Счетчик молний Советский патент 1984 года по МПК G01W1/16 

05 Ьп

эо о :о

СЧЕТЧИК МОЛНИЙ, содержащий последовательно соединенные антенну и согласуюции узел, к выходу которого подключены две параллельные цепи. состоящие из одновибратора и последов вательно соединенных фильтра, пикового детектора и усилителя, схему совПсщения, входы котороп связаны с выходами одновибраторов, блок задержки, формирователь и регистратор, о т л и ч а ю Д и П с я тем, что, с целью обеспечения возможности регистрации числа грозовых разрядов с территории кольцеобразной форгиы, он сна.бжен блоком вычисления отношений, включенньм между блоком задержки и формирователем, выход которого под-ключен к регистратору, В1лходы усил телей связаны с входами блока вычисления отношений, выход схемы совпадения - с входом блока задержки, а одновибраторы включены между фильт(Л рами и дополнительными входами пиковых детекторов.

«/г/ Изобретение относится к кзкерич Тельной технике в метеорологии и может быть использовано для регистрации количества молний .и моментов начала и окончания грозы. Известен с« етчик молний, содерлса иий последовательно соединенные антенну и согласующее устройство, к выходу которого подсоединены две имекхчие разные полосы пропускания параллельные цепи, каждая с фильтро и одновибратором, выходы которых че рез схемы совпадения связаны с регистратором. В устройстве имеется также блок вычитания г подключенный входаг/ш к фильтрам двух параллельных цепей, выходы которого через формирукндие устройства связаны с . вxoдa ш схем совпадения f , Устройство предназначено для раз дельной регистрации наземных и облачных разрядов и не может быть использовано для регистрации грозовых разрядов с территории кольцеобразно , - Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является счетчик молний, содержащий последовательно соединенные антенну и согласукадее устройство, к выходу которо.го подсоединены две имекхцие :разные полосы пропускания параллельные цепи, кажда из которых состоит из последовательно соединенных фильтра пикового детектора и одновибратора, выходы ко торых через основные схемы совпадения связаны с регистратором. В устройстве; имеется также блок вычитания подключенный входами к пиковьлм дете торам двух параллельных цепей, выход которого через дополнительную совпадения и формирующие устройства связан с .входами основных схем совпа дения, К выходу одного из пиковых детекторов подключено устройство задержки., выход которого связан с одним из входов дополнительной cxeivfc совпадения 2j . Устройство предназначено для достоверного разделения грозовых разрядов на наземные и облачные, однако оно не может быть использовано для регистрации грозовых разрядов с территории кольцеобразной формы, что не обходимо для повышения помехоустойчи вости прибора от сигналов негроэового характера и изучения вопросов избирательной грозопоражаемости. Цель; изобретения - обеспечение .возможности регистрации числа грозовых рг13рядов с Территорий кольцеобразной формы. Для достижения поставленной цели счетчик молний, содержащий последовательно соединеннее антенну и согла сующий узел, к выходу которого подклвэчены две параллельные цепи, состоящие из одноЕибратора и последовательно соединенных фильтра, пикового детектора к усилителя, cxervn, совпадения,- входы которой связаны с выходами одновибраторов, блок задержки, формирователь и регистратср, снабжен .блоком вычисления отношений, включенным между блоком задержки и фop 1Ирователем, выход которого подключен к регистратору, выходьз усилителей связаны с входами блока вычисления отношений, выход схег-и совпадения с входом блока задержки, а одновИбраторы включены между фильтрами и допол китель ныгли входами пиковых детек торов. На фиг., 1 представлена структурная схема-счетчика молний р на фиг. 2 территория кольцеобразной lyopiOJS, в пределах которой проиого.диГ регистрация грозовых разрядов. Счетчик молний содержит последовательно соединенные антенну 1 и согласующий узел 2, к выходу которого подсоединены две имеющие рг1зные полое сы пропускания параллельные цепи, кг1ждая из которых ссстоит из одновибраторов к последовательно соединенных фильтра, пикового детектора и усилителя,. Причем одновибратор в каждой из параллельных цепей включен между выxoдo фильтра и дополнительным axof дом пико.вого детектора. Так, первая из параллельных цепей состоит кз первого одновибратора 3,- первого фильтра 4, первого детектора 5 и первого усилителя 6, а вторая - из второго одновибратора 7, второго фильте; ра 8, второго пиковох о детектора 9 и второго усилителя 10„ В счетчике молний имеются эакже последовательно соединенные схема 11 совпадения,, входгл которой связаны с выходагда однозибраторов 3 и 7, блок 12 задержки, блок 13 вычисления отношений, формирователь 14 и регистратор 15 Основные входы блока 13 вычисления отношений соединены с выходам - усилителей 6 и 10. Принцип работы предлагаемого счетчика.молний, который регистрирует злектромагнитные сигналы грозовых раз| яЛов, происходящих в пределах определенного диапазона расстояний от места установки прибора (в пределах кольца, в центре которого установаен прибор) заключается Б следу вдцем. Электромагнитный сигнал, генерируемой молнией, состоит из нескольких составляюадик, которые по разному затухают по мере распространения от источника до места регистрации. Так, например, электростатическая, составляющая изменяется обратно пропорционально кубу расстояния, а радив ационная - обратно пропорционально первой степени расстояния. В опреде ленных диапазонах частот возможна ранлельная регистрация электростатической и радиационной составляющи Таким образом, если выделить едектр статическую и радиационную составлягацую электромагнитного 6игнала,мо нии и вычислить их отношение, то определенный диапазон отношений эти составляющих будет сввтветствовать определенному диапазону расстояний от молнии до места регистрации. На фиг. 2 показано, что регистра ция молний производится в TO4KG 16 (место установки анТенны 1), приче рагистрироватвся могут сигналы, которые генерируются молниями, ПРОИСХОДЯЩИМИ на территории, имеющей форму кольца, ограниченного двумя концентрическими окружностями 17 и 18. Счетчик МОЛНИЙ работает следующим образом. При грозовых разрядах в окружающем пространстве появляются электро магнитные сигналы в широком диапазоне частот. Эти сигналы принимаютс антенной 1 и поступают на вход согл сующего узла 2, который предназначе для согласования высокого выходного сопротивления антенны 1 с относител но небольшими входными сопротивлениями двух параллельных цепей, прироединенных к выходу согласующего узла 2. Каждая из параллельных цепей, присоединенных к выходу согласующего узла 2, работает в диапазоне частот, характерных для наземных разрядов. Первая параллельная цепь с помощью фильтра 4, имеквдего полосу пропускания 0.3 - 1 кГц, воспринимает электростатическую составляющую сигнала молнии, а вторая параллельная цепь с помощью фильтра 8, имеющего полосу пропускания 5-6 кГц чувствительна к радиационной составляющей. Когда величины сигналов на выходах фильтров 4 и 8 превысят установленные пороговые уровни, происходит запуск одновибраторов 3 и 7 Одновибраторы 3 и 7 выполняют функци пороговых устройств и расширителей импульсов. При срабатывании одновибраторов 3 и 7 на их выходах появляют ся импульсы длительностью 1 с, чю исключает регистрацию многокомпонентной молнии несколько раз. Импульсы с выходов одновибраторов 3 и 7 воздействуют на дополнительные входы пико вых детекторов 5,9 и переводят их в рабочее состо5 ние (в исходном соетоянии пиковые детекторы 5 и 9 зашун тированы). Пиковые детекторы 5 и 9 заряжаются до максимальных значений сигналов, поступающих на их входы с фильтров 4 и 8, и запоминают эти значения на 1 с. Максимальные значения этих сигналов с выходов пиковых детекторов 5 и 9 через уСилители 6 и 10 в виде квазипостоянных напряжений подаются на основные входы блока 13 вычисления отношений. Если происходит одновременное срабатывание одновибраторов 3 и 7, что обеспечивает высокую помехоустойчивость счетчика молний, то передним фронтом этих импульсов через схему 11 совпадения производится запуск блока 12 задержки. Блок 12 задержки вырабатывает прямоугольный импульс длительностью, несколько меньшей длительности импульса, вырабатываемого одновибраторами 3 или 7. 7. Задним фронтом импулвса, вырабаты Баемого блоком 12 задержки, запускается блок 13 вычисления отношений. Блок 13 вычисления отношений вычисляет отношение сигнашов, поступающих на его основные входы с выходов усилителей 6 и 10. Если вычисленное отнесение находится в заданных пределах (например, 0,8 - 1,2) , то пром исходит запуск формирователя 14 и регистрация молнии в регистраторе 15. Если вычисленное отношение выходит за указанные пределы (0,8 - 1,2), то это означает, что молния произошла за пределами кольца. В этом случае запуск формирователя 14 не происходит и молния не регистрируется. Изменять ширину кольца, а также радиусы окружностей 17 и 18 (фиг-Зможно путем изменения коэффициентов передачи уйилителей 6 и 10, а также «астройкой срабатывания формирователя 14 на определенный диапазон отношенийблока 13 вычисления отношений. Предлагаемый счетчик молний позволяет регистрировать молнии с территории кольцеобразной форгфд, т. е. в пределах определенного диапазона от места установки прибора. При этом молнии, происходящие ближе или дальше определенного диапазона расстояний, не регистрируется. Предлагаемое устройство имеет повьлшенную помехоустойчивость, так как регистрирует только те сигналы, которые в двух заданных частотных диапазонах имеют амплитуды не ниже пороговых уровней и отношение электростатиу ской и радиационной составляющих в заданных пределах. Так как в предлагаемом устройстве грозовые разряды, происходящие вблизи от места установки прибора, не подлежат ре гистрации, то это позволяет избавиться от электромагнитных помех негрозового происхождения, которые, как правило, всегда имеют место в каждом населенном пункте. Пп Предлагаег.олй счетчик молний ,позволяет регистрировать грозовые разряды от грозовых очагов, расположенных в пределах определенного диапазона раостояний от точки регистрации и, следовательно, получать информацию об избирательной, гроэопоражаемости различных объектов земной поверхности. Установив, например , счетчик в пределах, города, можно собирать информацию и плотности молний в пределах определенного

кольца, ополсьлваквдего город, где гро- зовая деятельность может существенн но отличаться от городскойт Получение информации об избирательной поражаемости участков земной поверхности крайие необходимо для обоснованного выбора средств молниезащиты различных народнохозяйственных объектов, расположенных на этих участках территории.