4.2.3. Безиндуктивный шунт и осциллограф

Если ток молнии пропускать через сопротивление известной величины, то результирующее напряжение можно подать на осциллограф и с хорошей точностью можно в принципе определить ток молнии. На практике

задача получения точной формы волны тока усложняется паразитными контурами индуктивности и емкости, отсутствием общего электрического заземления, несоответствием реальных параметров цепи теории, которая описывает измеряемые напряжения, и присутствием сильных электрических и магнитных полей, которые обусловливают ложные сигналы в измерительных контурах и электронике.

Основные трудности, возникающие при измерении токов молнии с использованием шунтирующих сопротивлений (так называемых безиндуктивных шунтов) и осциллографов, были рассмотрены в работах [2, 5]. Особенно трудно получить точные измерения нарастания тока до максимального значения для импульсов, продолжительность нарастания фронта которых 1 мкс или менее (большинство повторных возвратных ударов в многоимпульсной вспышке). Это происходит главным образом из-за сильных электрических и магнитных полей, возникающих на ранних стадиях возвратного удара. В измерительной схеме с безиндуктивным шунтом нижний предел измеряемой продолжительности нарастания фронта составлял несколько десятых микросекунды из-за влияния индуктивности и емкости антенны и конструкции вышки, к которой присоединялся шунт. При измерениях в Лугано на каждой из двух вышек помещались два соединенных последовательно шунта. Каждый из шунтов (0,05 и 0,8 Ом) использовался для различных интервалов тока. Для регистрации результирующего напряжения использовались различные осциллографы. Луч осциллографа не просто пробегал экран при срабатывании спускового устройства, а перемещался из стороны в сторону с заданной скоростью, так что можно было провести измерения за довольно длительные отрезки времени.

Шунты и осциллографы, использовавшиеся до 1941 г. на Эмпайр стейт билдинг, и усовершенствованное оборудование, установленное после 1941 г., описаны в работах [15, 16]. Вначале для регистрации быстро изменяющихся компонентов тока применялся электронно-лучевой осциллограф, а для регистрации медленных изменений непрерывных токов — щлейфовый осциллограф. Оба прибора были подключены к нелинейному шунту, состоявшему из

параллельно соединенных тиритового и линейного сопротивлений. Если использовался этот шунт, при измерении процессов с малыми скоростями осциллограф мог регистрировать токи от 50 А до 24 кА, а при изучении процессов с большими скоростями — токи от 1 до 200 кА. После 1941 г. исследования проводились с помощью различных электронно-лучевых осциллографов, подключенных на постоянное сопротивление — безиндуктивный шунт 0,01 Ом. Для расширения интервала величин измеряемых токов в осциллографах использовались тиритовые подавляющие цепи. Это устройство позволяло использовать шунт с меньшей индуктивностью, так что измерения нарастания фронта волны были более точными.