Пристрій для вимірювання природного електромагнітного поля землі з вилученням та точним вимірюванням параметрів сильних вузькосмугових завад

Пристрій для вимірювання природного електромагнітного поля Землі з вилученням та точним вимірюванням параметрів сильних вузькосмугових завад з метою прогнозування землетрусу чи вимірювання напруженого стану шарів землі, будівель та споруд, що містить послідовно з'єднані магнітну антену, підсилювач, багатоканальний з паралельними каналами адаптивний режекторний фільтр, підсилювач з програмованим коефіцієнтом підсилення, аналогово-цифровий перетворювач, мікропроцесор ЕОМ та пристрій оперативної пам'яті з незалежним живленням, а також амплітудний дискримінатор з програмованим U 2 (11) 1 З UA ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС (19) МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 3 роботи за умов дії сильних вузькосмугових завад будь-якої природи. Відомий пристрій того ж призначення, що заявлена корисна модель, по сукупності ознак є пристрій для реєстрації природного імпульсного електромагнітного поля Землі [див. патент UA 70417 С2 7 G01V3/08]. До причин, що перешкоджають досягненню означеного технічного результату при використанні відомого пристрою, прийнятого за найближчий аналог, належить неспроможність вилучення сильних (більш 20дБ) вузькосмугових завад та точного виміру їх амплітуди та частоти. В основу корисної моделі покладена можливість вдосконалення відомого пристрою, а саме крім відомих його властивостей додаткового отримання та використання точної інформації про амплітуду та частоту сильної (більш 20дБ) вузькосмугової завади у багатоканальному з паралельними каналами адаптивному режекторному фільтрі, а також у плавному управлінні режекторним фільтром запропонованою схемою та у дискретному управлінні ним з боку мікросхеми. Технічний результат при використанні корисної моделі, пристрою вимірювання природного електромагнітного поля Землі, полягає у тому, що крім можливостей пристрою, взятого за найближчий аналог, змінювати смугу частот, вимірювати амплітуди сигналу, спектральну довгочасну щільність сигналу, пригнічувати будьяке число сильних (до 20дБ) завад з визначенням до половини смуги пропускання їх частот, вимірювати рівень частин спектру, спектральну щільність та кореляційну функцію сигналу, управляти порогами каналів та амплітудночастотною характеристикою пристрою, винахід дозволяє повне вилучення сильної (більш 20дБ) вузькосмугової завади та точне вимірювання її амплітуди та частоти. Означений технічний результат при здійсненні корисної моделі досягається тим, що у відомому пристрої, що має ознаки загальні з винаходом, а саме: послідовно з'єднані магнітна антена, підсилювач, багатоканальний з паралельними каналами адаптивний режекторний фільтр, блок фільтрів, підсилювач з програмованим підсиленням, аналогово-цифровий перетворювач, мікропроцесор, пристрій оперативної пам'яті та амплітудний дискримінатор, підключений до виходу підсилювача з програмованим підсилюванням, особливість полягає в тому, що він додатково містить ключову схему та перестроюваний режекторний фільтр, паралельно підключені своїми входами до виходу антени, а виходами - через підсилювач до входу багатоканального з паралельними каналами адаптивного режекторного фільтру, причому виходи усіх амплітудних детекторів підключені до електронного комутатору [авт.свід., СССР №91746], а через нього виходи сусідніх двох каналів, де завада, підключені до входів схем додавання та віднімання, виходи схем додавання та віднімання підключені до схеми дільника, вихід якого підключений до входу плавного управління 28740 4 перестроюваним режекторним фільтром, до входу дискретного управління перестроюваним режекторним фільтром підключений вихід мікропроцесору, а вихід схеми додавання підключений через схему "НІ" до управляючого входу ключової схеми. Між сукупністю істотних ознак, ще перераховані вище, з формули корисної моделі і викладеним вище технічним результатом існує наступний причинно-наслідковий зв’язок: наявність багатоканального з паралельними каналами адаптивного режекторного фільтру дозволяє, окрім функцій найближчого аналога, вимірювати завдяки амплітудним детекторам всіх каналів амплітуду сильних (більше 20дБ) завад; наявність каналів з фіксованою настройкою, що перекривають усю робочу смугу частот, дозволяє практично миттєво вимірювати частоту завад з точністю до половини смуги пропускання каналу та за допомогою мікросхеми дискретно управляти перестроюваним режекторним фільтром; наявність часткового перекриття частотних характеристик каналів дозволяє використати запропоновану схему для уточнення частоти сильної (більше 20дБ) завади та управління частотою перестроюваного режекторного фільтру. У корисній моделі, що заявляється, присутній факт впливу кожного з означених ознак пристрою на технічний результат, що виражається у розширенні означених можливостей пристрою. На Фіг.1 приведена структурна схема пристрою вимірювання електромагнітного поля Землі з вилученням та точним вимірюванням параметрів сильних вузькосмугових завад. На Фіг.1 зображено: антена 1, ключова схема 2, підсилювач 3, багатоканальний з паралельними каналами адаптивний режекторний фільтр 4, блок фільтрів 5, підсилювач з програмованим коефіцієнтом підсилення 6, амплітудний дискримінатор 7, аналогово-цифровий перетворювач 8, процесор ЕОМ 9, оперативна пам'ять 10, електронний комутатор 11, схема додавання 12, схема віднімання 13, дільник 14, перестроюваний режекторний фільтр 15, схема "ні" 16. На Фіг.2 приведена структурна схема адаптивно-режекторного фільтру (АРФ), де зображено: вузькосмугові фільтри 11,...,1n, амплітудні детектори 21,...,2n, виходи до входу електронного комутатора b1, bi, bn, схеми керованого порогу 31,...,3n, індикатори 41,...,4n з виходами до входів мікропроцесора для управління дискретною частотою ежекторного фільтру, ключові схеми 51,…,5n, схема додавання 6. Загальний вхід багатоканального фільтру є входом для кожного частотного каналу. У кожному частотному каналі вузькосмуговий фільтр 1 послідовно з’єднаний з сигнальним входом ключової схеми 2 і схемою додавання 3, крім того, вихід вузькосмугового фільтру 1 послідовно з’єднаний з амплітудним детектором 4, схемою керованого порогу 5, інвертором 6 и з управляючим потенціальним входом ключової 5 схеми 2. Можлива реалізація на ПАВ вузькосмугових фільтрів, які входять у склад адаптивно-режекторного фільтру. Дія пристрою полягає в наступному. Широкосмугове природне електромагнітне поле Землі (сигнал) поступає на вхід антени і через відкриту ключову схему 2, коли нема сильної (більше 20дБ) завади, на підсилювач 3 і далі на багатоканальний з паралельними каналами адаптивний режекторний фільтр 4, що вилучає сильні (менші 20дБ) завади. Блок фільтрів 5 формує потрібну АЧХ пристрою. Сигнал істотно не спотворюється, тому що він широкосмуговий. Пристрій працює за призначенням. Коли діє сильна (більш 20дБ) вузькосмугова завада, її рівня достатньо для того, щоб спрацювали схеми з керованим порогом у сусідніх каналах, тому що вибірковості за частотою по сусідніх каналах недостатньо. Сигнал при цьому може значно спотворюватись. Сигнал перевищення порогів з виходів 4 (Фіг.2), де діє завада, поступає до мікропроцесору 9 для дискретної установки перестроюваного режекторного фільтру 15. А сигнали b1...,bn рівня сильної (більш 20дБ) завади з виходу амплітудних детекторів 2 (фіг. 2) поступають на електронний комутатор 11 [авт.свід., СССР №91746], що підключає два канали з сильною завадою таким чином, що із сигналу рівня амплітуди завади в каналі з більшим номером у схемі віднімання 13 віднімається сигнал рівня амплітуди завади в каналі з меншим номером. Схема додавання 12 вимірює амплітуду завади без частотних спотворень. Схема дільника 14 виробляє сигнал похибки за частотою для точної підстройки перестроюваного режекторного фільтру 15 та сигнал заборони через схему "НІ" 16 на ключову схему "І" 2. Використання запропонованого пристрою дозволяє захистити його від сильних (більших 20дБ) вузькосмугових завад, а також точно вимірювати її амплітуду та частоту. Джерела інформації: 1. СССР, А.С. 1193620, G01V3/12, аналог. 2. СССР, А.С. 334532, G01V3/12, аналог. 3. Україна, патент 50863, С2 G01V3/08, аналог. 4. Україна, патент 70417, С2 7 G01V3/08, прототип. 28740 6