Устройство для комплексной регистрации грозовых разрядов Советский патент 1984 года по МПК G01W1/16 

Изобретение относится к метеорологическим приборам/и может быть использовано для регистрации грозовых разрядов типа «облако-земля в зонах определенного азимута и радиуса действия устройства на метеостанциях, а также может найти применение для исследования параметров молнии и в комплексе средств защиты объектов от ударов молний. По основному авт. св. № 974316 известно устройство для комплексной регистрации грозовых разрядов, содержащее канал приема электромагнитного излучения грозового разряда, канал приема светового излучения, связанные со схемой совпадения, выход которой соединен с пороговым элементом, последовательно с которым включены одновибратор и регистратор, третий канал, предназначенный для регистрации светового излучения грозового разряда, содержащий приемники с пороговыми элементами на выходе, схему согласования, к входам которой подключены эти пороговые элементы, и одновибратор на выходе схемы согласования, подключенный к третьему входу схемы совпадения. Выходы пороговых элементов третьего канала подключены к регистратору. Все приемники светового излучения установлены на наземном объекте по азимутам 1. Однако с помощью этого устройства невозможно произвести регистрацию амплитудных и временных характеристик грозовых разрядов, определить их полярность. Цель изобретения - измерение амплитудных, временных характеристик и полярности грозовых разрядов типа «облако-земля, регистрируемых в определенном азимуте и радиусе действия устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство введены электронный осциллограф, два одновибратора, генератор гашения луча, схема «ЗАПРЕТ янтегратор, аналоговый ключ, линия задержки, автоматическая фотокамера, усилитель и одновибратор протяжки, причем выход антенны через интегратор соединен с первым входом аналогового ключа, вторым входом подключенного через первый одновибратор к выходу одновибратора дальности канала приема электромагнитного излучения, а выходом - к входу X через линию задержки - к входу У электронного осцилографа, вход 2 которого подключен к выходу схемы ЗАПРЕТ, первый вход которойJ соединен с выходом генератора гашения луча, а второй вход через второй одновибратор - с выходом одновибратора дальности канала светового излучения, при этом выход первого одновибратора подключен через одновибратор протяжки и усилитель к автоматической фотокамере, выход которой соединен с регистратором. На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 - его рабочая характеристика, представляющая собой зависимость между вероятностью регистрации разрядов молнии р и его расстоянием R от места установки; на фиг. 3 - типичная осциллограмма напряженности электромагнитного поля наземных грозовых разрядов в главной стадии их развития. Устройство содержит три канала: канал электромагнитного излучения, включающий антенну 1, приемник 2 электромагнитных сигналов, одновибратор 3 дальности, интегратор 4, одновибратор. 5, аналоговый ключ 6, линию 7 задержки и электронный осциллограф 8; канал светового излучения, состоящий из восьми оптических приемников 9 и соответственно восьми пороговых устройств 10, согласующего устройства И, одновибратора 12 дальности, генератора 13 гащения луча, одновибратора 14 и схемы «ЗАПРЕТ 15; звуковой канал, включающий микрофон 16 и приемник 17 звука, а также схему 18 совпадения, пороговое, устройство 19, одновибратор 20 и регистратор 21. Кроме того, имеется автоматическая фотокамера 2 со схемой управления, содержащей усилитель 23 и одновибратор 24 протяжки пленки. Устройство для комплексной регистрации грозовых разрядов раб.отает следующим образом. Электромагнитные сигналы грозового разряда воспринимаются антенной 1 и, пройдя через приемник 2, поступают на вход одновибратора 3 дальности. Если амплитуда сигнала на входе одновибратора превышает порог его срабатывания, последний переходит во временно устойчивое состояние И на это время выдает сигнал на первый вход схемы 18 совпадения и на вход одновибратора 5. При поступлении сигнала этот одновибратор вырабатывает импульс с длительностью, равной максимально возможному времени излучения одно-многокомпонентного разряда молнии, например, 1-2 с, и разрешает прохождение через аналоговый ключ 6 электромагнитных колебаний, воспринимаемых антенной и проинтегрированных схемой 4. С выхода аналогового ключа принимаемые сигналы молнии поступают на вход X усилителя внешней синхронизации осциллографа 8 и через линию 7 задержки - на вход У усилителя вертикального отклонения. Световое излучение грозового разряда принимается ориентированными по сторонам Света оптическими приемниками 9, где оно преобразовывается в соответствующие электрические сигналы, которые выдаются на пороговые устройства 10. В момент регистрации грозового разряда срабатывает только то пороговое устройство, на вход которого поступает сигнал с приемника, ориентированного в сторону вспышки молнии. Сигнал с порогового устройства поступает через согласующее устройство II на одно- вибратор 12 дальности, определяющий совместно с одновибратором дальности электромагнитного канала радиус действия, а также на регистратор устройства, которое индицирует азимут. С выхода одновибратора дальности сигнал светового излучения молнии поступает на второй вход схемы 18 совпадения и на вход одновибратора 14, который, как и одновибратор 5 электромагнитного канала, вырабатывает импульс с длительностью, равной максимально возможному времени излучен 1я грозового разряда. В момент поступления этого импульса на схему «ЗАПРЕТ 15 последняя прекращает пропускать сигналы генератора 13 гащения луча на вход Z внешней модуляции осциллографа и на его экране высвечивается сигнал, принимаемый электромагнитным каналом устройства в течение времени, задаваемого одновибратором канала светового излучения молннии.

Звуковые сигналы грома, воспринимаеMbie микрофоном 16, фильтруются и усиливаются в приемнике 17 звуковых сигналов и поступают на третий вход схемы 18 совпадения, которая пропускает эти сигналы только при наличии трех сигналов на входе. С выхода последней сигналы звукового излучения поступают на поровогое устройство 19 и далее - на одновибратор 20 продолжительности грома. Каждое срабатывание одновибратора 20 отмечается в регистраторе 21.

Автоматическая фотокамера 22 производит покадровую съемку сигналов, индицируемых на экране осциллографа, от командных импульсов, вырабатываемых схемой

управления,, одновибратор 24 протяжки пленки которой запускается по заднему фронту импульсов, поступающих от одновибратора электромагнитного канала. Сиг5 нал с выхода одновибратора 24 усиливается схемой 23 и поступает на управляющий вход фотокамеры, связанный с механизмом протяжки пленки, работоспособность которого контролируется контактным устройством, Q которое срабатывает после протяжки фотопленки и соединено через контрольный выход фотокамеры с регистратором 21.

Таким образом, устройство производит регистрацию электромагнитного излучения молнии на экране осциллографа только при 5 наличии на его входе Z сигнала светового излучения. Устройство измеряют только наземные грозовые разряды в главной стадии их развития потому, что оптические приемники светового канала ориентированы в гоQ ризонтальной плоскости, имеют спектральную характеристику и избирательность по яркости светового потока, характерных для главной стадии молнии типа «облако-земля. По осциллограмме напряженности электромагнитного поля, получаемой на 5 экране осциллографа (фиг. 3), можно определить следующие характеристики грозового разряда: амплитуду , длительность переднего фронтаТп., крутизну фронта |- , длительность импульса 1„, полярность - Е. Одновременно с регистрацией амплитудных

0 и временных характеристик грозового разряда устройство подсчитывает их количество в зоне, определяемой радиусом действия, и определяет направление на разряд. Точность регистрируемых характеристик повыщается при фиксации осциллограмм на фо5топленке с помощью автоматической фотокамеры.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ РЕГИСТРАЦИИ ГРОЗОВЫХ РАЗРЯДОВ по авт. св. № 974316, отличающееся тем, что, с целью измерения амплитудных, временных характеристик и полярности грозовых разрядов типа «облако-земля, регистрируемых в определенном азимуте и радиусе действия устройства, в него введены электронный осциллограф, два одновибратора, генератор гашения луча, схема «ЗАПРЕТ, интегратор, аналоговый ключ, линия задержки, автоматическая фотокамера, усилитель и одновибратор, протяжки, причем выход антенны через интегратор соединен с первым входом аналогового ключа, вторым входом подключенного через первый одновибратор к выходу одновибратора дальности канала приема электромагнитного излучения, а выходом - к входу X и через линию задержки - к входу У электронного осциллографа, вход 2 которого подключен к ВЫХО.Д.У схемы ЗАПРЕТ, первый вход которой соединен с выходом генератора гашения луча, а второй вход через второй одновибратор - с выходом одновибратора дальности канала светового излучения, при этом выход первого одновибратора (Л подключен через одновибратор протяжки и усилитель к автоматической фотокамере, выход которой соединен с регистратором. СО о со

1

0,8 0,6 0/t-0,2 О

К(км}

фиг.2

О

0.1

фиг. 5