DE4113935A1

DE4113935A1 - Thunderstorm alarm device

Info

Publication number: DE4113935A1
Application number: DE4113935A
Authority: DE
Inventors: Giichiro Katoh
Original assignee: CENTRAL LIGHTNING PROTECTION C
Current assignee: CENTRAL LIGHTNING PROTECTION C
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1991-04-29
Publication date: 1992-11-05
Anticipated expiration: 2011-04-30
Also published as: GB9107665D0; DE4113935C2; JPH049792A; FR2676547B1; GB2254701A; GB2254701B; AU625891B1; FR2676547A1; JPH0627876B2

Abstract

In a thunderbolt sensor, a DC current amplifier (7) and microammeter (8') measure corona currents Ixa and Ixb in corona needles (53) immediately before and immediately after sudden polarity changes due to a thunderbolt, and an alarm (19) is issued when a relay (15) senses that a preset (11) positive value of Ixa and a preset (12) negative value of Ixb are both exceeded almost simultaneously. A first warning (17) and a second warning (18) of approach of a thunderbolt are also given when firstly (17) either of two detectors (4, 9) is activated, and secondly (18) when both of the detectors are activated, one detector (4) sensing electric field polarity changes and the other (9) sensing current magnitudes. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gewitteralarmvorrichtung.The invention relates to a thunderstorm alarm device.

Eine Gewitteralarmvorrichtung dient dem Zweck, die Möglichkeit des Auf tretens von Unfällen, wie Tod oder Verletzung, hervorgerufen durch Blitze in einem bestimmten Bereich, in dem sich eine Mehrzahl von Besuchern, Zuhörern, Spielern usw. aufhalten, zu verringern und auch unerwünschte Beschädigungen an Orten zu vermindern, an denen eine Vielzahl von Computern eingesetzt ist, und dies durch Vorhersage des Näherns von Gewitter wolken aus großer Entfernung und durch eine korrekte Beurteilung von Blitz aktivitäten.A thunderstorm alarm device serves the purpose of opening up accident, such as death or injury, caused by lightning a certain area in which a large number of visitors, Stop listeners, players, etc., and also reduce unwanted Lessen damage in places where a variety of Computers, and this by predicting the approach of thunderstorms clouds from a great distance and through a correct assessment of lightning activities.

In jüngerer Zeit hat sich die Automatisierung in Fabriken, Forschungs laboratorien und Büros bemerkenswert entwickelt, wobei die Verwendung von Computern an solchen Plätzen eine weite Verbreitung gefunden hat. Diese Entwicklung setzt sich weiter fort. Gleichzeitig haben aber auch durch Blitze verursachte Computerprobleme deutlich zugenommen.More recently, automation in factories, research Laboratories and offices are remarkably developed, with the use of Computers has found widespread use in such places. These Development continues. At the same time, but also through lightning caused computer problems increased significantly.

Fabriken und Büros, die viele Computer einsetzen, benötigen dringend geeignete Gewitteralarmvorrichtungen, die den Ausbruch eines Gewitters bzw. das Auftreten von Blitzen schon zu einem frühen Zeitpunkt vorhersagen und rechtzeitig eine geeignete Warnung abgeben können, so daß die Bedienungs personen in solchen Fabriken und Büros bereits rechtzeitig wirksame Gegen maßnahmen ergreifen können, wie etwa das Umschalten der Stromversorgung von Computern auf einen Hausgenerator oder das Entfernen von Disketten aus den Computern, um die Speicherinhalte der Disketten zu bewahren.Factories and offices that use a lot of computers urgently need suitable thunderstorm alarm devices that prevent the outbreak of a thunderstorm or predict the occurrence of lightning at an early stage and can give a suitable warning in good time so that the operating effective countermeasures in time in such factories and offices can take measures such as switching the power supply from computers to a home generator or removing floppy disks the computers to preserve the contents of the diskettes.

Es hat sich daher gezeigt, daß eine verläßliche Gewitteralarmvorrichtung außerordentlich wünschenswert ist.It has therefore been shown that a reliable thunderstorm alarm device is extremely desirable.

Unter den bisher bekannten Maßnahmen, die Verfahren zur Blitzvorhersage betreffen, findet sich ein Radarverfahren sowie ein Radiowellenempfangs verfahren, ein Meßverfahren für das elektrische Feld usw.Among the measures known so far, the method for flash prediction concern, there is a radar method and radio wave reception method, a measuring method for the electric field, etc.

1. Radar method (meteorological radar)

Hier wird eine Radiowelle mit einer Wellenlänge von 3 bis 100 cm eingesetzt und Gruppen von Niederschlagspartikeln (Regentropfen, Schneeflocken, Eis partikel, Hagel usw.), die aufgrund der Schwerkraft durch Wolken fallen, als Echo detektiert. Wenn konvektive Wolken zu Gewitterwolken werden, wenn der Niederschlagsbereich höher als 7 km im Sommer und größer als 3 km im Winter ist, können Gewitterwolken aufgrund dieser Fakten festgestellt werden. Als Vorteile und Nachteile des Radarverfahrens ergeben sich:Here a radio wave with a wavelength of 3 to 100 cm is used and groups of precipitation particles (raindrops, snowflakes, ice particles, hail, etc.) falling through clouds due to gravity as Echo detected. When convective clouds become storm clouds, when the Rainfall area higher than 7 km in summer and greater than 3 km in Winter is, storm clouds can be determined based on these facts. The advantages and disadvantages of the radar method are:

1) The location and extent of the precipitation area change from time to time Time measured exactly.
2) Because a lightning burst occurs indirectly from the height of the precipitation area the reliability of the process is rather limited.
3) The radar process is expensive and requires specially trained technicians for operation.

2. Radio wave reception method

Bei diesem Verfahren werden elektromagnetische Wellen empfangen, die durch Blitzentladungen erzeugt werden, und es werden Blitzentladungen danach beurteilt, ob sie heftig sind oder nicht und/oder ob sie sich annähern oder nicht, und zwar auf der Basis der Intensität und der Frequenz der empfangenen Signale. Dieses Verfahren hat jedoch die folgenden Nachteile:In this method, electromagnetic waves are received which are transmitted through Lightning discharges are generated and there will be lightning discharges afterwards judges whether or not they are violent and / or whether they are approaching or not, based on the intensity and frequency of the received signals. However, this method has the following disadvantages:

1) It is when collecting radio waves generated by lightning discharges impossible to predict lightning discharges before they break out.
2) There is only a certain probability that artificial sturgeon sources generated radio waves are regarded as a lightning discharge can.
3) An accurate estimate of the distance to the lightning discharges is difficult.
4) It is also difficult to get a weak radio wave from nearby storm clouds and to distinguish a strong radio wave from distant storm clouds.
5) A similar prediction can be made by using interference reception of an ordinary radio receiver can also be achieved.
6) It is impossible to get between lightning strikes and cloud discharges divorce.

Wie sich aus Vorstehendem ersehen läßt, ist der Radiowellenempfang unter Ver wendung nur eines Empfängers nicht sehr wirksam, weshalb er gerade in jüngerer Zeit nicht verbreitet eingesetzt wird.As can be seen from the above, the radio wave reception is under Ver only one receiver is not very effective, which is why he is currently in has not been used recently.

Kürzlich wurde jedoch ein ähnliches, aber höher entwickeltes System unter der Bezeichnung "Blitz-Lage-und-Positionierungs-System" entwickelt, dessen Haupt merkmale nachfolgend erläutert werden.Recently, however, a similar but more sophisticated system was developed under the Designation "lightning-position-and-positioning system" developed, its main Features are explained below.

Dieses System besteht aus mehr als drei Stationen, von denen jede elektro magnetische Welle aus Blitzentladungen empfängt, deren Fortpflanzungs richtungen bestimmt und deren Wellenformen analysiert, um Blitzentladungen von Wolkenentladungen zu unterscheiden. Die erzielten Ergebnisse werden in einer Hauptstation gesammelt und sogleich durch Rechner verarbeitet, wodurch die Lage von Blitzschlägen ermittelt wird.This system consists of more than three stations, each of which is electrical receives magnetic wave from lightning discharges, their propagation directions determined and their waveforms analyzed to avoid lightning discharges to be distinguished from cloud discharges. The results achieved are in a main station collected and immediately processed by computer, which determines the location of lightning strikes.

Dieses System kann einen großen Bereich, beispielsweise mit einem Radius von etwa 400 km, mit verhältnismäßig großer Genauigkeit abdecken. Da es jedoch Radiowellen verwendet, sind Fehler bei der Richtungsfindung nicht vermeidbar. Überdies ist die Installation kostspieliger Anlagen erforderlich und es wird auch eine große Zahl von Fachleuten für den Betrieb und die Verwaltung benötigt.This system can cover a large area, for example with a radius of cover approximately 400 km with relatively high accuracy. However, since it If radio waves are used, errors in finding the direction cannot be avoided. Furthermore, the installation of expensive equipment is required and it will be also a large number of specialists in operations and administration needed.

3. Method of electrical field measurement

Zusätzlich zu den vorstehend erläuterten Verfahren 1 und 2 gibt es auch noch das Verfahren der elektrischen Feldmessung, bei dem das elektrische Oberflächenfeld gemessen und ein wirksamer Alarm abgegeben wird, wenn die Stärke des elektrischen Feldes einen gewissen Wert überschreitet. Um das elektrische Oberflächenfeld zu messen, stehen die folgenden drei Möglich keiten zur Verfügung:In addition to methods 1 and 2 discussed above, there are also the method of electrical field measurement, in which the electrical Surface field measured and an effective alarm is given when the Strength of the electric field exceeds a certain value. To do that The following three possibilities are available for measuring the surface electric field available:

1) Measurement by a rotation measuring device for electric fields;
2) measurement by a corona current measuring device and
3) Measurement by a detector for changes in electric fields.

Obgleich das Rotationsmeßgerät das elektrische Oberflächenfeld fortlaufend messen kann, enthält es rotierende mechanische Teile und benötigt daher eine sorgfältige und kostspielige Wartung.Although the rotation measuring device continuously measures the surface electric field can measure, it contains rotating mechanical parts and therefore requires one careful and costly maintenance.

Das Koronastrommeßgerät hat den Nachteil, daß die Strommessung im kritischen Feld für den Koronastromeinsatz unstabil wird. Es ist möglich, den Koronastrom zu messen, wenn die Gewitterwolken nicht mehr als 10 km entfernt liegen. Um die Annäherung von Gewitterwolken aus großer Entfernung vorherzusagen, ist es jedoch erforderlich, über einen großen Bereich hinweg viele Koronastrom-Meßgeräte zu installieren. Gleichzeitig ist auch ein kompliziertes Nachrichtenübertragungssystem, das diese Geräte miteinander verbindet, nötig. The corona current measuring device has the disadvantage that the current measurement in critical field for corona current use becomes unstable. It is possible that Measure corona current when the storm clouds are no more than 10 km lie away. The approach of storm clouds from a great distance however, it is necessary to predict over a wide range to install many corona current measuring devices. At the same time is also a complicated messaging system that connects these devices together connects, necessary.

Das Koronastrom-Meßgerät dient zur Messung des elektrischen Oberflächenfeldes, das die unmittelbarste Beziehung mit nahen Blitzschlägen besitzt. Obgleich das Gerät geeignet ist, das Risiko lokaler Blitzschläge zu erfassen, ist es schwierig, mit ihm das Auftreten von nahen Blitzschlägen einfach aufgrund der Intensität des elektrischen Oberflächenfeldes vorher zusagen, da dieses auch durch die Raumladung beeinflußt wird, die sich unmittelbar über der Bodenoberfläche angesammelt hat. Zur Vermeidung des Einflusses dieser Raumladung müssen daher Koronastromnadeln zur Messung des Koronastroms in einer so hohen Lage angebracht werden, daß sie über der Schicht der Oberflächenraumladung liegen. Um ein weites Gebiet richtig mit solchen Geräten überwachen zu können, ergeben sich daher große Investitions kosten, weil eine beträchtliche Anzahl von Tragpfosten für die Nadeln gebaut und Nachrichtenverbindungskabel für die Nadeln verlegt werden müssen.The corona current measuring device is used to measure the electrical Surface field, which is the most immediate relationship with nearby lightning strikes owns. Although the device is suitable, the risk of local lightning strikes increases it is difficult to grasp the occurrence of nearby lightning strikes simply because of the intensity of the surface electric field beforehand promise, because this is also influenced by the space charge, which accumulated immediately above the ground surface. To avoid the The influence of this space charge must therefore be measured by corona current needles of the corona current in such a high position that they are above the Layer of the surface space charge lie. To properly deal with a wide area To be able to monitor such devices therefore results in large investments cost because a significant number of support posts are built for the needles and communication cables for the needles must be laid.

Der Detektor zur Messung von Veränderungen des elektrischen Feldes detektiert und zählt die elektrischen Feldveränderungen, die durch Blitz entladungen verursacht werden, indem er Spannungsänderungen mißt, die in einer Metallelektrode induziert werden, die auf einem Halter über der Boden oberfläche befestigt, jedoch über einen großen Widerstand mit dem Boden verbunden ist. Die erfaßte Anzahl der elektrischen Feldänderungen wird für ein vorbestimmte Zeitintervall aufintegriert und, wenn diese Zahl einen vorbestimmten Wert überschreitet, ein Alarm abgegeben. Mit diesem Verfahren kann ein Alarm dann abgegeben werden, wenn Gewitterwolken innerhalb eines Radius von etwa 30 km erzeugt werden. Um den Alarm abgeben zu können, ist jedoch eine schwierige Bestimmung des vorbestimmten Wertes erforderlich, und die Beurteilung, ob die erzeugten Gewitterwolken sich annähern oder nicht, ist ebenfalls schwierig.The detector for measuring changes in the electric field detects and counts the electrical field changes caused by lightning discharges are caused by measuring voltage changes that occur in a metal electrode induced on a holder above the floor surface attached, but with a great resistance to the ground connected is. The recorded number of electrical field changes is for a predetermined time interval is integrated and if this number is one alarm exceeds a predetermined value. With this Procedure, an alarm can be given when storm clouds generated within a radius of about 30 km. To the alarm but being able to deliver is a difficult determination of the predetermined one Value and assessing whether the storm clouds generated are approximating or not is also difficult.

Wenn sich jedoch konvektive Wolken unmittelbar über der Meßstelle entwickeln, beginnt die Detektierung elektrischer Feldänderungen erst nach dem Beginn von Blitzentladungen, weshalb der Alarm dann nicht rechtzeitig abgegeben werden kann.However, if there are convective clouds immediately above the measuring point develop, the detection of electrical field changes only begins after the start of lightning discharges, which is why the alarm is not timely can be delivered.

Unter den vorstehend erläuterten drei bekannten Verfahren und Möglichkeiten ist das Meßverfahren für das elektrische Feld verhältnismäßig verläßlich.Among the three known methods and possibilities explained above the measuring method for the electric field is relatively reliable.

Ausgehend von dem bereits erwähnten Koronastrommeßgerät liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gewitteralarmvorrichtung zu entwickeln, die sowohl bei Blitzaktivitäten in einem großen Abstand einer Entfernung von 30 km Radius bis zu solchen aus einer sehr kurzen Entfernung, selbst über dem Beobachtungsort, eine zuverlässige Alarmgebung ermöglicht.Starting from the already mentioned corona current measuring device Invention based on the object of developing a thunderstorm alarm device, which is a distance of 30 km radius to such a distance from a very short distance, even over the Observation site that enables reliable alarms.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Gewitteralarmvorrichtung dadurch erreicht, daß diese als wesentlichen Teil eine Nahblitz-Detektorschaltung aufweist, die den Koronastrom von Koronanadelelektronen mißt und einen Koronastromwert gerade vor einer plötzlichen Polaritätsänderung aufgrund eines Blitzes mit einem Koronastromwert gerade nach der plötzlichen Polaritätsveränderung, welche die Abwesenheit von Blitzen zeigt, vergleicht und automatisch eine Nahblitz-Warnung abgibt, wenn ein voreingestellter Differenz-Wert überschritten wird, wobei bei der Entscheidung vorher Werte der Differenz aus dem Koronastromwert gerade nach der plötzlichen Polaritäts veränderung und dem Koronastromwert gerade vor der plötzlichen Polaritäts änderung und des Verhältnisses dieser beiden Größen zueinander berücksichtigt werden.According to the invention, this is the case with a thunderstorm alarm device achieved that this as an essential part of a near-flash detector circuit which measures the corona current of corona needle electrons and one Corona current just before a sudden change in polarity due to a flash with a corona current just after the sudden Polarity change, which shows the absence of lightning, is compared and automatically gives a near flash warning when a preset one Difference value is exceeded, with values before the decision the difference from the corona current value just after the sudden polarity change and the corona current just before the sudden polarity Change and the ratio of these two quantities to one another is taken into account will.

Die Erfindung baut auf dem Studium und der Entwicklung der Funktion des genannten Koronastrommeßgerätes auf und schafft die Möglichkeit zur Vorher sage des Annäherns naher Blitzschläge, die ernste und tödliche Folgen haben könnten. Durch Kombination der beim Verfahren der elektrischen Feldmessung unter (3) weiter oben genannten Detektierungstechnik für Veränderungen des elektrischen Feldes mit dem in (2) genannten Koronastrommeßgerät liefert die Erfindung eine Mehrzweck-Gewitteralarmvorrichtung, die auf der Grundlage von Informationen bezüglich der gesamten Blitzaktivitäten im Bereich einer großen Entfernung von etwa 30 km Radius bis zu einer sehr kurzen Entfernung gerade über dem Beobachtungsort arbeitet. Bei der Erfindung wird die Veränderung des elektrischen Feldes sowie nachfolgend angegebene Beschaffen heit desselben genutzt. Die minimale Verstärkung des Detektors für die elektrische Feldveränderung für entfernte Blitzentladungen ist proportional zu den Entfernungen der Entladungen, wenn diese in der Entladungsskala gleich sind. Der durch das elektrische Oberflächenfeld verursachte Koronastrom ändert sich mit dem Quadrat des elektrischen Feldes. Die Mehrzweckgewitter alarmvorrichtung gemäß der Erfindung ist einfach im Aufbau und kann dennoch dem Benutzer die Information liefern, ob Blitzentladungen in großer Entfernung ausbrechen oder nicht, ob sie sich nähern oder nicht und ob direkt oberhalb des Meßortes liegende konvektive Wolken zu Gewitterwolken anwachsen oder nicht. Alle diese Informationen sind wichtig, um tödliche Blitz unfälle zu vermeiden und um Eigentum sowie elektronische Instrumente gegen Blitzschlag zu schützen.The invention builds on the study and development of the function of the called corona flow meter and creates the possibility for before tell of approaching lightning strikes that have serious and fatal consequences could. By combining the electrical field measurement method under (3) above-mentioned detection technique for changes in the electrical field with the corona current measuring device mentioned in (2) provides the Invention a multi-purpose thunderstorm alarm device based on of information related to total lightning activity in the area of a long distance of about 30 km radius to a very short distance works just above the observation site. In the invention, the Change in the electrical field and procurement specified below used the same. The minimum gain of the detector for the electric field change for distant lightning discharges is proportional to the distances of the discharges, if they are the same on the discharge scale are. The corona current caused by the surface electric field changes with the square of the electric field. The multi-purpose thunderstorm alarm device according to the invention is simple in construction and can still provide the user with information as to whether lightning discharges are large Break out distance or not, whether they are approaching or not and whether directly convective clouds above the measurement site to form storm clouds grow or not. All of this information is important to deadly lightning to avoid accidents and to counter property as well as electronic instruments To protect lightning.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist überraschend einfach und dennoch in der Lage, dem Benutzer die Information zu liefern, ob Blitzentladungen in großer Entfernung ausbrechen oder nicht, ob sie sich annähern oder nicht und ob direkt oberhalb des Meßortes liegende konvektive Wolken zu Gewitterwolken anwachsen oder nicht. Alle diese Informationen sind wesentlich, um tödliche Blitzunfälle zu vermeiden und um Eigentum und elektronische Geräte gegen Blitzbeschädigung zu schützen.The device according to the invention is surprisingly simple and yet in the Able to provide the user with information on whether lightning discharges are large Break out distance or not, whether they are approaching or not and whether convective clouds lying directly above the measurement site to form storm clouds grow or not. All of this information is essential to be lethal To avoid lightning accidents and to counter property and electronic devices Protect lightning damage.

Der Einsatz des erfindungsgemäßen Gerätes ist praktischer als die Installation teurer Systeme, wie Radaranlagen oder sogenannter Blitzlokalisierungssysteme. Die gleichzeitige Anwendung des erfindungsgemäßen Gerätes mit derartigen Systemen kann jedoch die Wirksamkeit des Gesamtsystems noch deutlich erhöhen.The use of the device according to the invention is more practical than the installation expensive systems, such as radar systems or so-called lightning localization systems. The simultaneous use of the device according to the invention with such However, systems can still clearly show the effectiveness of the overall system increase.

Zwei wesentliche, für die Erfindung wichtige Merkmale bzw. Gesichtspunkte sollen nachfolgend näher beschrieben werden:Two essential features or points of view important for the invention are to be described in more detail below:

1. Detection of nearby lightning strikes

Wenn durch einen Blitz eine plötzliche Polaritätsänderung des Koronastroms verursacht wird, liefern bei der Erfindung die direkt vor und nach der plötzlichen Änderung gemessenen Ströme wertvolle Informationen. Denn je größer der Unterschied zwischen dem Strom vor dieser Änderung und dem Strom nach dieser Änderung ist, um so größer ist die vom Blitz verbrauchte Ladung. Je größer das Verhältnis des Stromes vor der Änderung im Vergleich zu dem Strom nach der Änderung ist, desto größer ist der Einfluß der Raumladung nahe der Bodenoberfläche. Da diese sich am stärksten unter dem Zentrum der geladenen Wolke ausbildet, zeigt ein größeres Verhältnis an, daß die Raumladungsdichte stärker ist und daß deshalb das Wolkenzentrum näher an der Beobachtungsstelle liegt. Der Benutzer des erfindungsgemäßen Gerätes kann das nahe bevorstehende Auftreten von Blitzschlägen jederzeit dadurch feststellen, daß er den Graph auf einem angeschlossenen Graphikrecorder beobachtet, oder durch Einstellen der Positionen von positiven und negativen voreingestellten Relaiszeigern, die am Meßgeräterelais angebracht sind, oder auch durch Betätigen einer Logikschaltung, die automatisch eine Warnung vor einem nahe bevorstehenden Blitzschlag abgibt.If a sudden change in polarity of the corona current is caused by a flash is caused, deliver the invention directly before and after the sudden change measured currents valuable information. Than ever greater the difference between the current before this change and that The current after this change is the greater the amount consumed by the lightning Charge. The larger the ratio of the current before the change in comparison to the current after the change is, the greater the influence of the Space charge near the surface of the ground. Since these are most strongly under the Center of the charged cloud indicates a larger ratio that the space charge density is stronger and that is why the cloud center is closer lies at the observation point. The user of the device according to the invention can cause the imminent occurrence of lightning strikes at any time notice that he has the graph on a connected graphics recorder observed, or by adjusting the positions of positive and negative preset relay pointers attached to the meter relay, or also by operating a logic circuit that automatically generates a warning an impending lightning strike.

2. New electrode arrangements for measuring the corona current and for Detection of changes in the electric field

Bezüglich der Koronanadelelektronen und Detektierungselektroden für Änderungen des elektrischen Feldes treten mehrere Probleme auf. Das Problem, daß sich der Koronastrom bei dem für den Einsatz des Koronastroms kritischen elektrischen Feld unregelmäßig ändert, wird bei der Erfindung vorzugsweise dadurch angegangen, daß die Anzahl der Koronanadelelektroden erhöht wird, um die angesprochene Unregelmäßigkeit auszugleichen. Zu diesem Zweck werden bevorzugt fünf Gruppen von je sechs isolierten Koronanadel elektroden radial auf einer halbkugeligen Elektrode angebracht.Regarding the corona needle electrons and detection electrodes for Changes in the electric field pose several problems. The Problem that the corona current is in use for the corona current Critical electric field changes irregularly, in the invention preferably addressed by the number of corona needle electrodes is increased in order to compensate for the irregularity mentioned. To this For this purpose, five groups of six isolated corona needles are preferred electrodes radially attached to a hemispherical electrode.

Unter einem starken elektrischen Feld fließt ein Impuls-Koronastrom von der Detektierungselektrode für Veränderungen des elektrischen Feldes weg und kann die Feldveränderungsdetektierung stören. Wenn Regentropfen oder Schnee flocken im gleichen Zustand auf die Detektierungselektrode für Veränderungen des elektrischen Felds auftreffen, fließen ebenfalls störende Impulsströme. Um hier eine Fehlfunktion aufgrund von Impulsströmen zu vermeiden, wird bei der Erfindung eine Anordnung eingesetzt, durch welche die Feld veränderungs-Detektierungselektrode nicht einem sehr starken elektrischen Feld ausgesetzt wird. Dies wird dadurch erfolgreich gelöst, daß ein synthetisiertes Elektrodensystem eingesetzt wird, d. h. daß Gruppen von Korona nadelelektroden radial auf einer halbkugelförmigen Detektierungselektrode für Veränderungen des elektrischen Feldes, welche elektrische Feldänderungen ermittelt, angebracht werden und das elektrische Feld vermindern, das auf die halbkugelförmige Elektrode einwirkt.A pulsed corona current flows from under a strong electric field Detection electrode for changes in the electric field and away can interfere with the field change detection. When raindrops or snow flocculate in the same state on the detection electrode for changes of the electric field, disturbing impulse currents also flow. Around To avoid a malfunction due to pulse currents, the Invention used an arrangement through which the field change detection electrode not a very strong electrical Field is exposed. This is successfully solved by a synthesized electrode system is used, d. H. that groups of corona needle electrodes radially on a hemispherical detection electrode for Changes in the electrical field, which electrical field changes be determined, attached and reduce the electric field that on the hemispherical electrode acts.

In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gewitteralarmvorrichtung ist daher eine Nahblitz-Detektorschaltung zum Messen von Koronastrom mit einer Gruppe von Koronanadelelektroden, die radial auf einer halbkugel förmigen Elektrode angebracht sind, und zum automatischen Abgeben einer "Nahblitz-Warnung" vorgesehen.In a preferred embodiment of the thunderstorm alarm device according to the invention is therefore a near flash detector circuit for measuring corona current with a group of corona needle electrodes placed radially on a hemisphere shaped electrode are attached, and for automatically dispensing one "Close flash warning" provided.

Bei der erfindungsgemäßen Gewitteralarmvorrichtung ist es ferner besonders vorteilhaft, wenn ein zusammengesetzter Blitzdetektorfühler, der integral aus einer Gruppe von radial auf einer halbkugeligen Elektrode angebrachten Koronanadelelektroden geformt ist, wobei die halbkugelige Elektrode eine halb kugelige Metallelektrode für die Feldänderungsdetektierung umfaßt, ferner Metallrohre, die radial auf der Metallelektrode angebracht sind, wobei schirm förmige Isolatoren auf oberen Teilen der Metallrohre montiert sind und eine Vielzahl von sich verjüngenden Vorsprüngen radial von einer oberen Oberfläche einer Metallbasis mit runder Gestalt wegragen, die auf jedem der Isolatoren montiert ist, und Koronastromnadeln vorgesehen sind, von denen jede lösbar auf jedem der sich verjüngenden Vorsprünge montiert ist, wobei die Gruppe von Koronastromnadeln radial auf einer halbkugeligen Elektrode sitzt, die mit der Nahblitz-Detektorschaltung und mit einer Detektorschaltung für den Koronastrom verbunden ist, und wobei ferner die halbkugelige Elektrode für die Feldänderungsdetektierung mit einem Detektor für elektrische Feld änderungen verbunden ist und eine "erste Warnung" dann abgegeben wird, wenn dieser Detektor und die Detektorschaltung für den Koronastrom getrennt voneinander aktiviert werden, eine "zweite Warnung" dann abgegeben wird, wenn dieser Detektor und die Detektorschaltung für den Koronastrom gleich zeitig aktiviert werden, und eine "Nahblitz-Warnung" dann abgegeben wird, wenn die Nahblitz-Detektorschaltung aktiviert wird.It is also special in the thunderstorm alarm device according to the invention advantageous if a composite lightning detector sensor that is integral a group of radially mounted on a hemispherical electrode Corona needle electrodes is shaped, the hemispherical electrode being a half spherical metal electrode for field change detection further includes Metal tubes, which are radially attached to the metal electrode, shield shaped insulators are mounted on upper parts of the metal pipes and one Variety of tapered protrusions radially from an upper surface a metal base with a round shape protruding on each of the insulators is mounted, and corona needles are provided, each of which is detachable is mounted on each of the tapered projections, the group of corona current needles sits radially on a hemispherical electrode that is connected to the near-flash detector circuit and with a detector circuit for the Corona current is connected, and further being the hemispherical electrode for field change detection with an electric field detector changes are connected and a "first warning" is given when this detector and the detector circuit for the corona current are separated activated from each other, a "second warning" is then issued, if this detector and the detector circuit for the corona current are the same activated in good time, and a "near flash warning" is then given, when the near flash detector circuit is activated.

Bevorzugt wird dabei ein Detektor für elektrische Feldänderungen vorgesehen, der aus einer Kombination von Mehrstufen-Umschaltern, welche die Verstärkungswerte eines Verstärkers einstellen können, einem Zählwerk eines Integrators für plötzliche Änderungen des elektrischen Feldes, einer Zeitgeberschaltung usw., sowie weiteren Schaltungen zur Integration der Frequenz plötzlicher Änderungen des elektrischen Feldes über eine vorbestimmte Zeitspanne hinweg gebildet ist.A detector for electrical field changes is preferably provided, the combination of multi-stage switches, which the Can set the gain values of an amplifier, a counter an integrator for sudden changes in the electric field, one Timer circuit, etc., as well as other circuits for integrating the Frequency of sudden changes in the electric field over a predetermined period of time is formed.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below by way of example with reference to the drawing explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Darstellung der Beziehung zwischen einer Modell-Gewitterwolke und dem elektrischen Oberflächenfeld; Fig. 1 illustrates the relationship between a model thundercloud and the surface electric field;

Fig. 2 die zeitlichen Änderungen des elektrischen Oberflächenfeldes, aufgezeichnet am Punkt A aus Fig. 1, wenn sich die Gewitterwolke in der durch den Pfeil dargestellten Richtung bewegt; FIG. 2 shows the temporal changes in the surface electric field, recorded at point A in FIG. 1, when the thundercloud moves in the direction shown by the arrow;

Fig. 3 eine Darstellung der Beziehung zwischen Nadelelektroden und der Raum ladung über der Bodenoberfläche unter einer gewöhnlichen Gewitterwolke; Fig. 3 is an illustration of the relationship between needle electrodes and the space charge above the ground surface under an ordinary storm cloud;

Fig. 4 eine Darstellung der Verteilung der Raumladung in der Umgebung der Nadelelektroden unmittelbar nach einem Blitzschlag; Figure 4 is a representation of the distribution of the space charge in the vicinity of the needle electrodes immediately after a lightning strike.

Fig. 5 eine Darstellung der Ladungsverteilung in einer Gewitterwolke, der Raumladung über der Bodenoberfläche und der Verteilung der elektrischen Feld linien, die das hauptsächliche elektrische Feld anzeigen; Fig. 5 is an illustration of the charge distribution in a storm cloud, the space charge over the surface of the ground and the distribution of the electric field lines, which indicate the main electric field;

Fig. 6 eine Darstellung gerade nach einem Blitzschlag (Wolke-Boden-Entladung) wobei gezeigt ist, wie sich das elektrische Feld der Fig. 5 geändert hat; FIG. 6 shows an illustration just after a lightning strike (cloud-to-ground discharge), showing how the electric field of FIG. 5 has changed;

Fig. 7a und 7b Beispiele von Aufzeichnungen plötzlicher Veränderungen des elektrischen Oberflächenfeldes, die durch nahe Blitze verursacht wurden; Fig. 7a and 7b examples of records of sudden changes of the surface electric field caused by nearby lightning;

Fig. 8 ein Blockdiagramm eines Systems eines Detektors für elektrische Feldänderungen; Fig. 8 is a block diagram of a system of a detector for electric field changes;

Fig. 9 eine Darstellung eines Mikroamperemeters mit voreingestellten Zeigern von Relaiskontakten, die auf beiden Seiten des Nullpunkts angebracht sind, wobei der voreingestellte Nullpunkt in der Mitte des Ampermeters angeordnet ist; 9 is an illustration of a micro-ammeter with preset pointers of relay contacts, which are mounted on both sides of the zero point, wherein the preset zero point is arranged in the middle of the ammeter.

Fig. 10 eine Seitenansicht eines synthetisierten Blitzdetektorfühlers, der aus einer halbkugelförmigen Metallelektrode für die Feldänderungsdetektierung und aus Gruppen von Koronanadelelektroden besteht, die radial auf der halbkugel förmigen Feldänderungs-Detektierungselektrode angebracht sind; FIG. 10 is a side view of a synthesized flash detector probe, which consists of a hemispherical metallic electrode for Feldänderungsdetektierung and from groups of corona needle electrodes which are radially mounted on the hemispherically-shaped field change Detektierungselektrode;

Fig. 11 ein Diagramm der erfindungsgemäßen Blitzalarmvorrichtung, in dem die Detektorschaltung für nahe Blitzschläge mit dem synthetisierten Blitz detektorfühler aus Fig. 10 verbunden ist, und Fig. 11 is a diagram of the flash alarm device according to the invention, is connected in the detector circuit for nearby lightning strikes with the synthesized detector flash bulb of Fig. 10, and

Fig. 12 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Blitzalarmvorrichtung, die einen Mehrzweck-Blitzalarm abgibt. Fig. 12 is a block diagram of the flash alarm device emitting a general-purpose flash alarm.

Fig. 1 stellt ein Modell einer Gewitterwolke und ihres elektrischen Feldes dar. Fig. 1 illustrates a model of a thundercloud and their electric field.

Dabei ist die Beobachtungstelle A in einem Gebiet guten Wetters gelegen, in dem das elektrische Oberflächenfeld nach unten gerichtet ist. Die Stelle B liegt unmittelbar unterhalb einer Gewitterwolke, wo das elektrische Oberflächenfeld nach oben gerichtet ist, und die Stelle C ist eine Stelle, an der das elektrische Oberflächenfeld seine Richtung ändert. Fig. 2 zeigt eine zeitliche Aufzeichnung des elektrischen Oberflächenfeldes, wie ursprünglich an der Stelle A in Fig. 1 und fortlaufend während der Zeitspanne beobachtet, in welcher die Gewitterwolke in der durch den Pfeil dargestellten Richtung wandert. Das elektrische Feld ändert sich plötzlich und vermindert seinen Absolutwert, wie durch die kleinen Pfeile angedeutet, stets dann, wenn Blitz entladungen stattfinden.The observation point A is located in an area of good weather in which the surface electric field is directed downward. Location B is immediately below a storm cloud where the surface electric field is directed upward, and location C is a location where the surface electric field changes direction. FIG. 2 shows a time record of the surface electric field, as originally observed at point A in FIG. 1 and continuously during the period in which the storm cloud moves in the direction shown by the arrow. The electric field changes suddenly and decreases its absolute value, as indicated by the small arrows, whenever lightning discharges take place.

Die Detektierungsschaltung für die nahen Blitzschläge erfaßt die plötzlichen Veränderungen des elektrischen Oberflächenfeldes auf dem Graph eines Graphikschreibers, der mit dem Mikroamperemeter verbunden ist, sie erfaßt plötzliche Veränderungen sehr großer Amplituden, wie bei P in Fig. 2 dargestellt, und beurteilt, ob sich Blitze der Beobachtungsstelle annähern.The near lightning detection circuit detects the sudden changes in the surface electric field on the graph of a chart recorder connected to the microamperemeter, detects sudden changes in very large amplitudes, as shown at P in Fig. 2, and judges whether the lightning strikes Approach the observation point.

Nachfolgend soll nun die Wirkungsweise der einzelnen Bestandteile des erfindungsgemäßen Gerätes beschrieben werden:The mode of operation of the individual components of the device according to the invention are described:

1. Detection of nearby flashes

Es ist wohlbekannt, daß unter einer Wolkenbasis (gewöhnlich ist der untere Teil von Wolken negativ geladen) eine Raumladung mit einer zur Wolkenladung entgegengesetzten Polarität über der Bodenoberfläche ausgebildet wird. In den Fig. 3 und 4 ist die Verteilung der Raumladung in der Nachbarschaft eines synthetisierten Blitzdetektorfühlers vor und nach Blitzschlägen dargestellt. Fig. 5 zeigt ein typisches Beispiel der elektrischen Ladungsverteilung einer Blitzwolke und des elektrischen Feldes gerade vor dem Auftreten von Blitzen. Aufgrund der niedrigeren negativen elektrischen Ladung in der Wolke wird eine durch + dargestellte Raumladung unter der Wolkenbasis ausgebildet. Das elektrische Feld wird am unteren Rand der negativen elektrischen Ladung in der Wolke am stärksten, und ein Leitblitz startet von dieser Stelle aus. Am Beobachtungsort A ist das elektrische Feld in der Figur nach oben hin gerichtet und beträgt etwa 5 kV/m bis 10 kV/m aufgrund der Wirkung der Raumladung. Fig. 6 zeigt den Zustand direkt nach einem Blitz. Obgleich der Hauptteil der negativen Ladung in einer Wolke durch den Blitz nach unten entladen wird, bleibt die Raumladung so, wie sie war. Dementsprechend ändert das elektrische Oberflächenfeld seine Richtung, wie durch die Kraftlinien in Fig. 6 dargestellt, und der absolute Wert des elektrischen Oberflächenfeldes bleibt etwa gleich oder wird ein wenig größer als der Wert unmittelbar vor dem Blitz.It is well known that under a cloud base (usually the lower part of clouds is negatively charged) a space charge with a polarity opposite to the cloud charge is formed above the ground surface. In FIGS. 3 and 4, the distribution of the space charge is shown in the vicinity of a synthesized flash detector sensor before and after lightning strikes. Fig. 5 shows a typical example of the electrical charge distribution of a lightning cloud and the electric field just before lightning occurs. Due to the lower negative electrical charge in the cloud, a space charge represented by + is formed under the cloud base. The electric field becomes strongest at the bottom of the negative electric charge in the cloud, and a pilot light starts from this point. At observation point A, the electric field in the figure is directed upwards and is approximately 5 kV / m to 10 kV / m due to the effect of the space charge. Fig. 6 shows the state immediately after a flash. Although the bulk of the negative charge in a cloud is discharged downward by the lightning, the space charge remains as it was. Accordingly, the surface electric field changes direction as shown by the lines of force in Fig. 6, and the absolute value of the surface electric field remains about the same or becomes a little larger than the value immediately before the flash.

Da das elektrische Oberflächenfeld auf einem Diagramm fortwährend aufgezeichnet wird, kann seine durch den Blitz verursachte plötzliche Veränderung numerisch bearbeitet werden. Der Absolutwert des elektrischen Oberflächenfeldes, gemessen direkt vor Blitzen an der Beobachtungsstelle A in Fig. 5, ist durch Xa dargestellt. Der direkt nach den Blitzen gemessene Wert an der gleichen Stelle wird durch Xb bezeichnet. Der Absolutwert des elektrischen Feldes direkt vor Blitzen an der gleichen Stelle sei unter der Annahme, daß keine Raumladung vorliegt, durch X bezeichnet. Dieses elektrische Feld X wird dadurch erhalten, daß man das durch die Raumladung verursachte elektrische Feld Xb vom elektrischen Feld Xa abzieht, wie das nachstehend angegeben:Since the surface electric field is continuously recorded on a diagram, its sudden change caused by the flash can be numerically processed. The absolute value of the surface electric field, measured just before flashing at observation point A in FIG. 5, is represented by Xa. The value measured immediately after the flashes in the same place is denoted by Xb. The absolute value of the electric field immediately before flashing at the same point is denoted by X assuming that there is no space charge. This electric field X is obtained by subtracting the electric field Xb caused by the space charge from the electric field Xa as follows:

X = Xa - (-Xb) = Xa + Xb .X = Xa - (-Xb) = Xa + Xb.

Entsprechend den Ergebnissen von Blitzuntersuchungen wird andererseits geschätzt, daß das elektrische Potential der Mitte der negativen Ladung in Gewitterwolken 10⁸ V beträgt und die Höhe des Zentrums über dem Boden gleich 5×10³ m ist. Es kann daher die folgende Beziehung angegeben werden:On the other hand, according to the results of lightning tests, it is estimated that the electric potential of the center of the negative charge in storm clouds is 10 ⁸ V and the height of the center above the ground is 5 × 10³ m. The following relationship can therefore be given:

Selbst wenn ein korrekter Reduktionsfaktor für eine Absolutmessung mit dem vorliegenden System nicht erhalten wird, kann doch ein ungefährer Absolut wert des elektrischen Oberflächenfeldes abgeschätzt werden. Sind beispiels weise Xa und Xb vor und nach dem Blitz gleich, wie dies in den Fig. 7a und 7b dargestellt ist, kann die folgende Abschätzung vorgenommen werden:Even if a correct reduction factor for an absolute measurement is not obtained with the present system, an approximate absolute value of the surface electric field can still be estimated. For example, if Xa and Xb are the same before and after the flash, as shown in FIGS. 7a and 7b, the following estimation can be made:

Xa+Xb = X = 20 kV/m, Xa=Xb ,Xa + Xb = X = 20 kV / m, Xa = Xb,

wobei Xa = Xb = 10 kV/m und Xa sowie Xb aufwärts bzw. abwärts gerichtet sind.where Xa = Xb = 10 kV / m and Xa and Xb directed upwards and downwards are.

Wenn der Absolutwert von Xb etwa zweimal so groß wie Xa ist, wie dies Fig. 7b zeigt, erhält man die folgenden Beziehungen:If the absolute value of Xb is approximately twice as large as Xa, as shown in FIG. 7b, the following relationships are obtained:

Xa+Xb = 20 kV/m, Xb = 2 Xa .Xa + Xb = 20 kV / m, Xb = 2 Xa.

Es gilt also angenähert Xa = 7 kV/m und Xb = 13 kV/m. Gleichermaßen sind Xa bzw. Xb aufwärts bzw. abwärts gerichtet.So approximately Xa = 7 kV / m and Xb = 13 kV / m. Are alike Xa or Xb directed upwards or downwards.

Vorstehend wurde eine angenäherte numerische Abschätzung für eine typische Gewitterwolke vorgenommen. Die Tatsache, daß die Amplitude der plötzlichen Veränderung des elektrischen Feldes, nämlich Xa + Xb = x, groß ist, bedeutet, daß die Menge der durch einen Blitz verzehrten elektrischen Ladung groß ist. Gleichermaßen besagt die Tatsache, daß das Verhältnis Xb/Xa groß ist, daß die Auswirkung der Raumladung ebenfalls groß ist. Da die Raumladung am stärksten gerade unterhalb des Zentrums der Gewitterwolke gebildet wird, kann man annehmen, daß, je größer Xb/Xa ist, das Zentrum der Gewitterwolke umso näher am Beobachtungsort liegt. Sind beispielsweise die Amplituden ΔX in den Fig. 7a und 7b etwa gleich groß und der Wert von Xb/Xa in Fig. 7b das Zweifache des Wertes der Fig. 7a, dann kann angenommen werden, daß bei der Situation der Fig. 7b das Zentrum der Gewitterwolke weitaus näher am Beobachtungsort liegt als bei der Situation gemäß Fig. 7a.An approximate numerical estimate for a typical storm cloud has been made above. The fact that the amplitude of the sudden change in the electric field, namely Xa + Xb = x, is large means that the amount of electric charge consumed by a flash is large. Likewise, the fact that the Xb / Xa ratio is large means that the effect of the space charge is also large. Since the space charge is most strongly formed just below the center of the storm cloud, it can be assumed that the larger Xb / Xa, the closer the center of the storm cloud is to the point of observation. For example, if the amplitudes ΔX in FIGS . 7a and 7b are approximately equal and the value of Xb / Xa in FIG. 7b is twice the value of FIG. 7a, it can be assumed that in the situation of FIG. 7b the center the storm cloud is far closer to the observation site than in the situation according to FIG. 7a.

Auf diese Weise läßt sich aus der Tatsache, daß beide Größen allmählich zunehmen, ableiten, daß sich eine mächtige Gewitterwolke oberhalb des Beobachtungsortes diesem nähert.This way, from the fact that both sizes are gradual increase, deduce that a powerful thundercloud above the Observation point approaches this.

Die Annäherung von Blitzen kann automatisch entweder durch die positiven oder negativen voreingestellten Relaiszeiger eines Mikroampermeters mit Relaiskontakten oder unter Verwendung einer Halbleiter-Logikschaltung festgestellt werden.The approach of lightning can be done automatically either by the positive or negative preset relay pointer of a microamp meter with Relay contacts or using a semiconductor logic circuit be determined.

2. Multipurpose flash alarm device

Sie umfaßt eine halbkugelige Metallelektrode für die an der Bodenoberfläche festgelegte Feldveränderungsdetektierung sowie eine Koronastrom-Nadel elektrode, wobei die Elektrode integral über einen Isolator auf der halbkugeligen Metallelektrode montiert ist. Die Detektierung von nahen Blitzen hat die zusätzliche Funktion, eine erste Warnung abzugeben, wenn entweder ein Detektor für die elektrische Feldveränderung, der zur Feldver änderungsdetektierung unmittelbar mit der halbkugeligen Metallelektrode verbunden ist, oder eine Detektierungsschaltung für Koronastrom, die unmittelbar mit Koronastrom-Nadeln verbunden ist, (zeitlich) getrennt vonein ander aktiviert werden. Eine zweite Warnung wird abgeben, wenn sie gleich zeitig aktiviert werden. It includes a hemispherical metal electrode for those on the floor surface fixed field change detection and a corona current needle electrode, the electrode being integral via an insulator on the hemispherical metal electrode is mounted. The detection of close Flashing has the additional function of giving an initial warning when either a detector for the electrical field change, which is used for field ver Change detection directly with the hemispherical metal electrode connected, or a detection circuit for corona current, the is directly connected to corona flow needles, separated from one another (in time) be activated. A second warning will be given if it is the same be activated early.

Da sowohl der Wert des elektrischen Oberflächenfeldes, wie auch der Wert plötzlicher Änderungen im Bereich K der Fig. 1 und 2 groß genug sind, funktionieren der Detektor für elektrische Feldänderungen und die Detektor schaltung für Koronastrom, die mit dem Mikroamperemeter verbunden ist, fast gleichzeitig.Since both the value of the surface electric field and the value of sudden changes in the area K of FIGS. 1 and 2 are large enough, the detector for electrical field changes and the detector circuit for corona current, which is connected to the microammeter, function almost simultaneously.

Wie schon erwähnt wurde, enthält die Gewitteralarmvorrichtung auch eine Detektorschaltung für nahe Blitze und gibt eine "Nahblitz-Warnung" als letzten Notalarm ab.As already mentioned, the thunderstorm alarm device also includes one Detector circuit for near flashes and gives a "near flash warning" last Emergency alarm off.

Dementsprechend kann die Mehrzweck-Gewitteralarmvorrichtung ohne weiteres feststellen, ob sich ein Gewitter annähert, ob das Risiko von Blitzen als Ergebnis der Annäherung der Blitze vergrößert ist oder ob sich das Gewitter entfernt.Accordingly, the general-purpose thunderstorm alarm device can be easily determine if a thunderstorm is approaching, if the risk of lightning as Result of the approach of the lightning is enlarged or whether the thunderstorm away.

3. Sensitivity adjustment of the detector for electrical field changes

In Fig. 8 ist ein Blockdiagramm dargestellt, das einen Detektor für elektrische Feldänderungen zeigt, der einen Niederfrequenzverstärker 41 mit einem Verstärkungsschalter, eine Integrierschaltung 42 für elektrische Feld änderungen und eine Zeitgeberschaltung 43 sowie eine Alarmabgabeschaltung 44 umfaßt. Die Empfindlichkeit des Detektors für elektrische Feldänderungen ist proportional dem Verstärkungsbetrag (in db-Einheiten) des Niederfrequenz verstärkers (in der Figur stellt i die Eingangsseite und o die Ausgangsseite dar).In Fig. 8, a block diagram is shown, which shows a detector for electrical field changes, which comprises a low-frequency amplifier 41 with an amplification switch, an integrating circuit 42 for electrical field changes and a timer circuit 43 and an alarm output circuit 44 . The sensitivity of the detector to electric field changes is proportional to the amount of amplification (in db units) of the low-frequency amplifier (in the figure, i represents the input side and o the output side).

Wenn die Verstärkung des Niederfrequenzverstärkers 41 geradzahlig ist, wird die Empfindlichkeit des Detektors für elektrische Feldänderungen dann groß, wenn er durch Zählen einiger Änderungen in einer verhältnismäßig langen Zeitspanne (die Einheit ist Minuten) aktiviert wird.If the gain of the low frequency amplifier 41 is even, the sensitivity of the electric field change detector becomes large when it is activated by counting some changes in a relatively long period of time (the unit is minutes).

Dementsprechend wird die Einstellung der Grundempfindlichkeit dadurch ausgeführt, daß man einen Umschalter des Niederfrequenzverstärkers 41 betätigt (wobei der Verstärker gewöhnlich mit einem dreistufigen Umschalter von 10 db/20 db/30 db versehen ist).Accordingly, the adjustment of the basic sensitivity is carried out by operating a switch of the low-frequency amplifier 41 (the amplifier is usually provided with a three-stage switch of 10 db / 20 db / 30 db).

Die Feineinstellung erfolgt durch die Kombination der Integrationsschaltung für elektrische Feldänderungen (gewöhnlich mit einem fünfstufigen Umschalter vom ersten bis zum fünften Mal ausgestattet) und der Zeitgeberschaltung (die normalerweise mit einem dreistufigen Schalter für eine Minute, drei Minuten und fünf Minuten versehen ist).The fine adjustment is made by combining the integration circuit for electrical field changes (usually with a five-step switch equipped from the first to the fifth time) and the timer circuit (the usually with a three-step switch for one minute, three minutes and five minutes).

In Fig. 8 wird die Empfindlichkeit dann am höchsten, wenn die Verstärkung des Niederfrequenzverstärkers 30 db beträgt, die Integrationsschaltstufe 42 für elektrische Feldänderungen auf "einmal" steht und die Zeitgeberschaltung 43 auf fünf Minuten eingestellt ist. In diesem Fall kann innerhalb eines Bereichs von etwas mehr als 30 km Radius überwacht werden.In Fig. 8, the sensitivity becomes highest when the gain of the low-frequency amplifier is 30 db, the integration switching stage 42 stands for "once" for electric field changes and the timer circuit 43 is set to five minutes. In this case, monitoring can be carried out within a range of just over 30 km.

4. Compound lightning detector sensor

Es wird nachfolgend ein zusammengesetzter Blitzdetektorfühler beschrieben, der aus einer integrierten Kombination einer halbkugeligen Metallelektrode für die Feldveränderungsdetektierung mit einer Gruppe von Koronanadelelektroden geformt ist, die mittels eines Isolators radial auf einer halbkugeligen Elektrode angebracht sind, wie dies Fig. 10 zeigt. Ein schirmförmiger Isolator ist auf dem oberen Teil jedes der Metallrohre 55 montiert, die radial auf einer halbkugeligen Metallelektrode 59 für die Feldveränderungsdetektierung angebracht sind. Eine Vielzahl von sich verjüngenden Vorsprüngen 52 sind auf der oberen Oberfläche einer Metallbasis 51 mit runder Gestalt, die auf der Spitze des Isolators sitzt, angeordnet. Koronanadelelektroden 53 mit einer etwas zugespitzen scharfen Spitze sind lösbar und radial in geeigneten Abständen auf der Metallbasis 51 montiert. Sie sind alle elektrisch und integral über einen Leitungsdraht an der inneren Seite der halbkugeligen Metallelektrode für die Feldveränderungsdetektierung angeschlossen und zwar isoliert von den Koronanadelelektroden 53. Die Koronanadelelektroden 53, die Metallbasis 51 mit runder Form usw. bestehen aus einem leitenden Material, wie rostfreiem Stahl; es könnte hierfür jedoch auch jedes andere geeignete Material eingesetzt werden. Die Anzahl der Nadeln ist so gewählt, daß sechs Koronanadelelektroden 53 auf einer Einheit eines Metallrohres 55 vorliegen. Da die halbkugelige Metallelektroden 59 für die Feldveränderungsdetektierung mit fünf Einheiten von Metallrohren bestückt sind, sind insgesamt dreißig Koronanadelelektroden 53 radial zur Detektierung von Koronastrom verteilt. Medizinische Nadeln oder ähnliche Nadelelektroden (die nachstehend einfach als "Injektionsnadeln" bezeichnet werden) können als Nadel für die Koronanadel elektroden eingesetzt werden.A composite flash detector sensor is described below which is formed from an integrated combination of a hemispherical metal electrode for field change detection with a group of corona needle electrodes radially mounted on a hemispherical electrode by means of an insulator, as shown in FIG. 10. An umbrella-shaped insulator is mounted on the upper part of each of the metal tubes 55 , which are radially mounted on a hemispherical metal electrode 59 for field change detection. A plurality of tapered protrusions 52 are disposed on the upper surface of a round-shaped metal base 51 that sits on the tip of the insulator. Corona needle electrodes 53 with a somewhat pointed tip are detachable and are mounted radially on the metal base 51 at suitable intervals. They are all electrically and integrally connected via a lead wire to the inner side of the hemispherical metal electrode for field change detection, and isolated from the corona needle electrodes 53 . The corona needle electrodes 53 , the round metal base 51 , etc. are made of a conductive material such as stainless steel; however, any other suitable material could also be used for this. The number of needles is selected so that six corona needle electrodes 53 are present on one unit of a metal tube 55 . Since the hemispherical metal electrodes 59 for field change detection are equipped with five units of metal tubes, a total of thirty corona needle electrodes 53 are distributed radially for the detection of corona current. Medical needles or similar needle electrodes (hereinafter simply referred to as "injection needles") can be used as the needle for the corona needle electrodes.

Die Metallbasis 51 mit runder Gestalt ist eine echte Kreiskugel. Sie muß jedoch nicht notwendigerweise als Kreiskugel ausgebildet sein, sondern kann auch gut eine Kugel ähnlicher Gestalt oder elliptischer Form sein, wenn sie nur eine Gestaltung aufweist, die ein Einsetzen des Koronastromes erschwert.The metal base 51 with a round shape is a real circular ball. However, it does not necessarily have to be designed as a circular sphere, but can also be a sphere of a similar shape or elliptical shape if it only has a configuration which makes it difficult to insert the corona current.

Radial auf der oberen Oberfläche der Metallbasis 51 sind in geeigneten Abständen die sich verjüngenden Vorsprünge 52 angebracht. Eine Injektionsnadel 53 für die Koronanadelelektroden ist lösbar auf jedem der Vorsprünge 52 aufgesetzt.Radially on the upper surface of the metal base 51 , the tapered protrusions 52 are attached at appropriate intervals. An injection needle 53 for the corona needle electrodes is detachably placed on each of the projections 52 .

In den Figuren sind ferner schirmförmig Isolatoren 54, Metallrohre 55, Isolatoren 56, Schäfte 57, Verbindungsanschlüsse 58° sowie eine halbkugel förmige Metallelektrode 59 für die Feldveränderungsdetektierung vorgesehen. Wenn zu viele Koronanadelelektroden 53 an einer Einheit vorgesehen sind, ist der Koronastrom gesättigt und später unerwünscht. Da jede solche Gruppe von Koronanadelelektroden 53, die radial auf einer halbkugeligen Elektrode sitzen, normalerweise außerhalb eines Gebäudes angeordnet ist, ist sie einer Beeinflussung bzw. Beeinträchtigung durch Vögel, Insekten o. ä. ausgesetzt. Da jedoch eine Vielzahl von Koronanadelelektroden 53 vorgesehen sind, ergibt sich kein wesentlicher Schaden, wenn mehrere Koronanadelelektroden beschädigt werden sollten. Der durch das Einsetzen des Gewitters erzeugte Koronastrom ändert sich in seinem Stromwert beim Einsetzen ganz erheblich. Da viele Nadeln eingesetzt werden, werden in diesem Fall die Entladungen von Korona strom gemittelt. Es kann auch die Möglichkeit bestehen, daß das elektrische Feld aus einer diagonalen Richtung einwirkt und zwar in Abhängigkeit von geographischen Bedingungen und dem Installationsort. Es ergibt sich dabei jedoch kein nennenswerter Unterschied für die Empfindlichkeit der erfindungs gemäßen Vorrichtung aufgrund ihres Aufbaus.In the figures, shield-like insulators 54 , metal tubes 55 , insulators 56 , shafts 57 , connection connections 58 ° and a hemispherical metal electrode 59 are also provided for the field change detection. If too many corona needle electrodes 53 are provided on one unit, the corona current is saturated and later undesirable. Since each such group of corona needle electrodes 53 , which sit radially on a hemispherical electrode, is normally arranged outside a building, it is exposed to interference from birds, insects or the like. However, since a plurality of corona needle electrodes 53 are provided, there is no significant damage if several corona needle electrodes are damaged. The current of the corona generated by the onset of the thunderstorm changes considerably in its current value. In this case, since many needles are used, the discharges from the corona are averaged. There may also be the possibility that the electric field acts from a diagonal direction, depending on geographic conditions and the installation location. However, there is no significant difference for the sensitivity of the device according to the Invention due to its structure.

Wenn die Vorrichtung an einer hoch liegenden Stelle montiert wird, die starkem Wind aus seitlicher Richtung ausgesetzt ist, muß die Gestalt der Metallelektrode 59 für die Feldänderungsdetektierung nicht notwendigerweise halbkugelig sein, sie kann auch nur an eine Kugelform angenähert sein. Falls der Aufstellungsort ein hoher Berg ist, dem sich Gewitter in niedriger Höhe annähern, ist eine Vielzahl von Metallrohren 55, die an der Metallbasis 51 angebracht und an den Spitzen mit den Koronanadelelektroden 53 versehen sind, manchmal radial derart installiert, daß sie nach unten ragen.When the device is mounted in a high place, which is exposed to strong wind from a lateral direction, the shape of the metal electrode 59 for the field change detection does not necessarily have to be hemispherical, it can even be approximated to a spherical shape. If the site is a high mountain that is approaching thunderstorms at low altitude, a plurality of metal tubes 55 attached to the metal base 51 and provided with the corona needle electrodes 53 at the tips are sometimes installed radially so that they protrude downward .

Wenn sich Gewitterwolken nähern, fließt ein großer Koronastrom aus der Gruppe der radial auf der halbkugeligen Elektrode montierten Koronanadel elektroden ab. Sollte eine große Menge negativer Ladung an der Wolkenbasis verbleiben, wie dies in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, setzt wegen Gras, Bäumen, Felsen oder anderen aufragenden Materialien in der Nähe der Boden oberfläche ein schwacher Koronastrom ein und es werden positive Ionen entladen. Da jedoch eine besondere große Anzahl von Ionen an der Spitze der Elektrode des beschriebenen, zusammengesetzten Elektrodenaufbaus aufgrund dessen Struktur erzeugt wird, wird die Nachweisempfindlichkeit naher Blitze verbessert und ist sehr effektiv.When storm clouds approach, a large corona current flows out of the group of corona needle electrodes radially mounted on the hemispherical electrode. If a large amount of negative charge remains at the cloud base, as shown in FIGS. 3 and 4, a weak corona current sets in due to grass, trees, rocks or other towering materials near the ground surface and positive ions are discharged . However, since a particularly large number of ions are generated at the tip of the electrode of the composite electrode structure described, due to its structure, the detection sensitivity of nearby flashes is improved and is very effective.

Falls ein Impulsstrom zur Elektrode zur Detektierung elektrischer Feld änderungen fließt, kann ganz allgemein der Detektor für elektrische Feld änderungen manchmal eine Fehlfunktion zeigen. Eine der Ursachen für eine derartige Fehlfunktion besteht darin, daß der Koronastrom zur Elektrode fließt (da der Koronastrom eine Impulswelle ist). Ein weiterer Grund besteht darin, daß Regentropfen oder Schneeflocken mit der Elektrode zusammenprallen oder an ihr anhaften (in diesem Fall fließt ebenfalls ein Impulsstrom). Ebenfalls wirkt ein starkes elektrisches Feld auf die Elektrode zur Detektierung elektrischer Feldänderungen ein. Die halbkugelige Metallelektrode 59 für die Feldänderungsdetektierung hat jedoch eine runde Gestalt und der Kopf abschnitt jedes der Metallrohre 55 ist mit einem runden schirmförmigen Isolator 54 bedeckt. Zusätzlich sind die Spitzenabschnitte einer Vielzahl von Koronanadelelektroden 53 auf dem oberen Teil der halbkugeligen Metall elektrode 59 für die Feldänderungsdetektierung angeordnet. Als Ergebnis empfängt die halbkugelige Metallelektrode (59) für die Feldänderungs detektierung keinen großen Betrag des elektrischen Feldes direkt, und es besteht auch keine Gefahr, daß sich eine Fehlfunktion des Detektors für elektrische Feldänderungen einstellen würde.In general, if a pulse current flows to the electrode for detecting electric field changes, the electric field change detector may sometimes malfunction. One of the causes of such a malfunction is that the corona current flows to the electrode (since the corona current is an impulse wave). Another reason is that raindrops or snowflakes collide with or adhere to the electrode (in this case, a pulse current also flows). A strong electric field also acts on the electrode for the detection of electric field changes. However, the hemispherical metal electrode 59 for the field change detection has a round shape and the head portion of each of the metal tubes 55 is covered with a round shield-shaped insulator 54 . In addition, the tip portions of a plurality of corona needle electrodes 53 are arranged on the upper part of the hemispherical metal electrode 59 for the field change detection. As a result, the hemispherical metal electrode ( 59 ) for the field change detection does not directly receive a large amount of the electric field, and there is also no fear that the electric field change detector malfunction.

Manchmal fließt auch ein anormaler Strom in die Koronastromnadel 53 und bewirkt eine Fehlfunktion. Wenn geladene Regentropfen auf die halbkugelige Metallelektrode 59 auftreffen, wird die Ladung der Regentropfen auf die halb kugelige Metallelektrode 59 übertragen und sammelt sich in dieser an, wenn auch nur für eine kurze Zeitspanne, sogar wenn der Zustand des elektrischen Feldes nicht derart ist, daß ein Koronastrom abströmt, geschieht es, daß ein Strom von der halbkugeligen Metallelektrode 59 zu den Koronanadelelektroden 53 strömt und dabei eine Fehlfunktion hervorruft. Durch den schirmförmigen Isolator 54 wird jedoch eine perfekte Isolation erreicht, weshalb die Ladung der Regentropfen keine Fehlfunktion herbeiführen kann.Sometimes an abnormal current flows into the corona current needle 53 and causes a malfunction. If charged rain drops impinge on the hemispherical metal electrode 59, the charge on the raindrops is transferred to the semi-spherical metal electrode 59 and collects in the latter, though, even if the state of the electric field is not so for only a short period of time that a Corona current flows, it happens that a current flows from the hemispherical metal electrode 59 to the corona needle electrodes 53 and thereby causes a malfunction. The shield-like insulator 54 , however, achieves perfect insulation, which is why the charge of the raindrops cannot cause a malfunction.

5. Composite embodiment

In Fig. 11 ist eine Ausführungsform gezeigt, die mit einer bereits weiter oben beschriebenen Detektierungsschaltung für nahe Blitze verbunden ist. Ein Widerstand 20 hohen Wertes ist zwischen der halbkugeligen Metallelektrode 59 und einer Erdelektrode 2 angebracht. Koronanadelelektroden 53, schirmförmige Isolatoren 54, ein Gleichstromverstärker 7, ein Mikroamperemeter 8′ mit Relaiskontakten, dessen Mittelpunkt Null ist und an dessen beiden Seiten vor eingestellte Relaiszeiger angeordnet sind (wie in Fig. 9 gezeigt), und eine mit dem Amperemeter 8′ verbundene Relaisschaltung sind ferner vorgesehen, wo bei 8′ und 10 mit dem Gleichstromverstärker 7 verbunden sind. Ein Kontakt für positiven Strom der Relaisschaltung 10, der mit dem Mikroamperemeter 8′ verknüpft ist, ist mit dem Relais 11 verbunden, und ein Kontakt für negativen Strom ist in gleicher Weise mit dem Relais 12 verbunden. Die Bezugszeichen 13 und 14 bezeichnen Hilfsschaltungen (Rücklaufzeit 0,1 bis 0,5 Sekunden), und das Bezugszeichen 15 benennt ein Relais, das dann betätigt wird, wenn der Kontakt für den positiven Strom und der für den negativen Strom gleichzeitig betätigt werden. Ferner ist eine Alarmschaltung 19 zur Abgabe einer "Nah blitz-Warnung" vorgesehen. FIG. 11 shows an embodiment which is connected to a detection circuit for near flashes already described above. A high value resistor 20 is attached between the hemispherical metal electrode 59 and a ground electrode 2 . Corona needle electrodes 53 , shield-shaped insulators 54 , a direct current amplifier 7 , a microammeter 8 'with relay contacts, the center of which is zero and on whose two sides are arranged in front of set relay pointers (as shown in FIG. 9), and a relay circuit connected to the ammeter 8 ' are also provided where at 8 'and 10 are connected to the DC amplifier 7 . A contact for positive current of the relay circuit 10 , which is linked to the microammeter 8 ', is connected to the relay 11 , and a contact for negative current is connected in the same way to the relay 12 . Reference numerals 13 and 14 denote auxiliary circuits (deceleration time 0.1 to 0.5 seconds), and reference numeral 15 denotes a relay which is actuated when the contact for the positive current and that for the negative current are actuated simultaneously. Furthermore, an alarm circuit 19 is provided for emitting a "near flash warning".

Bei dieser Ausführungsform wird eine plötzliche Polaritätsänderung des Koronastroms unter Verwendung des Mikroamperemeters 8′ mit Relaiskontak ten festgestellt. Dieser Teil könnte jedoch auch durch eine Halbleiter-Logik schaltung ersetzt sein.In this embodiment, a sudden change in polarity of the corona current is detected using the microamperimeter 8 'with relay contacts. However, this part could also be replaced by a semiconductor logic circuit.

Eine Ausführungsform eines Gewitter-Alarmgerätes unter Verwendung einer Mehrzweck-Gewitteralarmvorrichtung ist in Fig. 12 dargestellt. Dabei sind eine halbkugelförmige Metallelektrode 59 für die Detektierung elektrischer Feldänderungen, ein Erdanschluß 2 und ein Detektor 4 für elektrische Feldände rungen zur Abgabe von Signalen über eine vorbestimmte Zeitspanne hinweg (etwa über 30 Sekunden hinweg) vorgesehen. Ferner zeigt Fig. 12 Koronanadele lektroden 53, schirmförmige Isolatoren 54, einen Gleichstromverstärker 7, des sen Empfindlichkeit einstellbar ist, Mikroamperemeter 8 und 8′ (siehe Fig. 9) mit Relaiskontakten, deren Mittelpunkt der Nullstellung entspricht und an de ren beiden Seiten voreingestellte Zeiger vorgesehen sind, sowie Relaisschaltun gen 9 und 10, die mit den Mikroamperemetern 8 und 8′ verbunden sind, wobei das Mikroamperemeter 8 und die Hilfsschaltung 9 sowie das Mikroamperemeter 8′ und die Hilfsschaltung 10 mit dem Gleichstromverstärker 7 verbunden sind. Die mit dem Mikroamperemeter 8 verbundene Relaisschaltung 9 wir entspre chend dem Betrag von sowohl positivem wie auch negativem Strom durch die voreingestellten Zeiger betätigt. Andererseits ist ein Kontakt für positiven Strom der Relaisschaltung 10, die dem Mikroamperemeter 8′ zugeordnet ist, mit dem Relais 11 und ein Kontakt für negativen Strom in gleicher Weise mit dem Relais 12 verbunden. Die Bezugszeichen 13 und 14 bezeichnen Hilfsschal tungen (Rückkehrzeit 0,1 bis 0,5 Sekunden). Ferner ist ein Relais 15 vorgese hen, das dann betätigt wird, wenn der Kontakt für positiven elektrischen Strom und der für negativen elektrischen Strom fast gleichzeitig betätigt wer den. An embodiment of a thunderstorm alarm device using a multi-purpose thunderstorm alarm device is shown in FIG . Here, a hemispherical metal electrode 59 for the detection of electrical field changes, a ground connection 2 and a detector 4 for electrical field changes are provided for emitting signals over a predetermined period of time (approximately 30 seconds). Fig. 12 shows Koronanadele electrodes 53 , shield-shaped insulators 54 , a DC amplifier 7 , the sen sensitivity is adjustable, micro ammeters 8 and 8 '(see Fig. 9) with relay contacts, the center of which corresponds to the zero position and on both sides of which preset pointers are provided, as well as Relaisschaltun conditions 9 and 10 , which are connected to the micro ammeters 8 and 8 ', the micro ammeter 8 and the auxiliary circuit 9 and the micro ammeter 8 ' and the auxiliary circuit 10 are connected to the DC amplifier 7 . The relay circuit 9 connected to the microammeter 8 is operated accordingly by the amount of both positive and negative current through the preset pointers. On the other hand, a contact for positive current of the relay circuit 10 , which is assigned to the microammeter 8 ', is connected to the relay 11 and a contact for negative current is connected in the same way to the relay 12 . The reference numerals 13 and 14 denote auxiliary circuits (return time 0.1 to 0.5 seconds). Furthermore, a relay 15 is hen hen, which is actuated when the contact for positive electrical current and for negative electrical current is actuated almost simultaneously to who.

Die Schaltung 17 dient zur Abgabe einer "ersten Warnung", die Schaltung 18 zur Abgabe einer "zweiten Warnung" und die Schaltung 19 zur Abgabe einer "Nahblitz-Warnung".The circuit 17 is used to emit a "first warning", the circuit 18 to emit a "second warning" and the circuit 19 to emit a "near flash warning".

Wird der Detektor 4 für elektrische Feldänderungen zur Abgabe eines Signals betätigt oder fließt ein Koronastrom in die Koronanadelelektroden 53 hinein und wird die mit dem Mikroamperemeter 8 verbundene Relaisschaltung 9 durch Überschreiten der voreingestellten Zeigerstellungen (sowohl in positivem, als auch in negativem Sinn) des Mikroamperemeters 8 zur Abgabe eines Warnsigna les betätigt, wird die Warnschaltung 17 der "ersten Warnung" aktiviert, voraus gesetzt, daß eines der Warnsignale am Ausgang abgegeben wird.If the detector 4 for electric field changes is actuated to emit a signal or a corona current flows into the corona needle electrodes 53 and the relay circuit 9 connected to the microamperemeter 8 is exceeded by exceeding the preset pointer positions (both in a positive and in a negative sense) of the microamperimeter 8 actuated to emit a warning signal, the warning circuit 17 of the "first warning" is activated, provided that one of the warning signals is emitted at the output.

Werden beide vorstehend genannten Signale am Ausgang gleichzeitig abge geben, wird die Warnschaltung 18 der "zweiten Warnung" aktiviert.If both of the above signals are output at the same time, the warning circuit 18 of the "second warning" is activated.

Bei Nahblitzen befindet sich eine Gewitterwolke in der Nähe und der Koronastrom überschreitet bereits den voreingestellten Wert des negativen Ein stellzeigers des Amperemeters 8′. Wenn also ganz in der Nähe Blitze auftre ten, ändert sich die Polarität des Koronastroms plötzlich. Manchmal fließt ein positiver Koronastrom, der den am positiven Einstellzeiger voreingestellten Wert überschreitet. Da mit dem Verstreichen der Zeit jedoch die negative La dung an der Wolkenbasis vergrößert wird, wird der Stromwert des Mikroampere meters verkleinert und der Zeiger kehrt in die Lage zurück, in der er sich be fand, bevor die Blitze auftraten.At near flashes there is a thundercloud nearby and the corona current already exceeds the preset value of the negative pointer of the ammeter 8 '. So when lightning strikes nearby, the polarity of the corona current changes suddenly. Sometimes a positive corona current flows which exceeds the value preset on the positive setting pointer. However, as the negative charge on the cloud base increases as the time passes, the current value of the micro-ammeter is reduced and the pointer returns to the position it was in before the lightning occurred.

Die Größe des Koronastroms unmittelbar vor dieser Veränderung wird durch Ixa dargestellt, die Größe des Koronastroms unmittelbar nach dieser Änderung durch Ixb angegeben. Die Zeiger des Mikroamperemeters werden auf Grund der Blitze plötzlich von Ixa nach Ixb verstellt. Wenn beide Relais 11 und 12 fast gleichzeitig betätigt werden und die positiven und negativen Einstellzeiger, die voreingestellt sind, überlaufen werden, wird unter Berücksichtigung der Diffe renz Ixb-Ixa und des Quotienten Ixb/Ixa die Relaisschaltung 15 durch die Hilfsschaltungen 13 und 14 aktiviert, um die Warnschaltung 19 der "Nahblitz-Warnung" zu aktivieren. The size of the corona flow immediately before this change is shown by Ixa, the size of the corona flow immediately after this change is shown by Ixb. The hands of the microamperimeter are suddenly moved from Ixa to Ixb due to the flashes. If both relays 11 and 12 are actuated almost simultaneously and the positive and negative setting pointers, which are preset, are overrun, taking into account the difference Ixb-Ixa and the quotient Ixb / Ixa, the relay circuit 15 is activated by the auxiliary circuits 13 and 14 , to activate the "near flash warning" warning circuit 19 .

Wenn die Einstellzeiger für die Vorgabewerte des Mikroamperemeters 8′ unter Berücksichtigung der Größe der Differenz von Ixb-Ixa und des Quotienten Ixb/Ixa so eingestellt werden, daß Ixa und Ixb miteinander verglichen wer den können, kann eine Warnung abgegeben werden, wenn die Wahrscheinlich keit eines nahen Direktblitzes erhöht ist. Der Meßgeräterelaisabschnitt kann auch durch eine Halbleiter-Logikschaltung ersetzt werden.If the setting pointers for the default values of the microamperimeter 8 ', taking into account the size of the difference between Ixb-Ixa and the quotient Ixb / Ixa, are set so that Ixa and Ixb can be compared with one another, a warning can be given if the probability of a close direct flash is increased. The meter relay section can also be replaced by a semiconductor logic circuit.

Sogar wenn ein Blitz den Eisenturm einer Stromübertragungsleitung trifft, der in großer Entfernung gelegen ist, ergibt sich die Möglichkeit, daß Fabriken und Büros mit computergesteuerten Systemen und einem Einsatz von vielen Compu tern einen beträchtlichen Schaden erleiden können, wenn plötzlich die Strom versorgung unterbrochen wird und die Spannung plötzlich abfällt. Bei einer Gewitteralarmvorrichtung der gezeigten und beschriebenen Art kann der Detek tor für elektrische Feldänderungen jedoch auch noch relativ weit entfernte oder in mittleren Entfernungen liegende Blitzaktivitäten feststellen. Selbst eine sich direkt über dem Beobachtungsort abspielende Blitzaktivität wird durch den Koronadetektor sofort erfaßt, so daß stets zutreffende Warnungen abgegeben werden können.Even if a lightning strikes the iron tower of a power transmission line that is located at a great distance, there is a possibility that factories and Offices with computer-controlled systems and the use of many computers tern can suffer considerable damage if suddenly the electricity supply is interrupted and the voltage suddenly drops. At a Thunderstorm alarm device of the type shown and described, the Detek gate for electrical field changes, however, still relatively far away or detect lightning activity at medium distances. Self lightning activity takes place directly above the observation site immediately detected by the corona detector, so that always applicable warnings can be delivered.

Auch die Ausbildung einer Blitzspitze in der Nähe kann durch die Detektor schaltung festgestellt werden, noch bevor der Blitz stattfindet, wobei in diesem Fall ein "Nahblitz-Alarm" abgegeben wird.The formation of a lightning peak in the vicinity can also be achieved by the detector circuit can be determined even before the flash takes place, being in this If a "near flash alarm" is given.

Durch die Vorhersagemöglichkeit der Gefahr des Auftretens beträchtlicher gewitterverursachter Schäden in großen computergesteuerten Fabriken und Büros mittels einer Gewitteralarmvorrichtung der beschriebenen Art auf der Grundlage eines solchen Mehrzweckgewitteralarms kann ein großer Schaden durch rechtzeitiges Einleiten geeigneter Gegenmaßnahmen vermieden werden (wie etwa durch Umschalten auf einen privaten Stromerzeuger o. ä.).Because of the possibility of predicting the risk of occurrence considerable damage caused by thunderstorms in large computer controlled factories and Offices using a thunderstorm alarm device of the type described on the The basis of such a general-purpose thunderstorm alarm can be very damaging can be avoided by taking appropriate countermeasures in good time (such as by switching to a private power generator or similar).

Da die erfindungsgemäße Gewitteralarmvorrichtung in sicherer Weise eine Warnung vor dem Ausbruch eines Gewitters innerhalb eines bestimmten Gebietes (etwa einem Fußball- oder einem Baseball-Feld oder einer Baustelle o. ä., wo sich eine größere Anzahl von Menschen aufhält) zuläßt, kann sie zur Verhinderung von Blitzunfällen, die zu Verletzungen oder gar zum Tod führen könnten, von großer Hilfe sein.Since the thunderstorm alarm device according to the invention in a safe manner Warning of the outbreak of a thunderstorm within a certain one Area (such as a soccer or baseball field or a construction site or the like, where there is a large number of people), it can be used Prevention of lightning accidents that lead to injuries or even death could be of great help.

Die erfindungsgemäße Gewitteralarmvorrichtung kann zur Vorhersage von Blitzen und die damit einhergehenden anormalen Luftbewegungen eingesetzt werden, die den Start und das Landen von Flugzeugen gefährden, sowie auch zur Lokalisierung bzw. Feststellung von Tornados, indem ihre Empfindlichkeit in geeigneter Weise eingestellt wird.The thunderstorm alarm device according to the invention can be used to predict Flashes and the associated abnormal air movements that endanger the takeoff and landing of aircraft, as well for the localization or detection of tornadoes by their sensitivity is set in a suitable manner.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, macht es die Erfindung möglich, ein Warnsignal in einem frühen Stadium abzugeben und zwar durch korrektes Vorhersagen von Blitzen unabhängig davon, ob es sich bei diesen Blitzen um solche handelt, die in einen überwachten Bereich eindringen, oder um Blitzausbrüche über dem Beobachtungsort.As is apparent from the above description, it does the invention possible to give a warning signal at an early stage by correctly predicting lightning regardless of whether it is Flashes are those that penetrate a monitored area, or about lightning bursts over the observation site.

Da die erfindungsgemäße Gewitteralarmvorrichtung keinen großen Installations raum benötigt und hohe Tragpfosten nicht erforderlich sind, weil sie das Phänomen der Raumladung ausnutzt, ist auch ihre Wartung einfach. Die Erfindung eignet sich sehr für Plätze, wie Flughäfen, an denen hohe Hindernisse unerwünscht sind. Wird sie zusammen mit Informationen eingesetzt, die zusätzlich z. B. durch Radar an einem Flughafen erhalten werden, kann eine ganz besonders genaue Vorhersage mit noch erhöhter Ein treffwahrscheinlichkeit erreicht werden. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung kostengünstig ist und die Installationskosten niedrig sind, ist ihr Einsatz ökonomisch. Da sogar ein Amateur die Vorrichtung leicht einsetzen kann, ergibt ihr Einsatz auch kaum Probleme. Sogar die Wartungskosten sind niedrig, was ein ganz besonders hervorzuhebender Vorteil ist.Since the thunderstorm alarm device according to the invention does not require a large installation space and high support posts are not necessary because they are Taking advantage of space charge phenomenon, its maintenance is also easy. The Invention is very suitable for places such as airports where high Obstacles are undesirable. Will it along with information used the additional z. B. received by radar at an airport can be a very particularly accurate prediction with an even higher on probability of being met. Since the device according to the invention is inexpensive and installation costs are low, their use is economically. Since even an amateur can easily use the device, their use hardly causes any problems. Even the maintenance costs are low which is a very special advantage.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein zusammengesetzter Blitz detektorfühler in Form einer Gruppe von Koronanadelelektroden eingesetzt, die radial auf einer halbkugeligen Elektrode angebracht und auf einer halb kugeligen Metallelektrode für die Detektierung elektrischer Feldänderungen mittels schirmförmiger Isolatoren montiert sind. Diese Bauteile sind integral und isoliert auf einem Tragpfosten befestigt und mit einer Detektorschaltung für den Koronastrom und einem Detektor für elektrische Feldänderungen verbunden. Insbesondere ist der zusammengesetzte Blitzdetektorfühler sehr genau, weil die Gruppe von Koronanadelelektroden, die radial auf einer halb kugeligen Elektrode und der halbkugeligen Metallelektrode für die elektrische Feldänderungsdetektierung montiert sind, wirksam zu einer kompakten Größe integriert ist. Da überdies die Erscheinung der Raumladung genutzt wird, ist keine großformatige Ausrüstung, wie bei Radar- und Blitzpositioniersystemen, notwendig, und es ist auch nicht erforderlich, eine Anzahl großer Korona elektroden hoch über den Bodenoberfläche zu installieren. Bei der erfindungs gemäßen Gewitteralarmvorrichtung handelt es sich um eine handliche Vorrichtung, die einfach aufgebaut ist und dennoch schrittweise Gewitter, ausgehend von deren Entstehung oder deren Ausbruch her, bei deren Annäherung gegen den Meßort hin feststellen kann.In the device according to the invention, a composite flash detector sensor used in the form of a group of corona needle electrodes, which is placed radially on a hemispherical electrode and on a half spherical metal electrode for the detection of electrical field changes are mounted by means of shield-shaped isolators. These components are integral and insulated and attached to a support post and with a detector circuit for the corona current and a detector for electrical field changes connected. In particular, the composite flash detector sensor is very exactly because the group of corona needle electrodes that are radial on a half spherical electrode and the hemispherical metal electrode for the electrical Field change detection are mounted, effective to a compact size is integrated. Since the appearance of space charge is also used no large format equipment like radar and flash positioning systems, necessary, and it is also not necessary, a number of large corona to install electrodes high above the floor surface. In the invention According to the thunderstorm alarm device is a handy Device that is simple in construction and yet gradual thunderstorm, on the basis of their emergence or outbreak, in their Can determine approach to the measuring point.

Claims

1. Thunderstorm alarm device, characterized in that it has a near-flash detector circuit which measures the corona current from corona needle and a corona current value (Ixa) just before a sudden polarity change due to a flash with a corona current value (Ixb) just after the sudden polarity change, which the presence of lightning indicates, compares and automatically issues a near-lightning warning if a preset value is exceeded, whereby when making a decision beforehand, values of the difference in the corona current value just after the sudden polarity change and the corona current value just before the sudden polarity change (Ixb-Ixa) and the ratio of the two corona current values (Ixb / Ixa) are taken into account.

2. Thunderstorm alarm device according to claim 1, characterized in that the near-flash detector circuit for measuring corona current has a group of corona needle electrodes ( 53 ) which are radially mounted on a hemispherical electrode ( 59 ), and for automatically emitting a "near-flash warning "is set up.

3. A thunderstorm alarm device according to claim 1, characterized by a composite lightning detector sensor which is integrally formed from a group of corona needle electrodes which are mounted radially on a hemispherical electrode which comprises a hemispherical metal electrode ( 59 ) for field change detection, by metal tubes ( 55 ), which are mounted radially on the metal electrode ( 59 ), with umbrella-shaped insulators ( 54 ) mounted on upper parts of the metal tubes ( 55 ) and a plurality of tapered projections ( 52 ) radially from an upper surface of a metal base ( 51 ) with a round Protrude shape mounted on each of the insulators ( 54 ) and by corona flow needles ( 53 ), each of which is removably mounted on each of the tapered protrusions ( 52 ), the group of corona flow needles ( 53 ) radially on the hemispherical electrode ( 59 ) is attached, with the near-flash detector circuit and with a Detector circuit for the corona current is connected, wherein the hemispherical electrode ( 59 ) for the field change detection is connected to a detector ( 4 ) for electrical field changes and a "first warning signal" is emitted when the detector ( 4 ) for electrical field changes and the detector circuit ( 9 ) for the corona current are activated separately from one another, a "second warning signal" is emitted if both are activated at the same time, and a "near-flash warning" is emitted when the near-flash detector circuit ( 15 ) is activated.

4. Thunderstorm alarm device according to claim 3, characterized in that it comprises a detector ( 4 ) for electrical field changes, which is formed from a combination of multi-stage switches, which can set the gain values of an amplifier ( 7 ), and a counter of an integrator for sudden changes in the electric field, a timer circuit, etc., and other circuits for integrating the frequency of sudden changes in the electric field over a predetermined period of time.