Устройство регистрации грозовых разрядов Советский патент 1989 года по МПК G01W1/16 

Изобретение относится к метеорологическим приборам, предназначенным для получения характеристик грозовой деятельности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет разделения наземных разрядов на отрицательные и положительные наземные, а также комбинированные.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные антенну 1 и согласующее устройство 2, выход которого подключен к входам первого 3, второго 4 и третьего 5 фильтров, а также к входу первого одновибратора 6, Выход каждого из фильтров 3-5 соединен с входом соответственно первого 7, второго 8 и третьего 9 пороговых устройств, выходы которых подключены к

соответствуюьцим входам схемы 10 совпадения. Выход схемы 10 совпадения подключен к входу расширителя 11 импульсов, выход которого подключен к входам регистратора 12 и формирователя 13 импульсов (ФИ). Выходы первого 3 и второго 4 фильтров соединены с с информационными входами соответственно первого 14 и второго 15 пиковых детекторов, управляющие входы которых подключены к одному из выходов одно- вибратора 6. Выходы пиковых детекторов 14 и 15, а также один из выходов одновибратора 6 соединены с соответствующими входами блока 16 расчета дальности (БРД), выход которого подключен к информационному входу амплитудно-импульсного модулятора (АИМ) 17. Управляющий вход модулятора 17 соединен с выходом формирователя 13 импульсов, а выход - со входом

ш

D

315

ногоканального амплитудного анализатора 1Й. К выходу датчика 19 электростатического поля (ДЭСП) подключен информационный вход устройства 20 за- ,ержки информации (УЗИ). По одному входу первого 21 и второго 22 компа- р|аторов подключено к выходу ДЭСП 19, HO одному - к выходу биполярного пи- KJOBoro дете.ктора (БПД) 23. БПД 23 двоим информационным входом подключен выходу УЗИ 20, а управляющие входы

(ак ВИД 23, так и УЗИ 20 соединены одним из выходов одновибратора 6. Еыходы первого 21 и второго 22 компа- мационный вход АИМ 17 и на вход четет на вход расширителя 11 импульсов, предназначенного для выработки импульса длительностью 1 с, что исключает регистрацию одного и того же разряда несколько раз. Импульс с выхода расширителя 11 регистрируется регистратором 12 и своим задним фрон том запускает формирователь 13 импульсов, который вырабатывает нормализующий импульс, поступающий на вхо амплитудно-импульсного модулятора (АИМ) 17, а также на третий вход логической схемы 25. При этом на инфор

вертого порогового устройства 2k подается квазипостоянное напряжение с выхода блока 1б расчета дальности, величина которого зависит от соотношения сигналов на выходах пиковых детекторов Н и 15, а следовательно, от соотношения максимальных значений сигналов на выходах фильтров 3 и , Таким образом, на выходе модулятора 17 появляется импульс с информативны ми параметрами, определяемыми требованиями к входным сигналам анализато ра 1И, и с амплитудой, пропорциональ ной соответствующей дальности до раз ряда. Этот импульс регистрируется в одном из каналов {выбор которого определяется амплитудой импульса) многоканального амплитудного анализатора 18,

ьаторов, выход четвертого порогового устройства 2k, подключенного своим

ходом к выходу БРД 16, а также выход (1||ормирователя 13 импульсов соединены

оответственно с первым, вторым.

третьим и четвертым входами логически схемы 25. Четыре выхода логичес- :ой схемы 25 соединены с соответству- Лщими входами многоканального регист- ftaTopa 26.

Биполярный пиковый детектор 23 по назначению аналогичен пиковому детек- сору за тем исключением, что им запоминается амплитуда импульса как одно- со, так и другого знака. Устройство 20 задержки информации предназначено для задержки сигнала i: ДЭСП 19.

i Устройство работает следующим об- (эазомо

I Электромагнитный сигнал, генериру- эмый. молнией, воспринимается антенной 1 и через согласующее устройство 2 1оступает на входы одновибратора 6 t фильтров 3-5. При превышении сигнала заданного порогового уровня на каждом из выходов одновибратора 6 появляется прямоугольный импульс,длительность которого выбирается равной- 1,2 с. Передним фронтом импульса с ;одного из выходов одновибратора 6 |пиковые детекторы 14 и 15 переводятся в рабочее состояние. С этого же выхода одновибратора 6 импульс поступает на управляющие входы устройства 20 задержки информации и биполярного .пикового детектора 23. При наземном разряде амплитуды сигналов на выходах фильтров 3-5 оказываются достаточными для запуска пороговых устройств 7-9, на выходах которых появляются импульсы, одновременно воздействующие на входы схемы 10 совпадения. Сигнал с выхода схемы 10 совпадения поступа

мационный вход АИМ 17 и на вход чет

ет на вход расширителя 11 импульсов, предназначенного для выработки импульса длительностью 1 с, что исключает регистрацию одного и того же разряда несколько раз. Импульс с выхода расширителя 11 регистрируется регистратором 12 и своим задним фронтом запускает формирователь 13 импульсов, который вырабатывает нормализующий импульс, поступающий на вход амплитудно-импульсного модулятора (АИМ) 17, а также на третий вход логической схемы 25. При этом на инфор мационный вход АИМ 17 и на вход чет0

5

вертого порогового устройства 2k подается квазипостоянное напряжение с выхода блока 1б расчета дальности, величина которого зависит от соотношения сигналов на выходах пиковых детекторов Н и 15, а следовательно, от соотношения максимальных значений сигналов на выходах фильтров 3 и , Таким образом, на выходе модулятора 17 появляется импульс с информативными параметрами, определяемыми требованиями к входным сигналам анализатора 1И, и с амплитудой, пропорциональной соответствующей дальности до разряда. Этот импульс регистрируется в одном из каналов {выбор которого определяется амплитудой импульса) многоканального амплитудного анализатора 18,

Устройство 20 задержки информации по переднему фронту импульса с одно- вибратора 6 прекращает выдачу информационных импульсов.

Каждый информационный импульс имеет длительность 5 мс (может быть 1-10 мс), скважность, равную 2, и амплитуду, соответствующую напряженности электростатического поля, измеренной датчиком 19, от 5 до 15 мс назад (в зависимости от времени при- бытия импульса с одновибратора 6). Передний фронт импульса с одновибра- тора 6 открывает биполярный пиковый детектор 23 для последнего информационного импульса с УЗИ 20. БПД 23 запоминает амплитуду и знак этого информационного импульса на время сиг-нала с одновибратора 6. Эта амплитуда сравнивается компараторами 21 и 22 с амплитудой сигналов на выходе ДЭСП 19. При напряженности электрического поля после разряда, большей чем до разряда, срабатывает компаратор 21 и.

5,5

наоборот, при напряженности поля пос ле разряда меньшей, чем до разряда, срабатывает компаратор 22. Логически единицы или нули устанавливаются на первом и втором входах логической схемы 25 соответственно состоянию на выходах компараторов 21 и 22. При амплитуде сигнала с выхода блока 1б расчета дальности, превышающей пороговое значение, соответствующее расстоянию, срабатывает четвертое пороговое устройство 24. В этом случае на выходе четвертого порогового устройства 2k, э следовательно и на четвертом входе логической схемы 25 напряжение соответствует логической единице. Нормализующий импульс с выхода ФИ 13 пропускается в один из каналов многоканального регистратора 26. При расстоянии до разряда менее 10 км импульс запишется в первый канал многоканального регистратора 26, если изменение электростатического поля было положительно, и в третий канал, если изменение было отрицательно. Соответственно при расстоянии до разряда более 10 км импульс запишется во. второй канал при положительном изменении поля и в четвертый канал при отрицательном изменении.

Число регистрации соответствует: в первом канале - числу отрицательных наземных разрядов на расстоянии до 10 км, во втором канале - числе отрицательных наземных разрядов на расстоянии более 10 км, в третьем канале - числу положительных наземных разрядов на расстоянии менее 10 км, в четвертом канале - числу положительных наземных и комбинированных разрядов на расстоянии более 10 км. Регистратор 12 при этом фиксирует общее количество наземных разрядов, а многоканальный амплитудный анализатор 18 - распределение разрядов по дальности. Задним фронтом импульса с одного из выходов одновибратора 6 пиковые .детекторы 15 и I , БПД 23 И УЗИ 20 переводятся в исходное сое

тояние, причем устройство .20 задержки информации готово к работе через 30 мс после прихода заднего фронта импульса.

Если сигнал, воспринимаемый антенной 1, обусловлен облачным разрядом или представляет собой помеху, то хотя бы одно из пороговых устройств 7 - 9 не запускается, импульс на выходе схегхь 10 совпадения отсутствует и, следовательно, такой сигнал ни регистратором 12, ни многоканальным регистратором 26, ни анализатором 18 не регистрируется,

формула изобретения

Устройство регистрации грозовых разрядов по авт. св. f 1233085, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет разделения наземных разрядов по типам, оно снабжено последовательно соединенными датчиком электростатического поля, устройством задержки информации, биполярным пиковым детектором и первым компаратором, вторым компаратором, четвертым пороговым устройством, логической схемой и многоканальным регистратором, причем второй вход устройства задержки информации и второй вход биполярного детектора соединены с выходом эдновибратора, первый вход второго компаратора соединен с выхо дом биполярного пикового детектора, вторые входы первого и второго компараторов соединены с выходом датчика электростати-lacKoro поля, вход четвертого порогового устройства соединен с выходом блока расчета дальности, выход формирователя импульсов, выход четвертого порогового устройства и выходы первого и второго компараторов подключены к соответствующим входам логической схемы, четыре.выхода которой соединены с соответствующими входами многоканального регистратора.

Изобретение относится к метеорологическим приборам. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет разделения разрядов по типам. Анализируется знак изменения напряженности электростатического поля до разряда молнии и после него, а также удаление разряда. Раздельно регистрируется количество отрицательных наземных разрядов на расстоянии до 10 км. отрицательных наземных разрядов на расстоянии более 10 км. положительных и комбинированных наземных разрядов на расстоянии до 10 км и положительных и комбинированных разрядов на расстоянии более 10 км. 1 ил.