Устройство обнаружения маловысотного летательного аппарата

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ МАЛОВЫСОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА(71) Заявитель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(72) Авторы Воинов Валерий Васильевич Михайловская Людмила Вячеславовна Смеянович Станислав Андреевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(57) Устройство обнаружения маловысотного летательного аппарата, содержащее первую и вторую измерительные пластины, первый, второй заземленные экраны, укрепленные на валу электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, первый, второй и третий усилители с регулируемым коэффициентом усиления, первый и второй полосовые усилители, первый и второй двухполупериодные выпрямители, пороговое устройство,первый и второй интеграторы, регулируемый источник тока, индикатор, в котором выход усилителя соединен с первым входом первого дифференциального усилителя, выход первого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления соединен со вторым входом первого дифференциального усилителя, выход первого дифференциального усилителя соединен со входами первого и второго полосовых усилителей, выходы первого и второго полосовых усилителей соединены со входами первого и второго двухполупериодных выпрямителей соответственно, выход первого двухполупериодного выпрямителя соединен со входом второго усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход второго двухполупериодного выпрямителя соединен со входом третьего усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выходы второго и третьего усилителей с регулируемым коэффициентом усиления соединены со входами первого и второго интеграторов соответственно, выходы первого и второго интеграторов соединены с первым и вторым входами второго дифференциального усилителя соответственно, выход которого соединен с первым 80272012.02.28 входом порогового устройства, второй вход порогового устройства соединен с выходом регулируемого источника тока, выход порогового устройства соединен со входом индикатора, отличающееся тем, что в него введены третий и четвертый заземленные экраны,укрепленные на валу электродвигателя, первая и вторая заземленные пластины, расположенные под измерительными пластинами и экранами, третий и четвертый дифференциальные усилители, причем первая измерительная пластина соединена с первым входом третьего дифференциального усилителя, вторая измерительная пластина соединена с первым входом четвертого дифференциального усилителя, вторые входы третьего и четвертого дифференциальных усилителей соединены с заземленными пластинами, выход третьего дифференциального усилителя соединен со входом усилителя, выход четвертого дифференциального усилителя соединен со входом первого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления.(56) 1. Патент РБ 3546, МПК 01 29/12, 2007. 2. Патент РБ 4129, МПК 01 29/12, 2007. 3. Имянитов И.М. Электризация самолетов в облаках и осадках. - Л. Гидрометеоиздат, 1970. - С. 43-67. 4. Воинов В.В., Мокринский В.В. Расчет электрического поля зарядов изображения,создаваемых выпуклой поверхностью//Вестник Военной академии РБ. - 2007. -2(15). С. 91-96. Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к измерителям напряженности электрического поля, и может быть использована для обнаружения маловысотного летательного аппарата. Известен электростатический флюксметр 1, содержащий первую и вторую измерительные пластины, первый и второй заземленные экраны, первый и второй дифференциальные усилители, усилитель, первый и второй усилители с регулируемым коэффициентом усиления, полосовой усилитель, двухполупериодный выпрямитель, интегратор, регулируемый источник тока, индикатор. Однако недостатком известного устройства является ограниченность технических возможностей, так как с его помощью невозможно обнаружить маловысотный летательный аппарат даже при наличии удаленных местных гроз. Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому устройству является устройство обнаружения маловысотного летательного аппарата 2, содержащее первую и вторую измерительные пластины, первый и второй заземленные экраны, укрепленные на валу электродвигателя, усилитель, первый и второй дифференциальные усилители, первый, второй и третий усилители с регулируемым коэффициентом усиления, первый и второй полосовые усилители, первый и второй двухполупериодные выпрямители, пороговое устройство, первый и второй интеграторы, регулируемый источник тока, индикатор, в котором первая измерительная пластина через усилитель соединена с первым входом первого дифференциального усилителя, вторая измерительная пластина через первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединена со вторым входом первого дифференциального усилителя, выход первого дифференциального усилителя соединен со входами первого и второго полосовых усилителей, выходы первого и второго полосовых усилителей соединены со входами первого и второго двухполупериодных выпрямителей соответственно, выход первого двухполупериодного выпрямителя соединен со входом второго усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход второго двухполупериодного выпрямителя соединен со входом третьего усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выходы второго и третьего усилителей с регулируемым коэффициентом усиления 2 80272012.02.28 соединены со входами первого и второго интеграторов соответственно, выходы первого и второго интеграторов соединены с первым и вторым входами второго дифференциального усилителя соответственно, выход которого соединен с первым входом порогового устройства, второй вход порогового устройства соединен с выходом регулируемого источника тока, выход порогового устройства соединен со входом индикатора. Однако недостатком этого устройства является повышенный уровень шума в условиях грозовой деятельности, что ограничивает дальность обнаружения маловысотного летательного аппарата. Задачей полезной модели является расширение технических возможностей устройства. Техническим результатом осуществления полезной модели является увеличение отношения сигнал/шум по сравнению с устройством-прототипом в любых условиях, в том числе и при наличии грозовой деятельности. Для решения поставленной задачи при осуществлении полезной модели в устройство обнаружения маловысотного летательного аппарата, содержащее первую и вторую измерительные пластины, первый, второй заземленные экраны, укрепленные на валу электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, первый, второй и третий усилители с регулируемым коэффициентом усиления, первый и второй полосовые усилители, первый и второй двухполупериодные выпрямители, пороговое устройство, первый и второй интеграторы, регулируемый источник тока, индикатор, в котором выход усилителя соединен с первым входом первого дифференциального усилителя, выход первого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления соединен со вторым входом первого дифференциального усилителя, выход первого дифференциального усилителя соединен со входами первого и второго полосовых усилителей, выходы первого и второго полосовых усилителей соединены со входами первого и второго двухполупериодных выпрямителей соответственно, выход первого двухполупериодного выпрямителя соединен со входом второго усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход второго двухполупериодного выпрямителя соединен со входом третьего усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выходы второго и третьего усилителей с регулируемым коэффициентом усиления соединены со входами первого и второго интеграторов соответственно, выходы первого и второго интеграторов соединены с первым и вторым входами второго дифференциального усилителя соответственно, выход которого соединен с первым входом порогового устройства, второй вход порогового устройства соединен с выходом регулируемого источника тока, выход порогового устройства соединен со входом индикатора, введены третий и четвертый заземленные экраны, укрепленные на валу электродвигателя, первая и вторая заземленные пластины, расположенные под измерительными пластинами и экранами, третий и четвертый дифференциальные усилители, причем первая измерительная пластина соединена с первым входом третьего дифференциального усилителя, вторая измерительная пластина соединена с первым входом четвертого дифференциального усилителя, вторые входы третьего и четвертого дифференциальных усилителей соединены с заземленными пластинами, выход третьего дифференциального усилителя соединен со входом усилителя, выход четвертого дифференциального усилителя соединен со входом первого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. Функциональная схема устройства обнаружения маловысотного летательного аппарата показана на фигуре. Обозначения на фигуре следующие 1, 2 - первая и вторая измерительные пластины 3, 4, 5, 6 - первый, второй, третий и четвертый заземленные экраны, укрепленные на валу электродвигателя 7, 8 - первая и вторая соответственно заземленные пластины, неподвижно расположенные под равными по площади и одинаковыми по форме измерительными пластинами 9, 10, 11, 12 - первый, второй, третий и четвертый соответственно дифференциальные усилители, выполненные, например, на микросхемах К 140 УД 8 3 80272012.02.28 13 - усилитель, выполненный, например, на микросхеме К 140 УД 8 14, 15, 16 - первый, второй и третий усилители с регулируемым коэффициентом усиления, выполненные, например, на микросхемах К 140 УД 8 17, 18 - первый и второй полосовые усилители, выполненные, например, на транзисторах КП 350 А 19, 20 - первый и второй двухполупериодные выпрямители, выполненные, например,на полупроводниковых диодах 21, 22 - первый и второй интеграторы, выполненные, например, на микросхемах К 544 УД 1 и транзисторах КТ 815 А и КТ 814 А 23 - пороговое устройство, например компаратор, выполненный на двух операционных усилителях К 140 УД 7 24 - индикатор, например, стрелочный 25 - регулируемый источник тока, например аккумулятор с делителем напряжения. Устройство функционирует следующим образом. Маловысотный летательный аппарат при движении в атмосфере приобретает электрический заряд 3, который создает вокруг себя электрическое поле. При горизонтальной установке измерительных пластин заряд на пластинах наводит вертикальная составляющая электрического поля и помеховая низкочастотная составляющая электромагнитного поля. При этом благодаря установленным первой 7 и второй 8 заземленным пластинам сигнал по сравнению с устройствомпрототипом увеличивается примерно в 3 раза 4. Сигналы с первой 1 и второй 2 измерительных пластин (фигура) соответственно равны(1) 120(3 Е 1 п) ,(2) 220(32 п) ,где 0 - диэлектрическая постоянная вакуума- относительная диэлектрическая проницаемость покрытия измерительных пластин- площадь измерительной пластины- угловая скорость вращения заземленных экранов 3, 4, 5, 6- частота экранирования измерительных пластин экранами 3, 4, 5, 6 2 1, 2 - значения вертикальной составляющей напряженности электрического поля у первой 1 и второй 2 измерительных пластин соответственно без установки заземленных пластин п - напряженность электрической составляющей электромагнитного поля помех. Для снижения уровня контактного шума сигнал с первой измерительной пластины подается на первый вход третьего дифференциального усилителя 11, а со второй измерительной пластины - на первый вход четвертого дифференциального усилителя 12, вторые входы третьего и четвертого дифференциальных усилителей 11 и 12 соединены с заземленными пластинами. Сигнал с выхода третьего дифференциального усилителя 11 подается через усилитель 13 на первый вход первого дифференциального усилителя 9. Сигнал с выхода четвертого дифференциального усилителя 12 через первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 14 подается на второй вход первого дифференциального усилителя 9. Регулировкой коэффициента усиления первого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 14 добиваются минимума показаний индикатора 24 при действии на обе измерительные пластины одинакового электрического поля с опорным значением напряженности 0, устанавливая тем самым равенство коэффициентов усиления усилителей 13 и 14. В этом случае на выходе первого дифференциального усилителя 9 при измерении неоднородного электрического поля при отсутствии грозовых наводок будет действовать сигнал, прямо пропорциональный величине 80272012.02.28 а при наличии грозовых разрядов(4)60 н,где н - случайная величина тока наводки. Ширина спектра полезного сигнала невелика 10 Гц. Поэтому величина тока наводки в полосе частот отдо и в полосе частот от до (2) будет примерно одинакова. Сигнал с выхода первого дифференциального усилителя 9 поступает на входы первого 17 и второго 18 полосовых усилителей. Полоса пропускания первого полосового усилителя 17 лежит в пределах отдо , а второго полосового усилителя 18 - от до(2). С выходов полосовых усилителей 17 и 18 сигналы поступают на входы первого 19 и второго 20 двухполупериодных выпрямителей, а с их выходов через усилители с регулируемым коэффициентом усиления 15 и 16 - на первый 21 и второй 22 интеграторы соответственно. С выхода первого интегратора 21 сигнал подается на первый вход второго дифференциального усилителя 10, а с выхода второго интегратора 22 - на второй вход второго дифференциального усилителя 10. На выходе второго дифференциального усилителя 10 будет действовать напряжение, прямо пропорциональное амплитуде сигнальной составляющей тока (4)(5)60,где- коэффициент пропорциональности. Это напряжение подается на первый вход порогового устройства 23, на второй вход которого поступает пороговое напряжение п с выхода регулируемого источника тока 25. При превышении напряжениемпорогового напряжения п на выходе порогового устройства 23 начинает действовать опорное напряжение 0, которое с выхода порогового устройства 23 поступает на вход индикатора 24, чем фиксируется факт обнаружения маловысотного летательного аппарата. Таким образом, за счет введения заземленных пластин, расположенных под измерительными пластинами, третьего и четвертого дифференциальных усилителей, обеспечивается увеличение сигнала по сравнению с устройством-прототипом примерно в 3 раза, а также уменьшение контактных шумов. Это приводит к увеличению отношения сигнал/шум, чем расширяются технические возможности устройства-прототипа. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5