Счетчик молний

(71) Научитут высокиордена Октна Трудовотехническо 40 18-10.84. Бюл. В 1йотапкино-исследовательсх напряжений приябрьской Революцго Красного .Знамм институте им,ий инстиТомсвоми и брдени поли- .М. Киро 088.8) е свидете 01 И 1/16 свидетель 01 И 1/16 во СССР.06.79 с в ИОЛНИЙ, содсоединеннне ел, к выходуе параллельн ржащийнтеннукоторое цепи,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54)(57) счвтчньпоследовательнои согласуюций узго подключены дв состояцие иэ одновибратора и последо". вательно соединенных Фильтра, пикового детектора и усилителя, схему совпадения, входы которой связаны с выходами одновибраторов, блок задержки, Формирователь и регистратор, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью обеспечения воэможности регистрации числа грозовых разрядов с территории кольцеобразиой Формы, он снабжен блоком вычисления отношений, включенным между блоком задержки и Формирователем, выход которого под ключен к регистратору, выходы усилителей связаны с входами блока вычисления отношений, выход схемы совпадения - с входом блока задержки, а одновибраторы включены между фильтрами и дополнительными входами пиковых детекторов,Изобретение относится к измери .тельной технике в метеорологии иможет быть использовано для регистрации количества молний .и моментовначала и окончания грозы,Известен счетчик молний, содержащий последовательно соединенныеантенну и согласующее устройство, квыходу которого подсоединены двеиме 1 оцие разные паласы пропусканияпараллельные цепи, каждая с фильтром 1 Ои однавибратором, выходы которых чеерез схемы совпадения связаны с регистратором. В устройстве имеетсятакже блок вычитания подключенныйВходами к фильтрам двух параллельных цепей, выходы которого черезформирующие устройства связаны свходами схем совпадения Ц .Устройство предназначено для раздельной регистрации наземных и об"лачных разрядов и не может быть использовано для регистрации грозовыхразрядов с территории кальцеобразнойформы,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является счетчикмолний, содержащий последовательносоединенные антенну и согласующееустройство, к выходу которого подсоединены две имеющие .разные полосыпропускания параллельные цепи, каждаяиэ которых состоит из последовательно соединенных Фильтра, пиковогодетектора и одновибратора, выходы которых через основные схемы совпаде- Бния связаны с регистраторам. В устройстве имеется также блок вычитания,подключенный входами к пиковым детек-:торам двух параллельных цепей, выходкоторого через дополнительную схему 4 Осовпадения и Формирующие устройствасвязан с входами основных схем совпадения, К выходу одного из пиковь 1 хдетекторов подключено устройствозадержки, выход которого связан с лс;одним из входов дополнительной схемысовпадения 4 . устройство предназначено для достоверного разделения грозовых разрядов на наземные и облачные, однако ано не может быть использовано для регистрации грозовых разрядов с территории кольцеобраэной Формы что необходимо для повышения ромехоустойчивости прибора от сигналов негроэового характера и изучения вопросов избирательной гроэопаражаемасти,Цель:. изобретения - обеспечение .возможности регистрации числа грозовых разрядов с террирарии кольце О образной Формы.,Для достижения поставленной цели счетчик молний, содержащий последа" вательно саединеннЫе антенну и согласующий узел, к выходу которого падключены дВР параллельные цепи р сас а 0яш 1 е из ацыОвибратора и последовательна соединенных Фильтра, пиковогодетектора ." усилителя, схему совпадения Входы катОРОЙ свлзвнь 1 с ВыхОдами одыавибраторов, блок задержки,Формирователь и регистратор, снабжен.блоком вычисления отношений включенным между блоком задержки и Формирователем, выход которого подключенк регистратору Выходы усилителейсвязаны с входами блока вычисленияотношений, выход схемы совпаденияс ВхОДОм блОка заДержки, а ОДЫОВИбра"торы Включены между Фильтрами и дополнительными входами пиковых детекиторов,На Фиг, 1 представлена структурнаясхемасчетчика молний", на Фиг. 2территория кальцеабразной Формы, Впределах которой происходит регистрация грозовых разрядов.Счетчик молний содержит последовательно соединенные антенну 1 и согласующий узел 2, к Выходу которогоПОДСОЕДИНЕНЫ ДВЕ ИМЕЮЩИЕ РаЗНЫЕ ПОЛОЕ:сы пропускания параллельные цепи,каждая из которых ссстоит из однавибратаров и последовательно соединенныхфильтра р пикавОгО детектОРа и усилителя. Нричем одновибратар В каждойиз параллельных цепей включен междуВыходоМ фильтра и дополнительным вхо,дом пикового детектора, 1.ак, перваяиз параллельных цепей состоит изпервого Одновибратора 3,. первогофильтра 4, первого детектора 5 и первого усилителя б, а вторая - из второго одновибратора 7, Второго Фильте;Ра 8, Второго пикового детектора 9и второго усилителя 10. В счетчикемолний имеются также последовательносоединенные схема 11 совпадениявходы кОтОРОЙ связйнь 1 с ВыхОдами Одновибраторав 3 и 7, блок 12 задержки,блок 13 вычисления отношений, Формирователь 14 и регистратор 15. Основные Входы блока 13 вычисления отноШений соецинены с выходами усилителейб и 10Принцип работы предлагаемого счетчика молний, который регистрируетэлектромагнитные сигналы грозовыхРазРядов, происходящих в пределахопределенного диапазона РасстоянийОт места установки прибора (н пределах кольца в центре которого установлен прибор) заключается В следующем. Электромагнитный сигнал, генерируемый молнией, состоит из нескольких составляющих, которве по разному затухают па мере расгространзния от источника,цо места регистрации,Так, например, злекрростатическая составляющая изменяется обратно про" парционально кубу расстояния а радичационная - обратно пропорциональнопервой степени расстояния. В определенных диапазонах частот возможнараздельная регистрация электростатической и радиационной составляющихТаким образом, если выделить едектростатическую н радиационную составляющую электромагнитного сигнала молнии и вычислить их отношение, тоопределенный диапазон отношений этихсоставляющих будет сеответстновать 10определенному диапазону расстоянийот молнии до места регистрации,На Фиг. 2 показано, что регистрация молний производится в точке 1 б(место установки антенны 1), причем 15регистрироватвся могут сигналы, которые генерируются молниями, пооисходящими на территории, имеющейформу кольца, ограниченного двумяконцентрическими окружностями 17 и 2018,Счетчик молний работает следующим образом.При грозовых Разрядах в окружающем пространстве появляются электромагнитные сигналы в широком диапазоне частот. Эти сигналы прннимаются; антенной 1 и поступают на вход согла сующего узла 2, который предназначен для согласования высокого выходного сопротинления антенны 1 с относитель но небольшими входными сопротивлениями двух параллельных цепей, присоединенных к выходу согласующего узла 2. Каждая из параллельных цепей, присоединенных к выходу согласующего узла 2, работает в диапазоне частот, характерных для наземных разрядон. Первая параллельная цепь с помощью фильтра 4, имеющего полосу 40 пропускания 0,3 - 1 кГц, воспринимает электростатическую составляю" щую сигнала молнии, а вторая параллельная цепь с помощью фильтра 8, имеющего полосу йропускания 5-б кГц, 45 чувствительна к радиационной составляющей, Когда величины сигналов на выходах фильтров 4 и 8 превысят установленные пороговые уровни, происходит запуск одновибраторов 3 и 7, Одновибраторы 3 и 7 выполняют функции пороговых устройств и расширителей импульсов. При срабатывании одновибраторов 3 и 7 на их выходах появляют". ся импульсы длительностью 1 с, что исключает регистрацию многокомпонеи тной молнии несколько раэ. Импульсы с выходов одновибраторов Зи 7 воздействуют на дополнительные входы пикоъ вых детекторов 5,9 и переводят их в рабочее состояние (н исходном сос тоянии пиковые детекторы 5 и 9 зашун" тированы). Пиковые детекторы 5 и 9 заряжаются до максимальных значений сигналов, поступающих на их входы с фильтров 4 и 8, и запоминают эти 65 значения на 1 с, Максимальные значения этих сигналов с выходон пиковых детекторов 5 и 9 через уСилители б и 10 н виде квазипостоянныхнапряжений подаются на основныв"входы блока 13 вычисления отношений..Если происходит одновременноесрабатывание одновибраторов 3 и 7,что обеспечивает высокую помехоустойчиность счетчика молний, то передним фронтом этих импульсов черезсхему 11 совпадения производитсязапуск блока 12 задержки. Блок 12задержки вырабатывает прямоугольныйимпульс длительностью, несколькоменьшей длительности импульса, вырабатываемого одновибраторами 3 или 7.7. Задним Фронтом импульса, вырабатыф.ваемого блоком 12 задержки, запускается блок 13 вычисления отношений.Блок 13 вычисления отношений вычисляет отношение сигналов, поступающих на его основные входы с выходовусилителей б и 10, Если вычисленноеотношение находится н заданных пределах например, 0,8 - 1,2), то пронисходит запуск формирователя 14 ирегистрация молнии в регистраторе 15.Если вычисленное отношение выходитза указанные пределы (0,8 - 1,2), тоэто означает, что молния произошлаза пределами кольца, В этом случаезапуск Формирователя 14 не происходит и молния не регистрируется.Изменять ширину кольца, а такжерадиусы окружностей 17 и 18 (фиг.2можно путем изменения коэффициентовпередачи усилителей б и 10, а такженастройкой срабатывания Формирователя 14 на определенный диапазонотношений блока 13 вычисления отноыений.Цредлагаемый счетчик молний позволяет регистрировать молнии с территории кольцеобраэной Форьи, т. е.н пРеделах определенного диапазонаот места установки прибора. При этоммолнии, происходящие ближе или дальше определенного диапазона расстояний, не регистрируется.Предлагаемое устройство имеетповышенную помехоустойчивость, таккак регистрирует только те сигналы,которые в двух заданных частотныхдИапазонах имеют амплитуды не нижепороговых уровней и отношение электростатической и радиационной состанляющих н заданных пределах. Так какв предлагаемом устройстве грозовыеРазряды, происходящие вблизи от места установки прибора, не подлежат ре.гистрации, то это познолчет избавиться от электромагнитных помехнегрозового происхождения, которые,как правило, всегда имеют местов каждом населенном пункте,Пл Предлагаемый счетчик молний позволяет регистриронать грозовые раз10 б 5809 Составитель Б. АгаповаРедактор Е, Лушникова Техред А. Бабинец 1(орректор Ю. Макаренко М Заказ 11037/47 Тираж 716 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская неб д, 4/5Филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ряды от грозовых очагов, расположенных в пределах определенного диапазона расстоячий от точки регистрации и, следовательно, получатьинФормацию об избирательной, гроэопоражаемости"различных объектовземной поверхности. Установив, например, счетчик в пределах города, можно собирать инФормацию и плотностимолний в пределах определенного кольца, опоясывающего город, где гро .эовая деятельность может существеннно отличаться от городской-. Получение инФормац ги об избирательной поражаемости участков земной поверхности крайне необходимо для обоснованного выбора средств молниеэащитыразличных народнохозяйственных объектов, расположенных на этих участках территории.