Фазовый анализатор грозоопасности Советский патент 1985 года по МПК G01S13/95 

тора зоны и через первый элемент И - к первому входу первого счетчи ка, второй вход и выход которого соединены соответственно с вторым выходом и первым входом первого триггера, первый выход третьего триггера подключен к первому входу второго счетчика через второй элемент И, а второй выход - к его вто рому входу непосредственно, выход второго счетчика подключен к перво входу третьего триггера, второй выход которого через третий счетчи подключен к входу дешифрато{)а, М выходов которого подключены к соот ветствующим М входам индикатора числа разрядов, а М+1-й выход подключен к первому входу четвертого 21 триггера непосредственно, а к второму - через пятый триггер, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому входу четвертого счетчика через третий элемент И, а к второму - непосредственно, выход четвертого счетчика подключен к второму входу пятого триггера,.а выход четвертого триггера подключен к входу индикатора очага, при этом вторые входы первого, второго и третьего элементов И объединены и являются первым входом индикатора, а вторые входы первого, второго и третьего триггеров и третьего счетчика объединены и являются вторым входом индикатора.

1. ФАЗОВЬП АНАЛИЗАТОР ГРОЗООПАСНОСТИ, содержащий последо-.. вательно соединенные электрическую антенну и узкополосный приемник, а также генератор и три счетчика, отличающийся тем, что, с целью повъппения точности определения дальности до грозовых очагов, в него введены восемь индикаторов, последовательно соединенные широкополосный парафазный ycилитeл, элемент ИЛИ, первый триггер, первый элемент И и первый, счетчик, последовательно соединенные второй счетчик, второй триггер и второй элемент И, последовательно соединенные третий триггер и третий элемент И, дешифратор, последовательно соединенные первый дифференцирующий элемент, первый инвертор и четвертый триггер, последовательно соединенные усилитель-ограничитель, второй дифференцирующий элемент, второй и третий инверторы, вьпсоды второго и третьего инверторов подключены соответственно к первому входу третьего триггера и к второму входу четвертого триггера, выход которого подключен к второму входу третьего элемента И, третий вход которого соединен с выходом генератора, выход электрической антенны подключен к входу широкополосного парафазного усилителя, выход первого Счетчика подключен к второму входу первого триггера, второй выход которого подключен к второму входу первого счетчика, входу первого дифференцирующего элемента и к первому входу третьего счетчика, выход второго элемента И -подключен к первому входу второго счетчика, а S второй вькод второго триггера подключен к второму входу второго счетчика и к второму входу третьего триггера, а второй вход второго триггера соединен с первьм выходом первого триггера, выход узкополосного приемник;а подключен к входу усилителя-ограничителя, выход генератора подключен к вторьм вхоЮ дам первого и второго элементов И и к первым входам каждого нз восьОд ми индикаторов, вторые входы котою рых подключены к соответствующим выходам дешифратора, выход третьего элемента И подключен к второму входу третьего счетчика, выход которого подключен к входу дешифратора. 2. Анализатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью улучшения наглядности представления информации о перемещешш, гроз и их интенсивности, каждый из индикаторов содержит первый триггер, первый выход которого через второй триггер подключен к входу индика

1

Изобретение относится к радиолокации, в частности к устройствам автоматической сигнализдции о грозоопасности и может быть использовано в радиолокационной метеорологин,в аэропортах, на нефтеналивных судах, в карьерах открытых горных разработок и на других объекта для предупреждения соответствующих служб о приближении грозоопасных облаков к -месту расположения объек

Цель изобретения - повышение точности определения дальности до грозовых очагов иулучшение,наглядности представления информации о перемещении гроз и их интенсивности.

На фиг. приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройстваi на фиг. 2 - структурная электрическая схема индикатора} на фиг. 3 - график завис{шости фазы от расстояния.

Фазовый анализатор грозоопасности содержит электрическую антенну 1 , широкополосный парафазный уси литель 2, элемент ИЛИ 3, первый, второй и третий счетчики 4-6, первый, второй и третий элементы И 7-9, первый дифференцирующий элемент 10, первый, второй, третий и четвертый триггеры 11-14,

второй дифференцирующий элемент 15, генератор 16, узкополосный приемник 17, усилитель-ограничитель 18, дешифратор 19 и восемь индикаторов 20,первый, второй и третий инверторы 21-23, при этом, каждый из индикаторов 20 содержит индикатор 24 очага, индикатор 25 числа разрядов, первый, второй и третий элементы И 26-28, первый, второй, третий и четвертый счетчики 29-32, индикатор 33 зоны, дешифратор 34 ц первый, второй, третий,, четвертый и пятый триггеры 35-39.

Устройство работает следзтощим образом.

Широкополосный сигнал излучения молнии с приемной электрической антенны 1 поступает на входы широкополосного парафазного усилителя 2 и узкополосного приемника 17. На одном из выходов широкополосного парафазного усилителя 2 независимо от полярности входного сигнала появляется импульс положительной полярности, который через элемент ИЛИ 3 проходит на первый: вход первого триггера 1I и передним фронтом опрокидьшает его. Первый триггер II, первьй элемент И 7 и первый счетчик 4 представляют собой формиро3

ватель высокостабильного прямоугольного импульса. С первого выхода первого триггера 11 на первый элемент И 7 поступает сигнал логической единицы, который разрешает прохождение импульсов через первьй элемент И 7 с генератора 16 на вход первого счетчика 4. Уровень логического нуля на выходе первого триггера II- разрешает работу первого счетчика 4. После заполнения первого счетчика 4 импульс с его выхода устанавливает первьй триггер 11 в -исходное состояние. Таким образом формируется прямоугольный сигнал длительностью 100 МКС (время ,необходимое на обработку сигнала в узкополосном приемнике 17 и запись на индикатор 20 , С первого выхода первого триггера 11 импульс передним фронтом опроквдьюает второй триггер 12. На его выходах формируются уровни сигналов, управляющих работой второго элемента И 8 и второго счетчика 5. Длительность этого импульса определяет задержку переднего фронта широкополосного, сигнала t . Передний фронт импульса на выходах второго триггера 12 жестко связан с передним фронтом прямоугольного импульса на выходах первого триггера 11. Если задним фронтом импульса на выходе второго триггера 12 опрокинуть третий триггер 13, то на его выходе передний фронт импульса будет задержан относительно переднего фрон-та широкополосного сигнала на время t , равное длительности прямоугольного импуяьс-а на выходе второго триггера 12. Таким образом на выходе третьего триггера 13 формируется сигнал с уровнем логической единицы, и его передний фронт жестко связан с передним фронтом широкополосного сигнала на выходе широкополосного парафазного усилителя 2, искусственно сдвинутого на интервал времени

зад-

Для измерения фазового сдвига

узкополосного сигнала с частотой f сигнал с узкополосного приемника 17 поступает на вход усипителя-ограничителя 18 и далее на первый дифференцирующий элемент 10 ипервый инвер.тор 21. На его выходе формируются короткие импульсы различной полярности, соответствующие нулевым пере903214

ходам. После установки третьего триггера 13 в состояние лог1тческой единицы ближайшим импул7 сом нулевого перехода с выхода второго иппер-5 тора 22 третий триггер 13 устанавливается в исходное состояние. образом на его выходе формируется прямоугольный да5пульс с длительностью, пропорциональной фазовому сдви0 ГУ узкополосного сигнала относнтель,но переднего фронта широкополосного сигнала на выходеширокополосного парафазного yci-тителя 2. Фазовый сдвиг определяется по формуле:

- (,,yio-S (-,)

где f - рабочая частота узкополосного приемника 17; t,, - длительность прямоугольного

-и А

0 импульса на выходе .торого триггера 12 ( время за.держки переднего фронта широкополосного сигнала); t - время появления очередно5го импульса нулевого перехода после уста1говки на выходе второго триггера 12 уровня логической единицы, МКС. fg - фаза, рад.

Q Фаза электрической составляющей

(47,7)г- 2

где f - частота, кГц ,

R - расстояние, км. Следовательно нзмерегпсьй фазовый сдвиг фр (формула 1) зависит от расстояния в соответствии с формулой (2). На фиг. 3 приведен график - зависимости фазы Ф (в градусах) от расстояния на частоте 1 кГц в соответствии с формулой (21, На участке 10-80 км зависимость ) . близка к линейной и используется

. восемь индикаторов 20 с градациями по 10 км каждый (0-10; 10-20 км и т.д. до 80 км ). На участке до 80 км фазовый сдвигсоставляет примерно 400 мкс, т.е. на одну градацию дальности приходится 50 мкс. Для формирования импульсов, соответствующих градациям дальности, используются третий элемент И 9, третий счетчик 6 и дешифратор 19.

, На вход третьего элемента И 9 поступают импульс с третьего триггера 13, импульсы с выхода генератора 16 и импульс с выхода четпертого триггера 1А. Четвертый триггер 14 контролирует наличие импульсов нулевых переходов на выходе инвертора 23. и в случае их отсутствия (или малого уровня узкополосного сигнала ) не разрешает прохождение ш 1пульсов на выходе третьего элемента И 9, Число импульсов генератора 16, которое зависит от фазового сдвига ФЕ подсчитывается третьим счетчиком 6. Состояние третьего счетчика 6 контролирует дешифратор 19, В зависимости от числа сосиитанкых кмпульсов на одном из выходов дешифратора 19 формируется и шyльc соот зетствующей градации дальности.

Таким образом, на выходе дешифратора 19 формируются восемь VSMпульсов 5 которые поступают на соответствующХЗе входы индикаторов 20. .Ка)к,цому импульсу излучения мдлнии ( одному разряду на выходе дешифраiopa19) соо.тветствуеттолько один импульс градации дальности и он записывается в один из восьми индикаторов 20.

А-шдикаторы 20 работают следующим образом. Схемы построения индикаторов 20 идентичны (фиг. 2). С дешифратора 9 На вход первого индикатора 20 поступает импульс только в том случае, когда фазовый сдвиг составхшет 450-500 мкс. На вход второго индшсатора 20 импульс с дешифратора 19 поступает только в том слчае, когда сдвиг фазы составляет 400-450 МКС и т,д Кроме того, на второй вход индикаторов 20 поступают 1Фшульсы с выхода генератора 16, В нрдикагорах 20 формируются импульсы длительности 10, 20 и 30 мин Первый импульс, соответствук 1ций первому грозовому разряду, с выхода дешифратора 19 поступает на вторые входы первого., второго и третьего триггеров 35, 36 и 37 и третьего счетчика 31. Первый триггер 35, пар вьй элемент И 26 и первый счетчик 29 формируют импульс длительностью 20 мин который синхронизирует работу второго триггера 36 и индикатора 33 зоны.

При появлении первого импульса грозового разряда .второй триггер 36 опрокидьшается и включает свеg тодиод индикатора 33 зоны данной градации дальности (0-10 км ), На индикаторе 20 загорается первый снизу светодиод индикатора 25 числа разрядов. Если разряд одиночный, то

0 через 10 мин индикатор 25 числа

разрядов гаснет. При отсутствии разрядов молний в течение 20 мин после регистрации первого разряда гаснет индикатор 33 зоны. При интенсивных грозовых процессахпосле црохождения первого импульса включают- , ся индикаторы 33. зоны и 25 числа разрядов. Повторные импульсы заполняют третий счетчик 31 и соответствуюпще

0 ячейки в индикаторе 25 числа разрядов (загораются светодиоды). При переполнении третьего счетчика 31 с дешифратора 34 поступает импульс на пятый триггер 39, которой совместно с третьим элементом И 28 и четвертым счетчиком 32 формируют :нмпульс длительностью 30 мин, ко-, торым Синхронизируется работа четвертого триггера 38. При поступлеНИИ на вход четвертого триггера 38 импульса переполнения третьего счетчика 31 четвертый триггер 38 опрокидывается и включает индикатор 24 очага. Индикатор 24 очага. (красный цвет) сигнализирует.о прохождении интенсизной грозы в соответствующей градации дальности.

Таким образом ведется регистра1щя молний по восьми градациям дальности. Индикаторы 20 отображают. данные об интенсивности процессов на различных удалениях от пункта регистрации гроз.. Индикатор 33 зоны (зеленьп цвет )Информирует

о слабой трозе (единичные разряды J. Индикатор 25 числа разрядов (желтый цвет ) информирует 6 числе разрядов , соответствующем умеренной грозе (до 10 разрядов), и индикатор 24 очага информирует об интенсивных процессах (красный цвет), когда число разрядов 10 и более за 10-минутный интервал.

17

16

15

cJ «-

20

20

Фиг. 1