Устройство для регистрации грозовых разрядов

 

О П И С А Н И Е (и) 558240

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.12.75 (21) 2195929/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.77. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 07.07.77 (51) М. Кл."- 6 01W 1,/16

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и аткрытий (53) УДК 551.508.9 (088,8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

В. И. Потапкин и А. А. Дульзон

Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехническом институте им. С. М. Кирова (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ГРОЗОВЫХ

РАЗРЯДОВ

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

Известны устройства для регистрации грозовых разрядов (счетчики молний), реагирующие на резкие изменения электромагнитного поля, вызванные грозовыми разрядами. Такие счетчики молний обычно состоят из последовательно соединенных антенны, фильтра, порогового устройства, одновибратора, усилителя, регистрирующего устройства и устройства контроля.

Однако указаннные счетчики молний имеют такое соотношение между вероятностью регистрации разряда молнии и расстоянием до места его возникновения, что более мощные грозовые разряды регистрируются с более удаленных расстояний. Определение эффективного радиуса действия для конкретного счетчика молний является очень сложной проблемой, поэтому на практике его определяют с погрешностью, достигающей 50%, а это ведет к еще большим неточностям при нахождении числа грозовых разрядов, приходящихся на единицу земной поверхности.

Указанные недостатки частично устранены в детекторе интервала от вспышки молнии до грома, которые воспринимает наряду с электромагнитными импульсами дополнительную пнформацшо о разряде молнии, а ичепно сигнал грома.

Известньш детектор интервала от вспышки молнии до грома состоит пз последовательно соединенных антенны, приемника амплитудномодулированных сигналов, счетчика импульсов, накопительного конденсатора, триггера

Шмитта и таймера. Другой вход таймера связан с микрофоном через приемник звука.

Этот детектор предназначен для измерения расстояния до удара молнии; его тайчер запускается электромагнитным импульсом, воспринимаемым антенной и прошедшим специальную обработку, а останавливается после

15 прихода сигнала грома, улавливаемого микрофоном. Однако указанньш прибор также пмсет неопределенный радиус действия, так как от более мощны. . грозовых разрядов, как правило, бывают оолес мощные электромаг20 нитные импульсы и сигналы грома, которые могут быть восприняты детектором íà îî ll>>rrnx расстояниях. Кроме того, cro таймер»ожет запуститься электромагнитными импульсами от очень мощного и далекого грозового

25 разряда плп даже от электромагнитных импульсов не грозового характера.

В этом случае сигнал грома не поступает на таймер, возникает неопределенность в определении расстояния до грозового разряда и

30 сомнение в том, что он был.

558240

65

Целью изобретения является обеспечение определенности эффективного радиуса действия устройства.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено связанным с выходом приемника сигналов молнии одновибратором дальности и схемой совпадения, один из входов которой связан с выходом одновибратора дальности, а другой — с выходом приемника звуковых сигналов, а также последовательно соединенными пороговым устройством, одновибратором продол>кительности грома и регистрирующим устройством, причем выход схемы совпадения связан с входом порогового устройства.

Наличие схемы совпадения, которая пропускает на выход сигналы из приемника звука только в определенном интервале времени, задаваемом одновибратором дальности, позволяет принимать грозовые разряды в пределах определенного, наперед заданного радиуса действия.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства для регистрации грозовых разрядов; на фиг. 2 — его рабочая характеристика.

Устройство для регистрации грозовых разрядов (фиг. 1) содержит антенну 1, приемник электромагнитных сигналов молнии, включающий приемник 2 амплитудно-модулированных сигналов, счетчик импульсов 3, накопительный кон IcHcBTop 4, триггер Шмитта 5, а также одновибратор дальности 6, микрофон 7, приемник звука 8, схему совпадения 9, пороговое устройство 10, одновибратор 11 продол>кительности грома и регистрирующее устройство 12.

Электро,а! нитные сигналы молнии воспри пмаются антенной 1 и поступают на вход приемника 2, который обычно работает в диапазоне частот 400 †5 кГц. В приемнике 2 производится детектирование радиочастотных сигналов, которые излучаются молнией, и на выход его проходят только те импульсы, амплитуда которых превосходит определенный пороговый уровень, что позволяет в некоторой степени избавиться от сигналов ниже порогового уровня, соответствующих далеким молниям или помехам не грозового характера.

Выход приемника 2 связан со входом счетчика импульсов 3, который производит подсчет числа импульсов, связанных с каждой вспышкой молнии. Счетчик импульсов 3 на каждый импульс, поступивший на его вход, вырабатывает на выходе стандартный импульс, имеющий определенную амплитуду и продолжительность. Накопительный конденсатор 4 заряжается выходными имлульсами счетчика импульсов 3. Постоянная времени разряда накопительного конденсатора 4 выбирается в пределах 2 — 3 с. Чем выше скорость поступления импульсов, тем до большего напря>кения заряжается конденсатор 4. Как только это напряжение превышает определенный порог, срабатывает схема триггера Шмитта

5. Так как количество и скорость поступления импульсов для разрядоз молнии облако †земля обычно больше, чем для междуоблачных разрядов, то изменяя порог срабатывания триггера Шмитта 5, можно добиться преимущественного приема разрядов молнии, связанных со вспышками оолако — земля.

В предлагаемом устройстве срабатывание триггера Шмитта 5 приводит к запуску одновибратора дальности 6, который выдает разрешающий сигнал,на один из входов схемы совпадения 9. На другой вход схемы совпадения 9 поступают сигналы грома, которые воспринимаются микрофоном 7. фильтруются и усиливаются в приемнике звука 8. Сигналы грома могут пройти на выход схемы совпадения 9 только в то время, когда одновибратор дальности 6 находится во временно устойчивом состоянии. Следовательно, изменяя время выдержки одновибратора дальности 6, можно изменять радиус действия предлагаемого устройства.

Сигналы грома, пришедшие через схему совпадения 9, поступают на вход порогового устройства 10. Если их амплитуда превосходит пороговый уровень, они запускают одновибратор 11 продолжительности грома. Так как согласно имеющимся литературным данным продолжительность грома составляет обычно от 5 до 20 с, то время выдер>кки одновиоратора 11 принимается порядка 20 с, чтобы от одной и той же вспышки молнии гром не был зарегистрирован несколько раз. Импульсы, вырабатываемые одновибратором 11, поступают на вход регистрирующего устройства 12, в качестве которого может быть использован счетный или самопишущий прибор. Одновибраторы 6 и 11, запустившись от поступивших на их выходы импульсов, остаются на время их выдержки не чувствительными к остальным, поступающим на их входы, сигналами.

Так как в соответствии с условиями распространения в атмосфере Земли сигналы грома ооычно не могут быть услышаны на расстоянии более 25 км, радиус действия предлагаемого устройства для регистрации грозовых разрядов должен быть менее 25 км.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет регистрировать грозовые разряды, происходящие в пределах определенного радиуса от места установки прибора. Полученные данные могут быть использованы для оповещания о наличии грозовой деятельности в пределах этого радиуса и расчета числа грозовых разрядов, приходящихся на единицу земной поверхности.

Формула изобретения

Устройство для регистрации грозовых разрядов, содержащее антенну и приемник электромагнитных сигналов молнии, а также микрофон и приемник звуковых сигналов грома, отличающееся тем, что, с нелью обеспе558240

Фиа. 1.

Фиг.2

С оста в и тель С. Не пом ня ща я

Техред А. Камышникова Корректор Л. Брахнина

Редактор И. Шубина

Заказ 1252/1б Изд. М 442 Тираж 722 Подписное

1.1!1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 чения Определенности ЗОфективного ра1иус 1 действия устройства, оно снабжено связанным с выходом приемника сигналов молнии одновибратором дальности и схемой совпадения, один из входов;которой связан с выходом одновибратора дальности, а другой — с выходом приемника звуковых сигналов, а также последовательно соединенными пороговым устройством, одновибратором продолжительности гром а и регистрирующим устройством, 5 причем выход схемы совпадения связан с входом порогового устройства.