SINCE 2005/1/5 counter

2006/11/25 4KHz観測中止に伴い内容変更
2007/2/25 アンテナ・受信回路変更に伴い記述修正
2007/10/20 観測用PC変更に伴い記述修正

<VLF観測システムの解説>


<システムの概要>
system of watching VLF-band radio wave

ネットの世界を含めてV/ELF帯域に分類される観測システムについての 具体的な解説を目にすることは少ない。書籍でもロシア製の計測器を使用 した観測系の紹介はあるが、 中身はブラックボックスに等しい。また、某所においても全国に観測点を 設けてデータ採取を行っているようであるが、その全貌はほとんど公開 されていない。データが示すところの結果についての社会的な影響に ついては理解できるが、観測システムを公開しないのは私には甚だ疑問で ある。

そこで、極めて粗雑で簡易的であるが、私の観測システムの解説を行い たいと思う。アンテナ〜ポストアンプまでの構成はELFと同一なので一部省略する。 システムは大きく次のブロックに分けられる。





<アンテナ>

VLF帯アンテナと太陽電池パネル

いずれもイーサネットケーブルを線材として使用したループアンテナである。 巻き数、同調用コンデンサの値は周波数によって異なる。 イーサネットケーブルは内部の4組の線をそれぞれ単独の線として取り扱うことにより、 単線で断線しやすい欠点はあるが、安価で安直に長い物理長を実現することができる。

太陽電池パネルの箱の中には 三洋電機製太陽電池が4枚直列に接続されて 収められている。(写真左側は3.5inchFD)これは"埼玉「うさぎ」"さんの電卓実験の科学的根拠に 少しでも迫ろうという(日本初?の)実験である。web中を探し回ったが、少なくとも 日本では地震宏観現象把握の為に太陽電池の出力を記録・公開した例は 皆無であった。同様の試みをされている方がおられたら、是非連絡して ほしい。

何しろ何を捉えているのか皆目検討がつかない状況なので、とりあえず誘導ノイズをキャンセルする為の インスツルメンテーションアンプを接続して、その波形を観測してみることにする。




tune of inductor アンテナの共振周波数を求めるため、左図ような方法を採った。 低周波発振器は可能な限り高い電圧が出力できるタイプが望ましい。 昔のアナログ式には20V近い開放端出力が得られる機種もある。秋葉原や 日本橋の中古計測器ディープゾーンを探し回ってほしい。最新機種は 周波数こそ正確だが、出力インピーダンスが低い負荷で高い出力を出すと すぐに壊れるし、第一、数Vも出力できる機種は少ない。

話が逸れた。・・・まず低周波発振器の出力に1m程度のリード線を付けて 同調周波数の出力最大に設定する。アンテナ側にはオシロスコープを接続 して、オシロの画像出力波形が最大になるようにアンテナと並列に接続 するコンデンサを変えていった。最初は全く同調が取れていないから低周波 発振器の出力リード線はバーアンテナに何回か巻き付けることになる。 この状態ではアンテナにも大きな影響を与えているので、次第に感度が 取れるにしたがって、リード線とアンテナの距離を離していく。

私の場合、最終的には4畳の作業スペースの両端にアンテナと発振器を 設置する状態となった。無論、発振器の出力は1V程度は出していないと 調整ができない。CQ出版社のハムジャーナル誌にも同様の記事があったよう に記憶しているが、このコンデンサは調整に使用したそのもののコンデンサを 使うことが肝要である、同じ容量だからといって別のコンデンサを使っては いけない、また、セラミック型は使用不可能である。特に今回は屋外で使用 することもあり、温度特性が良いポリエステルフィルムコンデンサを使用した。

今回のアンテナ製作に備えて家中のジャンク箱を漁って100pFから3.3μFを 準備した。使用するコア材、巻き数で容量はかなり変わるので正確な値を示す ことができないが、0.1μF〜0.47μFの間になったと記憶している。この時、 目的の周波数に同調させる為にコンデンサの容量が少ない値ほど感度が良い 結果が得られている。

<13,99KHzの観測系>

いずれもイーサネットケーブルを線材としてφ40の排水用塩化ビニルパイプ の中に通しループアンテナとして製作している。 同調周波数を求める為にば低周波発振器とオシロスコープを使用した。 ディップメーターが使用できる周波数であれば、短時間でアンテナの同調周波数を 求めることができる。

ディップメーターを使った方法:安直に同じ長さの電線を同じ巻き幅・回数に 巻いて最も低い周波数で同調するコア材を選定する。非常に低い周波数で使う のでこの安直な方法で良い。

低周波発振器とオシロスコープ:安直に同じ長さの電線を同じ巻き幅・回数に 巻くところまでは同じだが、発振器の周波数を丹念に変えて同調点を探す根気 が要る作業となる。低周波発振器の発振周波数以上で同調しているようであれば 電線の長さ・巻き数を増やす必要がある。

アンテナが完成すれば、防水性が良い容器に入れるがこの場合水道管用塩ビ パイプがベストである。安いし長持ちする。灰色の標準品で十分であるが、 強化型と称して黒色をしたタイプも市販されている。どこのDIYショップでも 入手可能であろう。但しφ40以上の太いパイプは割高になるようである。

アンテナ出力〜コモンモードノイズキャンセル回路〜RFアンプまでは周波数が異なるのみで構成は同一である。 RFアンプ出力は英国ピコテクノロジー社製の ADC-11に接続している。ADC-11は台湾IEI社製WAFER-6820から制御される。

<VLF,ELF制御用ソフトウェア>

wavdump,gnuplotを除いて、全て自作perlスクリプトである。
VLF帯ソフトウェアのブロック図

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