Устройство для обнаружения электромагнитного излучения-предвестника землятресения Советский патент 1991 года по МПК G01V3/08 

оо о

Изобретение относится к геофизике, а более конкретно - к устройствам для обнаружения электромагнитного - предвестника землетрясения в диапазоне сверхнизких частот 0,1-2 кГц и в полосе очень низких частот (ОНЧ) 0,5- 50 кГц и предназначено для использования в комплексе средств контроля, регистрации и прогнозирования землетрясений. Цель изобретения - повьппение помехозащищенности и надежности обнаружения предвестника землетрясения. Устройство содержит первую антенну, первьм согласующий усилитель, первый усилитель-фильтр, первое пороговое устройство, первый и второй формирователи напряжения прямоугольной формы, вторую антенну, второй согласующий усилитель, второй усилитель-фильтр, второе пороговое устройство, третий формирователь импульсов, первый одн овибратрр, ключ, схему совпадения, первый и второй счет- .чики, вычислитель-индикатор, тактовый генератор, второй одновибратор Использование канала СНЧ-сигналов и одновременно канала ОНЧ-импульсов-ат- мосферйков, а также блоков обработки сигналов позволяет подсчитьшать число случаев N,, когда ОНЧ-импульс- атмосферик предшествует СНЧ-импульсу, общее число N СНЧ-импульсов, а так- же разность /N,, по величине ко- торой судят о наличии предвестника землетрясения. 1 ил. с S 1C 00

Изобретение относится к геофизике, а более конкретно - к устройствам для обнаружения электромагнитного предвестника землетрясения в диапаэо- не сверхнизких частот (СНЧ) 0,1-- 2 кГц и в полосе очень низких частот (ОНЧ) кГц и предназначено для использования в комплексе срел,ств контроля, регистрации и прогнозиро вання землетрясений.

Цель изобретения - повышение nor мexoзaE ищeннocти и надежности обна- ружения предвестника зе шетрясе1даяв

На чертеже представпена блок-ске- ма устройства.

Устройство содержит первузо антенну 1j первый со1 ласу1ошдй усилитель 2s, первый усилитель-цмльтр 3 первое пороговое устройство 4,, первый и второй формирователи 5 6 импульсов вторую антенну 7, второй согласующий усх-шитель 85 второй усютитепь-фильтр 95 второе пороговое устройство 10j третий формирователь 11 И1утульсов,, первый одновибратор 125, ключ 13, схему 14 совпадения, первый и второй счетчики 15, 16 вычислите-пь-индика- тор 17, тактовый генератор 18j второй одновибратор 19«

Устройство работает следука хим об разом.

Первая антенна 1 вертикальная , и всенаправленная,, совместно с пер вым согласующим усилителем 2 и пер- вым усилителем фильтром 3 обеспечи вает прием СИЧ сигналов в диапазоне частот 0, кГц. Принимаемые сигналы )T форму отдельных случайных импульсов на фоне флуктуационной составляющей. Первое пороговое устройство 4 имеет порог чувствительности E. напряженности вертикального электрического поля, пропускает на Бькод шетульсы, превышающие по уров- нш напряженности вертикального электрического поля выбросы флукту ахщонного фона или возможные индуст- риальные радиопомехи., соизмеримые с уровнем не более десяти значений стандартного отклонения флуктуацион ного фона. Превысившие порог Е, импульсы поступают на перзьй ватель 5 импульсов, которьш в ответ на первый положительный гагш отрида- тельный выброс прошедшего импульса вырабатьшает прямоугольньй и мпуяьс с постоянной амплитудой и длительностью St, 3 MCj которая превышает

0

5

O

5 0 45 Q 55

среднюю-длительность первого квазй- полупериода СНЧ-импульса. Импульсы первого формирователя 5 импульсов на первый вход схемы 14 совпадения, а также на второй формирователь 6 импульсов, который в ответ на действие импульса первого формирователя 5 импульсов вырабатывает прямоугольный импульс с постоянной амплитудой и ,ЕЩИтельностьш о 20 мс, величина которой с вероятностью, близкой к единице, npeBsinna- ет общую длительность любого СНЧ-им- пульса-атмосферика. Вторая антенна 75 аналогичная первой антенне 1 совместно с вторым согласующим уси-. лителем 8 к вторьа- усилит шем фил ьт- ром 9 обеспечивает прием сигналов ц диапазоне частот 3-30 кГц. Принимаемый сигнал имеет форму отдельных . случайных ОНЧ импульсов-атмосфериков ка фоне флуктуационной составляющей и возможных синусоидальных сигналов радиостанций, меньпшх по уровню, чем подлежащие выделению атмосферной.. Второе пороговое устройство 10 имеет уровень чувствительности Е, и пропускает на выход импульсы, превышающие по интенсивности фяуктуационный фон и сигналы телеграфных станций. Превысившие порог уровень Е, импульсы поступают на третий формирователь 11 импульсов, которьй в ответ на действие каждого превысившего порог EJ ОНЧ-импульса-атмосферика вьфаба- тьшает прямоугольньй импульс с постоянной амплитудой и длительностью 1 мс, которая обеспечивает регистрацию отдельных ОНЧ-импульсов-ат- мосфериков без реакции на отдельнь5е квазиполупе иоды атмосфериков о Величина О С з 1 мс обеспечивает с веро- ятностьй, близкой к единице, регистрацию импульсов-атмосфериков без разрешения их внутренней структуры, Случайные по времени импульсы с выхода третьего формирователя 11 поступают на первый одновибратор 12, которьй на каждьй входной импульс вырабатывает аналогичный по амплитуде и даительности прямоугольный импульс, сдвинутый по времени на величину t, - Oj3 MCj соответствующую среднему упреждению ОНЧ-импульсом- атмосфериком его СИЧ-участков. Эти импульсы поступают через нормально откры1 ый ключ 13 на второй вход cxet-jbi 14 совпадения, которая вьфабатъгаает пусковой импульс при совпадении по времени входных импульсов. Ключ 13 запирает канап импульса-ат мосферика на время оС , т.е. на отрезок времени, занимаемьсй СНЧ-атмос- фериком после действия импульса первого формирователя 5 импульсов. В результат & на вход схемы 14 совпадения проходят только те ОНЧ-импульсы- Q вое значение для помеховой обстановатмосфернки, которые имеют место непосредственно перед фронтом СНЧ-им- пульсов. Первый счетчик 15, работающий в старт-стопном режиме на отрезках времени наблюдения Т порядка 15-30 мин, подсчитывает число и myль- сов N, за время Тц на вькоде схемы

15

14 совпадения, которое соответствует числу случаев, когда OIW-импульс-атмосфёрик предшествует CH I-импульсу на определенное время, равное С, . Второй счетчик 16, работакиднй в аналогичном режиме, подсчитывает число импульсов N второго формирователя 6 импульсов за то же время наблгодения 2,5 Тц. В результате определяется общее

число СНЧ-импульсов за время Т,,. Индикатор 17 вычисляет абсолютную разность Ь /N;j-N / и указывает значения U; на последовательных, отрезках времени наблюдения Тц;ч. Тактовый ( нератор 18 вь рабатьтает тактовые

20

fjQ

пусковые им1 ульсы длительностью порядка единиц микросекунд,, следутлще с периодом времени Т„. Этим нмпульп

сами запускается индикатор 17 по ис- .течении каждого периода Т.; ., который обеспечивает считывание-сброс счетчиков 15 и 16 и индикацию разности U /N,. За период Т,,; пусковые импульсы тактового генератора 18 од новременно поступают на второй одно- вибратор 19, вырабатывающий пусковые имлульсы, задержанные по времени на интервал о, , несколько превышающий длительность тактовых импульсов тактового генератора 18. Задержанные на пусковые импульсы с выхода второго одновибратора 19 поступают на входы управления счетчиков 15 и 16 и запускают их на следующий период . . В случае возникновения ОНЧ-им пульсов-атмосфериков-предвестников землетрясений, которые не имеют характерных для атмосферно-электричес- ких,импульсов сочетаний ОНЧ-импуль- са-атмосферика перед фронтом СНЧ-им- пульса, Benii4HHa Д; изменится по , сравнению с ее значениями на прелшаствуюпипс М (М У/ 1) отрезках времени наблюдения . При увеличении потока С11Ч-ит.Я1ульсов за г-чет грозовой активности или изменения условий распрсстранения по причине сол нечной активности величина ь; практически не изменится и удерживается в пределах Л; & , где и - порогоки на протяжении отрезка времени, равного МТ,; ,, При условии / & принимается решение о наличии предвестника землетрясения. Если обозначить через Р( вероятность того, что импульсу СНЧ атмосферной помехи предшествует 3 л ь, 0,3 мс ОНМ-импульс2,5

атмосферик, а через Р вероятность того, что рассмотренная схема не 20 пропускает на вход первого счетчика 15 иьшульсы С1ГЧ, которым предшествует 01ТЧ-импульс-атмосферик, то отношение сигнал/помеха схемы будет равно

Jc- (f

1 - Р,

где J от1Ю1пение числа N СНЧ-иг-шульсов--предвестникоп seVtne- fjQ трясения за время наблюдения Т , к числу N, С НЧ-11Мт:ульсов атмосферных помех. Вороятность колеблется от 0,7 до 0,98, Вероятность срабатыва- кия , 0,8-0,9.

ф о р, М у л а и 3 о б р е т е н и я

г .

Устройство для обнаружения электромагнитного излучения-предвестника зе1-шетрясекия, содерк ащее первьй при емньй тракт диапазона сверхиизктс частот, включянщий последе ват сильно соед 1ненные первую антснпу, первьй согласуювдш усилитель, исрпый усили- Тйпь-фильтр и первое пороговое устройство, а также содерж ндагй тактовый генератор, отличающееся тем, ЧТО; с целью повь шсния помехозащищенности и надежности обнаружегаш предвестника землетрясения, устройство содержит второй присм}гьпЧ тракт диапазона сверхнизких частот, чающий вторую aicTSHiry, пторой согла- суюЕ95й усил :тель, второй усилитель фмльтр, второе порог оное устройство три форь ирователя импульс о г,, два од- новибратора, ключ, схему сог.паденпя, за счетчика, .икатор, iipn этом выход первого порогового устройства ерез nepBbLi фор:-а-рунат1 -ль импульсов

51

подключен к второму формирователю импульсов и к первому входу схемы совпадения выход второй антенны через последовательно соединешше вто- рой антенный усилитель,, второй усилитель-фил ьт второе пороговое устройство, третий формирователь импульсов и первый одновибратор соединен с входом ключа, управляющий вход ко- Tojporo соединен с выходом второго формирователя импульсов, а выход

ключа подключен к второму входу схемы совпадения, выход которой подключен к первому счетчику, выход второго формирователя импульсов соединен с вторым счетчиком, при этом вьЬсоды счетчиков соединены с индикатором, управляющий вход которого соединен с выходом тактового генератора, подсоединенным также через второй одновибратор к входам первого и второго счетчиков.