Аппаратура и методика измерений грозовых сигналов

Feb 10, 2023, 1:25 PM
15m
Зал ученого совета, каб. 200 (ИКФИА СО РАН)

Зал ученого совета, каб. 200

ИКФИА СО РАН

Якутск, пр. Ленина 31

Speaker

Максим Петухов (ИКФИА СО РАН)

Description

Разряд молнии сопровождается электромагнитным излучением в широкой полосе частот, распространяющимся на большие расстояния. Наибольшая интенсивность в ОНЧ-диапазоне - от нескольких сотен Гц до 30 кГц. В основе наземных наблюдений лежит пеленгация с помощью антенных систем, принимающих импульсные сигналы радиошумов от разрядов молний – атмосферики. Используются однопунктовые или многопунктовые системы. Для однопунктовых систем необходимо определять также дальность до грозового разряда.
В работе использованы данные, полученные с помощью грозопеленгатора-дальномера, разработанного в ИКФИА СО РАН. Грозопеленгатор-дальномер выполняет задачу по определению пеленга (направление прихода) атмосферика и производит оценку дальности до ее источника. Антенная система включает в себя две скрещенные магнитные антенны и одну электрическую вертикальную. Конструктивно трехметровая электрическая антенна с конусной насадкой (для увеличения емкости антенны) установлена на семиметровой металлической мачте на изоляторе. Две двадцати витковые экранированные рамки, имеющие форму квадрата (эффективная площадь рамки 360 м2), размещены на той же мачте. Сигнал с предварительных усилителей в центральный пункт сбора информации подавался по симметричным кабельным линиям связи через разделительные трансформаторы для устранения наводок на линии связи.
В канале электрической антенны применен антенный усилитель для согласования большого внутреннего сопротивления электрической антенны с последующими усилительными каскадами. Предварительные малошумящие усилители, идентичные для всех антенн через трансформаторные входы усиливают сигналы в полосе частот 0,3-60 кГц, обеспечивая необходимую величину сигналов при передаче данных по кабельным линиям связи. Оконечные усилители обеспечивают согласование с линиями связи и наиболее эффективное использование динамического диапазона аналого-цифрового преобразователя. Частота дискретизации АЦП – 250 кГц. Усиление всего тракта подобрано таким образом, что порог отбора атмосфериков для регистрации, составляющий на входе АЦП 50 мВ, соответствует сигналу на входе электрической антенны 150 мВ/м.
В работе приведен обзор методов дальнометрии до грозового разряда, основанных на анализе амплитуды сигнала (амплитудные методы) или его формы как во времени (временные методы), так и в спектральном представлении – спектральные (частотные и фазовые) методы.
В конечный файл записываются следующие параметры: время регистрации; среднеквадратичные амплитуды электрической и магнитной составляющих сигнала (в разрядах АЦП); азимутальный угол прихода сигнала; коэффициент корреляции между первым и третьим каналами; максимальная амплитуда сигнала (в разрядах АЦП); минимальная амплитуда сигнала (в разрядах АЦП); интервал времени от начала (момент превышения заданного порогового уровня) до максимума амплитуды сигнала (мс); интервал времени от начала до минимума амплитуды сигнала (мс); общая продолжительность сигнала (мс); количество положительных квазиполупериодов относительно уровня 0,1 от модуля максимальной амплитуды сигнала; количество отрицательных квазиполупериодов относительно уровня 0,1 от модуля максимальной амплитуды сигнала; общее количество квазиполупериодов; индикатор ограничения по амплитуде сигнала (диапазона АЦП); индикатор ограничения по продолжительности сигнала (1 мс).

Primary author

Максим Петухов (ИКФИА СО РАН)

Presentation materials

There are no materials yet.