FR2475732A1

FR2475732A1 - Determn. of physical properties of snow layers - esp. where their absorption of cosmic rays is converted into radio signals used for predicting avalanches

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Publication number: FR2475732A1
Application number: FR8102562A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-02-11
Filing date: 1981-02-10
Publication date: 1981-08-14
Also published as: DE3005055A1

Abstract

A watertight box is located on a slope on which an avalanche might occur. In the box are one or more counters sensitive to neutrons; and the counters are connected to an electronic evaluation circuit connected to a wide band slot antenna mounted in the lid of the box. With an increase in the thickness of snow deposited on slope, neutrons or muons in the cosmic rays are absorbed, so the radiation reaching the counters decreases. The results are compared with those received from a similar box not covered with snow, and used to derive the wt. or water-value of the snow. UHF or microwave transmissions are provided which can be received by a central station and processed without the need for cables carrying the data obtd.

Description

Dispositif de mesure des propriétés physiques d'une couche de neige
I1 est, en pratique, très difficile de prédire une avalanche, pour la raison qu'il est difficile d'effectuer des mesures de neige directement
à l'endroit de dévalement de l'avalanche. Jusqu'à présent, le seul moyen dont on disposait consistait à poser des niveaux de neige mécaniques, que l'on observait au moyen de télescopes. Ceci ne peut etre réalisé par temps sombre, par exemple en cas de chute de neige, moment où le danger d'avalanche se présente souvent, de même qu'il n'est pas possible d'effectuer de telles observations de nuit.En ce qui concerne les problèmes de l'hydrologie, on sait que l'on peut mesurer les rayons cosmiques en dessous de la couche de neige et procéder à une comparaison à des valeurs connues ou au moyen d'un second appareil de mesure placé à l'extérieur de la neige. Pour l'avertissement, il faut que soient dressés des mâts, solution qui se heurte aux exigences de la protection de la nature, car de nombreux bassins hydrologiques d'usines d'accumulation par pompage sont par exemple soumis à ces conditions imposées en matière de protection de la nature. I1 a déjà été proposé des systèmes selon lesquels on utilise de courtes impulsions électromagnétiques, qui sont émises par des appareils montés dans la pente d'avalanche et qui sont reçues à l'intervention de dispositifs d'échantillonnage de type connu.Dans ce cas, les impulsions de très haute fréquence sont converties en basse fréquence et sont alors transmises à une centrale et enregistrées. Ces systèmes présentent toutefois un inconvénient qui résulte de ce qu'une surface de neige fraîche n'est pas nettement délimitée par rapport à l'air, au point de vue électromagnétique, et qu'il est par conséquent difficile de la re connaître. On ne peut donc mesurer une hauteur précise que s'il s'est formé à la surface de la neige une croute solide, par exemple une nappe dure.Device for measuring the physical properties of a layer of snow
In practice, it is very difficult to predict an avalanche, for the reason that it is difficult to measure snow directly.
at the avalanche drop-off point. Until now, the only means available was to set mechanical snow levels, which were observed using telescopes. This can not be done in dark weather, for example in case of snowfall, when avalanche danger often occurs, just as it is not possible to make such night observations. As regards the problems of hydrology, it is known that cosmic rays can be measured below the snow layer and compared to known values or by means of a second measuring device placed at the same time. outside the snow. For the warning, it is necessary to erect poles, a solution that meets the requirements of nature protection, because many watersheds pumped storage factories are for example subject to these conditions imposed in terms of protection. nature protection. Systems have already been proposed according to which short electromagnetic pulses are used, which are emitted by apparatus mounted in the avalanche slope and which are received by means of known type of sampling devices. In this case, the very high frequency pulses are converted to low frequency and are then transmitted to a central and recorded. These systems, however, have the disadvantage that a fresh snow surface is not clearly delimited with respect to the air, from the electromagnetic point of view, and that it is therefore difficult to know it. It is therefore only possible to measure a precise height if a solid crust has formed on the surface of the snow, for example a hard sheet.

Le but de la présente invention est de procurer un moyen de relever à l'aide du rayonnement cosmique, en utilisant un procédé de mesure intégrale, la masse (valeur eau) de la couche de neige à l'endroit du devalement possible de l'avalanche, sans qu'aucun câblage ne soit nécessaire, une protection contre le choc de pierres étant assurée et le dispositif ne présentant, d'autre part, aucunes parties qui fassent saillie. The object of the present invention is to provide a means for measuring with cosmic radiation, using an integral measurement method, the mass (water value) of the layer of snow at the location of the possible deviation of the avalanche, without any wiring is necessary, a protection against stone impact being ensured and the device having, on the other hand, no parts that protrude.

Pour réaliser ce but, il est proposé, suivant la présente invention, que le dispositif du montage soit logé, avec une source de courant efficace, dans un boitier fermé de façon à être étanche a' l'eau, que l'on puisse placer dans le sol d'une pente d'avalanche et dont le couvercle soit muni d'une antenne fendue à large bande. To achieve this object, it is proposed, according to the present invention, that the mounting device is housed, with an effective current source, in a closed housing so as to be watertight, which can be placed in the ground of an avalanche slope and whose cover is equipped with a broadband split antenna.

Grâce à cet agencement, on peut réaliser un dispositif convenable pour la mise en place, qui comporte une disposition d'antenne plane. With this arrangement, a suitable device for placement can be realized, which has a planar antenna arrangement.

Les antennes fendues sont connues par elles-memes, et il ne faut dans ce cas que veiller aux propriétés de large bande, car la fréquence ne se modifie en fait pas, mais la. longueur d'onde de l'antenne est différente selon que cette dernière est entourée d'air ou qu'elle est couverte de neige humide.Slotted antennas are known by themselves, and in this case it is only necessary to take care of the broadband properties, because the frequency does not actually change, but the. wavelength of the antenna is different depending on whether the antenna is surrounded by air or is covered with wet snow.

Ce dispositif, qui fait l'objet de la présente invention, comporte un montage connu pour d'autres cas d'application, comprenant un ou, de préférence, plusieurs tubes indicateurs de neutrons, du trifluorure de bore étant par exemple entouré de paraffine ou encore d'autres enveloppes spéciales. Le montage comprendra de préférence plusieurs tubes pour la raison que, contrairement aux exigences connues qutà présent de l'hydrologie, selon lesquelles une mesure doit déjà être très exacte, en cas de danger d'avalanche en un délai de quelques heures, des mesures exactes sont souhaitables. This device, which is the subject of the present invention, comprises a known arrangement for other cases of application, comprising one or, preferably, several neutron indicator tubes, boron trifluoride being for example surrounded by paraffin or still other special envelopes. The assembly will preferably comprise several tubes for the reason that, contrary to the now known requirements of hydrology, according to which a measurement must already be very exact, in case of danger of avalanche within a few hours, exact measurements are desirable.

I1 faut par conséquent s'efforcer d'atteindre des taux de comptage élevés, qui se présentent d'eux-mêmes à grande hauteur, au-dessus de 2 000 m, ou encore que l'on obtienne par une multiplicité d'essais, ou bien il faut utiliser des tubes extrêmement grands. Des tubes de comptage à l'hélium 3 peuvent également être utilisés. On peut aussi utiliser avantageusement, pour l'indication du rayonnement, des feuilles fluorescentes sous le rayonnement des neutrons, avec des photomultiplicateurs, les dimensions correspondant approximativement à la face du couvercle. La mesure a lieu de la manière qui est indiquée ci-après. It is therefore necessary to strive for high counting rates, which are self-evident at high altitudes above 2,000 m, or which can be obtained by a multiplicity of tests. or it is necessary to use extremely large tubes. Helium 3 counting tubes may also be used. It is also possible to advantageously use, for the radiation indication, fluorescent sheets under neutron radiation, with photomultipliers, the dimensions corresponding approximately to the face of the cover. The measurement takes place in the manner indicated below.

Le nombre des particules de choc, tels que les neutrons ou les muons, est mesuré, éventuellement après freinage. Du fait de l'absorption par la neige, le nombre des particules de choc, par exemple le nombre des neutrons, en comparaison d'un autre point de mesure de comparaison, qui se trouve dans un cercle d'environ 10 km, est diminue. Le facteur d'étalonnage entre les deux points de mesure est déterminé au préalable. Le point de mesure de comparaison est maintenu exempt de neige au moyen d'un toit pointu de matière synthétique ou, éventuellement, par chauffage.The number of shock particles, such as neutrons or muons, is measured, possibly after braking. Due to the absorption by snow, the number of shock particles, for example the number of neutrons, in comparison with another comparison measurement point, which is in a circle of about 10 km, is diminishing. . The calibration factor between the two measuring points is determined beforehand. The comparison measuring point is kept free of snow by means of a pointed roof of synthetic material or possibly by heating.

Cette mesure de la masse de la neige doit, suivant une autre particularité de la présente invention, être complétée par une mesure de la structure des épaisseurs ou nappes de neige, afin que l'on obtienne un résultat de mesure semblable b celui qui se présente lors du creusement d'un profil de neige. This measurement of the mass of the snow must, according to another particularity of the present invention, be supplemented by a measurement of the structure of the thicknesses or layers of snow, so that a measurement result similar to the one which is presented is obtained. when digging a snow profile.

Outre la hauteur de neige, qui est mesurée au moyen de niveaux mécaniques, et l'accroissement par l'apport de neige fraîche, qui peut être évalué au moyen de niveaux posés à la surface de la neige sous la forme de planchettes, avec une petite tige graduée, est additionnellement relevé le profil de la neige. A cet effet, la neige naturelle est ouverte par creusement jusqu'au sol, avec enlèvement vertical. Alors sont déterminés les points où se trouvent les nappes plus dures et ceux où se trouvent les nappes plus molles, par exemple la neige mouvante dangereuse qui est produite par la transformation des cristaux de neige. In addition to the snow depth, which is measured by mechanical levels, and the increase by adding fresh snow, which can be evaluated by means of levels placed on the surface of the snow in the form of boards, with a small graduated rod, is additionally raised the profile of the snow. For this purpose, the natural snow is opened by digging to the ground, with vertical removal. Then are determined the points where are the hardest layers and those where are the softer layers, for example the dangerous moving snow that is produced by the transformation of snow crystals.

La température est additionnellement déterminée à différents niveaux.The temperature is additionally determined at different levels.

Si les valeurs ne sont nécessaires que pour l'hydrologie, c'est-à-dire si l'on désire simplement savoir combien d'eau est emmagasinée à l'endroit en question sous forme de neige, on peut recueillir dans un tube et ensuite peser toute la hauteur de neige jusqu'au sol.If the values are only needed for hydrology, that is, if one simply wants to know how much water is stored at the place in question in the form of snow, one can collect in a tube and then weigh the entire height of the snow to the ground.

Les impulsions électromagnétiques distinctes les plus courtes, d'une durée de 0,1 à 0,6ns par exemple, sont émises par une antenne à large bande, par exemple par une antenne en cornet, perpendiculairement à la nappe de neige. Chaque modification de densité de la neige, c'est W-dire chaque nappe de neige donne des réflexions à une antenne réceptrice montée de façon analogue; on peut se représenter ces signaux par le procédé usuel dans le cas des oscilloscopes d'échantillonnage après transmission à distance. Dans ce cas, on montera simplement le dispositif d'échantillonnage dans l'appareil et la fréquence acoustique alors produite, l'information sur la stratification de la neige, sera transmise par radio et fournie à l'endroit de réception sur un écran image ou évaluée directement par micro-ordinateur. The shortest distinct electromagnetic pulses, lasting from 0.1 to 0.6ns for example, are emitted by a broadband antenna, for example by a horn antenna, perpendicular to the snow sheet. Each change in the density of the snow is to say each sheet of snow gives reflections to a receiving antenna mounted analogously; these signals can be represented by the usual method in the case of sampling oscilloscopes after remote transmission. In this case, the sampling device will simply be mounted in the apparatus and the acoustic frequency then produced, the information on the stratification of the snow, will be transmitted by radio and delivered to the reception location on an image screen or evaluated directly by microcomputer.

Ce procédé ne permet malheureusement pas de relever d'information au sujet de la nappe de neige supérieure et, par conséquent, au sujet de la neige fraiche. C'est là une raison particulièrement importante de la combinaison. Cette technique permet, si la surface est dure, un contrôle de la distance et de la densité de la neige, de telle sorte que l'on peut obtenir alors plus de valeurs de rnesure. La combinaison de l'appareil à rayonnement cosmique et de l'indication par impulsions individuelles allie les avantages des deux systèmes. Unfortunately, this process does not reveal information about the upper snowpack and, therefore, about fresh snow. This is a particularly important reason for the combination. This technique allows, if the surface is hard, a control of the distance and the density of the snow, so that one can then obtain more values of measurement. The combination of the cosmic ray device and the individual pulse indication combines the advantages of both systems.

Pour l'émission des résultats de mesure, ce qui devrait par exemple avoir lieu toutes les heures, il suffit simplement d'un émetteur à commande par horloge qui comporte une antenne active. Un câblage et un mit ne conviennent pas; de plus l'antenne serait prise par le gel. For the transmission of the measurement results, which should take place for example every hour, all that is required is a clock-based transmitter with an active antenna. Wiring and mit are not suitable; moreover the antenna would be taken by the gel.

C'est pourquoi il convient de monter une antenne fendue, le couvercle présentant une ou plusieurs fentes. La fente peut être fermée au moyen d'une matière isolante. Cette antenne fendue ne doit généralement pas porter de couverture isolante si la fente est réalisée sous forme de cavité résonnante. Dans ce cas, A/4 est particulièrement faible si l'on emploie un diélectrique de constante diélectrique relative élevée. On peut toutefois également prendre tout l'espace interne et prévoir alors une couverture en matière synthétique ou une matière céramique pour la fente. La combinaison de deux de ces trois particularités est donc particulièrement avantageuse; l'adjonction de la troisième, par exemple la mesure des épaisseurs ou nappes de neige par impulsions, accroit la valeur du système.This is why it is necessary to mount a split antenna, the cover having one or more slots. The slot can be closed by means of an insulating material. This split antenna should generally not carry an insulating cover if the slot is made as a resonant cavity. In this case, A / 4 is particularly low if a high relative dielectric constant dielectric is used. However, you can also take all the internal space and then provide a cover of synthetic material or a ceramic material for the slot. The combination of two of these three features is therefore particularly advantageous; the addition of the third, for example the measurement of the thicknesses or layers of snow by pulses, increases the value of the system.

On peut évidemment encore ajouter d'autres dispositifs de mesure à la combinaison; on peut par exemple relever la densité au voisinage de l'appareil et à distance un peu plus grande de celui-ci, au moyen d'électrodes montées par paire dans le couvercle, et l'on peut mesurer un profil de température, auquel cas on monte des organes de suspension élastiques pour les thermomètres, de telle façon qu'une descente d'avalanche ne puisse endommager ces capteurs de température, disposés à distance d'environ 10 cm. De telles mesures par impulsions individuelles et, éventuellement, des mesures par radar à effet Doppler peuvent également être effectuées au moyen d'antennes obliques, qui indiquent alors les mouvements de rampement, en particulier si ceux-ci ont lieu par à-coups. Of course, other measuring devices can be added to the combination; for example, the density in the vicinity of the apparatus and at a slightly greater distance therefrom can be raised by means of electrodes mounted in pairs in the cover, and a temperature profile can be measured in which case elastic suspension members are mounted for the thermometers, so that an avalanche descent can not damage these temperature sensors, arranged at a distance of about 10 cm. Such individual pulse measurements and, optionally, Doppler radar measurements may also be performed by means of oblique antennas, which then indicate the creep movements, particularly if these occur in jerks.

Etant donné les effets dus à la présence de neige par moments ou
à l'absence de neige par moments, l'antenne doit avoir des propriétés de large bande. Une certaine direction peut être favorisée par la prévision de fentes multiples. Etant donné que l'on doit souvent s'attendre à des projections de pierres sur les pentes d'avalanches, il est particulièrement important que les antennes se trouvant dans la neige ne puissent être endommagees, les antennes étant, par la disposition, aussi indépendantes que possible des couches du sol voisines. Des mesures ont permis d'établir que le rayonnement n'est pratiquement pas modifié si les conditions indiquées plus haut sont remplies.Given the effects due to the presence of snow at times or
at the absence of snow at times, the antenna must have broadband properties. Some direction can be favored by the provision of multiple slots. Since it is often expected that stones will be projected onto the avalanche slopes, it is particularly important that the antennas in the snow can not be damaged, as the antennas are, by the arrangement, also independent. as possible from neighboring soil layers. Measurements have shown that the radiation is practically unaffected if the above conditions are met.

On décrira ci-après des exemples de réalisation de la présente invention en se référant aux dessins schématiques annexés à ce mémoire, qui les illustrent. Examples of embodiments of the present invention will be described below with reference to the schematic drawings appended to this memo, which illustrate them.

Dans ces dessins,
la figure 1 est une vue de côté et en coupe d'un boitier, qui contient le dispositif du montage, ce bottier ayant été placé dans un creux formé dans le sol d'une pente d'avalanche;
la figure 2 est une vue en plan, de dessus, du boitier qui est représenté sur la figure 1;
la figure 3 représente une forme de réalisation de fente à large bande;
la figure 4 représente une autre forme de réalisation de fente;
la figure 5 représente une autre forme de réalisation encore de fente;
la figure 6 représente une autre forme de réalisation, qui comporte des antennes en cornet;
la figure 7 est une vue en coupe d'une antenne en cornet;
la figure 8 représente le couvercle d'un dispositif comportant un montage asymétrique;
la figure 9 représente une disposition différente d'antenne en cornet;;
la figure IO est une vue en coupe d'une forme de réalisation qui comporte un récipient cylindrique portant une enveloppe;
la figure 11 représente un dispositif qui comporte un multiplicateur d'électrons secondaires;
la figure I2 représente une forme de réalisation d'une partie du récipient cylindrique;
la figure 13représente une fente vue à l'échelle agrandie;
la figure 14 est une vue en coupe des électrodes, qui représente également l'allure des lignes de champ, et
la figure 15 est un schéma de principe du montage.In these drawings,
Figure 1 is a side view in section of a housing, which contains the mounting device, the boot having been placed in a hollow formed in the ground of an avalanche slope;
Figure 2 is a plan view, from above, of the housing which is shown in Figure 1;
Fig. 3 shows a broadband slot embodiment;
Figure 4 shows another slot embodiment;
Figure 5 shows yet another embodiment of slit;
Figure 6 shows another embodiment, which includes horn antennas;
Figure 7 is a sectional view of a horn antenna;
Figure 8 shows the lid of a device having an asymmetrical mounting;
Figure 9 shows a different arrangement of horn antenna;
Fig. 10 is a sectional view of an embodiment which includes a cylindrical container carrying an envelope;
Fig. 11 shows a device which has a secondary electron multiplier;
Figure 12 shows an embodiment of a portion of the cylindrical container;
Figure 13 shows a slot seen on an enlarged scale;
FIG. 14 is a sectional view of the electrodes, which also shows the shape of the field lines, and
Figure 15 is a block diagram of the assembly.

Les figure et 2 des dessins représentent une pente d'avalanche dans laquelle on a placé et bétonné un boitier étanche à l'eau 2, de telle façon que le couvercle de celui-ci reste libre. Dans le boitier se trouvent une batterie 3, un tube compteur de neutrons 4 ou une feuille à scintillation, ainsi qu'un dispositif d'évaluation électronique. Figures and 2 of the drawings show an avalanche slope in which is placed and concreted a waterproof housing 2, so that the lid thereof remains free. In the case there is a battery 3, a neutron counter tube 4 or a scintillation sheet, and an electronic evaluation device.

Un émetteur 15 (voir figure 6) alimente une antenne fendue qui peut porter comme fermeture une cavité résonnante 5 ou qui peut être fermée au moyen d'une matière isolante.An emitter 15 (see FIG. 6) feeds a split antenna which can carry as a closure a resonant cavity 5 or which can be closed by means of an insulating material.

La fente 6 de l'antenne présente, dans le cas le plus simple, la forme d'un étroit rectangle. On peut toutefois prévoir une forme de réalisation de la fente à bande plus large, telle que celle qui est représentée en 106 sur la figure 3 des dessins, ou une forme de réalisation de la fente à large bande telle que celle qui est représentée en 206 sur la figure 4 et qui présente des faces relativement étroites. The slot 6 of the antenna has, in the simplest case, the shape of a narrow rectangle. However, an embodiment of the wider band slot, such as that shown at 106 in FIG. 3 of the drawings, or an embodiment of the broadband slot such as that shown in FIG. in Figure 4 and which has relatively narrow faces.

I1 est également possible de prévoir une forme de réalisation de fente à large bande telle que celle qui est représentée en 306 sur la figure 5, du genre d'une antenne plane en spirale de type connu. It is also possible to provide a broadband slot embodiment such as that shown at 306 in FIG. 5, of the kind of a spiral plane antenna of known type.

Dans la représentation de la figure 6, on a indiqué par le point 1 6 un raccordement asymétrique du câble de l'antenne dans la fente. In the representation of Figure 6, there is indicated by point 1 6 an asymmetrical connection of the cable of the antenna in the slot.

Dans la partie de droite du boitier 2, on peut voir une antenne en cornet 7 et un émetteur 8 pour la production d'impulsions électromagnétiques très courtes, d'une durée de 0,1 ... 0, 6 ns. Cette forme de réalisation peut comporter, de façon connue en soi, des diodes à récupération en échelon unité. Derrière une cloison de séparation 9, il est prévu un appareil récepteur 10, ainsi qu'une autre antenne en cornet, désignée par 11. Cet appareil récepteur traite les impulsions re çues à la manière de l'oscilloscope d'échantillonnage et les achemine
alors, éventuellement après codage, vers l'émetteur 15.In the right part of the housing 2, there can be seen a horn antenna 7 and a transmitter 8 for the production of very short electromagnetic pulses with a duration of 0.1 ... 0, 6 ns. This embodiment may comprise, in a manner known per se, diodes recovery unit level. Behind a partition 9, there is provided a receiving apparatus 10, and another horn antenna, designated 11. This receiving apparatus processes the pulses received in the manner of the sampling oscilloscope and routes them
then, possibly after coding, to the transmitter 15.

La figure 8 représente une connexion asymétrique 16 de l'émet- teur 15 à la fente, connexion qui améliore l'adaptation de la résistance
électrique. Deux électrodes 17 sont prévues sur le couvercle. La
modification de la capacité entre les deux électrodes par la neige donne une mesure de la densité et, éventuellement, de l'humidité. L'évalua
tion a lieu, de façon connue en soi, par mesure à différentes fréquences ou par détermination de la constante diélectrique complexe.FIG. 8 shows an asymmetrical connection 16 of the emitter 15 to the slot, which connection improves the adaptation of the resistor
electric. Two electrodes 17 are provided on the lid. The
changing the capacity between the two electrodes by the snow gives a measure of the density and, possibly, of the humidity. The evalua
This is done in a manner known per se by measuring at different frequencies or by determining the complex dielectric constant.

Sur la figure 9 est représentée une antenne additionnelle 19. In Figure 9 is shown an additional antenna 19.

L'antenne en cornet 7, qui rayonne vers le haut, donne une stratification de la neige. On doit toutefois également pouvoir relever un rampement ou un glissement de la neige sur la pente. Exactement comme dans le cas illustré par la figure 1, le sol 1 doit ici etre considéré comme oblique. Ce n'est que pour raison de simplification qu'il a été représenté horizontal.The horn antenna 7, which radiates upwards, gives a stratification of the snow. However, there must also be a crawling or slipping of snow on the slope. Exactly as in the case illustrated in Figure 1, the soil 1 must here be considered oblique. It is only for the sake of simplification that it has been represented horizontally.

Une paire additionnelle d'antennes en cornet 19 est alimentée en impulsions très courtes par un émetteur additionnel 18. La modif:ca tion du signal image, dans le cas d'un appareil récepteur qui est prévu comme l'antenne en cornet 11 rayonnant verticalement, mais qui est cette fois en oblique, donne une mesure du mouvement lent de la neige passant au long de l'appareil. Evidemment, le boitier doit présenter une fenetre 20 fermée par une matière isolante. ll en est de meme en ce qui concerne la fenêtre 13 que l'on peut voir sur la figure 6. An additional pair of horn antennas 19 is supplied with very short pulses by an additional transmitter 18. The modification of the image signal, in the case of a receiving apparatus which is provided as the vertically radiating horn antenna 11 , but this time obliquely, gives a measure of the slow motion of the snow passing along the apparatus. Obviously, the box must have a window 20 closed by an insulating material. It is the same with regard to the window 13 that can be seen in Figure 6.

Dans le cas de la forme de réalisation de l'invention qui est illustrée par la figure 10, un revetement de béton 21 a été posé dans la pente du sol. Dans ce revetement de béton est placé un cylindre 22 et l'espace compris entre le cylindre 22 et les côtés et le fond du revêtement est protégé contre les pierres volantes par deux demicoquilles 23 et 24, en matière expansée légère. Le rayonnement par une ou par plusieurs antennes fendues 25 est assuré, dans le cas de ce montage cylindrique, meme si le diamètre du cylindre 22 est de 0, 3 longueur d'ondes ou même inférieur. De cette manière, on écarte l'inconvénient résidant en ce que la surface du boitier 2 doit avoir une dimension minimum déterminée.L'enveloppe de matière expansée légère que constituent les deux demi-coquilles 23 et 24 améliore le rayon nement. I1 s'impose évidemment de choisir une matière expansée qui n'absorbe guère l'eau. En employant plus d'une antenne fendue 25, par exemple en utilisant, en plus de l'antenne 25, les deux antennes fendues 25' et 25", on peut obtenir des diagrammes directionnels de rayonnement, comme dans le cas d'émetteurs à ondes ultra-courtes et de télévision. In the case of the embodiment of the invention which is illustrated in FIG. 10, a concrete coating 21 has been laid in the slope of the ground. In this concrete coating is placed a cylinder 22 and the space between the cylinder 22 and the sides and the bottom of the coating is protected against the flying stones by two half-shells 23 and 24, light expanded material. The radiation by one or more split antennas 25 is ensured, in the case of this cylindrical arrangement, even if the diameter of the cylinder 22 is 0.3 wavelengths or even lower. In this way, the disadvantage resides in that the surface of the housing 2 must have a minimum dimension determined.The envelope of light expanded material that constitute the two half-shells 23 and 24 improves the radiation. It is obviously necessary to choose an expanded material that does not absorb water. By employing more than one split antenna 25, for example using, in addition to the antenna 25, the two split antennas 25 'and 25 ", it is possible to obtain directional radiation patterns, as in the case of ultra-short wave and television.

I1 n'a jusqu'ici été fait mention que d'un système comportant un tube de comptage de neutrons 4. Le rayonnement des neutrons peut également etre indiqué par des matières synthétiques fluorescentes ou par un liquide coopérant avec des photomultiplicateurs. Le nombre d'impulsions par heure que l'on obtient au moyen d'un tube ne dépasse en règle générale pas 1 000. Pour une précision de 1 %, il faut toutefois au moins 10 000 impulsions et, pour une bonne indication, il faut 60 à 100 000 impulsions par heure. Ceci ne peut toutefois être obtenu qu'au moyen de matières fluorescentes. Afin que le bruit ou souffle des photomultiplicateurs ne soit pas perturbantv il est avantageux de prévoir deux photomultiplicateurs.Pour que ces photomultiplicateurs, montés sur une plaque 26, saisissent les deux rayons ou tous les rayons, il est avantageux que la plaque 26 forme, à l'un des côtés, comme l'indique la figure 11, un angle obtus 29, de telle sorte que les deux photomultiplicateurs 27 et 28, avec les réflexions aux surfaces, polies et métallisées, de la plaque 26, saisissent tous les éclairs lumineux avec un bon degré d'efficacité. Dans le cas de cette forme de réalisation, il est additionnellement prévu un dispositif d'ë- cran 33 pour donner aux rayons une direction partielle. Only one system with a neutron counting tube 4 has so far been mentioned. Neutron radiation can also be indicated by fluorescent synthetic materials or by a liquid interacting with photomultipliers. The number of pulses per hour obtained by means of a tube generally does not exceed 1000. For a precision of 1%, however, it takes at least 10,000 pulses and, for a good indication, it 60 to 100,000 pulses per hour are required. However, this can only be achieved by means of fluorescent materials. So that the noise or blast photomultipliers is not disturbingv it is advantageous to provide two photomultipliers.Pour photomultipliers, mounted on a plate 26, capture the two rays or all the rays, it is advantageous that the plate 26 forms, to one of the sides, as shown in FIG. 11, an obtuse angle 29, so that the two photomultipliers 27 and 28, with the reflections on the polished and metallized surfaces of the plate 26, capture all the lightning flashes with a good degree of efficiency. In the case of this embodiment, there is additionally provided a screen device 33 for giving the spokes a partial direction.

De plus, il est prévu d'appliquer le principe de base des billes de Ulbricht en vue de la concentration de la lumière, particularité qui est illustrée par la figure 12 des dessins ci-annexés. Dans un tronçon 30 d'un récipient cylindrique 22, il est prévu une plaque fluorescente 26, avec des photomultiplicateurs 27 et 28, qui, par des ouvertures pratiquées dans la cloison de séparation 31, s'avancent dans la cavité 30, laquelle est intérieurement métallisée. La cavité 30 peut évidemment aussi etre remplie d'un liquide fluorescent. Dans ce cas, étant donné les changements de température, il faut prévoir une membrane permettant un équilibre de la pression ou recourir à une autre mesure connue en soi, en vue d'obtenir la compensation de la dilatation du liquide. In addition, it is intended to apply the basic principle of Ulbricht beads for the concentration of light, a feature which is illustrated in Figure 12 of the accompanying drawings. In a section 30 of a cylindrical container 22, there is provided a fluorescent plate 26, with photomultipliers 27 and 28, which, through openings in the partition wall 31, advance into the cavity 30, which is internally Metallic. The cavity 30 can of course also be filled with a fluorescent liquid. In this case, given the temperature changes, it is necessary to provide a membrane allowing a pressure balance or resort to another known measure in order to obtain compensation for the expansion of the liquid.

La figure I3 des dessins ci-annexés représente de façon détaillée l'antenne fendue 25 que l'on peut voir sur la figure 10. La fente proprement dite est dans ce cas fermée au moyen d'une matière isolante,
mais elle peut également se présenter sous la forme d'une cavité ré
sonnante. Dans le cas où il est simplement prévu une fermeture au moyen d'une matière isolante, l'intérieur du boitier 22 est entrainé en oscillation.Ceci n'est pas toujours souhaitable et peut etre évité par la prévision d'une cavité résonnante d'une longueur de > /4. Pour une fréquence par exemple courante de 430 MHz, la longueur d'onde est 70 cm > /4, c'est-à-dire 17,5 cm et la cavité résonnante couvre une grande partie du boitier. 1l est dès lors possible d'obtenir, en fonction de la racine de la constante diélectrique E < f, un raccourcissement de la longueur d'onde, si la fente est remplie d'une matière 34 présentant une haute constante diélectrique. Les pertes éventuelles ne sont pas critiques, puisqu'elles augmentent la propriété de large bande.FIG. 13 of the attached drawings shows in detail the split antenna 25 which can be seen in FIG. 10. The slot itself is in this case closed by means of an insulating material,
but it can also be in the form of a cavity
ringing. In the case where it is simply provided a closure by means of an insulating material, the interior of the housing 22 is driven in oscillation.This is not always desirable and can be avoided by the provision of a resonant cavity of a length of> / 4. For a frequency of 430 MHz, for example, the wavelength is 70 cm -1 / 4, that is to say 17.5 cm, and the resonant cavity covers a large part of the housing. It is therefore possible to obtain, as a function of the root of the dielectric constant E <f, a shortening of the wavelength, if the slot is filled with a material 34 having a high dielectric constant. Potential losses are not critical, as they increase broadband ownership.

Les conducteurs d'arrivée 16 sont représentés de façon correspontiante, un montage d'adaptation étant avantageusement connecté en amont.The incoming conductors 16 are correspondingly represented, an adaptation circuit being advantageously connected upstream.

La figure 14 des dessins ci-annexés indique quel est le mode dé fonctionnement des électrodes de condensateur 17 décrites, dans le cas du premier exemple de réalisation du dispositif qui fait l'objet de la présente ivention. Entre les électrodes 17, il se forme un champ électrique capacitif et il se présente une grande capacité par rapport au boiter 22. I1 se présente toutefois également des lignes de champ de dispersion 35 qui traversent la neige. Ces lignes de champ relient les deux électrodes de condensateur isolées 17. De cette manière, on peut mesurer les propriétés diélectriques des différentes épaisseurs ou nappes de neige, si l'on élargit la distance comprise entre les électro- des de condensateur 17 en donnant à ces électrodes les positions dans lesquelles elles sont indiquées sur la figure 14 par les nombres de référence 17'. Les lignes de champ 35' touchent la zone de neige plus éloignée qui se présente au-dessus de la paroi du boitier 2. De cette façon, on peut connaitre les propriétés de la neige, mais avant tout, sa densité et, par conséquent, la proportion d'eau libre peut être é table. FIG. 14 of the accompanying drawings indicates the mode of operation of the capacitor electrodes 17 described, in the case of the first embodiment of the device which is the subject of the present invention. Between the electrodes 17, a capacitive electric field is formed and there is a large capacitance with respect to the box 22. There are, however, also scatter field lines 35 which traverse the snow. These field lines connect the two isolated capacitor electrodes 17. In this way, the dielectric properties of the different thicknesses or layers of snow can be measured, if the distance between the capacitor electrodes 17 is widened by giving these electrodes the positions in which they are indicated in Figure 14 by the reference numbers 17 '. The field lines 35 'touch the more distant snow zone which is above the wall of the case 2. In this way, we can know the properties of the snow, but above all, its density and, consequently, the proportion of free water can be reduced.

Dans la représentation de principe de la figure 15 des dessins, on peut voir une combinaison du dispositif représenté sur la figure 6 au boitier cylindrique qui est représenté sur la figure 10. Un rayon 36, par exemple le trajet d'un neutron ou du rayonnement cosmique, frappe la plaque scintillante 36 et y produit un minime éclair lumineux. In the basic representation of FIG. 15 of the drawings, there can be seen a combination of the device shown in FIG. 6 with the cylindrical housing which is shown in FIG. 10. A spoke 36, for example the path of a neutron or radiation cosmic, strikes the scintillating plate 36 and produces a small flash of light.

Cet éclair lumineux va, suivant les trajectoires directes 37 et 37', aux photorécepteurs 27 et 28. I1 est toutefois également réfléchi par la paroi du boitier 22, qui est métallisée intérieurement et ainsi, des rayons, par exemple indiqués en 38 et en 38', arrivent également aux récepteurs 27 et 28. Toute la cavité 30 agit à la manière d'une bille de Ulbricht, elle uniformise la lumière dans toutes les directions et donne ainsi une quantité de lumière à peu près indépendante, quel que soit l'endroit où le rayonnement cosmique pénètre dans la plaque 26.This flash of light goes, according to the direct paths 37 and 37 ', to the photoreceptors 27 and 28. It is, however, also reflected by the wall of the case 22, which is metallized internally and thus, spokes, for example indicated at 38 and 38 ', also arrive at the receivers 27 and 28. All the cavity 30 acts in the manner of a ball of Ulbricht, it uniformizes the light in all directions and thus gives a quantity of light almost independent, whatever the where the cosmic radiation enters the plate 26.

Des photorécepteurs, tels les photomultiplicateurs 27 et 28, le signal est envoyé à un appareil à coincidences 39. En ce point, la coihcidence des deux signaux est établie, c'est-à-dire que seuls les éclairs lumineux peuvent déclencher une impulsion de comptage, puisque ces éclairs doivent arriver aux deux photorécepteurs 27 et 28, tandis que les rayons directement reçus par un photorécepteur ou les bruits, dans le photorécepteur, n'apportent aucune indication. Si la plaque 26 est en une matière convenable ou si la cavité 30 est remplie d'un liquide fluorescent, l'indication de coincidence est superflue. I1 suffit alors d'un photorécepteur et le second sert de réserve. I1 se produit alors une commutation automatique si la coincidence ne s opère pas pendant un temps relativement long.Les impulsions qui ont initialement été provoquées par la lumière sont comptées, après l'établissement de la coincidence, au compteur 40 et le dispositif de codage 42 est activé à intervalles réguliers par une horloge 41. L'état du compteur est donné à l'émetteur 15 et est transmis par les conducteurs 16 à l'antenne fendue. A la suite de ce signal, le dispositif de commande 43 est activé par le dispositif de codage 42. Le dispositif de commande agit sur l'émetteur 8, de telle façon qu'il rayonne de très courtes impulsions électromagnétiques, par exemple d'une durée de 0, I à 0, 6 ns, par l'intermédiaire de l'antenne 7, et ce, par la fenêtre en matière isolante 13, électromagnétiquement perméable.Afin que l'émetteur n'oscille pas, la chambre de l'antenne émettrice et de l'antenne réceptrice est revêtue d'une matière d'amortissement des ondes électromagnétiques 44. La cloison de séparation métallique 9 empeche que se produise une diaphonie à l'antenne réceptrice 11. Celle-ci reçoit le signal réfléchi aux épaisseurs ou nappes de neige, éventuellement d'une surface dure. Après la réception, le signal est acheminé vers le dispositif 10. Celui-ci travaille à la manière d'un oscilloscope d'échantillonnage et prend par conséquent de chaque signal un point individuel en vue d'un ralentissement des fréquences, qui, dans la gamme comprise entre 10 et 1/2 GHz, fournissent des fréquences acoustiques dans la gamme de quelques kHz, qui peuvent etre facilement rayonnées par l'émetteur. Au poste de réception, le signal reçu est alors composé dans un oscilloscope. De plus, il est prévu plusieurs capteurs de température 45, 45', 45" qui envoient à un appareil de mesure 46 des températures de points situés à différentes distances de la surface de la neige, températures qui sont envoyées, par l'intermédiaire du dispositif de codage 42, à l'émetteur 15. Les signaux des électrodes I7 ou 17' sont également envoyés au dispositif 42, qui évalue et émet la différence de capacité. Photoreceptors, such as photomultipliers 27 and 28, the signal is sent to a coincidence device 39. At this point, the co-incidence of the two signals is established, that is to say that only lightning can trigger a pulse of counting, since these flashes must arrive at the two photoreceptors 27 and 28, while the rays directly received by a photoreceptor or the noises in the photoreceptor, provide no indication. If the plate 26 is of a suitable material or if the cavity 30 is filled with a fluorescent liquid, the coincidence indication is superfluous. It then suffices for one photoreceptor and the second serves as a reserve. In this case an automatic switching occurs if the coincidence does not operate for a relatively long time. The pulses which were initially caused by the light are counted, after the establishment of the coincidence, at the counter 40 and the coding device 42. is activated at regular intervals by a clock 41. The state of the counter is given to the transmitter 15 and is transmitted by the conductors 16 to the slotted antenna. As a result of this signal, the control device 43 is activated by the coding device 42. The control device acts on the transmitter 8, in such a way that it radiates very short electromagnetic pulses, for example a duration of 0, I to 0, 6 ns, through the antenna 7, and this, through the electromagnetic permeable window 13, insulating material.In order that the transmitter does not oscillate, the chamber of the transmitting antenna and the receiving antenna is coated with a material damping electromagnetic waves 44. The metal partition 9 prevents crosstalk occurring at the receiving antenna 11. This receives the signal reflected at the thicknesses or snow, possibly a hard surface. After reception, the signal is routed to the device 10. The latter works in the manner of a sampling oscilloscope and consequently takes from each signal an individual point in view of a slowing of the frequencies, which, in the range between 10 and 1/2 GHz, provide acoustic frequencies in the range of a few kHz, which can be easily radiated by the transmitter. At the receiving station, the received signal is then composed in an oscilloscope. In addition, there are provided a plurality of temperature sensors 45, 45 ', 45 "which send to a measuring apparatus 46 point temperatures located at different distances from the surface of the snow, temperatures which are sent via the encoder device 42, at the transmitter 15. The signals of the electrodes I7 or 17 'are also sent to the device 42, which evaluates and transmits the difference in capacitance.

Claims

I. Device for measuring the physical properties of a layer of snow, in particular for measuring the absorption of cosmic radiation, by means of one or more counting apparatus with a high counting rate that is sensitive to neutrons, by means of intermediate of an electronic measuring arrangement, the device being characterized in that the mounting device is housed, with an effective current source (3), in a housing (2), closed so as to be watertight , which can be placed in the ground of an avalanche slope (I) and whose cover is provided with an antenna. broadband slit (6).

2. Device according to claim 1, characterized in that it comprises a mounting for measuring the absorption of cosmic radiation by means of one or more counting devices counting high sensitive for example to neutrons or muons,

a connection for the emission of very short electromagnetic pulses, with a duration of 0, 6 ... 0.1 ns, the mounting device being housed, with an effective current source (3), in a housing (2 ), closed and watertight, which can be placed in the ground of an avalanche slope (1) and whose cover is provided with a broadband split antenna (6) and, the external face of a capacitor, electrodes (17) and temperature sensors.

3. Device according to claim 2, characterized in that it comprises a mounting for measuring the absorption of cosmic radiation, by means of one or more counting devices with a high count rate sensitive for example to neutrons or with muons, a connection for the emission of very short electromagnetic pulses, lasting from 0.6 to 0.1 ns, a device for measuring the capacitance between electrodes, and a circuit designed to capture the measuring currents of the temperature sensors, the mounting device being housed, with an effective current source (3), in a closed, water-tight bowl :: tier (2), which can be placed in the ground of an avalanche slope (1) and whose cover is provided with a broadband slotted antenna (6) and, on the external face, a capacitor, electrodes (17) and sensors temperature.

4. Device according to claims I and 2, characterized in that it comprises antennas (19) which are arranged obliquely to the direction of the slope.

5. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the container for containing the mounting device is constituted by a cylindrical element (22) which is surrounded by shells expanded material (23, 24) and which is housed in a depression made in the ground of the avalanche slope (1) and lined with a coating (21).

Device according to claims 1 to 4, characterized in that in the cylindrical element (22) a closed cavity (30) with a metallising material (32) is provided for the concentration of the light. , which meets the basic principle of the Ulbricht ball, and a fluorescent plate (26), with photomultipliers (27, 28).

7. Device according to claim 5, characterized in that the fluorescent plate (26) is replaced by a fluorescent liquid which fills the cavity (30).