NO126547B - - Google Patents

Description

Lynvarslingssystém.

Det foreligger i ulike sammenheng, kansk.je forst os fremst ved arbeider med eksplosive stoffer, et stort behov for en objektiv metode for med rimelig tidsmargin å forutsi et tordenværutbrudd, slik at man rekker a treffe forskjellige skadeforebyggende foranstaltninger, forst og fremst innkvartering av personale. Foreliggende oppfinnelse vedrbrer en slik metode samt en anordning for gjennomføring av samme.

Ved de vanligst forekommende lynvarslingssystemer påvises dels det kvasistatiske elektriske felt som oppstår mellom de elektriske ladninger i en tordensky og jord, dels de pulser av elektromagnetisk stråling innenfor langbblge-radiofrekvent spektralområde, som utsendes fra lynutladninger i ferdig-utviklede omgivende tordenvær. Målesignalene fra disse detektorer får etter forsterkning hver for seg utlose optiske eller akustiske signaler, hvorved det har vist seg hensiktsmessig méd to terskeltrinn, varsling og alarm, slik at ved varsling krit-iske arbeider, som eksempelvis kan oke eksplosjonsfaren, avvik-les og rbmningsbcredskap iakttas, mens ved alarm beskyttelses— området inntas umiddelbart op;'uvilkårlig. Kor påvisning av strålingspulsene anvendes i disse kjente systemer en på konvensjonell måte opnspent antenneledning av betydelig lengde; størrelsesorden noen titalls meter. Dn påtagelig ulempe med denne metode er den okte fare for lynnedslag i apparaturen som antenncledningen medfører. En annen svakhet ved slike kjente anordninger har vist seg å være følsomheten overfor forstyrrelser, dels fra isolerte fjerne lyn, dels fra nærliggende strål-ingskiIder, f.eks. maskiner med gnistdamielsc.

Oet er enn videre kjent (norsk patent nr. 112 989) et system

der lamper alv ti veres på forskjellig måte avhengig av fra hvilken detektor og med hvilken styrke måiesignalene kommer inn.

Fra Lampenes forskjellig lysstyrke og blinker må derpå betrakteren selv trekke de logiske slutninger om graden for tordenfare, hvilket selvsagt er en stor mangel ved systemet. Gjennom foreliggende oppfinnelse minskes i høy grad de foran-nevnte mangler. Dette er oppnådd ved å gå frem på den i hovedkravets karakteriserende del angitte måte. Foruten av de der angitte kombinasjoner utløses alarmfunksjonen også ute-lukkende på grunn av at nevnte elektriske feit overstiger et visst høyere nivå. Feltdetektoren utgjøres ved en praktisk utfbreisesform hensiktsmessig av en kondensator med en foran denne anordnet roterbar blender, som arbeider ifølge det såkalte feltkvernsprinsipp (fåltkvarnsprincip) og sont er anbragt inne i en for dette formål spesielt utformet antenne for de langbblge-radiofrekvente strålingspulser. Dette i en enhet utforte detektorsystem har dimensjoner som bare svarer tii normal kroppshøyde. Herved oppnås vesentlig minsket fare for lynnedslag i apparaturen samt fordeler ved forflytting sammenliknet med kjente anordninger med separat, konvensjonell 1angbblgeantenne.

Ovennevnte utnyttelse av andre spektralområder enn det langbblge-radiof rekvente er et vesentlig fremskritt, som er muliggjort gjennom oppfinnelsen. Når det gjelder det optiske område, ligger saken slik til at en stor del av lynutladningene er skjulte, ettersom de skjer i eller mellom skyene. Dette omrade kan derfor ikke anvendes sor.i eneste informasjon for aiarmutlbsning gjennom strålinc.spulsene. Foreliggende oppfinnelse muliggjbr imidlertid at lyset fra ikke skjulte lys, særskilt de fra et varslings-synspunkt interessante jordlyn, utnyttes som en tiIsatsinforma-sjon, slik at alarm utlbses av en eneste puls, hvis denne er representert i både det optiske og radiofrekvente spektralområde. Herved bkes systemets totale funksjonssikkerhet. Cijennom den ovennevnte ivaretagelse av gjentatte pulser innenfor et bestemt tidsintervall har det ogsa blitt rau] ig å utnytte de pulser eller pulstog innenfor mikrobolgeområdet som går forut for lynutladninger. Disse må selvsagt påvises med en spesiell mikrobblgeanteime, en såkalt stbydetektor.

Det har nå i praksis vist seg hensiktsmessig å fremstille anordninger for gjennomfbring av oppfinnelsen i noen ulike avanserte utfbrelsesformer avhengig av det bestemte anvendelsesområdet. For små, mobile feltarbeidsenheter anvendes hensiktsmessig

den enkleste standardutfbrelse, hvis detektorsystem består av ovennevnte, lett flyttbare enhet av feltdctektorer'

og langbblgeantenne. For store, permanente anlegg, f.eks. fabrikker og gruver, kan standardutfbrelsen gjennom et enkelt tilsatssystem bygges på med ovennevnte stbydetektor eller optiske detektorer.

De midler som er nbdvendige for at man skal kunne oppnå de ifblge oppfinnelsen oppstilte mål fremgår av de etter denne beskrivelse fblgende patentkrav.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i detalj under henvisning til tegningene, på hvilke fig. 1 viser et blokkskjerna over en grunnleggende utfbrelsesform ifblge oppfinnelsen, fig. 2 viser et blokkskjerna over tilsatskretser til utfbrelsesformen ifblge fig. 1, fig. 3 viser et tidsdiagram for signalspenninger ved visse steder i blokkskjemaet ifblge fig. 1, og fig. 4 viser et eksempel på en ifblge oppfinnelsen utfort detektorenhet.

Det i fig. 1 viste blokkskjema tilsikter bare å belyse oppfinnel-sens prinsipper, idet konvensjonelle deler såsom anordninger for stromtilfbrsel, reservebatteri for strbmavbrudd, båndpassfilter, forsterkerkretser etc. er utelatt. En detektorenhet 1 er med skjermete kabler sluttet tii en elektronikkenhet 2, fra hvilken en varslingskrets 3 kan aktiveres og. en alarmkrets 4 kan utlbses. Detektorenhetens jordforbindelse 5 må sluttes til et separat jorduttak i marken der den er oppstilt, fordi nett jorden 6 deis kan lede inn forstyrrelser fra nettet på de uførsterkete måle-signåler4 dels gi feilaktig jordpotonsial og effektiv antenne-hbyde til detektorenheten i. iin av disse detektorer utgjøres av en anordning 7, som skal beskrives nærmere nedenfor og fra hvilken det oppnås et med det kvasistatiske elektriske felts styrke proporsjonalt måiesignal, eksempelvis en 200 Hz sinus-spenning, som forgrenes til to parallelle ampi j tuded.i skriniinator-er 8 og y med forskjellige terskelverdinivåer. Disse kan f.eks, være således valgt at man fra diskriminatoren 8, son; har det laveste nivå, får et utsignal ved feltstyrker overstigende 1 kV/m, mens diskriminatoren y gir et utsignal forst når 2 kV/m overskrides. lit utsignal fra diskriminatoren 8 forgrenes deis til varslingskretsen 3» som derved holdes aktivert i en tid som bestemmes av det kvasistatiske elektriske felt, dels til den ene inngang til en ELLIiR-krcts 10. iit utsignal fra diskriminatoren y uti oser alarmkretsen 4* som ikke inaktiviseres når signalet fra diskrimininatoren opphorer men må brytes manuelt. Fra detektoren 11 for radiofrekvent stråling fås ved lynutladninger pulser, som går inn på en diskriainator 12. Detektoren 11 kan f.eks. utgjøres av en bredbåndet lavirekvensmottaker, og diskriminasjonsnivået kan eksempelvis svare til et normalt lyn på 10 - 15 kilometers avstand, lin strålingspuls overskridende denne energi gir fra diskriminatoren 12 en signalpuls, som forgrenes deis til en OG-krets 13, dels tii en tidskrets 14 bestående av to seriekoplete monostabile multivibratorer, såkalte monovippekretser 15 og 16, hvis utsignaler har en varighet som tilsvarer tidene t^^ resp. t^ i fig. 3 etter nevnte vibrat-orers påvirkning. Vippekretsen 15 tilkoples av nevnte signalpuls fra diskriminatoren 12, mens vippekretsen 16 tilkoples av bak-kanten på vippekretsens 15 utsignal. De ovennevnte signaler er anskueliggjort i fig. 3, der V betegner signalspenningen og t betegner tiden. De smale rektangler på linjen A representerer utsignaler fra diskriminatoren 12, rektanglet på linjen 13 har en lengde svarende tii tiden t-^ og representerer utsignalet fra vippekretsen 15, mens rektanglet på linjen C har en lengde svai1-ende til tiden t-^ og representerer utsignalet fra vippekretsen 16. Et utsignal fra vippekretsen 16 forgrenes deis til vars-lingskretsén 3, som altså derved holdes aktivert i tiden t^0* dels til den andre inngang på nevnte ELLER-krets 10, hvis utgang er sluttet til den andre inngang på nevnte OG-krets 13. Et utsignal fra OG-kretsen 13 utioser alarmkretsen 4, liva lket altså skjer hvis en signalpuls utsendes fra diskriminatoren 12 i den tid diskriminatoren 8 avgir et signal, dels hvis to sammenhengende signal-pulser fra diskriminatoren 12 inntreffer med et tidsmeliomrom som er storre enn t-^ men mindre enn t^^

+ t^0* Hensikten med dette tidsintervall er at man skal få

en indikasjon for bare en puls, på den ene side ved hurtig gjentatte pulser eller pulstog som stammer fra samme eller sammenhengende utladnings!'orlop i en tordensky eller forstyrrel-seskilder, på den annen side ved pulser med så stort tidsmeliomrom at de sannsynligvis ikke stammer fra et fullt utviklet tordenvær. Ved en i praksis anvendt utfbrelsesform valgtes t-j^* 2 sekunder og t-^ « 100 sekunder, hvilket har vist seg å passe nordiske forhold. Ved anvendelse i sydligere trakter med mer intense tordenvær kan tidskretseh skiftes ut med en krets med andre verdier.

Den ovenfor beskrevne utfbrelsesform kan som nevnt kompletteres med andre detektorer til mer avanserte utforelsesformer. Således kan langbblgedetektoren 11 erstattes med en såkalt stbydetektor.

Den beskrevne utforelsesform kan videre utbygges med en optisk detektor, hvorved det elektroniske logikksystem ifblge fig. 1 gjennom sammenkopling av punktene A^ - A^, B - B^, C - C og D^ - D^ kompletteres med tilsatsenheten 18 ifblge fig. 2, der 17 betegner en optisk detektor, som eksempelvis kan innbefatte en såkalt all-sky-lysdetektor. Detektoren 17 er med en skjermet kabel sluttet til tilsatsenhetens 18 diskriminator 19, som gir et utsignal når lysstyrken fra et lyn overskrider en viss terskelverdi. Ved samtidige signalpulser fra diskriminatorene 12 og 19 fås fra OG-kretsen 20 en signalpuls, som utlbser alarmkretsen 4«

Den innledningsvis nevnte detektorenhet 1, sor.i anvendes ved den grunnleggende utfbrelsesform og som er utfort i henhold til det såkalte feltkvernsprinsipp, er vist i fig. 4, der 21 betegner en jordet skjerm til et i en metallkappe 32 isolert opp-hengt kondensatorbelegg 26. Metallkappen 32. er sluttet til et antennerbr 22 og danner en del av antennen. Innenfor skjermen 21 driver en elektromotor 23 en jordet, roterbar blender 24,

som skiftevis blender av og skiftevis slipper inn det elektriske feit gjennom hull 25 i den jordete skjerm, mot hvilken feltet bbyes inn. Motoren 23 er elektrisk avskjermet, og av denne grunn minskes forstyrrelsene fra motoren tii det på isolatorer 35 opphengte kondensatorbelegg 20. l'å dette frembringes gjennom influens en med det elektriske felts styrke proporsjonal vekselspcnning, som via en skjermet kabel ledes til et uttak 27 > som befinner seg i en via et spett 31 jordet koplingsboks 33» 1 boksen 33 fins også et uttak

28 fra den ved 29 isolerte antenne samt en tilslutning 30

for motorens strbmtilfbrsel. Mellom uttaket 28 og den jordete boks 33 er en ventilavieder 34 innkoplet som iynbeskyttelse for antenne og iniigangskretser, hvorved ventilavledoren 34 eksempelvis kan være således utfort at det hvis spenningen mellom uttaket 28 og boksen 33 overskrider 330 volt vil fås en kortslutning tii jord gjennom utladning i ventil.avlederen. Herved kan det forekomme en strbm av like opp til 50000

ampere.

Ved at metallkappen 32 er innrettet til å- utgjore en del av antennen har man oppnådd dels at detektorenhetens innmat har kunnet beskyttes mot vær og vind, deis at kombinasjonen av feltdotektoren og antennen har fått vesentlig mindre dimensjoner enn tidligere eksisterende konstruksjoner. 1 et praktisk tilfelle kan således kombinasjonen av detektor og antenne eksempelvis ha en total hbyde av ca. 2 meter.

Patent krav:

1. fremgangsmåte for på basis av måledata å skape og spre informasjon om en i to trinn, varsling og alarm, gradert fare for torden ved at målesignaler fra detektorer for et elektrisk felt, for radiofrekvent stråling og evt. for optisk stråling kombineres i et elektronisk logikksystem, karakterisert ved at nevnte logikksystem utloser varsels-signaler dels hvis den elektriske feltstyrke i omgivelsen overstiger en bestemt lavere terskelverdi, dels hvis en enkelt puls eller et pulstog av radiofrekvent elektromagnetisk stråling overstigende en viss energi detekteres, men utibser alarm-signaler (a) hvis nevnte detektering gjentas innenfor et

Claims (7)

1. bestemt tidsintervall eller (b) hvis nevnte detektering skjer samtidig med detektering av en puls av optisk stråling overstigende en bestemt energi eller med detektering av et elektrisk felt overstigende nevnte lavere terskelverdi, eller (c) hvis den elektriske feltstyrke overstiger en bestemt libyere terskelverdi .
2. 2. Anordning for gjennomføring av den i krav 1 angitte fremgangsmåte, karakterisert ved at utgangen fra en detektor (/) for et elektrisk felt er forbundet dels med inngangen til en diskriminator (S) med en bestemt lavere terskelverdi, del s med inngangen tii en diskrimiuator (9) med en bestemt libyere terskelverdi, at utgangen fra nevnte diskrimi nator (<8) med en lavere terskelverdi er deis slutt et, direkte til en varslingskrets (3), dels forbundet med den ene inngang til en lil.iER-krots (10), at utgangen fra nevnte diskriminator (y) med en libyere terskelverdi er sluttet direkte til en alarmkrets (4), at utgangen fra en detektor (li) for radiofrekvent stråling er forbundet med inngangen til en diskriminator (12), som er innrettet til å skille ut pulser, hvis energi overskrider en bestemt terskelverdi, at utgangen fra denne diskriminator (12) er sluttet dels til den ene inngang til en OG-krets (13 ) > til hvis andre inngang utgangen ira nevnte ISLLER-krets (10) er tilsluttet, dels til inngangen ti l en tidskrets (14 )j hvis utgang er forbundet dels med den andre inngang tii nevnte ELLER-krcts (10), dels med vars-lingskrctsen (3)> °g at utgangen fra nevnte OG-krets (13) er fo-rbuiidot med inngangen til alarmkretsen (4).
3. 3. Anordning ifblge krav 2, karakterisert ved at nevnte tidskrets (14) innbefatter to seriekoplete inono-stabile vippckretser (15, 16).
4. 4. Anordning ifblge krav 2, karakterisert ved at utgangen fra en detektor (17) for optisk stråling er forbundet med inngangen til en diskriminator (ly), som er innrettet til å skille ut innkommende signaler tilsvarende on lysstyrke over en bestemt terskelverdi, at utgangen fra denne diskriminator (19) er sluttet til den ene inngang til en OG-krets (20), til hvis andre inngang er tilsluttet utgangen fra diskriminatoren (12) for utskilling av pulser, hvis energi overskrider en bestemt terskelverdi, og at utgangen fra sist-nevnte OG-krets (20) er sluttet til alarmkretsen (4).
5. 5. Anordning ifblge krav 2, karakterisert ved at de to førstnevnte detektorer (7,11) er atskilt jordet (5) i forhold tj1 jordingen (6) for de tre førstnevnte diskrimin-atorer (8,9,12), tidskretsen (14), El.LliR-kretsen (10) og den førstnevnte OG-krets (13).
6. 6. Anordning ifølge krav 2 og/eller 4, karakterisert ved at detektoren (7) for et elektrisk felt og/eller detektoren (17) for optisk stråling er anbragt i en til et antennerbr (22) sluttet metalikappe (32) og derved er innrettet til å danne en del av antennen.
7. 7. Anordning ifblge krav 2, karakterisert ved at detektoren (7) for et elektrisk felt innbefatter en kondensator (26) med en foran denne anordnet roterbar blender (24), som arbeider i henhold til det såkalte feltkvernsprin-sipn (faltkvarnsprincip), og som videre er anbragt i en til et antennerbr (22) sluttet metalikappe (32) og som derved er innrettet til å danne en del av antennen.