УСТРОЙСТВО ПОИСКА МОЛНИЕВЫХ РАЗРЯДОВ Российский патент 2016 года по МПК G01S5/00 G01S13/95 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в навигационных и метеорологических системах.

Известно устройство поиска молниевых разрядов изложенное в книге «Исследования закономерностей пространственного распределения молниевых разрядов в грозовых облаках», автор Бжекшиев, Сураждин, Лолович. Высокогорный геофизический институт, г. Нальчик, 2002, стр. 3-19. В нем благодаря грозопеленгации определяется направление на грозовой разряд. При этом осуществляются преобразование электромагнитного сигнала в электрический и отображение его на индикаторе, на соответствующем направлении. Однако для определения направления с достаточной точностью в увеличенном угле поля зрения необходима громоздкая пеленгационная аппаратура. Кроме того, устройство не способно определить дальность.

Известно устройство поиска молниевых разрядов, изложенное в книге «Радиоэлектронная промышленность». ООО ИД Военный парад, - М., 2010 г., Минаев В.Н., стр. 71-72, 74. Оно может состоять из тех же узлов. Однако устройство также не способно определять дальность и направление в увеличенном угле поля зрения без уменьшения точностных характеристик и увеличения громоздкости с помощью предлагаемого устройства определяется дальностью направления до молниевого разряда в увеличенном угле поля зрения без уменьшения точностных характеристик и увеличения громоздкости.

Достигается это использованием грозопеленгатора с увеличенным углом поля зрения, а также введением второго разнесенного грозоприемника с увеличенным углом поля зрения, блока определения малого временного интервала, постоянного запоминающего устройства, блока анализаторов спектра радиоизлучения от молниевого разряда, блока выделения спектра с максимальной чистотой, преобразователя двоичного кода в десятичный. При этом выход первого грозопеленгатора с увеличенным углом поля зрения соединен с первым входом блока определения малого временного интервала, а выход второго грозопеленгатора с увеличенным углом поля зрения соединен со вторым входом блока определения малого временного интервала, имеющего группу выходов, соединенную с первой группой входов постоянного запоминающего устройства, имеющего группу выходов, вторую группу входов, соответственно соединенные с группой входов индикатора и через преобразователь десятичного кода в двоичный, через блок выделения спектра с максимальной частотой с группой выходов блока анализаторов спектра радиоизлучений до молниего разряда, вход которого соединен с выходом второго грозопеленгатора.

На фиг. 1 и в тексте приняты следующие обозначения:

1, 2 - грозопеленгаторы с увеличенным углом поля зрения,

3 - блок анализаторов спектра радиоизлучения до молниего разряда,

4 - блок выделения спектра с максимальной частотой,

5 - преобразователь десятичного кода в двоичный,

6 - блок определения малого временного интервала,

7 - постоянное запоминающее устройство,

8 - индикатор.

При этом выходы грозопеленгаторов с увеличенным углом поля зрения 1, 2 соответственно соединены с первым и вторым входами блока определения малого временного интервалов 6, имеющего группу выходов, соединенные с первой группой входов постоянного запоминающего устройства 7, имеющего группу выходов и вторую группу входов, соответственно соединенные с группой входов индикатора 8 и через преобразователь десятичного кода в двоичный 5, через блок выделения спектра с максимальной частотой 4 - с группой выходов блока анализатора спектра радиоизлучения от молниевого разряда 3, вход которого соединен с выходом грозопеленгатора с увеличенным углом поля зрения 2.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выходов грозопеленгаторов с увеличенными углами поля зрения 1, 2, например 90 разнесенные друг относительно друга на базовые расстояния например 200-500 м, поступает соответственно на первый и второй входы блока определения малого временного интервала 6. В грозопеленгаторах осуществляется преобразование электромагнитных сигналов в электрические. Одновременно сигнал с выхода грозопеленгатора 2 поступает в блок анализаторов спектра радиоизлучения от молниего разряда 3. Дальность определяется путем анализа спектра радиоизлучений до молниего разряда. Чем больше частота радиоизлучений, тем меньше дальность ее распространения. Поэтому выделив максимальную частоту спектра можно определить дальность до молниего разряда. Точность определения дальности зависит от количества анализаторов в блоке 3, количество которых может быть равно, например, 30. В блоке определения спектра с максимальной частотой 4, куда поступают частоты с блока 3, определяется номер анализатора с максимальной частотой и формируется десятичный код, который далее преобразуется в двоичный в преобразователе десятичного кода в двоичный 5, поступающий на вторую группу входов постоянного запоминающего устройства 7.

Пример конкретного исполнения блоков 3, 4 представлен в книге «Радиотехнические системы». Казаринов, 1990 г., стр. 353-355. В зависимости от нахождения грозового фронта база может поворачиваться по часовой или против часовой стрелки. Блок определения малого временного интервала определяет временное рассогласование между сигналами, поступающими на первый и второй входы этого блока. Пример конкретного исполнения этого блока представлен в книге Васин В.В., Степанов Б.М. «Справочник-задачник по радиолокации».- М., 1977, стр. 214.

Для более подробного пояснения работы воспользуемся фиг 2, где приняты следующие обозначения: 9 - счетчик, 10 - блок элементов совпадения, 11 - линия задержки, 12 - тактовый генератор, 13 - элемент совпадения, 14 - триггер, 15 - линия задержки, 16 - блок выделения переднего фронта сигнала, 17 - линия задержки, 18 - блок выделения переднего фронта сигнала 18. Сигнал с выхода грозоприемника 1 через первый вход блока 6, через блок выделения переднего фронта сигнала 16 поступает на первый вход триггера 14, а сигнал с выхода грозопеленгатора 2 через второй вход блока 6, через блок выделения переднего фронта сигнала 18, через линию задержки 17 поступает к второму входу триггера 14. Таким образом, триггер 14 перебросится на время, равное временному рассогласованию между двумя сигналами с грозопеленгаторов 1, 2, и даст разрешение элементу совпадения 13 на прохождение следующих друг за другом импульсов с тактового генератора 12 на вход счетчика 9, который осуществляет счет импульсов за время между двумя сигналами. Линия задержки 17 задерживает сигнал с грозопеленгатора 2, где размещен блок 6, на время передачи сигнала с грозопеленгатора 1, зависящее от величины базы между грозопеленгаторами. С выхода линии задержки 16 также поступает сигнал через линию задержки 15, равную времени срабатывания узлов 9-11, на вход блока элементов совпадения 10, разрешая прохождение кода со счетчика 9 через группу выходов блока 6 в постоянное запоминающее устройство 7, а через линию задержки 11 сигнал поступает на установку счетчика 9 в исходное состояние. Величина линии задержки равна времени передачи информации со счетчика 9.

В отличие от аналога в предлагаемом устройстве обеспечивается определение направления в широком угле поля зрения, например 90°. Каждому коду дальности с блока 5 и временному интервалу с блока 6 соответствует определенное направление. Для пояснения воспользуемся фиг. 3. Пусть молниевые разряды, следующие один за другим, находятся в точка O и O1. Точка А и Б соответствует местоположениям грозоприемников. Тогда направление до точки O будет характеризовать разность ОБ-ОА при известной дальности, а направление до точки O1 - разность O1Б-O1А. Таким образом, на соответствующей дальности каждой разности будет соответствовать определенное направление. Точность определения направления зависит от базы, быстродействия интегральных схем и частоты работы тактового генератора блока 5. Место установки базы выбирается заранее.

Информация о направлении с постоянного запоминающего устройства 7 считывается в индикатор 8 для отображения. Базу можно разворачивать в направлении грозового фронта. При прочих равных условиях точность определения направления может составлять 20 минут. Предлагаемое устройство может быть использовано в метеорологии, навигации. Величина базы в зависимости от характера использования может составлять 50-500 м. Таким образом, своевременное определение направлений до многих молниевых разрядов позволяет своевременно подготовиться к надвигающийся стихии, что обеспечит экономический эффект.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в навигационных и метеорологических системах. Достигаемый технический результат - определение дальности до молниевых разрядов без ухудшения точностных характеристик и без увеличения габаритов устройства. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит определенным образом соединенные между собой два разнесенных грозопеленгатора с увеличенным углом поля зрения, блок определения малого временного интервала, постоянное запоминающее устройство, блок анализаторов спектра радиоизлучения от молниевого разряда, блок выделения спектра с максимальной частотой, преобразователь десятичного кода в двоичный, индикатор. 3 ил.

Устройство поиска молниевых разрядов, состоящее из грозопеленгатора и индикатора, отличающееся тем, что используется грозопеленгатор с увеличенным углом поля зрения, а также вводятся разнесенный грозопеленгатор с увеличенным углом поля зрения, блок определения малого временного интервала, постоянное запоминающее устройство, блок анализаторов спектра радиоизлучения от молниего разряда, блок выделения спектра с максимальной частотой и преобразователь десятичного кода в двоичный, при этом выход первого грозопеленгатора с увеличенным углом поля зрения соединен с первым входом блока определения малого временного интервала, а выход второго грозопеленгатора с увеличенным углом поля зрения соединен со вторым входом блока определения малого временного интервала, имеющего группу выходов, соединенную с первой группой входов постоянного запоминающего устройства, имеющего группу выходов, вторую группу входов, соответственно соединенные с группой входов индикатора и через преобразователь десятичного кода в двоичный, через блок выделения спектра с максимальной частотой с группой выходов блока анализаторов спектра радиоизлучений до молниего разряда, вход которого соединен с выходом второго грозопеленгатора.