Устройство для определения расстояния до грозового разряда

ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 64637/18-0 21,03.77 (21) 24 ием заявкиисоедин Государственный комн ссср но делам нзобретеин и открытий.5018088,8) Опубликовано 25 ф 229. БюллетеньДата опубликования описания 25027(72) Авторы изобретения А.Дульзон и В.И.Потапк ательскийордена Октого Знаменим. С. Научно-исслед при Томска Трудового Краститут высоких напррьской Революции иполитехническом инсКирова и(71) Заявитель т 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО ГРОЗОВОГО РАЗРЯДА ч 15 а, нт ч ая а Изобретение относится к метеоро-. логии и может использоваться для оперативного наблюдения за грозовой деятельностью в зоне 200-300 км.Известно устройство для определения дальности, содержащее магнитную и электрическую антенны, входные усилители, преобразующие фильтры, схемы выделения нулевых переходов, триггеры, блок сравнения, преобразователь,.блок запуска и ждущий мультивибратор 1)Такое устройство не способно точно определять расстояние до грозового разряда, а указывает только, в какой градации по дальности разряд имел место. Известно устройство для опредеения расстояния до грозового разяда, содержащее антенну, выход коорой через согласующий блок подклю ен к двум каналам, каждый из котоых состоит из последовательно соеиненных фильтра и усилителя, и иникатор21,Однако извебеспечиваетасстояния домеет сложную стное устройство не точного определения отдельного разряда и схемную реализацию. Цель изобретения - повышение то - .ности и упрощение устройства.Для эФогов устройство для опредепения расстояния до грозового разряда, содержащее антенну, выход которой через согласующий блок подключен к двум. каналам, каждый из ко,торых состоит из последовательно соединенных фильтра и усилителя, и индикатор, в первый канал введены последовательно соединенные дифференцирующий блок и блок измерения амплитуды, а во второй канал - последовательно соединенные интегрирующий блок и блок измерения амплитуды, и решающий блок, при этом выход усилителя первогоканала соединен с входом "дифференцирующего блока, выход усилителя второго канала соединен с входом интегрирующего блока, а выходы блоков измерения амплитуды соединены с входами решающего блок выход которого подключен к входу идикатора.На чертеже изображена .структурн электрическая схем предложенного устройства.Устройство содержит антенну 1, выход которой через согласующий блок 2 подключенк двум каналам,первый из которых содержит последовательно соединенные фильтр 3,усилитель 4; дифференцирующий блок5 и блок б измерения амплитуды, второй - последовательно соединенныеФйльтр 7, усилитель 8, интегрирующий блок 9, и блок 10 измерения ампли туды при этом выходы блоков б и 10подключены к входам решающего блока11, выход которого подключен к входу индикатора 12, причем решающийблок 11 состоит из блока вычисления 10отношения 13 и блока вычисления квадратного корня 14.Устройство работает следующимобразом.При грозовых разрядах в окружаю- щщем пространстве появляется переменное электромагнитное поле. Электрическая составляющая этого поля принимается антенной 1 и поступает на входсогласующего блока 2,который предназ- Значен для согласования высокого выходного сопротивления антенны 1 (особенно на низких частотах) с относительно небольшими входными сопротивлениями каналов.Известно, что электрическое поле,возникающее при грозовых разрядах, фможет быть представлено в виде суммы трех компонент ( электростатической, индукционной и радиационной)каждая из которых изменяется с рас- З 0стоянием в соответствии со своим законом. Также известно, что на низких частотах (от нуля до несколькихсотен Гц) спектральная плотность грозового разряда определяется только 35электростатической компонентойэлектрического поля, тогда как наболее высоких частотах (несколькодесятков кГц) спектральная плотностьгрозового разряда в Основном связана с радиационной компонентой" Выражения, показывающие изменения электростатической Ез и радиационной Ечкомпонент поля в зависимости от рас"стояния, обычно записывают в следующем виде:М4 йЕ Мз(1),оХ О МЕР 41(-. СЯ(,агде М - суммарный дипольный момент зарядов,.принимающих участие в грозовом разряде(; - диэлектрическая проницаемость свободногО простРанстваС - скорость света;В " расстояние до грозового 60 разряда;1 - время,В соответствии с. вышеизложенным первый канал, 2 устройств чувствителен только к электроста веской ком поненте электрического поля, а второй канал - к радиационной. Фильтр 3, присоединенный к выходу согласующего блока 2, пропускает полосу очень низких частот (например, от 10 до 100 Гц), которые затем усиливаются в усилителе 4, В дифференцирующим блоке 5 происходит дифференцирование полученного сигнала, а в блоке б - измерение его амплитуды. В соответствии с выражением (1) и, учитывая трансформацию сигнала, амплитуда сигнала на первом входе решающего блока 11 будет равна)(5 с 1 М1 4 цэгде К- коэффициент передачи сигнала в первом канале, зависящий от полосы пропускания фильтра 3 и коэфФициента усиления усилителя 4.фильтр 7 второго канала чувствителен в основном к радиационной компоненте электрического поля и может быть настроен, например, на полосу частот от 20 до 40 кГц. Усилитель 8 усиливает поступившие на его вход сигналы , которые затем интегрируются в блоке 9. В блоке 10 производится измерение амплитуды, поступающих сигналов. В соответствии с выражением (2) и, учитывая трансформацию сигнала во втором канале, амплитуда сигнала на втором входе решающего блока 11 составитК 4 3 М0 = (4)4 фосК (где К 4 - коэффициент передачи сигнала во втором канале, зависящий от полосы пропускания Фильтра 7 и коэффициента усиления усилителя 8.Так как на входы решающего блока 11 поступают сигналы, записанные выражениями (3) и (4), то для нахождения расстояния до разряда, необходимо проделать следующие вычисления;ПЙ= и (5)1где и - нормирующий множитель, величина которого определяется при настройке прибора в соответствии с выражениемКз(4В соответствии с выражением (5) для нахождения расстояния до гро- ЗОВОГО раЗРЯДа Решаюший блок 11 должен включать блок вычисления отношений 13 и блок извлечения квадратного корня 14 и "иметь коэффициент, передачи, равный величине нормирующего множителя и , Полученные результаты Фиксируются в индикаторе 12,,шская наб. Папп СССРйд. 4 арствен иэобрет ЖР лиал ППП Патен Формула и э обре тени яУстройство для определения расстояния до грозового разряда, содержащее антенну, выход которой через согласующий блок подключен к двум каналам, каждый иэ которых состоит иэ последовательно соединенных Фильтра и усилителя, и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства, в первый канал введены последовательно соединенные дифференци рующий блок и блок измерения амплитуды, а во второй канал - последовательно соединенные интегрирующий блок и ъ 551/43 Тираж ЦНИИПИ Гос по дЕлам 113035 Москваблок измерения амплитуды, и решающий блок, при этом выход усилителя первого канала соединен с входом дифференцирующего блока, выход усилителя второго канала соединен с входом интегрирующего блока, а выходы блоков измерения амплитуды, соединены с входами решающего блока, выход которого подключен к входу индикатора.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельства СССР Р 316048, кл. 6 01 Я 9/60, 19712. Авторское свидетельство СССР 9 305434, кл, С 01 8 5/16, 1971. г. Ужгород, ул. Проектная, 4