Счетчик молний

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТШвСКОллУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик щ 993181(22) Заявлено 241 180 (21) 3008288/18.-10 с присоединением заявки Нов 6 01 Ч 1/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.ПегОв4Научно-исследовательский институт высоких напряжений:"-.".:при Томском ордена Октябрьской Революции и орДена.-.,Трудового Красного Знамени политехническом Ъптсвнжутеим, С.И,Кирова(54) СЧЕТЧИК МОЛНИЙ Изобретение относится к измерительной технике в метеорологии и может быть использовано на метеостанциях для определения числа наземных грозовых разрядов в пределах его радиуса, действияИзвестно устройство для регистрации грозовых разрядов, достигающих 10земной поверхности, содержащее последовательно соединенные электрическую антенну, фильтр, пороговое уст-.ройство, расширитель импульсов ирегистратор, а также три параллельные цепи, каждая из которых содержитфильтр и пороговое устройство. Навходе трех параллельных цепей, полосы пропускания которых различны,включено согласующее устройство, ана выходе - схема совпадения. Квыходу Фильтра, пропускающего низкиечастоты, присоединен дифференцирующий блок, а к выходу Фильтра, пропус.кающего средние частоты, интегрирующий блок. Выходы дифференцирующегои интегрирующего блоков соединены свходами амплитудного различителя,выод которого через формирующееустройство связан с одним из входовсхемы совпадения 1 ,данное устройство обладает тем недостатком, что радиус его действия зависит от спектральной плотности сигналов, генерируемых молнией, т.е. от характеристик источника, и поэтому может изменяться в зависимостиот формы импульса электромагнитного поля генерируемого каждой конкретной мОлнией.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является счетчик молний, содержащий электрический канал, выполненный в виде последовательно соединенных электрической антенны, Фильтра электрического канала, первого пикового детектора и регистрирующего устройства, магнитный канал, выполненный в виде последовательно соединенных первой антенны петлевого типа, первого Фильт ра магнитного канал 4; сумматора, блока извлечения квадратного корня и второго пикового детектора, последовательно соединенные вторую антенну петлевого типа и второй Фильтр магнитного канала, а также первый одновибратор (,2 .Однако подсчет числа молний в препелах определенного радиуса с помощью названного устройства является дос993181таточно трудоемким процессом, таккак требуется зафиксировать дальностьдо каждого разряда и произвести выбор.ку в пределах заданного радиуса, атакже обладает погрешностью в определении расстояния до грозового раз5ряда, обусловленной неравномерностьюдиаграммы направленности двух взаимно перпендикулярных антенн петлевоготипа и вследствие этого зависимостьювеличины сигнала на выходе устройства от направления прихода электромагнитного сигнала молнии.Цель изобретения - регистрациягазпвых разрядов в пределах заданного радиуса, не зависящего отнаправления на разряд.Для достижения укаэанной целисчетчик молний, содержащий электрический канал, выполненный в видепоследовательно соединенных электрической антенны, фильтра электрического канала, первого пикового детек тора и регистрирующего устройства,магнитный канал, выполненный в видепоследовательно соединенных первойантенны петлевого типа, первого фильтра магнитного канала, сумматора,блока извлечения квадратного корняи второго пикового детектора, последовательно соединенные вторую антенну петлевого типа и второй фильтр омагнитного канала, а также первыйодновибратор, снабжен двумя блокамивозведения в квадрат, каждый из нходон которых подключен к выходам соответственно первого и второго Фильт ров магнитного канала, а выходы - квходам сумматора,"компаратором, подключенным к выходам каждого из пиковых детекторов через введенные схемы совпадения, при этом выход компаратора подключен к входу регистрирующего устройства, а также снабженовторым одновибратором, вход которого подключен к выходу первого одновибратора, а ныход - к вторым нходам каждой из схем совпадения и куправляющим входам каждого из пиковых жетекторов, при этом вход первого одновибратора подключен к выходуфильтра электрического канала.5 ОНа чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройстна,Устройство содержит электрическийканал, включающий в себя последовательно соединенные электрическуюантенну 1, фильтр 2 электрическогоканала, первый пиковый детектор 3,первую схему совпадения 4, компаратор 5 и регистрирующее устройство б,магнитный канал, включающий в себяпоследовательно соединенные первуюантенну 7 петлевого типа, первый .фильтр 8 магнитного канала, первыйблок 9 возведения в квадрат, сумматор 10блок 11 извлечения квадрат ного корня, .второй пиковый детектор12 и вторую схему совпадения 13, выход которой подключен к одному изнходов компаратора 5, последовательно соединенные вторую антенну 14 петлевого типа, второй фильтр 15 магнитного. канала и второй блок 16возведения в квадрат, выходом подключенный к одному из входов сумматора 10, а также последовательно соединенные первый 17 и второй 18 одновибраторы, причем вход первого одновибратора 17 соединен с выходом фильтра 2 электрического канала, а выходвторого одновибратора 18 - с вторымивходами каждой из схем совпадения 4и 13 и с управляющими входами каждогоиз пиковых детекторов 3 и 12.Устройство работает следующимобразом,При газовом разряде в окружающемпространстве возникает электромагнитноеполе, электрическая составляющая его принимается электрической антенной 1, имеющей равномернуюдиаграмму направленности, так чтовеличина наводимого в антенне напряжения не зависит от напранленияприхода электромагнитного сигналамолнии. Этот сигнал проходит черезфильтр 2 электрического канала,настроенный на определенную частоту,например 1 кГц, первый пиковый де.тектор 3, выделяющий максимальнуюамплитуду отфильтрованного сигнала,и поступает на один из входов схемы совпадения 4, Однонременно с появлением сигнала на выходе Фильтра 2запускается первый одновибратор 17,выполняющий роль порогового элемента и расширителя импульсов, которыйвырабатывает прямоугольнь 1 й импульсдлительностью порядка 1 с. Заднимфронтом этого импульса запускаетсявторой одновибратор 18, нырабатывающий прямоугольный импульс длительностью порядка десятков микросекунд,который воздействует на второй входсхемы совпадения 4. В течение времени действия этого импульса информация с выхода пикового детектора 3поступает на один из входов компаратора 5, Задним фронтом импульсавторой одновибратор 18 разряжаетпиковый детектор 3, тем самым подготанливая электрический канал кприему нового сигнала. Магнитнаясоставляющая поля грозового разрядапринимается двумя взаимно перпендикулярными антеннами 7 и 14 петлевоготипасуммарная диаграмма направлемности которых не является равномерной, так что величина наводимого вкаждой из антенн напряжения зависитот направления прихода электромагнитного сигнала молнии и прямо пропорциональна сои сС для одной из антенни во о - для другой, где с - уголФормула изобретения между направлениями на разряд и плоскостью одной из антенн петлевоготипа.,Далее сигналы проходят через Фильтры 8 и 15, настроенные на ту же частоту, чтои фильтр 2 электрического5канала. На. выходе каждого из фильтров8 и 15 получают сигнал, пропорциональный величине магнитной составляющей поля грозового разряда: 0 н =120 Ж ЪН со оС" сигнал на восходе 10первого Фильтра,.Ц = 120 ФЬЮЖН ви Ысигнал на выходе второго Фильтра,без учета коэффициентов передачифильтров), где Й - действующая высота каждой из, антенн петлевого типа, Н - магнитная составляющая полягрозового разряда. С выходов Фильтров 8 и 15 сигналы подаются на входырешающего устройства, которое включает в себя первый 9 и второй 16 бло 20ки возведения в квадрат, сумматор10 и блок 11 извлечения квадратногокорня. На выходе блока 11 извлечения квадратного корня появляется сигнал, который можно представить в виде ц 4;ф;=4 Оцжьн)фсарАьв,.О.Поскольку с 0,5 ф + 3 пЪ= 1то0= 120 й НН.Таким образом, на выходе блокаЗо11 извлечения квадратного корня по-лучают сигнал прямо пропорциональный величине магнитной составляющейполя грозового разряда и не зависящий от направления прихода электромагнитного сигнала молнии,Пиковый детектор 12 и схема совпадения 13 магнитного канала выполняют ту же роль и работают таким жеобразом, что и аналогичные блокиэлектрического канала.Таким образом, на входах компара тора 5 получают сигналы, пропорцио-нальные величинам электрической имагнитной составляющих поля грозового разряда, причем до определенногорасстояния, задаваемого параметрамифильтров, величина электрической составляющей всегда превышает величину,магнитной составляющей. Компаратор5 работает таким образом, что если 50величина магнитной составляющей меньше величины электрической составляющей, то с выхода компаратора 5 на.вход регистрирующего блока 6 поступает сигнал, приводящий к срабатыванию последнего. В противном случаена выходе компаратора 5 не будет никакого сигнала и даннаямолния не будет зарегистрированад регистрирующем блоке 6, так как. бОона произсхала за пределами заданного1 расстояния, Таким образом, в регист" рирующем устройстве сразу имеется информация о числе грозовых разрядов в пределах заданного радиуса действия устройства.Таким образом, предложенное устройство позволяет ускорить процесс получения информации о числе грозовых разрядов в пределах заданного радиуса и повысить достоверность этой информации за счет исключения зависимости величины этого радиуса от направления на разряд. Счетчик молний, содержащий электрический канал, выполненный в виде последовательно соединенных электрической антенны, фильтра электрического канала, первого пикового детек тора и регистрирующего устройства,магнитный канал, выполненный в виде последовательно соединенных первой антенны петлевого типа, первого фильт ра магнитного канала, сумматора, блока извлечения квадратного корня и второго пикового детектора, последовательно соединенные вторую антенну петлевого типа и второй фильтр магнитного канала,.а также первый одновибратор, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью регистрации грозовых разрядов в пределах заданного радиуса, не зависящего от направления на разряд, он снабжен двумя блоками возведения в квадрат, каждый из входов которых подключен к выходам соответственно первого и второго фильтров магнитного канала, а выходы - к входам сумматора, компаратором, подключенным к выходам каждого из пиковых детекторов через введенные схемы совпадения;при этом выход компаратора подключен к входу, регистрирующего устройства, а также снабжено вторым одновибратором, вход которого подклю+. чен к выходу первого одновибратора, а выход - к вторым входам каждой из схем совпадения и к управляющим входам каждого из пиковых детекторов при этом вход первого одновибратора подключен к выходу фильтра электрического канала. источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 679906, кл. % 01 Ч 1/16, 15,08.79. 2, Патент США Р 3715660,кл, 324-72, 06.02.73 (прототип ).993181 449/61 Тираж 708 Подпис ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Рауйская наб., д.