NORGE [B] () UTLIGNINGSSKRIIT M. 29928 Si?, (5) In». Cl. G 2 j 5/ (52) Kl. 2g-8/2 STYRET FOR DET INDUSTRIELLE RETTSVERN (2) Patentsøknad nr. 4855/69 (22) Inngitt 9.2.969 (23) Løpedag 9.2.969 (4) Søknaden ålment tilgjengelig fra. 6.97 (44) Søknaden utlagt og utlegningsskrift utgitt (3) Prioritet bagjart fra:.6.974.2.968 Storbritannia, nr. 58686/68 (7)(73) united Kingdom Atomic Energy Authority,, Charles II Street, London S.W.l, England. (72) Reginald Allan Fothergill, 8 Plantation Road, Tadley, Basingstoke, Reginald Frank Charles Bennett, 9 Conifer Close, Baughurst, Basingstoke, Hampshire, Gerald Thomas Risley, 7 Blyth Avenue, Thatcham, Berkshire og William Stanley Weeks, 8 Southdown Road, Tadley, Hampshire, alle: England. (74) Siv.ing. Karsten B. Halvorsen. (54) Fremgangsmåte og deteksjonsanlegg for påvisning av nukleære eksplosjoner. Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et deteksjonsanlegg for påvisning av nukleære eksplosjoner som finner sted ved eller over bakkenivået. Det er tidligere beskrevet deteksjonsanlegg som mottar det utsendte transiente radiofrekvenssignal, ved eksplosjonen samt henholdsvis den raskt og langsomt stigende del av det transiente optiske signal, idet det genereres tre tilsvarende utgangspulser bare i det tilfelle disse signaler tilfredsstiller oppstilte kriteria for stigetakt, varighet og amplitude. Disse pulser blir, hvis de frembringes, kombinert slik at de bevirker *
29425 et utgangssignal bare hvis de opptrer i en spesifisert tidsrekkefolge. Dette utgangssignal indikerer en nukleær eksplosjon og ikke, f.eks. en lynutladning. I tillegg kan eksplosjonens styrke måles i avhengighet av den tid som forldper til begynnelsen av den langsomt stigende del. På denne bakgrunn går foreliggende oppfinnelse ut på en forbedring av den optiske signalbehandling i et sådant anlegg og som gjor det mulig å utvide deteksjonsområdet til eksplosjoner av lavere styrke, hvilke kan være under et kilotonn under gunstige betingelser, idet mulighetene for falsk alarm, f.eks. på grunn av lyn, også reduseres. Oppfinnelsens fremgangsmåte gjelder således påvisning av nukleære eksplosjoner ved at det transiente optiske signal som utstråles fra en sådan eksplosjon mottas ved hjelp av en mottageranordning for sådan signalbehandling i signalbehandlingsutstyr at en eventuell nukleær eksplosjon bare anvises hvis forut definerte signaldeler tilfredsstiller forut oppstilte kriterier. Fremgangsmåtens særtrekk består herunder i at det ved hjelp av en tidsintervalgenerator i signalbehandlingsutstyret, utledes minst et tidsintervall som omfatter et forut bestemt multiplum av en forste, forut definert signaldel av det mottatte optiske signal, hvoretter nevnte tidsintervall ved hjelp av et sammenligningsorgan i signalbehandlingsutstyret sammenlignes med varigheten av en annen, forut definert del av signalet for derved å fastslå om nevnte varighet er kortere eller lengre enn nevnte tidsintervall, idet den ene eller den annen av disse betingelser utgjor et av de forut oppstilte kriterier. I henhold til oppfinnelsen kan det tidsintervall som frembringes av generatoren også omfatte et fast tidsavsnitt tavhengig av de forut definerte signaldeler, mens samtidig fortrinnsvis både en raskt stigende og en langsomt stigende del utskilles fra det mottatte optiske signal ved hjelp av signalbehandlingsutstyret og utnyttes for utforelse av nevnte sammenligning i sammenligningsorganet.
3 29425 Oppfinnelsen gjelder også et deteksjonsanlegg for påvisning av nukleære eksplosjoner ved utforelse av en slik fremgangsmåte, idet anlegget omfatter en mottageranordning for mottagelse av det utstrålte, transiente optiske signal fra en sådan eksplosjon, samt signalbehandlingsutstyr for signalbehandling av det mottatte signal på sådan måte at en eventuell nukleær eksplosjon bare anvises når forut definerte signaldeler tilfredsstiller forut oppstilte kriterier. På denne bakgrunn består anleggets særtrekk i henhold til oppfinnelsen i at signalbehandlingsutstyret omfatter minst en tidsintervall-generator, styrt av en forste forut definert del av det mottatte signal og innrettet for å frembringe et tidsintervall som omfatter et forut bestemt multiplum av nevnte forste signaldel, og et sammenligningsorgan innrettet for å sammenligne dette tidsintervall med varigheten av en annen forut definert del av det mottatte signal og avgi et spesifisert utgangssignal enten når nevnte varighet er lenger eller kortere enn nevnte tidsintervall, hvilket utgjor et av de forut oppstilte kriterier. De tidsintervaller som er multipla av gitte pulsere eller delpulsérs varighet kan i henhold til oppfinnelsen utledes ved tilforsel av klokkepulser med en bestemt pulsfrekvens til en reversibel teller under den gitte varighet i en retning, og en påfolgende tilforsel av klokkepulser med en submultipel av nevnte pulsfrekvens tiltelleren i motsatt retning for tilbakestilling av telleren til en forut bestemt stilling. I praksis vil det optiske utstyr i henhold til oppfinnelsen fortrinnsvis bli anvendt i samarbeide med tidligere kjent detektorutstyr for radiofrekvent stråling, og i det folgende vil et sådant anlegg bli beskrevét under henvisning til vedfoyde tegninger, der: Fig. er en grafisk fremstilling av forflanken for et radiofrekvent transient signal, utstrålt fra en nukleær eksplosjon og mottatt i avstand fra denne, idet kurven er angitt i lineær
4 29928 tidsskala, Fig. 2 viser en kurve som angir formen på det optiske transiente signal som utstråles fra en sådan eksplosjon, idet kurven her er angitt ikvasi-logaritmisk tidsskala, Fig. 3 er et diagram som anskueliggjor de optiske logiske kriteria i en utforelse av foreliggende oppfinnelse, og Fig. 4 angir et skjematisk blokkdiagram for den utforelse hvis logiske kriteria er angitt i fig. 3. Den radiofrekvente transient som utstråles fra en nukleær \ eksplosjon og som kan mottas av en antenne, kan anta kompliserte former, men, som kjent, omfatter alle disse en frontflanke med en rask forandring av feltstyrken, som kan ha en hvilken som helst polaritet. Fig. viser en sådan frontflanke. I den utforelse som skal beskrives, må denne frontflanke tilfredsstille folgende kriteria for at den skal anses karakteristisk for en nukleær eksplosjon (bokstavene henviser til fig. ) : A Feltstyrkemaksimum ' > + 3V/meter B Stigetakt for feltstyrken y 5V/m* us C Stigningens (B) varighet < 2.5 us D Maksimal feltstyrke (A) må nås innen 2.5 us (B og C) Den optiske transient som utstråles fra en nukleær eksplosjon og kan detekteres av en fotocelle, er av kjent form og vist i fig. 2. Tidsintervalene i fig. 2 står i folgende forhold til hverandre:
5 29928 o *TI max : t max* t min : t MIN* >t2 MAX : : Tl.,..,, T _ og T2, kalles vanligvis henholdsvis det forste MAX MIN MAX maksimum, det forste minimum og det annet maksimum. Typiske tilnærmede verdier for forskjellige styrker er: KT 4 : 4.5 ms : 32 ms MI 4 ms : 25 ms : 32 ms 3 MT 7 ms : 4 ms : 55 ms Tiden frem til Tj^ er den mest betegnende verdi og kan anvendes for måling av eksplosjonens fctyrke. I henhold til foreliggende oppfinnelse utledes det fra den raskt stigende del, som avsluttes ved Tlj^» en puls som kalles -pulsen, fra den langsomt stigende del, som begynner ved T MIN og slutter ved T^MAX' utledes det en puls som kalles 2-pulsen. I foreliggende utforelse må stigetaktene for den raskt stigende og den langsomt stigende-: del, som henholdsvis er angitt ved D og E, overskride minimumverdier for å frembringe disse pulser, hvis varighet er lik varigheten.av vedkommende overskridelser. Disse varigheter og pulsrekkefolgen er antydet i fig. 3, der: F = pulsens frontflanke C = pulsens bakflanke (Tlj^) H = 2 pulsens frontflanke ( T MIN) K = 2 pulsens varighet mellom punktene med minimal stigetakt. I foreliggende utforelse er de kriteria som må tilfredsstilles for å karakterisere en nukleær eksplosjon, som folger:
29928 (i) F må opptre og holdes under 2 ps ved de radiofrekvente transientkriteria som er angitt ovenfor. (ii) F-G-varigheten må ikke overskride 6.3 ms med mindre stigetakten for den raske del av den optiske transient overskrider en forut bestemt hoy verdi. (iii) H må opptre ved en tid etter G som er storre enn ms, men mindre enn (2 ms + 2 x F-G-varigheten). (iv) K må vare en tid som er storre enn 3 x F-H-varigheten eller storre enn 384 ms, hvilket vil si for den korteste av de angitte tider. Den utforelse som er vist i fig. 4 vil nå bli beskrevet, men forst skal visse komponenter som anvendes i de logiske kretser, defineres. NOG-porter. Disse er angitt som Ni, N2, osv. De er alle positive porter, dvs. at et positivt utgangssignal representerer "" og et negativt utgangssignal representerer "", og fungerer på kjent måte i overensstemmelse med folgende tabell: Inngang A Inngang B Utgang Q
7 29928 Inverterere Disse er angitt som, 2 osv. De frembringer et utgangssignal av motsatt polaritet i forhold til inngangs signalet. Bistabile innretningers utganger Q = positive utgangssignaler (dvs. normalt negativ = "") Q = negativt utgangssignal (dvs. normalt positiv = "") Forskjellige betegnelser s = innstill Q til "" (fra "'") R = tilbakestill (motsatt av S) CP = klokkepulsinngang U/D = opp/ned-styring HOLD = bistabilt stengsel Y = bakflanke av puls til frontflanke av 2 puls Radiofrekvent pulsbehandlingskanal Denne kanal mottar og behandler den radiofrekvente (RF) puls for å fastslå om den tilfredsstiller eller ikke de ovenfor angitte kriteria. RF-pulsen mottas over en,5 meters stavantenne AE og tilfores over en bredbåndet (2 khz - 5 MHz) attenuator og en emitter-folger A til en amplityde-diskriminerende under-kanal, som består av en forsterker A2, en ELLER-port R og en nivådetektor D, idet den sistnevnte utgjores av en tunneldiode. For-, sterkeren A2 har en stige-tid på 5 ms, et fall på mindre enn 6% i lopet av 2,5 /is og en forsterknig på. RF-pulsen kan ha enten positiv eller negativ polaritet. Av denne grunn er alle forsterkere i denne kanal lineære for pulser av begge polariteter. Utgangen fra forsterkeren A2 er derfor anordnet for å avgi både positive og negative pulser, som kombineres i den lineære ELLER-port R for å frembringe en ensrettet utgangspuls uavhengig av polariteten for det mottatte signal. Denne utgangspuls tilfores en nivådetektor D, som er innstilt til et terskelnivå på,5 V som tilsvarer + 3 V/m ved antennen. Den resulterende puls fra D utloser en monostabil multivibrator M som frembringer.
29928 8 en 2,5 /is positiv portpuls P, Utgangssignalet fra A tilfores også en underkanal for kriteriene for stigetiden og frontflankens varighet. Denne består av en differensierende forsterker A3 med en effektiv inngangstidskonstant på 22 ns og bipolare nivådetektorer D2 og D3 (som utgjijres av tunneldioder) som er tilpasset inngangspulser av begge polariteter, Tidskonstantene og forsterkningene for de to forsterkere A og A3 er slike at et signal med stigetakt storre enn 5 V/m }is vil aktivere en av de to nivådetektorer. A3 har en stigetid på 5 ns, et fall mindre enn 6% i lopet av 2,5 ^-S og en forsterkning på 6. Utgangssignalene fra nivådetektorene D2 og D3 er pulser hvis varighet er frontflankens varighet med stigetakt storre enn dén angitte, og som tilfores et kompleks av krysskoblede NOG-porter N og invertere I som er betegnet med CG. Kretsen CG sikrer at bare de opprinnelige differensierte pulser passerer gjennom det neste trinn, uten kunstig forlenging som kunne oppstå ved et signal med trekantet kurveform. Under de sistnevnte betingelser kan det vises at begge nivådetektorer D2 og D3 vil aktiveres, med det resultat at et gyldig signal ville bli avvist på grunn av "mindre enn 2,5 ^s"- kriteriet, hvilket vil bli beskrevet senere. CG virker slik at mottagelsen av det forste gyldige signal fra enten D2 eller D3, stenger for et signal fra den annen detektor' under en periode som bestemmes av tidskonstanten CR eller C2R2. Utgangssignalene fra begge detektorer er forbundet til en NGport N, som avgir en positiv utgangspuls av varighet lik eller litt storre enn lengden av den del av RF-pulsens forflanke som har en stigetakt storre enn 5 V/m jis. Etter fase-reversering i for freimbringelse av en puls P4-, hvis forflanke utloser en 2,5 ^s monostabil multivibrator M2, hvis utgang er forbundet med en inngang for en NOG-port N2. Den annen inngang til denne port tilfores pulsen P^ direkte. N2 avgir en utgangspuls såsant inngangspulsen P^ er kortere enn 2,5 /is pulsen
9 I 29928 fra M2, slik at 2.5 jis kriteriet tilfredsstilles. Utgangspulsen fra N2 brukes for utlosning av en ytterligere 2.5 jis monostabil multivibrator M3, som når den er koinsident med pulsen Pl fra Ml, hvilket bestemmes av NOG-porten N3, frembringer en utgangspuls som utloser en 2 jis puls-generator M4. Tilstedeværelsen av en 2 jis puls i dette trinn indikerer at alle kriteria for radiofrekvenspulsen er blitt oppfylt. Den ytterligere forsinkelse på 2.5 jis som innfores av M3 tjener til å sikre koinsidens med Pl når inngangssignalet bare ligger litt over 3 V/m nivået. Det er mulig under disse betingelser at Dl ikke vil tre i virksomhet for mer enn jis eller så etter begynnelsen av den påkrevede stigetakt. En sådan situasjon kan oppstå, f.eks. når antennen er montert lavt eller når antennen er skjermet. Når et tilstrekkelig inngangssignal frembringes av antennen, kan dette trekk være upåkrevet. Den optifeke kanal Det optiske signal som detekteres av en rekke fotoceller SOI differensieres av en inngangstranflformator Tl og forsterkes av en forsterker A4 til et tilstrekkelig nivå for å aktivere en nivådetektor D4, som omfatter en Schmitt-utloserkrets. Forsterkeren A4 og kretsene på dens inngangsside er anordnet for å avgi en utgangsspenning på volt for et optisk signal med en minimum endringstakt som kan henfores til den minste sprengladning under de vanskeligste antatte betingelser når det gjelder avstand og svekking, hvilket vil si 3 mw/cm.s. Differensieringstransformatoren Tl har en reaksjonstidskonstant på omkring 45 jis, et oversettingsforhold fra primær til sekundærsiden på :, en primær induktans på 3 mh, en primær resistans på <.5 ohm samt en motstand på 75 ohm tvers over primærviklingen, idet denne verdi tilsvarer.5 ganger den kritiske dempningsverdi for oscillatorkretsen som dannes av primasr-induktansen og fotocellenes egen-kapasitet. Forsterkeren A.4 har en stigetid mindre enn 4 jis, et fall i signalstyrken på mindre enn 2% i lopet av 8 ms og en forsterkning på 6. Utgangssignalet fra D4 tilfores som en puls P5 til de logiske
29928 kretser i -kanalen. Rekken SOI omfatter 5 tilpassede "Ferranti MS7B" silisium fotovolt-celler forbundet i parallell og montert med sine lysfolsomme flater i vertikalplanet langs periferien for en horisontal sirkel mellom to horisontale sirkulære plater. Som et resultat av dette har cellerekken et homogent retningsdiagram over 36 i horisontal planet, men det er begrenset til en vinkel på 2 i vertikalplanet Denne begrensning reduserer til et minimum den interferens som skriver seg fra variasjoner i den direkte solstråling, og som er kjent som "blinking". Cellerekken er montert under antennesystemet AE. Glassfiltrene GR2 og N22 er av mm tykkelse og er montert foran cellene for å sentrere det optiske gjennomslipningsbånd til en bolgelengde på.56 mikron med en bandbredde på.5 mikron. Cellene er anordnet for å arbeide med lineær karakteristikk over et stort område av lysnivåer ved at de er forbundet til en belastning med meget liten likestrom-motstand, og som utgjores av primær-motstanden i transformatoren Tl. Dette sikrer at fotocellene har samme folsomhet for lystransienter som for det omgivende lys. På grunn av metningseffekter ved signaler med hoyt nivå, hviltet resulterer i en okning av pulslengdene,er en alternativ kanal med en hoynivå-attenuator ATI (svekking :) og en nivådetektor D5 også anordnet. D5 detekterer ved et nivå mindre enn 3 mv referert til transformatorens Tl primærside. Den forste del av den logiske krets i -kanalen, og som består av en invertor 2 og en NOG-port N4, sikrer at frontflanken for -pulsen opptrer innen 2 jds etter starten av den radiofrekvente puls. Kombinasjonen av 2, N4 og jis tidskonstantnettverket C3R3 utgjor en frontflanke-velgekrets for -pulsen og virker på folgende måte Det antas at inngangen A til N4 befinner seg i den logiske ""- tilstand. Ved mottagelse av pulsen P5 bringes inngangen C også til det logiske nivå "" og siden inngangen Bl allerede befinner seg på dette nivå, forandres utgangsnivået for N4 til "". I mellomtiden utlades kondensatoren C3 av pulsen fra 2 mot ""- nivået. Når denne tilstand nås forandrer N4 sin tilstand til
29928 nivået "". I avhengighet av tidskonstanten for nettverket C3R3 opptrer således en negativ puls på utgangen fra N^, koinsident i tid med frontflanken for inngangspulsen til denne port. Fordi 2 jis pulsen fra Mf tilfores A-inngangen til N *, vil videre et utgangssignal fra NVporten genereres når frontflanken er koinsident med den radiofrekvente puls. Resten av den logiske krets som er tilordnet -kanalen utforer folgende funksjoner:. Måling av -pulsens varighet. 2. Hvis varigheten er lengre enn 6,3 ms, og under forutsetning av at intet hoynivåsignal er mottatt, avvisning av -signalet og tilbakestilling av det logiske system til den opprinnelige "beredskaps"-tilstand. 3. Generering av en ytterligere puls ved slutten av -pulsen, dvs. ved tiden idet varigheten av denne puls er avhengig av -pulsens varighet etter funksjonen 2 x + 2 ms. Denne puls be.tegnes som kriteriepulsen (se fig. 3). Hvis en hoynivåpuls mottas,' låses tilbakestillingskretsene inntil slutten av -kriteriepulsen, som under disse forhold vil være meget lengre enn med en normal puls. For å utfore disse logiske funksjoner og generere de ovenfor angitte pulser, omfatter undersystemet i' kanal en -bit reversibel teller C, NOG-portene N5 - N2, og invertorer 2 - ^+. For frembringelsen av pulsen P6 som et resultat av koinsidens mellom RF og -pulsene ved N>+, er det hensiktsmessig å opprette logiske tilstander for de forskjellige kretselementer etter folgende tabell:
29928 Binær holde-enhet F Tilstand NOG-porter N Utgangstilstand Q Q S R 5 6 7 8 Reversibel teller C Alle Q Alle Q U/D Tilbakestilling Innstilling 2 -pulsen fra NU- utforer to funksjoner; den innstiller den binære holde-enhet F slik at Q > og Q» og bringer telleren C til -tilstanden, slik at det påfolgende telletrinn vil starte ved en tilsynelatende tid på p.s. Når Q >, slipper N6 jis klokkepulser frem til inngangen for telleren C over N?, og innstiller også C til opptellingstilstanden over 3. Telleren begynner nå å samle opp pulser i klokkepulstakten. Når innstilling-til--tilstanden i C er opprettet, forandrer N2 tilstand fra ~>, og frembringer således frontflanken for en -nulldetektorpuls. Telleren C fortsetter å oppsamle jas klokkepulser inntil enten (a) slutten av -pulsen eller, (b) antallet registrerte telletrinn når 6*f,lvilket representerer en varighet på 6,3 ms for - pulsen. Ved det sistnevnte tidspunkt er begge utganger Q/28 og Q/52 fra C på logisk nivå, hvilket gir en -nivåutgang fra porten N, som tilbakestiller F til den opprinnelige tilstand over N5 og telleren C til ved hjelp av I *- og N. -signalet
29928 avvises derfor som ikke utledet fra en eksplosjon, og kretsen forblir i beredskaps-tilstanden. Hvis et hoynivåsignal hadde opptrådd samtidig, ville den bistabile enhet F2 ha blitt innstilt fra D^ over slik at dens utgang Q }, og dette ville ha forhindret tilbakestilling av telleren C ved innvirkning av porten N. Arbeidstilstanden ville derved bringes tilbake til tilstand (a) ovenfor, som nå vil bli beskrevet. Under disse betingelser og ved avslutning av -pulsen P5, tilbake stilles F ved at N5 påtrykker nivå til inngangen R for F over 8. Tilstandsforandringen for F kobler om telleren C til nedtellingstilstanden over 3, avstenger p.s klokkepulsene ved hjelp av porten N6, samt utloser porten N8 slik at 2 ms klokkepulser tilfores telleren over N8 og N7. Denne sistnevnte tilstand er mulig fordi den tredje inngang til N8 fra N 2 befinner seg i -tilstanden. Telleren- C begynner nå nedtellingen i langsommere takt. Samtidig danner forandringen i logisk nivå ved inngangen for Itø- ved dennes utgang den negative frontflanke for -kriteriepulsen. Nedtellingen fortsetter inntil telleren har telt ned alle de registrerte telletrinn, og ved det siste nedtellingstrinn forandrer - detektorporten 2 utgangstilstand og vender tilbake til -nivået. Dette resulterer i at 2 ms klokkepulsene stenges av N8 og at -kriteriepulsen fra N9 avsluttes. Lengden av denne puls vil være 2 x Tlj^ + 2 ms. Den faste 2 ms-tid skriver seg fra at opptellingen for C starter fra og ikke fra. At multiplikatoren er 2 og ikke 2 er fordi frontflanken for denne puls frembringes av bakkanten av -pulsen. En invertert form av denne puls frembringes av 9. Den faste 2 ms-komponent for -kriteriepulsen tilsvarer en minimum varighet av fis for -pulsen P^ fra D>+. Ved en eksplosjon av.lav styrke, f.eks. mindre enn 2 kt, kan korrelasjonen mellom lengden av P^ og det mottatte optiske signal gå tapt fordi, f.eks., stigetiden for den sistnevnte er for rask for inn-
It 29928 gangskretsen. For å unnvike tap av ekte alarmsignaler, er anlegget som tidligere beskrevet derfor arrangert slik at et hvilket som Mst inngangs signal som aktiverer D>+ i det folgende behandle s slik at det frembringer en utgangspuls fra DU, og som minst er jis lang, hvilket tilnærmet tilsvarer en 2kT-eksplosjon. Multiplikatoren 2 gir en sikkerhetsfaktor på 2 når det gjelder - T MAX : T MIN -forholdet. Den optiske kanal 2 2-kanalen reagerer på den langsommere stigetakt i forbindelse med det annet optiske maksimum og det forste minimum. På lignende måte som i -kanalen, utfores deteksjonen av 2-pulsen ved hjelp av fotoceller S2, en differensierende transformator T2 og en forsterker A5. Den differensierende transformator T2 har en reaksjonstidskonstant på omtrent,6 ms, ét oversettingsforhold på :, en primær-induktans på,5 H, en primær-resistans mindre enn b ohm samt en motstand på 82 ohm tvers over primærviklingen for å bevirke kritisk dempning. på,^5 ms, et fall mindre enn i lopet av 8 ms og en forsterkning på 5. Forsterkeren A5 har en stigetid Også i dette tilfelle detekteres et V nivå ved hjelp av en nivådetektor D6 med den minimale stigetakt som o utstyret er konstruert for, hvilket vil si,8 mw/cm.s. S2- rekken omfatter fem celler av samme type som anvendes i -kanalen og som er montert på lignende måte. Den lave motstand i T2 primær-viklingen sikrer også i dette tilfelle lineær arbeidskarakteristikk. De logiske kretser i 2-kanalen kontrollerer at folgende kriteria er oppfylt:. At start av 2-pulsen opptrer innenfor varigheten av -kriteriepulsen, men ikke innenfor ms etter starten av -kriteriepulsen. 2. At 2-pulsen varer lengre enn tre ganger tiden til eller lengre enn 38U ms.
5 29928 3. Generering av en alarrapuls hvis kriteriene er oppfylt. Det forste trinn av den logiske krets i 2-kanalen, og som består av 7 og N22, danner sammen med tidskonstantnettverket C^-R^ (/is) en frontflanke-velger på samme måte som beskrevet for -kretsen. I dette tilfelle ex der to innganger A og B til porten N22 som må ha de påkrevede tilstander. Inngang B tilfores -kriteriepulsen slik at frontflanken for 2-pulsen må inntreffe i koinsidens med denne puls; og inngangssignalet til A, som utledes fra en bistabil enhet F3 med minimum forsinkelse, må også være på -nivå for frontflanken oppter på utgangen fra N22 som en kort negativ puls P7. Resten av den logiske krets består av bistabile enheter F3 og NOG-porter N3-N2, invertorer 5 og 6 samt en -bit reversibel teller C2. Utgangstilstandene for de logiske komponenter i 2-kanalen er som folger: Bistabil enhet F3 med min, forsinkelse Bistabil holde-enhet F>+ Bistabil alarmenhet Q Q S R Q Q s -R Q Q s R NOG-porter Utgangstilstander 3 Reversibel teller C2 5 Alle Q Q 6 R 8 9 2 CP U/DSW opptelling 2
29928 Ved frembringelse av en -kriteriepuls, som tilfores porten N3 og tillater 2 jis klokkepulser å tilfores telleren C2 over N5, vil telleren begynne å samle opp pulser. Når de forste fem pulser er blitt oppsamlet, vil Q/ og QA i C2 forandre nivå til, hvilket bevirker en -utgang fra N6 som innstiller den bistabile enhet F3 slik at Q. Denne forandring opptrer ms etter begynnelsen av -kriteriepulsen som gjor det mulig for porten N22 å frembringe en utgangspuls P7, koinsident med frontflanken 2, som tidligere nevnt. Denne del av kretsen har derfor opprettet to kriterier, nemlig at starten for 2-pulsen opptrer innenfor varigheten av -kriteriepulsen, men ikke tidligere enn ms etter begynnelsen av denne puls. Den nye puls P7 som genereres av porten N22 utgjor starten av 2- pulsen, og tilfores for innstilling av holdekretsen F^, som forandrer tilstander Q > og Q ^. Så srart disse tilstandsforandringer opptrer, stoppes 2 p.s klokkepulsene av porten N3, telleren C2 overfores fra opptellingstilstand til nedtellingstilstand over 5 og porten N*f åpnes for overforing av 6 ps klokkepulser til telleren over N5. Telleren begynner så å telle ned i langsommere takt. Hvis det oppsamlede antall pulser under opptellingen har nådd 6^, hvilket representerer en tid på 28 ms (dvs. 38*+ ms delt på 3), vil Q/28 og Q/52 forandre tilstand til -nivået, hvilket får N8 til å forandre tilstand til det logiske nivå, som i sin tur stenger for 2 jas klokkepulsene ved hjelp av porten N3. ' Telleren C2 holdes i denne beredskapstilstand inntil nedtellingsprosessen startes. Nedtellingen fortsetter inntil telleren når -tilstanden, hvorved alle Q-utganger for 2 tilbakestilles til, hvilket frembringer en -utgang fra porten N2. Dette utgangssignal tilfores over invertoren 6 og porten N2, som befinner seg i forberedt tilstand. til innstihngsinngangen for en bistabil alarmenhet F5, som forandrer tilstand Q->, og tilfores også til N*+ for å avstenge 6 jis klokkepulsene. Denne aktivering av F5 indikerer at alle kriteria
29928 er blitt oppfylt og at de detekterte signaler skriver seg fra en nukleær eksplosjon. Hvis under nedtellingstiden Cfrpulsen avsluttes for tidlig, tilbakeføres 2-kanalen til sin utgangstilstand og vedkommende signal avvises og bevirker ingen alarm, fordi Q i FV tilbake stilles til og avstenger N2, Ved enden av 2-pulsen tilbake stilles F>+ og F5 til utgangstilstanden. C2 og F3 tilbakestilles til av bakkanten for 2-pulsen eller -kriteriepulsen, nemlig ved den av disse som opptrer sist. Normalt vil dette være 2-pulsen, men under falsk-alarmbetingelser vil dette normalt være kriteriepulsen. Den effektive multiplikasjon av Trøjjj i C2 med en faktor på 3 i stedet for en faktor, som kunne være naturlig ut fra fig. 2, er et sikkerhet stil tak for å utnytte det faktum at 2: T^^-f orholdet kan være mindre enn : ved visse eksplosjoner. Styrkemålinger, lagring og alarm Styitemålingene utfores ved måling av tiden T mellom bakkanten av -pulsen (Tltø^x) og begynnelsen av 2-pulsen ved Styrken kilo tonn er da gitt ved W = O^^T 2,2^, der T er i ms. T er tidsintervalet mellom starten av -kriteriepulsen og starten av 2-holdepulsen fra F *. Målingen utfores ved hjelp av NOG-portene N22 og N23 samt den binær-kodede desimalteller C3. Ved mottagelse av pulsen fra N2 over 2, tilforer porten N23 en "" til tilbakestillingsirmgangen for telleren 3, som derved forandrer tilstand fra tilbakestilling til telling. 3 bringes derved i beredskapstilstand for å motta ms klokkepulser over porten N22, som er åpnet for å overfore disse ved mottagelse av -kriteriepulsen fra-9. Tellingen fortsetter inntil denne port stenges av 2-holdepulsen fra Q i F^f ved begynnelsen av 2- signalet. Tiden holdes derfor en kort stund i C3-telleren for alarmtrinnet nås.
29928 8 Når en ekte airm indikeres ved aktivering av F5, overfores den informasjon som inneholdes i styrketelleren C3 til en av tre permanente lagringshukommelser ME, En kort tid etter denne overforing, som bestemmes av tidskonstanten for nettverket C5R5 C+A /is) tilbakestilles styrketelleren C3 til av alarm-holdeutgangen Q for F^f over porten N23 og. Alarmutgangssignalet fra F^ overforer ikke bare telleinformasjonen til ME, men leder også informasjonen til den rette lagringsplass i de tre lagringsenheter i denne hukommelse samt gir en indikasjon på antallet alarmutlbsninger, Dette antall har en maksimal verdi på 3, og når dette inntreffer anvises "fulle lagre". Anlegget er anordnet slik at i tilfelle det inntreffer mer enn tre alarmutlosninger, registreres den informasjon som angår de siste tre imtrufne utlosninger. De logiske kretser som styrer overforingene til og tilstandsregistreringene for lagrene omfatter en divisjon-med-3-teller CV, dekodere DE2 og DE3, en bi stabil enhet F6 og en port N2U. Alarmtilstandens -nivå fra F5 tilfores telleren CU. Utgangssignalet fra denne teller dekodes av DE2, som omfatter tre NOG-porter N og tre invertorer I som er sammehkoblet som vist, og tilfores låsehukommelsekretsen ME. Anlegget er innrettet slik at den forste alarmpuls overforer informasjon til kgringsplass i ME, den annen til lagringsplass 2 og den tredje til lagringsplass 3 i denne hukommelse. En ytterligere dekoder DE3 mottar også informasjon fra C*f og frembringer en numerisk anvisning av antallet alarmer mottatt ved ND. Etter mottagelse av tre airmpulser, innstilles en bistabil enhet F6 av et utgangssignal fra DE2, hvilket gir en visuell anvisning av "fulle lagringsplasser" ved SF. En horbar og visuell alarm frembringes også for hvert alarmtilfelle på enheten AV ved hjelp av en bistabil enhet F7, en teller C<? og 6. Disse kretser frembringer et 3 sekunds horbar tone, idet denne tid innstilles fra en s klokkepulsrekke.
29928 En manuelt styrt bistabil tilbakestillings-hukomrrielsesenhet F8 er anordnet for å tomme lagerplassene og bringe dem tilbake til den opprinnelige -tilstand ved innkobling av apparatet. Utlesning For utlesning av den informasjon som befinner seg i en hvilken som helst lagerplass i ME velger en manuell omkobler SW/ vedkommende lagerplass og informasjonen dekodes av DE samt overfores til en desimal numerisk fremvisningsenhet ND2. Den informasjon som inneholdes av ME opploses ikke av overforingen og forblir tilgjengelig for referanse i fremtiden, Tidsangivelser for registrerte alarmsignaler Anlegget omfatter en noyaktig sifferklokke med en binært kodet desimalteller C6 som registrerer et sekunds klokkepulser. Når en alarm inntreffer vil informasjon om tidspunktet for denne begivenhet overfores til en lagringsplass i hukommelsen ME2 med tre lagringsplasser, på samme måte som eksplosjonsstyrken registreres. Ved manuell valg av en spesiell lagringsplass i ME2 av SW/2, vil tidspunktet for alarmen bli anvist numerisk på ND3 over dekoderen DE*+. Både eksplosjonsstyrken og tidspunktet for alarmen anvises således samtidig. De forskjellige klokkepulser mottas fra en MHz krystallstyrt klokke CG og den viste påfolgende pulsdelerkjede. Virkemåte i praksis Ved en vurdering er det kommet frem til at anlegget i den beskrevede utforelse vil ha en deteksjon- og gjenkjennelsesansynlighet over 9% for en minimal rekkevidde på km og for alle værforhold typiske for Nord-Europa. De målbare styrkeverdier omfatter området fra 3 kt til MT og har en 9% sansynlighet for å ligge innenfor + av den virkelige verdi (+ % hvis det vites om eksplosjonen er i atmosfæren eller på bakken). Den nedre grense for dette området er bestemt av inngangsfdsomheten og av kriteriet at tiden mellom T M F I Y og T mtn må overskride ms. Den bvre grense for
2 29928 området "bestemmes av kriteriet at tiden til Tlj^ ikke må overskride 6,3 ms (denne verdi omfatter en toleranse for unoyaktighet av tidsbestemmelsen til Den ovre grense for området kan okes til 3 MT ved okning av den sistnevnte tid til 8 ms, idet utgangen til porten modifiseres i overensstemmelse med dette. Forekomsten av falsk alarm er vurdert til å være noen få ti tall pr. år og vil opptre under klare lokale tordenvær. Hvis flere anlegg i henhold til oppfinnelsen er plassert med innbyrdes avstand på mer enn 3 km (utenfor rekkevidde av lokale tordenværeffekter), og bare de alarmer som opptrer koinsident på flere steder betraktes som sanne alarmer, vil antallet falske alarmer sansynligvis ikke overskride en pr. år. Foreliggende utforelse vil også påvise å gjenkjenne atomiske eksplosjoner fra 3 kt ned til området under kt med et visst tap av systemfolsomhet og med en viss usikkerhet (opp til en faktor på noen få ganger) i den beregnede verdi av sådanne eksplosjonsstyrker. Kretsene tilbake stilles raskt etter reaksjon på enten de er falske eller ekte. inngangssignaler Det vil forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset i detalj til den her beskrevede utforelse med de spesielle angitte verdier for amplityder, tidsinterval, multiplikatorer etc. Disser verdier kan forandres i "overensstemmelse med den onskede virkemåte, spesielt med hensyn til den tillatelige forekomst av -falske alarmer. Bruk av digitale kretser, spesielt tellerne og C2 forenkler sådanne modifikasjoner, men dette er ikke et essensielt trekk for oppfinnelsen. Andre utforelser av oppfinnelsen Prinsippet med sammenligning av varigheten av forskjellige deler av det transiente optiske signal kan anvendes i andre utforelser
I 2 29928 enn den ovenfor beskrevede. F.eks. kan et annet optisk -kriterium være inkludert, for ytterligere nedsettelse av forekomsten av falske alarmer, ved at det kontrolleres at tidsintervalet T MIN ^ke er hindre enn et gitt multipel av tidsintervalet > I'''MAX' En passende multipel verdi er 25. Med henvisning til fig, 3 er kriteriet således at G-H-varigheten er storre enn 25 x F-G-varigheten. Dette kriteriet kan kontrolleres ved bruk av en reversibel teller og klokkepulser med forskjellig pulsfrekvens, som' allerede beskrevet. Den ovenfor angitte sammenligning kan komme i tillegg til de utforte sammenligninger i den foretrukne utforelse, eller kan innfores som erstatning for varighetskontrollen av 2-pulsen K i fig. 3- I siste tilfelle kan den optiske 2-kanal utelates helt og holdent. Tidspunktet kan detekteres av en nivådetektor som anviser når stigningen av avsnittet L i fig. 2 avtar under en terskelverdi. Denne innretning for detektering av T M J N (H i fig. 3) kan også erstatte detekteringen av det tidspunkt når stigningen av avsnittet E overskrider en terskelverdi ved hjelp av D6 i den foretrukne utforelse. Sammenligning av varigheten for forskjellige avsnitt av det optiske signal kan utfores ved andre midler enn en reversibel teller. Et gitt multipel av varigheten av en del av signalet kan utledes ved oppladning av en kondensator under vedkommende del med en forste tidskonstant og derpå utladning av kondensatoren med en annen tidskonstant som er et gitt multipel av den forste.
29928 22 PATENTKRAV.. Fremgangsmåte for påvisning av nukleære eksplosjoner og hvorunder det transiente optiske signal som utstråles fra en sådan eksplosjon mottas ved hjelp av en mottageranordning for sådan signalbehandling i signalbehandlingsutstyr at en eventuell nukleær eksplosjon bare anvises hvis forut definerte signaldeler tilfredsstiller forut oppstilte kriterier, k a r a k t e r i s e r t ved at det ved hjelp av en tidsintervalgenerator i signalbehandlingsutstyret utledes niinst et tidsintervall som omfatter et forut bestemt multiplum av en forste, forut definert signaldel av det mottatte optiske signal, hvoretter nevnte tidsintervall ved hjelp av et sammenligningsorgan i signalbehandlingsutstyret sammenlignes med varigheten av en annen, forut definert del av signalet for derved å fastslå om nevnte varighet er kortere eller lengre enn nevnte tidsintervall, idet den ene eller den annen av disse betingelser utgjor et av de forut oppstilte kriterier. 2. Fremgangsmåte som angitt i krav, k a r a k t e r i s e r t ved at det nevnte tidsintervall som frembringes av generatoren også omfatter et fast tidsavsnitt uavhengig av de forut definerte signaldeler. 3. Fremgangsmåte som angitt i krav eller 2, k a r a k t e r i s e r t ved at både en raskt stigende og en langsomt stigende del utskilles fra det mottatte optiske signal ved hjelp av signalbehandlingsutstyret og utnyttes for utforelse av nevnte sammenligning i sammenligningsorganet. 4. Fremgangsmåte som angitt i krav til 3, k a r a k t e r i s e r t ved at det ved hjelp av tidsintervallgeneratoren utledes et forste tidsintervall som omfatter et multiplum av tiden fra signalets begynnelse til dets forste maksimum, samt et annet tidsintervall som omfatter et multiplum av tiden fra signalets begynnelse til dets forste minimum, idet tiden fra signalets begynnelse til dets forste minimum sammenlignes i sammenligningsorganet med nevnte forste
23 29928 tidsintervall, og tiden mellom signalets forste minimum og annet maksimum sammenlignes med nevnte annet tidsintervall. 5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, k a r a k t e r isert ved at betingelsen at tiden fra signalets begynnelse til dets forste minimum er mindre enn nevnte forste tidsintervall, utgjor et av de forut oppstilte kriterier. 6. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, k a r a k t e r i s e r t ved at betingelsen at tiden mellom signalets forste minimum og annet maksimum overskrider nevnte annet tidsintervall eller et fast tidsavsnitt, nemlig den av disse tider som er kortest, utgjor et av de forut oppstilte kriterier. 7. Fremgangsmåte som angitt i krav -3, k a r a k t e r i s e r t ved at det utledes et tidsintervall som omfatter et multiplum av tiden fra signalets begynnelse til dete forste maksimum, idet nevnte tidsintervall sammenlignes med tiden fra signalets begynnelse til dets forste minimum, og betingelsen at tiden fra signalets begynnelse til dets forste minimum er lengre enn nevnte tidsintervall, utgjor et av de oppstilte kriterier. 8. Deteksjonsanlegg for påvisning av nukleære eksplosjoner ved utforelse av en fremgangsmåte som angitt i krav -7, idet anlegget omfatter en mottageranordning for mottagelse av det utstrålte, transiente optiske signal fra en sådan eksplosjon, samt signalbehandlingsutstyr for signalbehandling av det mottatte signal på sådan måte at en eventuell nukleær eksplosjon bare anvises når forut definerte signaldeler tilfredsstiller fbrut oppstilte kriterier, k a r a k t e r i s e r t ved at signalbehandlingsutstyret omfatter minst en tidsintervallgenerator, styrt av en forste forut definert del av det mottatte signal og innrettet for å frembringe et tidsintervall som omfatter et forut bestemt multiplum av nevnte forste signaldel, og et sammenligningsorgan innrettet for å sammenligne dette
I 24 29928 tidsintervall med varigheten av en annen forut definert del av det mottatte signal og avgi et spesifisert utgangssignal enten når nevnte varighet er lenger eller kortere enn nevnte tidsintervall; hvilket utgjor et av de forut oppstilte kriterier. 9. Anlegg som angitt i krav 8, k a r a k t e r i s e r t ved at tidsintervallgeneratoren omfatter en reversibel teller, som fra en klokkepulsgenerator tilfores klokkepulser med en viss pulsfrekvens under varigheten av den forste signaldel for telling i en gitt retning og derpå klokkepulser med en frekvens som er et submultiplum av forstnevnte pulsfrekvens for telling i motsatt retning, inntil tilbakestilling av telleren i begynnelsestilstanden er oppnådd.. Anlegg som angitt i krav 9, k a r a k t e r i s e r t ved at tidsintervallgeneratoren omfatter en kondensator anordnet for oppladning ved en forste tidskonstant under den forste signaldel, samt påfolgende utladning ved annen tidskonstant som er nevnt forut bestemte multiplum av den forste tidskonstant. Anførte pu b i k a sj o n e r : Fransk patent nr. 52543 U.S. patent nr. 338759, 34738, 32957, 3288
29928 Æ / g. 4 a. s o u T* OP/ P2 / i. t» ' -e - D 4 r r Sl D 6
29928
29928