Устройство для регистрации молний

( 777612 Союз Советски Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1) Дополнительно т, сви з01 % 1/16 22) Заявлено 22,01.79 (21) 2715129/18 заявки Уо с присоединен (23) Приоритет - (43) Опубликовано Государственный ком ите СССР1,80. Бюллетень М по делам изобретений н открытий45) Дата опубликования описания 07.11.8Изобретение относится к меческим приборам, в частности квам для регистрации молний.Известны устройства для регистрации грозовых разрядов, воспринимающие изменение электромагнитного поля, обусловленного этими разрядами 111. Одним из основных методов фиксации изменений электромагнитного поля является метод амплитудной селекции.Основной характеристикой таких устройств регистрации является эффективный радиус действия К,ф, который определяется по результатам наблюдения за длительный период времени.Грозорегистраторы дают количественную оценку грозовой активности в виде числа импульсов, зарегистрированных в пределах эффективного радиуса действия.Принцип действия этих устройств один и тот же: амплитудная селекция сигналов электрической антенны на определенной частоте. Устройства регистрации грозовых разрядов включают антенну, детектор, фильтр, усилитель, пороговое устройство, одновибратор и регистрирующее устройсгостатком рассматриваемых устдля регистрации молний является точность селекции грозовых разряЕГИСТРАЦИИ МОЛНИ дов по дальности до источника излучения,обусловленная значительной погрешностьюиспользуемого метода амплитудцой селекции сигналов ввиду вариаций свойств ис 5 точника,Наиболее близким к изобретению по существу решаемой задачи является устрой.ство для регистрации молний, содержащееэлектрическую антенну, фильтр, усилитель,10 одновибраторы, схему совпадения и регистрирующее устройство 2).Устройство работает следующим образом. Сигналы молциевого разряда воспринимаются электрической антенной и прохо 1 б дят через последовательно соединенныефильтр, усилитель, поступают на первыйоднови братор, являющийся одновременнопороговым устройством, При превышениивходным сигналом заданного порогового;о уровня срабатывает первый одновибратори задним фронтом выходного импульса запускает второй одновибратор, который устанавливает разрешающий сигнал на первом входе схемы совпадения для прохож 2; дения второй компоненты молниевого разряда. Вторая компонента молниевого разряда проходит последовательно фильтр,делитель, первый одцовибратор, через второй вход схемы совпадения на третий одзо цовибратор, запускает его, ц оц вырабатывает импульс для регистрации регистрирующим устройством.Однако это устройство также имеетнизкую точность селекции грозовых разрядов.Целью изобретения является повышениеточности селекции грозовых разрядов подальности до источника.Это достигается тем, что устройствоснабжено двумя ортогонально направленными магнитными антеннами, преобразующим фильтром, тремя блоками выделения нулевых переходов и схемой ИЛИ, причем выход электрической антенны соединен через последовательно связанные преобразующий фильтр и первый блок выделения нулевого перехода с первым входомсхемы совпадения, а выход каждой из магнитных антенн соединен соответственно через второй и третий блоки выделения нулевых переходов с первым и вторым входомсхемы ИЛИ, выход которой связан со входом первого одновибратора.Для устройства характерно применениефильтра, преобразующего электрическуюЕ, (1) составляющую в магнитную Н(1)составляющую поля,Сущность изобретения заключается виспользовании различных зависимостейэлектрической и магнитной составляющихполя от расстояния. Грозовой разряд рассматривается как вертикальный электрический диполь. В терминах преобразованияЛапласа выражения для вертикальной со.ставляющей электрического поля Е, и горизонтальной составляющей магнитногополя Н, можно записать:ре иаф - /се р 1Е,(р) = - .- (р+ др -)- ) Р (р) ейе р 1Н,(р)= -- (р 2+ар) Р(р)егде Р., (р) - дипольный момент источника; к = с/К; с - скоростьсвета, К - расстояние доисточника.Если подать напряжение электрическойантенны Е(р) на преобразующий фильтр скоэффициентом передачи.(21 рК е (Р),2+р +ррто при а=р на выходе получим сигналыи(р) = - Р(р) Е+Рр) = Н .р,совпадающие с точностью до постоянногомножителя с магнитной составляющей поТаким образом, если производить сравнения нулевых переходов выходных сигна.лов преобразующего фильтра и магнитнойантенны, то можно указать, с ббльшего или 4меньшего расстояния относительно Й, при.шел атмосферик.На фиг, 1 представлена структурнаясхема предлагаемого устройства, на фиг.2 - принципиальная схема преобразующего фильтра электрической составляющей вмагнитную составляющую поля с приведенным выше коэффициентом передачи; нафиг. 3 - диаграммы, поясняющие работу10 устройства,Устройство содержит магнитные 1 и 2 иэлектрическую 3 антенны, преобразующийфильтр 4, блоки выделения нулевых переходов 5, 6 и 7, схему ИЛИ 8, одновибрато 1 б ры 9 и 19, схему совпадения 11 и регистрирующее устройство 12. При этом электрическая антенна 3 через преобразующийфильтр 4 и первый блок выдечения нулевого перехода 7 соединена с первым вхо 20 дом схемы совпадения 11, магнитные антенны 1 и 2 через соответствующий блоквыделения нулевого перехода 6 и 5 соединены с первым и вторым входом схемыИЛИ 8, выход которой подключен к одно. вибратору 9, выходом связанному с вторымвходом схемы совпадения 11, выход которой через второй одновибратор 10 соединенс регистрирующим устройством 12.Устройство работает следующим обра 30 зом,Сигнал грозового разряда в виде резкого изменения электромагнитного поляпринимается антеннами (электрической 3 имагнитными 1, 2) и поступает соответственно на преобразующий фильтр 4 и блоки выделения нулевых переходов 6 и 5. Преобразующий фильтр 4 производит преобразование входного сигнала, т. е, транспортирует сигнал во временной области на ве 40 личину расхождения Е и К составляющихполя, соответствующей дальности настройки устройства В,ф . Блок выделения нулевого перехода 7 формирует импульс, соответствующий первому нулевому переходу45 выходного сигнала преобразующего фильтра 4 и подает его на первый вход схемысовпадения 11, Для оценки дальности используются первые нулевые переходы сигналов антенн, поскольку на них не сказы 50 вается влияние сигнала, отраженного оти он о сфер ы.Аналогично выделяются первые нулевые переходы сигналов магнитных антенн1 и 2 блоками выделения нулевых перехо,бб дов 6 и 5, выходные импульсы которых через схему ИЛИ 8 запускают одновибратор9.Применение двух ортогонально направленных магнитных антенн, каждая из котобо рых имеет восьмерочную диаграмму направленности, обеспечивает прием магнитной составляющей со всех направлений действия электромагнитного поля грозовогоразряда, Одновибратор 9 срабатывает и усбб танавливает на втором входе схемы совпаМеция 11 разрешающий импульс стандартной амплитуды и длительности. Длительность импульса равна 100 мкс и определяется максимальной вероятностью расхождения нулевых переходов сигналов магнитных антенн 1 и 2 и преобразующего фильтра 4,В случае прихода атмосферика от источника грозового разряда, находящегося на расстоянии К(К,Ф (см. фиг. 3, а), импульс го нулевого перехода выходного сигнала преобразующего фильтра 4 приходит позже импульса нулевого перехода сигналов магнитных антенн 1 и 2 и, следовательно, проходит через схему совпадения 11 на второй 15 одновибратор 10. Одновибратор срабатывает, формируя импульс определенной амплитуды и длительности, который регистрируется регистрирующим устройством 9.Если атмосферик принадлежит источни-,"в ку излучения, удаленному на расстояние К(Я,Ф (см. фиг. 3, б), то импульс первого нулевого перехода выходного сигнала преобразующего фильтра 4 появляется раньше импульса нулевого перехода сигналов 25 магнитных антенн 1 и 2 и импульса одновибратора 9. Следовательно, схема совпадения 11 не пропускает импульс блока 7 на одновибратор 10 и тем самым не производится регистрация грозового разряда, зоТаким образом, используя различную зависимость Е, и Н,. составляющих поля от расстояния в ближней зоне излучения (100 - 150 км) и применяя преобразующий фильтр электрической Е, (1) составляю- з 5 щей в магнитную Н(1) составляющую поля, можно построить устройство с 126более высокой точностью селекции грозовых разрядов в ближней зоне по сравнению с прототийом,Формула изобретенияУстройство для регистрации молний, содержащее электрическую антенну и последовательно соединенные первый одновибратор, схему совпадения, второй одновибратор и регистрирующее устройство, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности селекции молний по дальности до источника, оно снабжено двумя ортогонально направленными магнитными антеннами, преобразующим фильтром, тремя блоками выделения нулевых переходов и схемой ИЛИ, при этом выход электрической антенны соединен через последовательно связанные преобразующий фильтр и первый блок выделения нулевого перехода с первым входом схемы совпадения, а выход каждой из магнитных антенн соединен соответственно через второй и третий блоки выделения нулевых переходов с первым и вторым входом схемы ИЛИ, выход которой связан со входом первого одновибратора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Александров М. С. Флуктуации электромагнитного поля Земли в диапазоне СНЧ, М.; Наука, 1972, с, 28,2. Авторское свидетельство СССР569995, кл. б 01 % 1/16, 1976 (прототип).IЮ /О 7 О и юо аг ю Редактор Т. Клюк 4СС одписно аказ 8553 Изд.5ВНИИПО Госудпо делам из 113035, Москва, Ж Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполкома н,а гоар 1/у Составитель С. Непомнящая Корректоры С, Серобаба и Л. Галах б Тираж 47 арственного комитета С бретений и открытий 35, Раушская наб., д. 4/