Устройство для регистрации молний Советский патент 1978 года по МПК G01W1/16 

; . -. , ..,..

Изобретение относится к метеорологическим приборам и предназначено для получения информации о грозовой деятельности.

Сведения о числе молний, ударяющих в земную поверхность, и о числе компонент в этих молниях можно получить или путем фотографирования молний с высоким времен- ным разрешением, или путем записи на экране осциллографа алектромагнкт1гого поля, возникающего в окружающем пространств при грозовых разрядах ij.

Оба метода отпичаются значительной . сложностью, так как для их выполнения требуется специальная дорогостоящая isnnapaтура и квалифицированный обслуживающий персонал.

Более простыми и удобными в эксппуатации являются счетчики грозовых раз{ ядов (счетчики молний).

Известный счетчяк грозовых разрядов состоит из последовательно соединенных антенны, фильтра, одновибратора молний, выполняющего также функ;щги порогового устройства и устройства, регистрирующего количества молний. Указанный счетчик ре-

гиртрирует иреимущественно грозовые раэря- ды, достигающие земной поверхности 27.

В этом счетчике многокомпо)1ентный грозовой разряд регистрируется как одна молния, а сведения о числе компонент в каждой молнии не фиксируются.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для регистрации молний, содержащее последовательно соединенные антенну, фильтр, одновибраторы и регистратор З.

Однако это Устройство предназначено для регистрации многоко мпонентных молний и не позволяет регистрировать чисЛо компонент в них.

Цель изобре тения - одновременная регистраиий количества молний типа облакоземгш и числа компонент в них.

Это достигается тем, что в устройстве, содержащем антен1гу фильтр, два одновибратора с врюмязадаюшей цепочкой, нормально открытым «нормально закрытым транзистором и регистром, первый одновибратор снабжен дополнительным транзисто{Х)м, эмит тер которого заземлен, коллектор через

резистор связан с базой нормально закрыт.го транзистора, а база соединена с коллектором нop faльнo закрытого транзистора второго одновибратора, прн этом на выходе первого одновибратора установлен дополнительный регистратор.

Порог срабатывания первого одновибратора компонент переменный. После прихода и регистрации первой компоненты молнии он автоматически уменьшается в . несколько раз с помощью управляющего напряжения, поступающего из второго однови&ратора.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлага;емого устройства; на фиг. 2 принципиальная схема первого одновибра- тора.

Устройство для регистрации молний . (фиг, l) содержит антенну 1, фильтр 2, одновибратор 3, устройство 4, регистрируюшее число компонент, одновибратор 5 и устройство 6, регистрирующее количество молний.

Электромагнитные сигналы молнии вооприни маются антенной 1 и поступают на . вход фильтра 2, имеющего полосу пропускания в диапазоне максимума спектральной плотности .грозовых: разрядов типа облакоземля. На выход фильтра 2 проходят импульсы, соответствующие отдельным компо- нентам молнии. Далее эти импульсы посту пают на вход одновибратора 3, выполняющего также роль порогового устройства. Как только амплитуда сигнала превышает порог срабатывания одновибратора 3 послед НИИ срабатывает и на его выходе появляется импульс стандартной амплитуды и длительности. Длительность этого чмлуль- са обычно принимается равной 3 мс, так как в более короткий промежуток времени следующая компонента в разряде молнии появиться не может. Таким .образом, на выходе одновибратора 3 получаются стандартные импульсы, соответствующие каждой компоненте в разряде молнии. Эти им.пульсы поступают на вход устройства 4 и регистрируются.

Задним фронтом первого импульса, выработанного одновибратором 3, запускает ся одновибратор 5, вырабатывающий импульс стандартной амплитуды и длитепьности.- Длительность этого импульса принята равной 1, 5 с, так как в большинстве случаев продолзсительность молнии не превышает этого интервала. Этот .импульс поступает на вход устройства 6 и регистрируется.

Кроме того, одновибратор 5, запусти& шись задним фронтом первого импульса, выработанного одновибратоорм 3, и перей, дя на 1, 5 с во временно устойчивое поле жение, на указанный период времени понижает порог срабатывания .одновибратора 3 в несколько раз с помощью связи 7. Пониже. ние порога срабатывания одновибратора 3 на период времени, равный продолжительности всей молнии, позволяет регистрировать все последующие компоненты молнии, которые, как правило, имеют меньшую амплитуду по сравнению с первой комнонентой

Таким образом, устройство б регистрирует число молний, а устройство 4 - число компонент в них, Чтобы зарегистрировать все последующие компоненты молнии, порог срабатывания одновибратора 3 автоматически уменьшается после прохождения перво компоненты.

На фиг, 2 изображена принципиальная схема одновибратора 3, порог срабатывания которого автоматически уменьшается после прекращения подачи управляющеЬо напряже- ния из одновибратора 5. Одновибратор 3 со держит нормально открытый транзистор 8, нормально закрытый транзистор 9, резистор эмиттерной связи 10, делитель напряжения, выполненный на резисторах 11 и 12, а также время задающую цепочку, цепочку запуска и. резисторы, являющиеся коллекторными нагрузками транзисторов 8 и У. Кроме того, в одновибратор введен дополнительный транзистор 13,. эмиттер которо- го заземлен, коллектор через резистор 14связан с базой транзистора 9, база через резистор 15 - с корпусом, а через рез и о- . тор 16 с и стабилитрон 17 - с коллектором нормально закрытого транзистора од- новибратора 5.

В исходном состоянии дополнительный транзистор 13 находится в режиме насыщения, так как на коллекторе нормально закрытого одновибратора 5 имеется большое отрицательное напряжение, которое вызывает пробой стабилитрона 17 и .насыщение транзистора 13. Падение напряжения между коллектором и эмиттером транзистора 13 в этом случае близко к нулю и поэтому налряжение на базе транзистора 9 может быть найдено из выражения

: .., ...RO ti)

3ii;,2,

12 .

где Я, , . сопротивления резисторов 11, 12 и 14,

Порог срабатывания одновибратора 3 определяется величиной напряжения, приложенного в обратном направлении к эмит- терному переходу транзистора 9. Так как напряжение на его эмиттере перед приходом любой компоненты остается постоянным, то уменьшить порог его срабатывания можно увеличением отрицательного напряжения на его базе. Действительно, после прихода первой компоненты одновйбратор 5 переходит во временно устойчивое состояние. Отрицательное напряжение на коллекторе его нормально закрытого транзистора понижается и становится нецостаточным для пробоя стабилитрона 17. Транзистор 13 закрывается. H пряжение на базе транзистора 9 в этом слу чае может быть найдено из выражения , 5 Сравнение выражений (l) и (2) показывает, что отрицательное напряжение на базе транзистора 9 возросло, а это понижает порог срабатывания одновибратора 3, После возвращения одновибратора 5 внормальное состояние дополнительный транзистор 13 снова переходит в режим насыщения и порог срабатывания одновибрато- ра 3 возрастает до прежнего уровня. Таким образом, порог срабатывания одноЬибр тора 3 уменьшается только на время, в течени которого одновнбратор 5 находится во вре менно устойчивом состоянии. Формула изобретения Устройство для регистрации молний, содержащее последовательно соединенные антенну, фильтр, два одновибратора е времязадающей цепочкой, нормально открытым и нормально закрытым транзистором, и регистратор, отличающееся тем, что, с цепью возможности одновременной регистрации количества молний и числа компонент в них, первый одновибратэр снабжен дополнительным транзистором,эмиттер которого за;землен,коллектор через резистор связан с базой нормально закрытого транзистора, а база соединена с коллектором нормально закрытого транзистора второго одновибратора, при этом на выходе первого одновибратора установлен дополнительный регистратор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Юмин М. Молния А-., Мир 1972, с. 15-25. 2. Prentice SA.MacKerru8 D.Tatmte FT. Dcu-ttopmerit and iietd tetti-n o| a vertiCdEaend tighimingffctsfi cantire Ргой EEes Eng1975, 122, N 5, 478-491). 3. Заявка № 2327644, 10.02.76, no которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

Фиг./

fJ-f

Фие.2