Способ определения толщины морского льда Советский патент 1993 года по МПК G01S13/95 

Изобретение относится к области измерения толщины слоистых сред дистанцион- ными методами с помо щью радиолокационных устройств и может быть использовано для измерения толщины льдов, высоты снежного и растительного по- кровов.

Целью настоящего изобретения является повышение точности измерений.

Реализация заявляемого способа появляется с помощью устройства, представленного на чертеже.

Устройство содержит синхронизатор 1, соединенный с двумя передатчиками 2 и 3, две передающие антенны 4 и 5, подключенные к выходам передатчиков, две приемные антенны 6 и 7, подключенные к входам при- емЬиков 8 и 9 соответственно. С выходов приемников 8 и 9 сигналы поступают на

входы измерителей 10,11 амплитуд импульсов, отраженных от нижней кромки льда, и на измерители временных интервалов 12 и 13. С выходов измерителей амплитуд 10 и 11 напряжения, пропорциональные амплитудным значениям ортогонально поляризованных сигналов от нижней кромки льда, подаются на входы схемы сравнения 14, выход которой соединен с управляющим входом коммутатора 15, входы которого соединены с выходами измерителей временных интервалов 12 и 13. Значение временного интервала между импульсами, отраженными от границ льда, для поляризации, при которой амплитуда сигнала от нижней кромки льда больше, с выхода коммутатора 15 поступает на масштабный преобразователь 16, обеспечивающий преобразование значения временного интервала в толщину льда.

СО 00

Последовательность операций осуществления предлагаемого способа следующая:

- зондирующие импульсы с выходов запускаемых синхронизатором 1 передатчиков 2 и 3 излучаются с помощью ортогонально поляризованных антенн 4 и 5 в направлении льда;

- отраженные от делового покрова сигналы принимаются с помощью ортогонально поляризованных антенн 6 и 7 и приемников 8 и 9;

- амплитуды сигналов, отраженных от нижней границы льда, измеряют с помощью измерителей амплитуд импульсов 10 и 11;

- измеряют временные интервалы между импульсами, отраженными от границ льда для обеих поляризаций, с помощью измерителей временных интервалов 12 и

13:

- с помощью схемы сравнения 14 сравнивают значения амплитуд сигналов;

- в зависимости от результата сравнения амплитуд сигналов от нижней кромки льда для различных поляризаций с помощью коммутатора 13 выбирают одно из двух измеренных значений временного интервала At, соответствующее отраженному сигналу с большей амплитудой сигнала От нижней кромки льда;

- пересчитывают измеренное значение временного интерваладt между импульсами, отраженными от границ льда, в толщину льда h по формуле

h v At/2,

где v - скорость распространения радиоволн во льду.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом обладает следующими преимуществами:

1. Позволяет снизить мощность зондирующих импульсов на 3...5 дБ. Это связано с тем, что потенциал радиолокационного измерителя толщины морского льда, а следо- вательно и мощность зондирующих сигналов определяются амплитудой сигнала, отраженного от нижней границы льда. Выбор оптимальной поляризации зондирующего сигнала в процессе обработки отраженных сигналов дает выигрыш в потенциале за счет возрастания амплитуды сигнала от нижней кромки льда до 8 дБ, а

суммарный выигрыш в излучаемой мощности для всей системы на 3 дБ меньше.

2, Позволяет снизить погрешность измерения толщины морского льда, связанную с анизотропией его электрофизических свойств.

Указанные преимущества предлагаемого способа позволяют повысить точность из- мерения толщины морского льда, а

возможно и других слоистых сред, обладающих свойствами анизотропии, снизить требования к энергетическим характеристикам передатчиков радиолокационных устройств, предназначенных для зондирования таких сред.

Применение в народном хозяйстве радиолокационных устройств, реализующих предлагаемый способ, позволит получить экономический эффект. Это связано с тем,

что предлагаемый способ позволяет повысить эффективность дистанционных радиолокационных методов измерения толщины морского льда, широко использующихся в настоящее время в Арктике при проводке

судов, продлении навигации, ледовой разведке и т.п.

Формула изобретения Способ определения толщины морского льда, заключающийся в излучении электромагнитных зондирующих импульсов метрового диапазона в направлении льда, приеме отраженных импульсов, измерении временного интервала At между импульсами, отраженными от границ льда, и пересчете

временного интервала в толщину льда h по формуле h v- At/2, где v - скорость распространения радиоволн во льду, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, зондирование производят в ортогональных плоскостях поляризации, принимают отраженные сигналы в тех же плоскостях поляризации, измеряют для обеих поляризаций временные интервалы At между импульсами, отраженными от

границ льда, и амплитуды сигналов, отраженных от нижней границы льда, сравнивают значения этих амплитуд по величине и производят пересчет значения временного и нтервала Ate тол щи ну л ьда для отраженного сигнала той поляризации, при которой по результатам измерения и сравнения больше амплитуда сигнала от нижней границы льда.

Использование: в области радиолокационных измерений для определения толщины льда, высоты снежного и растительного покровов. Сущность изобретения: способ определения толщины морского льда заключается в излучении электромагнитных зондирующих импульсов метрового диапазона в направлении льда в ортогональных плоскостях поляризации, приеме отраженных сигналов в тех же плоскостях поляризации, измерении временных интервалов между импульсами, отраженными от границ льда, и амплитуд сигналов, отраженных от нижней границы льда, и пересчете временного интервала, соответствующего сигналу большей амплитуды, в толщину льда. 1 ил.