Устройство для определения распределения вероятностей максимальных амплитуд разрядов молнии Советский патент 1987 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к области специализированных средств вычислительной техники, предназначенных для измерения статистических характеристик случайных нро- цессов, может быть использовано нри исследовании возмущений электромагнитного поля Земли, обусловленных разрядами молний, и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 942063.

Цель изобретения - расширение функности разрядами молний в заданной территориальной зоне протяженной формы.

Разность между величинами сигналов и на выходах датчиков 16 и 17 определяется расстоянием между точками пересечения диаграмм 20 направленности и 21 прямой, совпадающей с направлением приема (например, точки 22 и 23 на фиг. 2). Если порог срабатывания компаратора 18 соответствует расстоянию между точками 22 и

циональных возможностей за счет регистра- Ю 23 на фиг. 2, устройство будет регистрировать разряды с направлений, расположенных внутри заштрихованной зоны. Увеличивая порог срабатывания компаратора 18, можно эту зону сужать, а уменьшая - расширять.

Устройство работает следующим образом.

С входа 1 сигнал, состоящий из нескольких компонентов ( из которых включает в себя импульсы предразряда и импульс главного разряда), поступает одноции распределения вероятностей, соответствующего разрядам в заданной территориальной зоне на заданном направлении.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграммы направленности рамочных антенн, подключаемых к дополнительным входам устройства, поясняющие принцип его работы.

Устройство для определения распределе15

ния вероятностей максимальных амплитуд 20 временно на входы первого одновибратора 2, разрядов молнии содержит вход 1 устрой- первого ограничителя 11 и второго ограни- ства, первый 2 и второй 3 одновибраторы, чителя 13. На выход первого ограничителя элемент 4, первый формирователь 5 импульсов, амплитудно-импульсный модулятор

6, амплитудный анализатор 7, второй-фор11 проходят только импульсы положительной полярности, а также положительные квазиполупериоды биполярных импульсов.

г -J.--Т Гf f-J J

мирователь 8 импульсов, элемент 9 «Запрет, которые подаются на информационный вход

сумматор 10, первый ограничитель 11, пиковый детектор 12, второй ограничитель 13, дополнительный пиковый детектор 14, схему 15 разряда пикового детектора, первый 16 и второй 17 датчики сигналов, компаратор 18 и дополнительный одновибра- тор 19.

На вход 1 устройства подается сигнал с антенны, имеющей круговую диаграмму направленности (величина наведенного на ней сигнала не зависит от направления приема). На датчики 16 и 17 подаются сигналы с рамочных антенн, диаграммы направленности которых имеют вид восьмерки (величина сигнала, принятого с направления, лежащего в плоскости вертикально установленной рамочной антенны, максимальна, а с направления, перпендикулярного ее плоскости, равна нулю).

Плоскость рамочной антенны, подключаемой к датчику16, устанавливается вдоль интересующего нас направления, а плоскость рамочной антенны, подключаемой к датчику 17 - перпендикулярно этому направлению. При этом диаграммы направленности антенн (20 и 21 соответственно) имеют вид, показанный на фиг. 2.

Регистрируя только те сигналы, для которых величина сигнала на датчике 16 (диаграмма 20 на фиг. 2) превышает (по модулю) величину сигнала на датчике 17 (диаграмма 21 на фиг. 2) на заранее заданную величину, можно получить распределение вероятности максимальных амплитуд первых компонентов сигналов, наводимых на антенне с круговой диаграммой направлен30

35

40

45

50

55

пикового детектора 12. На выход второго ограничителя 13 проходят только импульсы отрицательной полярности, а также отрицательные квазиполупериоды биполярных импульсов, которые подаются на информационный вход дополнительного пикового детектора 14.

Когда величина сигнала превысит заданный пороговый уровень, на выходе одновибратора 2 появляется прямоугольный импульс, длительность которого устанавливается равной максимальной полной длительности сигнала молнии и может быть выбра-- на равной 1,5 с. Передним фронтом импульса с выхода первого одновибратора 2 запускается второй одновибратор 3. На его выходе появляется прямоугольный импульс, длительность которого устанавливается равной длительности первого компонента исследуемого сигнала и может быть выбрана равной 5 мс.

Если к моменту окончания этого импульса величина напряжения на выходе сумматора 10 (равная разности модулей максимальных амплитуд положительной и отрицательной полярности исследуемого сигнала) превыщает заданную пороговую величину, что свидетельствует о включении в процесс анализа импульса главного разряда первого компонента, элемент 9 ЗАПРЕТ оказывается закрытым, а на один из входов элемента И 14 выдается разрешающий сигнал.

Если сигнал на входе 1 принят из заданной территориальной зоны, величина сигнала на датчике 16 превышает (по модулю) величину сигнала на датчике 17 на велиности разрядами молний в заданной территориальной зоне протяженной формы.

Разность между величинами сигналов и на выходах датчиков 16 и 17 определяется расстоянием между точками пересечения диаграмм 20 направленности и 21 прямой, совпадающей с направлением приема (например, точки 22 и 23 на фиг. 2). Если порог срабатывания компаратора 18 соответствует расстоянию между точками 22 и

23 на фиг. 2, устройство будет регистрировать разряды с направлений, расположенных внутри заштрихованной зоны. Увеличивая порог срабатывания компаратора 18, можно эту зону сужать, а уменьшая - расширять.

временно на входы первого одновибратора 2, первого ограничителя 11 и второго ограни- чителя 13. На выход первого ограничителя

11 проходят только импульсы положительной полярности, а также положительные квазиполупериоды биполярных импульсов.

-J J

которые подаются на информационный вход

которые подаются на информационный вход

0

5

0

5

0

5

пикового детектора 12. На выход второго ограничителя 13 проходят только импульсы отрицательной полярности, а также отрицательные квазиполупериоды биполярных импульсов, которые подаются на информационный вход дополнительного пикового детектора 14.

Когда величина сигнала превысит заданный пороговый уровень, на выходе одновибратора 2 появляется прямоугольный импульс, длительность которого устанавливается равной максимальной полной длительности сигнала молнии и может быть выбра-- на равной 1,5 с. Передним фронтом импульса с выхода первого одновибратора 2 запускается второй одновибратор 3. На его выходе появляется прямоугольный импульс, длительность которого устанавливается равной длительности первого компонента исследуемого сигнала и может быть выбрана равной 5 мс.

Если к моменту окончания этого импульса величина напряжения на выходе сумматора 10 (равная разности модулей максимальных амплитуд положительной и отрицательной полярности исследуемого сигнала) превыщает заданную пороговую величину, что свидетельствует о включении в процесс анализа импульса главного разряда первого компонента, элемент 9 ЗАПРЕТ оказывается закрытым, а на один из входов элемента И 14 выдается разрешающий сигнал.

Если сигнал на входе 1 принят из заданной территориальной зоны, величина сигнала на датчике 16 превышает (по модулю) величину сигнала на датчике 17 на величину, превышающую порог срабатыван-ия компаратора 18, на выходе последнего появляется импульс, своим передним фронтом запускающий дополнительный одновибратор 19. Одновибратор 19 выдает разрешающий импульс на другой управляющий вход элемента И 4. Длительность этого импульса выбирается несколько большей длительности импульса на выходе одновибратора 3. В этом случае элемент И 4 открывается и задним фронтом импульса с выхода второго одновибратора 3 запускается формирователь 5 импульсов, который вырабатывает нормализующий импульс, поступающий на управляющий вход амплитудно- импульсного модулятора 6. При этом на информационный вход модулятора 6 с выхода пикового детектора 12 подается квазипостоянное напряжение, величина которого равна максимальной амплитуде сигнала на входе пикового детектора 12. Таким образом.

Если сигнал на входе 1 принят не из заданной территориальной зоны, величина сигнала на датчике 16 не превышает (по модулю) величины сигнала на датчике 17 на величину, обеспечивающую срабатывание компаратора 18. Следовательно, одновибратор 19 не запускается, элемент И 4 не открывается и такой сигнал анализатором 7 не регистрируется.

10

Если к моменту окончания импульса на выходе одновибратора 3 величина напряжения на выходе сумматора 10 не превы- щает заданной пороговой величины, что свидетельствует о включении в процесс ана- J5 лиза только импульсов предразряда, элемент И 4 оказывается закрытым, а элемент 9 ЗАПРЕТ - открытым. В этом случае независимо от направления, с которого принят сигнал, он анализатором 7 не регистрируется. Задним фронтом импульса с выхо- на выходе модулятора б появляется им- 20 дз одновибратора 3 через открытый эле- пульсе нормализованными неинформативны- мент 9 ЗАПРЕТ запускается формировами параметрами, амплитуда которого равна максимальной амплитуде первого компонента исследуемого многокомпонентного сигнала. Этот импульс регистрируется в соответствующем канале многоканального амплитудного анализатора 7.

В предлагаемом устройстве элемент И 4 может представлять собой два последовательно соединенных аналоговых ключа. На управляющий вход одного из них подается сигнал с выхода сумматора 10, а на управляющий вход другого - с выхода одно- вибратора 19. Именно этот вариант рассмотрен в описании. Наличие сигнала на выходе каждого из узлов 3, 10 и 19 отображает логическую «1, а его отсутствие - логический «О. Сигнал на выходе элемента И 4 появляется только в том случае, когда на всех его входах будет одновременно сигнал «1.

Задним фронтом импульса с выхода

25

30

35

тель 8 импульсов, возвращающий одновибратор 2 в исходное состояние (импульс на его выходе заканчивается). Это в свою очередь приводит к запуску схемы 15 разряда пикового детектора, которая возвращает в исходное состояние пиковые детекторы 12 и 14. Устройство готово к анализу следующего сигнала.

Формула изобретения

Устройство для определения распределения вероятностей максимальных амплитуд разрядов молнии по авт. св. № 942063, чающееся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей за счет регистрации распределения вероятностей, соответствующего разрядам в заданной территориальной зоне на заданном направлении, оно содержит дополнительный одновибратор, компаратор и первый и второй датчики сигодновибратора 2 запускается схема разря- 40 налов, выходы которых соединены соответда пикового детектора15, возвращающая

пиковые детекторы 12и 14 в исходное

состояние. Устройствоготово к анализу следующего сигнала.

ственно с первым и вторым входами компаратора, выход которого через дополнительный одновибратор соединен с третьим входом элемента И.

Если сигнал на входе 1 принят не из заданной территориальной зоны, величина сигнала на датчике 16 не превышает (по модулю) величины сигнала на датчике 17 на величину, обеспечивающую срабатывание компаратора 18. Следовательно, одновибратор 19 не запускается, элемент И 4 не открывается и такой сигнал анализатором 7 не регистрируется.

5

0

5

тель 8 импульсов, возвращающий одновибратор 2 в исходное состояние (импульс на его выходе заканчивается). Это в свою очередь приводит к запуску схемы 15 разряда пикового детектора, которая возвращает в исходное состояние пиковые детекторы 12 и 14. Устройство готово к анализу следующего сигнала.

Формула изобретения

Устройство для определения распределения вероятностей максимальных амплитуд разрядов молнии по авт. св. № 942063, чающееся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей за счет регистрации распределения вероятностей, соответствующего разрядам в заданной территориальной зоне на заданном направлении, оно содержит дополнительный одновибратор, компаратор и первый и второй датчики сигственно с первым и вторым входами компаратора, выход которого через дополнительный одновибратор соединен с третьим входом элемента И.

Фаг.г

Изобретение относится к области специализированных средств вычислительной техники, предназначенных для измерения статистических характеристик случайных про-, цессов, является дополнительным к а. с. № 942063. Устройство позволяет расширить функциональные возможности за счет регистрации распределения вероятностей, соответствующего разрядам в заданной территориальной зоне на заданном направлении за счет введения первого 16 и второго 17 датчиков-сигналов, компаратора 18 и дополнительного одновибратора 19. Устройство содержит вход 1 устройства, одновибраторы 2, 3, элемент И 4, формирователь 5 импульсов, амплитудно-импульсный модулятор 6, амплитудный анализатор 7, формирователь 8 импульсов, элемент 9 ЗАПРЕТ, сумматор 10, ограничитель 11, пиковый детектор 12, ограничитель 13, дополнительный пиковый детектор 14 и схему 15 разряда пикового детектора. Устройство открывает новые возможности при исследовании возмушешш электромагнитного поля Земли, обусловленных разрядами молний. Это достигается за счет рбеснечения регистрации распределений ве- роятно.стей максимальных амплитуд сигналов, соответствующих первым компонентам разрядов молнии в заданной территориальной зоне протяженной формы. Получение таких распределений требуется при выявлении территориальной неоднородности параметров молнии для развития дифференцированного экономически обоснованного подхода к выбору средств грозозащиты различных объектов. 2 ил. в (Л 00 о со о СП со N)