DE102007036976A1

DE102007036976A1 - Method and device for warning against atmospheric disturbances

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Publication number: DE102007036976A1
Application number: DE102007036976A
Authority: DE
Inventors: Ottmar Kechel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-18
Filing date: 2007-08-06
Publication date: 2008-05-08
Also published as: DE112006003963B4; DE112006003963A5; DE102007036975A1; WO2008019704A1

Abstract

Es wird ein Verfahren angegeben, mit dem vor einer nahen atmosphärischen Störung gewarnt werden kann. Bei dem Verfahren wird ein elektromagnetisches Feld der Atmosphäre mit einem elektrischen Feldanteil und einem magnetischen Feldanteil gemessen und es werden die beiden Feldanteile auf ihre Phasenverschiebung zueinander untersucht werden und in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung wird ein Warnsignal ausgegeben.A method is provided to warn of near atmospheric disturbance. In the method, an electromagnetic field of the atmosphere is measured with an electric field component and a magnetic field component, and the two field components are examined for their phase shift with respect to one another, and a warning signal is output as a function of the phase shift.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Warnen vor einer atmosphärischen Störung, bei dem ein elektromagnetisches Feld der Atmosphäre mit einem elektrischen Feldanteil und einem magnetischen Feldanteil gemessen wird.The The invention relates to a method for warning against atmospheric disorder in which an electromagnetic field of the atmosphere with an electric field component and a magnetic field component is measured.

Es ist bekannt, dass atmosphärische Störungen, also Turbulenzen und vom Normalzustand der Atmosphäre abweichende starke Molekülbewegungen in der Atmosphäre, die in Gewittern, Sturmböen, Wetterfronten oder konvektiven Bewölkungsformen auftreten können, elektromagnetische Signale erzeugen. Beispielhaft können so genannte Spherics herangezogen werden. Spherics-Signale sind elektromagnetische Signale in Form von unregelmäßigen Strahlungspulsen, die von dynamischen Prozessen in der Atmosphäre hervorgerufen werden. Einzelne Parameter der Spherics-Signale, wie Anzahl, Amplitude, Frequenz oder Pulsfolgefrequenz, Häufigkeitsverteilungen auf Frequenzwerte und Signalformen sind eng mit den sie auslösenden Wettervorgängen verknüpft. Typische Pulsdauern von Spherics-Signalen liegen im Bereich von einigen 100 μs und typische Frequenzen sind zwischen 2 kHz und 100 kHz angesiedelt. Die Impulsfolgefrequenz kann bis zu einige 100 Hz betragen. Die maximale Amplitude der Spherics-Signale hängt von der Art und Entfernung der Signalquelle ab und beträgt für den elektrischen Feldvektor bis zu einige Volt pro Meter. Die typischen Entladungsstromstärken sind kleiner als 1 kA, so dass die effektive Reichweite maximal etwa 50 km beträgt.It is known to be atmospheric disorders, that is turbulence and deviating from the normal state of the atmosphere strong molecular movements in the atmosphere, in thunderstorms, storm gusts, weather fronts or convective clouding forms occur can, generate electromagnetic signals. By way of example, they can do so called Spherics are used. Spherics signals are electromagnetic signals in the form of irregular radiation pulses, caused by dynamic processes in the atmosphere. Individual parameters the Spherics signals, such as number, amplitude, frequency or pulse repetition frequency, frequency distributions Frequency values and waveforms are closely linked to the weather events triggering them. typical Pulse durations of Spherics signals are in the range of a few 100 μs and typical frequencies are located between 2 kHz and 100 kHz. The pulse repetition frequency can be up to several 100 Hz. The maximum amplitude of Spherics signals depends on the type and distance of the signal source and is for the electrical Field vector up to a few volts per meter. The typical discharge currents are less than 1 kA, so the effective range is about maximum 50 km.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem vor einer nahen atmosphärischen Störung gewarnt wer den kann. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die beiden Feldanteile auf ihre Phasenverschiebung zueinander untersucht werden und in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung ein Warnsignal ausgegeben wird. Die Phasenverschiebung bzw. Phasenbeziehung der beiden Feldanteile zueinander kann – wie folgend beschrieben ist – mit einer Entfernung des Beobachters bzw. der Messvorrichtung zur atmosphärischen Störung, die das elektromagnetische Feld erzeugt, in Beziehung stehen. Durch eine Auswertung der Phasenverschiebung kann daher auf die Entfernung geschlossen werden und der Beobachter kann bei einer geringen Entfernung auf die atmosphärische Störung aufmerksam gemacht werden.It The object of the invention to provide a method with which in front of a near atmospheric disorder warned who can. This task is performed by a method of solved at the beginning, in which the two field components to each other on their phase shift be investigated and depending from the phase shift a warning signal is output. The phase shift or phase relationship of the two field components to each other - as follows is described - with a Distance of the observer or the measuring device to atmospheric disorder which generates the electromagnetic field. By An evaluation of the phase shift can therefore be based on the distance be closed and the observer can at a small distance on the atmospheric disorder to be made aware.

Die Erfindung geht hierbei von der Überlegung aus, dass durch die Verschiebung von Ladungsträgern gegeneinander in der Atmosphäre elektromagnetische Wellen erzeugt werden, deren Frequenz und Amplitude in einem weiten Bereich gestreut ist. Die Quelle der elektromagnetischen Wellen kann durch einen Hertzschen Dipol, also die Bewegung einer positiven Ladung relativ zu einer negativen Ladung, in guter Näherung beschrieben werden. Bei einem Hertzschen Dipol sind das elektrische Wechselfeld und das magnetische Wechselfeld in weiter Entfernung zum Dipol in Phase zueinander. In der Nähe des Dipols sind die beiden Wechselfelder jedoch mit einer Phasenverschiebung gegeneinander behaftet, die abnimmt, je weiter sich der Beobachter vom Dipol entfernt.The Invention is based on the consideration from that by the displacement of charge carriers against each other in the atmosphere electromagnetic Waves are generated whose frequency and amplitude in a wide Area is scattered. The source of electromagnetic waves can by a Hertzian dipole, ie the movement of a positive Charge relative to a negative charge, described in good approximation become. In a Hertzian dipole are the alternating electric field and the alternating magnetic field far away from the dipole in Phase to each other. Near of the dipole are the two alternating fields but with a phase shift against each other, which decreases, the farther the observer removed from the dipole.

Wird angenommen, dass eine deutlich messbare Phasenverschiebung innerhalb eines Radius von 1/10 der Wellenlänge des elektrischen Felds auftritt, so kann von einer deutlich messbaren Phasenverschiebung auf eine Nähe des Dipols, also der Strahlungsquelle, geschlossen werden.Becomes assumed that a clearly measurable phase shift within a radius of 1/10 of the wavelength of the electric field occurs so can from a clearly measurable phase shift to a Near the Dipols, so the radiation source to be closed.

Ist die Art der Felderzeugung in der Atmosphäre derart, dass ein sehr hochfrequentes elektromagnetisches Feld erzeugt wird, so ist der Bereich von 1/10 der Wellenlänge um die Strahlungsquelle sehr klein, beispielsweise im Bereich weniger Meter oder Zentimeter, mit der Folge, dass eine Naherkennung der atmosphärischen Störung allein aus einer Messung des primären elektromagnetischen Felds nicht möglich ist.is the type of field generation in the atmosphere such that a very high frequency electromagnetic field is generated, so is the range of 1/10 the wavelength around the radiation source very small, for example in the area less Meters or centimeters, with the result that a close recognition of the atmospheric disorder only from a measurement of the primary electromagnetic field not possible is.

Allerdings sind die primären erzeugten elektromagnetischen Felder nicht von konstanter Amplitude sondern in einem weiten Frequenzbereich amplitudenmoduliert. Aus der Frequenztechnik ist bekannt, dass die Multiplikation von amplitudenmodulierten primären Signalen wiederum sekundäre Signalkomponenten der Modulationsfrequenz bzw. der Summe der Frequenzen erzeugt. Im Nahbereich können auch diese sekundären Signalkomponenten mit einer Phasenverschiebung zueinander behaftet sein. Da die Frequenz dieser sekundären Signalkomponenten deutlich niedriger sein kann als die der primären Signale, kann aus der Messung der Phasenverschiebung der sekundären Signalkomponenten auf die Nähe bzw. Entfernung der Signalquellen geschlossen werden.Indeed are the primary ones generated electromagnetic fields not of constant amplitude but amplitude modulated in a wide frequency range. Out The frequency technique is known to be the multiplication of amplitude modulated primary Signals turn secondary Signal components of the modulation frequency or the sum of the frequencies generated. At close range can even these secondary ones Signal components with a phase shift to each other. Because the frequency of these secondary Signal components can be significantly lower than that of the primary signals, may be based on the measurement of the phase shift of the secondary signal components the roundabouts or removal of the signal sources are closed.

Wird nun ein ausgewählter Frequenzbereich auf elektromagnetische Felder überwacht und deren elektrischer Feldanteil und magnetischer Feldanteil derart gemessen, dass die Phasenverschiebung der beiden Feldanteile zueinander untersucht werden kann, so kann bei Vorliegen eines elektrischen Felds mit zueinander hinreichend phasenverschobenen Feldanteilen auf eine Nähe einer atmosphärischen Störung geschlossen werden und es kann ein Warnsignal ausgegeben werden. Das Warnsignal, beispielsweise ein elektrisches Signal, kann direkt oder in gewandelter Form, z.B. in akustischer oder visueller Form, ausgegeben werden, z.B. an einen Bediener.Becomes now a selected one Frequency range monitored for electromagnetic fields and their electrical Field component and magnetic field component measured such that the Phase shift of the two field components examined each other can be in the presence of an electric field with sufficiently phase-shifted field components to one another Near one closed atmospheric disturbance and a warning signal can be issued. The warning signal, for example, an electrical signal, can be directly or in converted Shape, e.g. in audible or visual form, e.g. to an operator.

Es können somit kurzfristig aufkommende Sturmböen, die elektromagnetische Wellen in ionisierten Luftschichten erzeugen, wenige Sekunden vor deren Auftreffen auf einen Beobachter z.B. am Erdboden erkannt werden und es kann eine Warnung ausgegeben werden. Allgemein kann auf Luftverschiebungen in ionisierten Bereichen der Atmosphäre durch Messungen rückgeschlossen werden.It can thus be emerging at short notice Squalls that generate electromagnetic waves in ionized air layers, are detected a few seconds before their impact on an observer eg on the ground and it can be issued a warning. In general, air displacements in ionized areas of the atmosphere can be deduced by measurements.

Zur Bestimmung der Phase eines Feldanteils sollte dieser eine Schwingung mit einer Frequenz aufweisen, wobei eine einzige Schwingungsperiode ausreichend ist, um eine Phase und eine Phasenverschiebung zum anderen Feldteil zu erkennen. Werden beispielsweise beide Feldteile gegeneinander in einem Diagramm aufgetragen, so ergibt eine Schwingung in Phase eine Linie, wohingegen eine Abweichung der Phasen ein Oval bzw. bei einer Phasenverschiebung von 90° und gleichen oder normierten Amplituden einen Kreis ergibt. Ein Oval oder Kreis ergibt sich bereits nach einer einzigen Schwingungsperiode, so dass ein Signalspektrum nach solchen, eine Fläche – in einem Feld-Diagramm aus elektrischem und magnetischem Feld – umschließenden, insbesondere ovalen Gebilden untersucht werden kann.to Determining the phase of a field component should this one oscillation having a frequency, wherein a single oscillation period is sufficient is one phase and one phase shift to the other field part to recognize. For example, both field parts against each other Plotted in a diagram, this results in a vibration in phase a line, whereas a deviation of the phases an oval or at a phase shift of 90 ° and equal or normalized amplitudes makes a circle. An oval or circle already follows a single oscillation period, allowing a signal spectrum after such, an area - in one Field diagram of electric and magnetic field - enclosing, In particular, oval structures can be examined.

Auf eine Phasenverschiebung ausgewertet werde kann ein Signal in einem Frequenzband, z.B. zwischen 100 Hz und 12 kHz, das ein Rauschsignal sein kann. Weisen der elektrische und der magnetische Feldanteil die gleichen Charakteristiken auf, z.B. hinsichtlich der Amplitudenverteilung im Frequenzraum oder Fourierraum der Frequenzen, so werden die Feldanteile einander zugeordnet und – beispielsweise Frequenz für Frequenz – auf ihre Phasenverschiebung hin untersucht.On a phase shift can be evaluated, a signal in a Frequency band, e.g. between 100 Hz and 12 kHz, which is a noise signal can. Do the electrical and the magnetic field share the have the same characteristics, e.g. in terms of amplitude distribution in the frequency domain or Fourier space of the frequencies, so are the field components assigned to each other and - for example Frequency for Frequency - up their phase shift examined out.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Teil des elektromagnetischen Felds auf seine Phasenverschiebung untersucht, dessen Amplitude in einer vorbestimmten Relation, z.B. um mehr als 3 dB, über eine Amplitude eines Rauschens des elektromagnetischen Felds, z.B. eine mittlere Amplitude im Bereich des höheren Signals, hinausgeht. Auf diese Weise kann ein relevantes Signal von einem Rauschen extrahiert werden.In an advantageous embodiment the invention, the part of the electromagnetic field on his Phase shift is examined, its amplitude in a predetermined Relation, e.g. by more than 3 dB, over an amplitude of a noise of the electromagnetic field, e.g. a mean amplitude in the range of the higher one Signals, goes out. In this way, a relevant signal be extracted from a noise.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird bei einer Entscheidung, ob ein Warnsignal ausgegeben werden soll, die Phasenverschiebung und die Frequenz des elektromagnetischen Felds berücksichtigt. Auf diese Weise kann bei gleicher Phasenverschiebung bei einer kleinen Frequenz auf eine noch relativ weite Strahlungsquelle und bei einer größeren Frequenz auf eine nähere Strahlungsquelle geschlossen werden.In an advantageous embodiment The invention is issued in a decision as to whether a warning signal the phase shift and the frequency of the electromagnetic field considered. In this way, with the same phase shift in a small Frequency on a relatively wide radiation source and at a greater frequency to a nearer radiation source getting closed.

Zweckmäßigerweise wird das elektromagnetische Feld in einem Frequenzbereich von 1 kHz bis 1 MHz gemessen. Der Bereich eines Zehntels der Wellenlänge reicht hierbei von 30 km bis 30 m und ist besonders geeignet für die Warnung vor atmosphärischen Störungen, wie Gewitterfronten im Bereich von mehreren km oder Sturmböen im Bereich von einigen 10 m.Conveniently, the electromagnetic field is in a frequency range of 1 kHz to 1 MHz measured. The range of one-tenth of the wavelength is enough here from 30 km to 30 m and is particularly suitable for the warning before atmospheric disorders, like thunderstorms in the range of several km or gusts in the area from some 10 m.

Eine zusätzliche Detektionssicherheit kann erreicht werden, wenn die Amplitude des elektromagnetischen Felds mit der Amplitude eines Hochfrequenzfelds zwischen 1 GHz und 40 GHz verglichen wird. Ist das elektromagnetische Feld, dessen Feldanteile auf ihre Phasenbeziehung zueinander untersucht wird, ein sekundäres Feld, so liegt ein primäres Feld vor, dessen Amplitude mit der Amplitude des sekundären Felds in einer Beziehung stehen kann, z.B. in einer zumindest im Wesentlichen linearen Beziehung. Wird beispielsweise nur dann ein Warnsignal ausgegeben, wenn die Amplitude eines höherfrequenten e lektromagnetischen Felds zugleich mit der Amplitude eines phasenverschobenen Felds anschwillt, so kann eine Rate von fälschlicherweise ausgegebenen Warnsignalen gering gehalten werden.A additional Detection security can be achieved if the amplitude of the electromagnetic field with the amplitude of a high frequency field between 1 GHz and 40 GHz. Is this electromagnetic Field whose field shares are examined for their phase relation to each other becomes, a secondary Field, so is a primary field before, its amplitude with the amplitude of the secondary field can be related, e.g. in one at least substantially linear relationship. For example, if a warning signal is only output, if the amplitude of a higher-frequency e lektromagnetic field at the same time with the amplitude of a phase-shifted Field swells, so may incorrectly spent a rate Warning signals are kept low.

Um eine Fehlerrate von fälschlicherweise ausgegebenen Warnsignalen zu reduzieren, ist es vorteilhaft, wenn das Signal des elektromagnetischen Felds auf seine Regelmäßigkeit hin untersucht wird und nur dann zur Ausgabe des Warnsignals herangezogen wird, wenn die Regelmäßigkeit einen vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Auf diese Weise kann ein künstlich erzeugtes Signal, beispielsweise von einer Sendeantenne oder einem Motor, das üblicherweise eine höhere Regelmäßigkeit hat als ein Atmosphärensignal, erkannt und von einer Warnauslösung ausgeschlossen werden.Around an error rate of incorrectly issued To reduce warning signals, it is beneficial if the signal The electromagnetic field is examined for its regularity and only used to output the warning signal, if the regularity falls below a predetermined threshold. In this way can be an artificial one generated signal, for example, from a transmitting antenna or a Engine, usually a higher one regularity has as an atmosphere signal, detected and from a warning release be excluded.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Eigenschaft des Warnsignals in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung eingestellt. Da eine große Phasenverschiebung im Bereich von 90° auf eine Nähe der Strahlungsquelle hindeutet und eine kleinere Phasenverschiebung eine größere Entfernung signalisiert, kann beispielsweise eine Lautstärke oder eine andere sensorisch wahrnehmbare Größe des Warnsignals in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung eingestellt werden, z.B. so dass eine hohe Phasenverschiebung ein lautes Signal auslöst und eine geringere Phasenverschiebung ein leiseres Signal. Mit gleichem Vorteil und z.B. in analoger Weise kann eine Eigenschaft des Warnsignals in Abhängigkeit von der Wellenlänge des gemessenen elektromagnetischen Felds eingestellt werden, da auch die Wellenlänge bei der Entfernungsermittlung eine Rolle spielt, wie oben erwähnt. Zweckmäßigerweise wird eine Eigenschaft des Warnsignals in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung und der Wellenlänge eingestellt, so dass eine Eigenschaft des Warnsignals z.B. in Abhängigkeit von einer ermittelten Entfernung der Signalquelle eingestellt werden kann.In A further advantageous embodiment of the invention is a Property of the warning signal as a function of the phase shift set. Because a big one Phase shift in the range of 90 ° indicates a proximity of the radiation source and a smaller phase shift signals a greater distance, can, for example, a volume or another sensory perceptible size of the warning signal depending on the phase shift are adjusted, e.g. so a high Phase shift triggers a loud signal and a lower phase shift a quieter signal. With equal advantage and e.g. in an analogous way can be a property of the warning signal depending on the wavelength of the measured electromagnetic field can be adjusted, as well the wavelength plays a role in distance determination, as mentioned above. Conveniently, becomes a property of the warning signal depending on the phase shift and the wavelength set so that a property of the warning signal e.g. in dependence of a determined distance of the signal source can be adjusted can.

Wird eine Eigenschaft des Warnsignals in Abhängigkeit von der Änderung der Phasenverschiebung eingestellt, so kann eine Veränderung der Entfernung der Signalquelle mit in die Eigenschaft des Warnsignals einbezogen werden. Wächst die Phasenverschiebung, kommt also die Signalquelle, beispielsweise eine Sturmböe, näher, so kann die Eigenschaft des Warnsignals eindringlicher sein, als wenn die Entfernung des Beobachters bzw. des Warngeräts zur Signalquelle gleich bleibt oder abnimmt. So kann z.B. eine Lautstärke größer sein oder eine Tonhöhe kann zunehmen bei wachsender Phasenverschiebung.Becomes a property of the warning signal depending on the change the phase shift is set, so can a change the removal of the signal source in the property of the warning signal be included. Grows the phase shift, so comes the signal source, for example a storm gust, closer, so the property of the warning signal may be more insistent than if the distance of the observer or the warning device to the signal source is the same stays or decreases. Thus, e.g. a volume can be greater or a pitch can be increase with increasing phase shift.

Ebenfalls vorteilhaft ist es, eine Eigenschaft des Warnsignals in Abhängigkeit von der Amplitude des phasenverschobenen Felds einzustellen, so dass eine hohe Amplitude ein stärkeres Signal erzeugt als eine niedrige Amplitude.Also It is advantageous to have a property of the warning signal in dependence from the amplitude of the phase-shifted field, so that a high amplitude a stronger one Signal generated as a low amplitude.

Ein Signal eines elektromagnetischen Felds, dessen Feldkomponenten eine Phasenverschiebung zueinander aufweisen, kann in einer oder mehrerer seiner Eigenschaften, wie Amplitude, Richtung, Wellenzugzahl – also Signaldauer, Phasenverschiebung, zeitlicher Gradient der Amplitude, zeitlicher Gradient der Phasenverschiebung, erfasst werden, wobei eine Zuordnung der erfassten Eigenschaften zu Arten von atmosphärischen Störungen aus empirischen Beobachtungen erstellt werden kann. Diese Zuordnungen können in einem oder mehreren Datenfeldern hinterlegt sein, so dass aufgrund später erfassten Eigenschaften mit Hilfe der Datenfelder auf die Art der atmosphärischen Störung geschlossen werden kann.One Signal of an electromagnetic field whose field components a Phase shift to each other, can in one or more of his Properties, such as amplitude, direction, wavenumber - ie signal duration, Phase shift, temporal gradient of the amplitude, temporal Gradient of phase shift, to be detected, with an assignment of the detected characteristics of types of atmospheric disturbances from empirical observations can be created. These mappings may be in one or more Data fields be deposited so that due to later recorded Properties using the data fields on the type of atmospheric disorder can be closed.

Die Erfindung ist außerdem gerichtet auf eine Vorrichtung zum Warnen vor einer atmosphärischen Störung, mit einer Einrich tung zum Messen eines elektromagnetischen Felds der Atmosphäre mit einem elektrischen Feldanteil und einem magnetischen Feldanteil. Es wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Auswerteeinheit aufweist, die dazu vorbereitet ist, die beiden Feldanteile auf ihre Phasenverschiebung zueinander zu untersuchen und in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung ein Warnsignal auszugeben.The Invention is also directed to a device for warning of an atmospheric disorder with a device for measuring an electromagnetic field the atmosphere with an electric field component and a magnetic field component. It is proposed that the device be an evaluation unit which is prepared to apply the two field shares to theirs Phase shift to each other to investigate and depending output a warning signal from the phase shift.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.The Invention is based on embodiments explained in more detail, the are shown in the drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Vorrichtung zur Messung von elektromagnetischen Feldern mit gegeneinander phasenverschobenen Feldanteilen, 1 a device for measuring electromagnetic fields with mutually phase-shifted field components,

2 ein Diagramm der Amplituden und Phasenverschiebung der Felder und 2 a diagram of the amplitudes and phase shift of the fields and

3 ein Diagramm zur Auswertung von Signalen. 3 a diagram for the evaluation of signals.

1 zeigt eine Vorrichtung 2 zur Messung von elektromagnetischen Feldern mit gegeneinander phasenverschobenen Feldanteilen. Die Vorrichtung 2 umfasst drei orthogonal ausgerichtete Luftspulen 4 zum Empfang von magnetischen Feldern in allen drei Raumrichtungen, so dass ein magnetisches Wechselfeld, das alle Luftspulen 4 durchtritt, auf seine Richtung und Amplitude untersucht werden kann. Die Luftspulen 4 sind signaltechnisch mit einer Auswerteeinheit 6 verbunden, die ein Signal aus den Luftspulen 4 untersucht und daraus die Eigenschaften des magnetischen Wechselfelds, wie Amplitude, Richtung, Signaldauer, zeitlicher Gradient der Amplitude bestimmt. 1 shows a device 2 for measuring electromagnetic fields with mutually phase-shifted field components. The device 2 includes three orthogonally oriented air coils 4 for receiving magnetic fields in all three spatial directions, so that a magnetic alternating field, all the air coils 4 passes through, can be examined for its direction and amplitude. The air coils 4 are signal technology with an evaluation unit 6 Connected to a signal from the air coils 4 investigated and determines the properties of the alternating magnetic field, such as amplitude, direction, signal duration, temporal gradient of the amplitude.

Ebenfalls mit der Auswerteeinheit 6 signaltechnisch verbunden sind drei Antennen 8, die als Dipolantennen ausgeführt sein können, zur Messung von elektrischen Feldern in allen drei Raumrichtungen. Die Antennen 8 erstrecken sich jeweils beidseitig der Auswerteeinheit 6 orthogonal in alle drei Raumrichtungen, so dass die Auswerteeinheit 6 die analogen Eigenschaften eines elektrischen Felds bzw. Wechselfelds bestimmen kann.Also with the evaluation unit 6 signal technically connected are three antennas 8th , which can be designed as dipole antennas, for the measurement of electric fields in all three spatial directions. The antennas 8th extend on both sides of the evaluation 6 orthogonal in all three spatial directions, so that the evaluation unit 6 can determine the analog properties of an electric field or alternating field.

Aus der Frequenz und Phasenlage von elektrischen und magnetischen Wechselfeldern bestimmt die Auswerteeinheit 6 die Phasenverschiebung von zumindest im Wesentlichen zugeordneten Feldanteilen zueinander sowie den zeitlichen Gradienten der Phasenverschiebung.From the frequency and phase of electrical and magnetic alternating fields determines the evaluation 6 the phase shift of at least substantially associated field components to each other and the temporal gradient of the phase shift.

In 2 ist in einem Diagramm je ein Wellenzug von einem elektrischen Wechselfeld E und einem magnetischen Wechselfeld B dargestellt. Die beiden Felder E, B. bzw. Feldanteile des durch sie gebildeten elektromagnetischen Felds weisen die gleiche Frequenz und eine Phasenverschiebung von knapp 80° gegeneinander auf.In 2 is shown in a diagram depending on a wave train of an alternating electric field E and an alternating magnetic field B. The two fields E, B. or field components of the electromagnetic field formed by them have the same frequency and a phase shift of almost 80 ° to each other.

Aus der Signalfrequenz des beiden Wechselfelder E, B kann auf eine Entfernung einer Quelle der beiden Wechselfelder E, B zur Vorrichtung 2 geschlossen werden. 3 zeigt in einem Diagramm einen Zusammenhang zwischen der Signalfrequenz f und der Entfernung. Ausgehend von der Theorie des elektrischen Dipols sind die beiden Wechselfelder E, B in einer weiten Entfernung von der Quelle in Phase zueinander. Nur in der Nähe der Quelle sind die beiden Wechselfelder E, B – sofern ungestört – mit einer größeren Phasenverschiebung behaftet. Wird angenommen, dass eine deutliche Phasenverschiebung innerhalb eines Radius von 1/10 der Wellenlänge der Wechselfel der E, B auftritt, so tritt diese Phasenverschiebung nur unterhalb der in 3 dargestellten Linie auf. Wird beispielsweise eine Phasenverschiebung mit einem zugehörigen Signal mit der Signalfrequenz f von 1 kHz erfasst, so kann daraus geschlossen werden, dass die Quelle in einer maximalen Entfernung von 30 km sein muss.From the signal frequency of the two alternating fields E, B can be at a distance of a source of the two alternating fields E, B to the device 2 getting closed. 3 shows in a diagram a relationship between the signal frequency f and the distance. Based on the theory of the electric dipole, the two alternating fields E, B are in phase with each other at a great distance from the source. Only in the vicinity of the source are the two alternating fields E, B - if undisturbed - afflicted with a larger phase shift. If it is assumed that a significant phase shift occurs within a radius of 1/10 of the wavelength of the alternating field of E, B, this phase shift occurs only below that in 3 displayed line. If, for example, a phase shift with an associated signal with detected at the signal frequency f of 1 kHz, it can be concluded that the source must be at a maximum distance of 30 km.

Aus der Phasenverschiebung kann die Auswerteeinheit nun mit Hilfe der aus der Elektrodynamik bekannten Gleichungen für einen oszillierenden Dipol eine Entfernung der Quelle bestimmen, und bei Unterschreiten eines vorbestimmten Werts ein Warnsignal ausgeben, das beispielsweise in ein akustisches Signal umgewandelt wird.Out the evaluation can now use the equations known from electrodynamics for an oscillating dipole determine a distance of the source, and if it falls below one predetermined value to output a warning signal, for example is converted into an acoustic signal.

22: Vorrichtungcontraption
44: Luftspuleair coil
66: Auswerteeinheitevaluation
88th: Dipolantennedipole antenna
ff: Frequenzfrequency
Ee: elektrisches Wechselelectrical change
: feldfield
BB: magnetisches Wechselfeldmagnetic alternating field

Claims

Method for warning against an atmospheric disturbance, in which an electromagnetic field of the atmosphere is measured with an electric field component and a magnetic field component, characterized in that the two field components are examined for their phase shift with respect to one another and a warning signal is output as a function of the phase shift.

Method according to claim 1, characterized in that that part of the electromagnetic field on its phase shift is examined whose amplitude in a predetermined relation over a Amplitude of a noise of the electromagnetic field goes.

Method according to claim 1 or 2, characterized that when deciding whether to issue a warning signal, the phase shift and the frequency of the electromagnetic field considered becomes.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the electromagnetic field in a frequency range from 500 Hz to 50 kHz.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the amplitude of the electromagnetic field with the amplitude of a high frequency field between 1 GHz and 40 GHz is compared.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the signal of the electromagnetic field on his regularity is examined and only then used to output the warning signal will, if the regularity falls below a predetermined threshold.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a property of the warning signal in dependence is adjusted by the phase shift.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a property of the warning signal in dependence from the change the phase shift is adjusted.

Contraption ( 2 ) for warning of an atmospheric disturbance, with a device for measuring an electromagnetic field of the atmosphere with an electric field component and a magnetic field component, characterized by an evaluation unit ( 6 ), which is prepared to examine the two field components to their phase shift to each other and issue a warning signal in response to the phase shift.