаратов, линий электропередач и других объектов. Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей способа путем измерения энерговыделения в молниевых разрядах. Устройство, с помощью которого может быть реализован способ, содержит радиолокационную станцию 1, блок определения длительности отраженного сигнала 2, блок кодирования 3, генератор кодов эталонных длительностей 4, блок сравнения кодов 5 и индикатор 6. Радиолокационная станция 1 посылает зондирующие сигналы на молниевый канал и принимает отраженные от него сигналы, которые поступают в блок определения длительности отраженного сигнала 2, где формируется сигнал, пропорциональный длительности отражененого сигнала, связанного с энерговыделением молниевого разряда. Выходной сигнал блока 2 кодируется в блоке кодирования 3. Этот код поступает на первый вход блока сравнения кодов 5, на второй вход которого подается опорный сигнал от генератора кодов эталонных длительностей 4. В результате проводимого в блоке 5 сравнения формируется сигнал, пропорциональный величине энерговыделения молниевого разряда, который и выводится на индикатор 6. 1 ил.

Изобретение относится к метеорадиолокации, а именно к способам дистанционного зондирования облаков, и может быть использовано в авиации, для прогноза лесных пожаров, защиты от молний летательных аппаратов, линий электропередач и других объектов народного хозяйства. Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей способа определения характеристик молнии путем изменения энерговыделения в молниевых зарядах. На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства, с помощью которого может быть реализован способ определения характеристик молнии. Устройство содержит радиолокационную станцию 1, блок определения длительности отраженного сигнала 2, блок кодирования 3, генератор кодов эталонных длительностей 4, блок сравнения кодов 5 и индикатор 6. Устройство работает следующим образом. Радиолокационная станция 1 посылает зондирующие сигналы на молниевый канал и принимает отраженные от него сигналы. Принятые сигналы поступают в блок определения длительности отраженного сигнала 2, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный длительности τ отраженного сигнала, связанного с продолжительности существования молниевого разряда, а значит и его энерговыделением W. Выходной сигнал блока 2 поступает в блок кодирования 3, в котором генерируется код, однозначно связанный с величиной входного сигнала. Это код поступает на первый вход блока сравнения кодов 5, на второй вход которого подается опорный сигнал от генератора кодов эталонных длительностей 4. Последовательность кода на выходе генератора эталонных длительностей 4 представляет собой форму записи зависимости τ (W), которая предварительно определяется на основании аналитико-статистического анализа априорной информации об энергии грозовых разрядов, полученной для данных условий наблюдения в процессе эксплуатации радиолокационной станции. В результате проводимого в блоке 5 сравнения измеренного значения τ с эталонной зависимостью τ (W) на выходе блока сравнения кодов 5 формируется сигнал, пропорциональный величине энерговыделения W молниевого разряда, который и выводится на индикатор. Интервал длины волн λ для зондирования молнии выбирают таким образом, чтобы волна не поглощалась в облаках и осадках (это дает нижнюю границу интервала длин волн 5 см) и чтобы величина отраженного сигнала имела регулярную зависимость от исходных параметров канала молнии пространственного расположения и энерговыделения (по этой причине верхняя граница интервала длин волн составляет 50 м). Частоту следования импульсов определяют так, чтобы время обращения радиолуча к каждой точке канала молнии было бы меньше минимальной длительности τ _о радиоотражения от молний в некоторое число раз N, определяемое требуемой точностью нахождения W. Так, если требуется, чтобы погрешность не превышала 8% то N (1/0.08) 12.5. С другой стороны, для определения времени τ следует выполнять не менее трех измерений отраженного сигнала и значение N ограничено снизу условием N > 2. Минимальная длительность τ _о радиоотражения составляет 0,03 сек ( τ > 0,03 сек), она соответствует длительности τ радиоотражения от канала молнии с минимальным энерговыделением 4 Дж/см. Таким образом, период следования импульсов не должен превышать величины 0,003/3 0,01 сек. Способ можно проиллюстрировать следующим примером. Пусть измерение временной зависимости отраженного от молниевого канала сигнала приводят с помощью РЛС, имеющей мощность передатчика 200 кВт; минимальная применяемая мощность 10Е-13 Вт, длительность импульса 6 мксек, частоту следования импульсов 330 Гц, длину волны 2 м, угол раскрыва диаграммы направленности по горизонтали 11^о, угол раскрыва диаграммы направленности по вертикали 30^о. И пусть в результате измерений установлено, что длительность отраженного сигнала составляет 0,28 сек. Известно, что этой длительности соответствует энерговыделение, равное 60 Дж/см. Техническое использование изобретения дает возможность оперативного прогноза грозоопасности облаков и их эволюции, что важно для определения их возможного воздействия на летательные аппараты. Использование изобретения для набора статистики по энергии грозовых разрядов дает возможность учитывать степень опасности молний при проектировании и строительстве линий электропередач и других объектов народного хозяйства, а также для прогноза частоты лесных пожаров.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК МОЛНИИ, в котором последовательно проводят обнаружение молниевого разряда, импульсное радиозондирование канала молнии и измерение длительности отраженного радиосигнала, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения энерговыделения в молниевых разрядах, сравнивают измеренную длительность отраженного радиосигнала с предварительно определенным набором эталонных длительностей, соответствующих различным значениям энерговыделения в молниевом канале, и определяют величину энерговыделения, причем зондирование молниевого канала осуществляют в диапазоне длин волн от нижнего предела, соответствующего нижней границе радиопрозрачности атмосферы, до верхнего предела, равного средней длине звеньев молнии, при этом период следования зондирующих импульсов устанавливается меньшим минимальной разности элементов из набора эталонных длительностей. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что зондирование молнии осуществляют в диапазоне длин волн от 5 сантиметров до 50 метров.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---