JPH01178887A - 全天候型複式回転電界計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の＋１１用分野〕 本発明は、全天候型回転電界計に関するものである。回
転型電界計は落雷に最も関係の深い地表電界の強さと極
性の微妙な変化を忠実にとらえることが出来るが、雷現
象に付帯した大雨のため、測定妨害を受けやすい欠点が
あった。 本発明によれば、実際に予想される程度の降雨には妨害
されることなく、電界値の強さと極性の変化まで、連続
的に測定出来る。 そのため、衛屋打上げ基地や空港での、襲雷時の安全対
策のように、業務の休止で莫大の損害が発生するにかか
わらず、災害の重大性を考慮して、襲雷予測に基づく運
行の停止を発令する際の困難にみちた判断の根拠となる
高精度の襲雷予報器のセンサとして使用出来る。 〔従来の技術〕 従来、回転電界計の精度と機能を向上するほど大雨の妨
害を受けるのが、一番の難点であった。その原因は主と
して電極構造に因るものである。従来も回転電界計の雨
対策について、本発明の出願人により提案されている。 即ち第１図のように縦方向の回転軸（１）のまわりに、
それと接続した回転電極（２）と、その下側に接地遮蔽
金属円筒（３）で覆った絶縁柱（４）で、穴あきの誘導
固定電極（５）が支持され、これら二つの電極を僅かの
空隙をおいて重ねた電極構造のものがある

【特許第１１
０２５号　穴あきの静止電極板を用いた回転電界強度測
定器】。 上記のものは第１図からもわかるとうり、誘導面電極の
誘導面相互が雨水で短絡するという心配がないから、大
雨でも全体的な測定値の低下はないが、測定した電界値
の（＋）　（＝）の極性を判別する目的で、回転遮蔽電
極に直流電圧を印加する場合、

【特願昭５０−１５７０
７８．　　直流バイアス式電界強度測定器】は、回転電
極が接地部と瞬間的に短絡されるために変動し、又は雨
滴によってバイアス電圧が固定電極に瞬間的に速入し、
これが雑音信号の原因となって強雨時には測定の正確を
期することが困難であった。 そのほか、防水型容器に収納した回転型電界計を下向き
にして用い、極性の判別に位相検波方式（資料４を参照
）を採用したものもあるが、下向き電極のため感度が悪
く、従って強い増幅をしなければならないので、雑音対
策として位相検波が採用されたと思うが、位相検波は本
発明のものに較べ機構が複雑である。 〔解決しようとする問題点〕 前記のように従来は、−船釣な雷予知器としては、少し
の雨の影響はやむを得ないものとして使用するか、下向
き電極を用い、感度低下のため、雑音対策に苦心するな
ど、厳密に言えば満足な結果は得られていない。従って
記録計などを併用して１０人間の判断も必要とした。し
かし自動的に警報を出したり、または他の装置を自動制
御するには、さらに電極構造の改善が要望されていた。 地表電界値の変化のパターンと落雷の関係は複雑であり
、電界値が高ければ必ず落雷するとは限らないし、電界
の急変化数の頻度だｊ少でも正確なことは解らない、そ
れらの信号を組み今わせたり、電界の極性を判別したり
、出来る限り複数の信号を利用すると、信頼度の高い予
報が出来ることも知られている

【特開昭５８−７８９゜
襲雷警報装置】。 上記のように予知の原理が次第に解ってきたこと、無人
化か進゛んだため、機器の完全自動が時代の要望になり
、あわせて、衛星打ち上げ基地や空港など重要施設にま
で雷Ｗ報装置が取り入れられるようになり、近年特に信
頼性の高い全天候型の電界計が必要になってきたのであ
る。 〔問題を解決するための手段〕 同一の回転軸からなる２組みの回転電界測定器を、国体
の外側と内側に置き、外部の電極で地表の自然電界を測
定し、内部の電極では基準の電界値を測定し、両方の測
定器の出力信号を合成することで、外部回転電極にバイ
アス電圧を印加せず従って雨の影響を受けることなく、
測定値の大きさや極性を容易に判別することが出来る。 外側の電界強度計、内側の電界強度計の電極形状は、各
々の回転電極と静止電極は同じ大きさで相似形であるが
、内側と外側では形状と大きさ、電極間隙など必ずしも
同じでなくてよい。 外部は雨対策を主とし、内部は小形で効率の良いことが
条件である。 従って、外部のものは富士山型の穴あきの電極板、内部
は電極間隙の小さい平板電極などが使用される。 第２図は、本発明の複式電界計の概念図である。（１）
は（マイナス）に帯電した雲、（２）は共通の回転軸、
（３）は外部回転電極、（４）は外部固定電極、（５）
は直流バイアス電圧が印加される電極（例えばマイナス
）、（６）は内部回転電極、（７）は内部固定電極、（
８）はアンプ、（９）は直流バイアス電源で、雷雲の極
性判別には次ぎの方法がある。 （ａ）外部電極と内部電極の位置（マドの位置）を合わ
せた場合 雷雲の極性と、内部電極のバイアスＤＣ電圧が、反対極
性である場合、アンプへの人力は小さくなり、バイアス
ＤＣ電圧か適当な場合は殆ど０信号になる。 （ｂ）外部電極と内部電極の位置を「逆」にした場合 内部電極のバイアス電圧電圧が雲の極性と同一極性の場
合１、アンプ入力は減少、ＤＣ電圧が適当値の場合殆ど
０となる。 上記（ａ）方式でも（ｂ）方式でも極性の判別能力に特
に優劣はない。 〔作　用〕 上述したごとく外部回転電極にバイアス電圧を加えるこ
となく、雷雲の極性を判別することが出来るので１．雨
滴によってバイアス電圧が変動したり、バイアス電圧が
固定電極に速入するおそれがないので大雨の場合でも雷
雲の電界変化と極性を正確に測定することができる。 本方式は外ｆＲｆＪｔ界計電極で測定した自然電界信号
に、内部のＤＣ電圧電極にバイアス電圧を加えて、人口
的に作られる正または負の電界を内部電界計で測定した
信号を重畳させる、直流バイアス方式である。その記録
結果を例示すると第３図のごとくなる。即ち第３図（イ
）は自然電界である。旧来のいわゆる交流式の回転電界
計の測定方式だと（ロ）のごとく描かれ、点線の部分の
極性か負であることを示す信号は出てこない、（ハ）は
あらかじめ人口的に一定の信号電圧（ｅ）が加えられて
、０点は０点まで持ち上げられているから、自然電界が
加えられれば重畳して、自然電界の曲線と相似形の曲線
を描くことが出来る。図のＬの方向の矢印は時間の経過
を示す。 従来この方式を実施するためには回転電極に直接バイア
ス電圧を加えていた。大雨の際は、雨滴による回転電極
の瞬間的な接地現象に加えて、バイアス電圧　（通常Ｄ
Ｃ２０〜１００ｖ位）が雨滴に橋絡されて直接固定電極
へ短絡することもあり、−層の測定妨害になっていた。 本発明の方式により、外部電極にはバイアス電極を印加
しないのでこの問題は全く解決された。 〔実　施　例〕 ここで本発明に係る全天候型複式回転電界計の一実施例
を図面に基づいて説明する。 第４図は装置の断面図で、（１）は回転軸、（２）は外
部回転電極、（３）は遮蔽金属円筒、（４）は絶縁柱、
（５）は外部固定電極、（６）は軸受け、（７）はバイ
アスＤＣが印加される電極板、（８）は内部回転電極、
（９）は内部固定電極、（１０）は絶縁支持体、（１１
）は遮蔽板、（１２）はアンプ、（１３）はモーター、
（１４）はバイアス電圧電源、（Ｉ５）はモーターの軸
に取付けた接触針、（１６）は水銀槽、つまり２つの回
転電極は水銀槽を経由して接地される。（］７）信号取
り出し線で外部固定電極は内部固定電極と並列にアンプ
へ接続される、（１８）バイアス電圧接続線、（■９）
は接地した防水匡体箱、（１）〜（５）までの詳細は第
１図と同じ。 第５図は内部電極の詳細で（ａ）は内部回転電極、（ｂ
）は固定電極で、（ａ）と同様の窓を持っている。（ｃ
）も固定電極であるが窓はなく、ＤＣバイアス電圧を印
加するための電極板である。通常穴の位置は外部電極と
一致するように取り付ける。 〔効　　果〕 従来、自然電界値の極性を判別出来て、しかも大雨の影
響もな、く、正確に測定できる全天候型の回転電界計は
無かった。本発明のものは自然電界を測定する外部電極
と、バイアス電圧を印加したＤＣ電極板で作られた基準
電界を測定する内部電極とによる、複式回転電界計であ
るから、外部回転電極に直接バイアス電圧を印加するた
め生じる、従来からの難問を解決した全天候型である。 ・自然電界を忠実に測定することが出来るので、雷が襲
来する以萌、または危険な落雷が起こる以面に、電界の
変化に現れる雷現象特有な前兆を見逃すことなく捕らえ
ることが出来るので、それらの信号をくみあわせて、比
較的狭い区域においても落雷が始まるまでの、貴重な時
間的なタイミングをキャッチし、警報失敗による損失も
なく、貴重な人命と財産の保護に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

第１図に通常の雨対策を施した回転電界計の電極構造を
示した。第２図は本発明の複式回転電界計の原理を示す
概念図、第３図は直流バイアス方式の原理を理解するた
めの概念図である。第４図は本発明の複式電界計の装置
の断面図で、第５図（ａ）〜（ｃ）は、内部電極の詳細
図である。 ２・・・・・・・・・・・外部回転電極３・・・・・・
・・・・・接地遮蔽金属円筒４・・・・・・・・・・・
！！往 ５・・・・・・・・・・・外部固定電極７・・・・・・
・・・・・バイアスＤ　ＣＮ源が印加され電極板 ８・・・・・・・・・・・内部回転電極９・・・・・・
・・・・・内部固定電極１２・・・・・・・・・・アン
プ ■３・・・・・・・・・・モーター １４・・・・・・・・・・バイアス電源Ｉ９・・・・・
・・・・・接地された防水匡体箱参考資料 （１）特許第１１０２５号 （２）特願昭５０−１５７０７８号 （４）静電気ハンドブック（１２０ｐ、１２２ｐ）：昭
和４７年（株）地人書館発行 第３図 第４　図 （ａ、） （ｂ） （ｄ） 多５レ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２組みの回転型電界強度測定器を組み合わせて用いる電
   界測定方式において、各々の回転電極を同一の回転軸に
   取り付けて構成し、１組みの電界測定器は匡体の外部で
   地表電界強度を測定し、他の１組みは匡体の内側で基準
   電界値を測定し、各々の誘導電極は並列接続し、さらに
   双方の出力電圧の位相と電圧幅を調整して、地表電界の
   大きさと極性を雨滴の妨害を受けることなく、忠実に連
   続測定できることを特長とせる全天候型複式回転電界計
   。