Устройство для измерения дальности до молниевых разрядов

 

Изобретение относится к радиотехническим средствам определения дальности без использования, отражения или вторичного излучения. Цель изобретения - повышение точности 7 мерения дальности до молниевых разрядов типа облако - земля. Устр-во содержит вертикальную наземную антенну 1, горизонтальную подземную антенну 3, согласующий блок 4,два полосовых фильтра 6,7,блок 9 деления , пиковый вольтметр 11. Для повышения точности измерения введены горизонтальная наземная антенна 2, дополнительный согласующий блок 5,полосовой фильтр 8 и элемент И 10. Устр-во позволяет исключить из анализа внутриоблачные разряды, являюш,иеся источниками ложной информации о месте возникновения грозового разряда . Поэтому при любой дисперсии ошибки измерения дальности точностные X-ки предложенного устр-ва будут вьпие, чем у известного, и при дальности до 30 км ошибка измерения не превьшгает 2 км. 1 ил., 1 табл. S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (1!) (51) 4 G 01 S 11 00 G 01 W 1/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, И А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3986513/24-09 (22) 02.12.85 (46) 30.03.88.Бюл. N - 12 (71) Владимирский политехнический институт (72) Л.В.Семенова (53) 621.396.96 (088.8) (56) Файзулин Н.А. и др. Импульсный электромагнитный грозодальномер блиь" ней эоны. Тр.ГГО, 1975, вып.358, с.116-123.

Авторское свидетельство СССР

М 783741, кл. 6 01 W 1/16, 1980. (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ ДО МОЛНИЕВЫХ РАЗРЯДОВ (57) Изобретение относится к радиотехническим средствам определения дальности без использования отражения или вторичного излучения. Цель изобретения - повышение точности измерения дальности до молниевых разрядов типа облако — земля. Устр-во содержит вертикальную наземную антенну 1, горизонтальную подземную антенну 3, согласующий блок 4,два полосовых фильтра 6,7,блок 9 деления, пиковый вольтметр 11. Для повышения точности измерения введены горизонтальная наземная антенна 2, дополнительный согласующий блок 5,по" лосовой фильтр 8 и элемент И 10.

Устр-во позволяет исключить из анализа внутриоблачные разряды, являющиеся источниками ложной информации о месте возникновения грозового разряда. Поэтому при любой дисперсии ошибки измерения дальности точностные х-ки предложенного устр-ва будут выше, чем у известного, и при дальности до 30 км ошибка измерения не превышает 2 км. 1 ил., 1 табл.

1385111

Изобретение относится к радиотехническим средствам определения дальности без использования отражения или вторичного излучения и может ис5 пользоваться для определения дальности до молниевых разрядов типа облако — земля.

Цель изобретения — повышение точности измерения дальности до молниевых разрядов типа облако — земля путем исключения сигналов от разрядов типа облако — облако.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предложенного 15 устройства.

Устройство для измерения дальности до молниевых разрядов содержит вертикальную наземную антенну l,горизонтальную наземную антенну 2,го- 20 ризонтальную подземную антенну 3, согласующий блок 4, дополнительный согласующий блок 5, первый, второй и третий полосовые фильтры 6 — 8, блок 9 деления, элемент И 10 и пико- 25 вый вольтметр 11.

Устройство для измерения дальности до молниевых разрядов работает следующим образом.

При разряде молнии сигнал с верти- 30 кальной наземной антенны 1 проходит через первый согласующий блок 4 на первый полосовой фильтр 6, с выхода которого поступает на первый вход блока 9 деления, на второй вход кото- 35 рого поступает также и отфильтрованный вторым полосовым фильтром 7 сигнал с горизонтальной подземной антенны 3, регистрирующий только разряды типа облако - земля. 40

Отношение указанных сигналов измеряется пиковым вольтметром !! только при срабатывании элемента И !О,происходящем при одновременной подаче на оба его входа сигналов с выхода второго полосового фильтра 7 и с выхода третьего полосового фильтра 8, что в свою очередь осуществляется лишь при разряде типа облако — земля.

При разряде типа облако — облако 50 срабатывание элемента И 10 не произойдет, а пиковый вольтметр ll ïðîãрадуированный в единицах расстояния, не зарегистрирует сигнал от разряда.

Для измерения дальности до молние- вого разряда используется соотношение между вертикальным,электрическим полем на поверхности Земли и горизонтальным электрическим полем в земле, существующим благодаря конечному значению проводимости земли.Зависимость амплитуды атмосферика от расстояния имеет вид:

Ко

К

H (— — )

Rî где Š— нормированная напряженность поля в точке, находящейся на расстоянии R;

k - коэффициент, близкий к единице.

Затухание сигнала при распространении под землей подчиняется экспоненциальному закону

300 iГР iд W(R)е х R

Е„ (-- — ) 300 /Р„ „ Ч(В)е о

К, Е В,.

Jv„., зооы(Б).ь

Е 1

P К вЂ” — — = А -- --)-,, t ъ 1 о! E W R х

1 о

А

1„ 300 е

Таким образом, отношение Е„/E„ пропорционально функции поглощения (ослабления), которая может быть заранее определена для каждого конкретного:реального случая с учетом проводимости почвы..

Стандартное отклонение 6, характеризующее разброс величины сигнала от грозового разряда относительно среднего значения, практически не за" висит от частоты, а шкала разбиения дальностей на градации зависит от степени убывания амплитуды с расстоянием. где P „ „ - излучаемая мощность; .W(R) — функция ослабления, зависящая от расстояния;

2 — глубина расположения горизонтальной подземной антенны 3; — коэффициент поглощения волн в земле.

Отношение Е /Е„ между вертикальным

r электрическим полем на поверхности

Земли и горизонтальным электрическим полем в земле является функцией расстояния

1385111 ол

Регистратор Стальная мачта высогрозовых той 15 м, высота штыраэрядов ря 4,5 (вертикальная наземная антенна 1) k9 )5-10

Целесообразно выбирать рабочий диапазон частот полосовых фильтров

6 — 8 30-300 Гц, при которых-изменение амплитуды напряженности поля об5 ратно пропорционально кубу расстояния. Центральная частота настройки первого, второго и третьего полосовых фильтров 6 - 8 составляет 100 Гц.

Такой выбор частотного диапазона це- 10 лесообразен erne и тем, что в предлагаемом устройстве используется подземный приемный канал, а частоты поля при распространении под землей затухают слабо, что позволяет получить сигнал с горизонтальной подземной антенны 3 на достаточных для практики дальностях.

Характер изменения амплитуды поля с изменением расстояния зависит от 20 конкретного значения частоты. Для избранного диапазона частот изменение амплитуды компоненты Е характеризуется монотонной функцией с заметным перегибом в области расстояний

50-100 км. До указанной области амплитуда меняется обратно пропорционально кубу расстояния. Для избранного диапазона частот рабочий диапазон расстояний ограничивается 100 км. 30

В таблице даны характеристики используемых антенн.

Синхронная регистрация подземным и наземным каналами позволяет оперативно определить тип молниевого раз-.

35 ряда,и устранить срабатывание пикового вольтметра при разрядах типа облако — облако, являющихся источником ложных сигналов.

Согласующие блоки 4 и 5 представляют собой электрометрические усилители с катодными повторителями на входе. Выходной сигнал пикового вольтметра 11 регистрируется само- писцем. 45

Соотношение числа облачных разрядов и числа разрядов на землю изменяется в широких пределах от грозы к грозе. Как правило, внутриоблачных разрядов бывает больше, чем разрядов на земле. Количество внутриоблачных разрядов составляет около 70% общего числа разрядов.

Предложенное устройство позволяет исключить из анализа внутриоблачные разряды, являющиеся источниками ложной информации о месте возникновения грозового разряда. Поэтому при любой дисперсии ошибки измерения дальности точностные характеристики предложенного устройства выше, чем у извест-ного, H I1pH дальности до 30 км ошибка измерения не превышает 2 км. формула изобретения

Устройство для измерения дальности до молниевых разрядов, содержащее последовательно соединенные вертикальную наземную антенну, согласующий блок, первый полосовой фильтр, блок деления и пиковый вольтметр и последовательно соединенные горизонтальную подземную антенну и второй полосовой фильтр, выход которого соединен с вторым входом блока деления., о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения дальности до малниевых разрядов типа облако — земля путем исключения сигналов от разрядов типа облако - облако, введены последовательно соединенные горизонтальная наземная антенна, дополнительный согласующий блок, третий полосовой фильтр и элемент И,второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго полосового фильтра и пусковым входом пикового вольтметра, 13851 l 1

Продолжение таблипы

85 5 10

С ос тав ит ель В . Ив анов

Техред М. Ходанич

Корректор Р1.Пожо

Редактор 11.Горват.

Тираж 772

Подписное

Заказ 1412/45. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подземная антенна (горизонтальная наземная антенна 2) Горизонтальная наземная антенна 2

Медная трубка длиной

7 м, установленная на изоляторах по центру керамической капсулы.

Глубина заложения 1 и.

Медная трубка длиной

7 м, установленная на креозотовых столбах и фарфоровых изоляторах

3 4

170 ) 5 1О