Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru modulu efektywnego wspól¬ czynnika odbicia fal elektromagnetycznych od po¬ wierzchni ziemi przy polaryzacji poziomej w blis¬ kiej sferze dla róznych pokryc takich jak gleba, piasek, laka, beton w zakresie od dekametrtowych do centymetrowych dlugosci fal elektromagnetycz¬ nych.Stan techniki. Znane sa trzy podstawowe spo¬ soby pomiaru modulu efektywnego . wspólczynnika odbicia fal elektromagnetycznych.Pierwszy z nich polega na zastosowaniu kierun¬ kowych anten nadawczej i odbiorczej. Nadajnik wykorzystujac kierunkowa antene wypromienio- wuje fale elektromagnetyczne w kierunku badanej powierzchni.Odbite od badanej powierzchni fale posrednie odbierane sa przez kierunkowa antene odbiornika.Na podstawie znajomosci generowanej mocy i jej odebranej czesci oraz charakterystyk kierunko¬ wych anten oblicza sie wspólczynnik odbicia fal elektromagnetycznych od powierzchni ziemi.Drugi ze sposobów polega na tym, ze wyznacza sie w sposób doswiadczalny na badanym terenie krzywa bezwzglednego natezenia pola, a nastepnie metoda kolejnych przyblizen dobiera sie wspól¬ czynnik odbicia fal elektromagnetycznych tak, aby krzywa teoretyczna pokryla sie z krzywa bez¬ wzglednego natezenia pola uzyskana eksperymen¬ talnie. Wspólczynnik odbicia, przy którym nasta¬ lo 15 20 25 30 2 pilo pokrycie sie krzywych przyjmuje sie za rze¬ czywisty wspólczynnik odbicia fali elektromagne¬ tycznej.Trzeci sposób pomiaru modulu efektywnego wspólczynnika odbicia fal elektromagnetycznych, polega na tym, ze pobiera sie próbke z badanej powierzchni ziemi i umieszcza sie ja w falowo¬ dzie, po czym mierzy sie za pomoca wspólczynnika fali stojacej minimum i maksimum natezenia pola elektromagnetycznego w falowodzie. Na podstawie uzyskanych ekstremów oblicza sie modul efek¬ tywnego wspólczynnika odbicia fali elektromagne¬ tycznej ze wzoru: Emin 1 Qef | = 1 + (f-) (Emin \ Emax / gdzie: pef — efektywny wspólczynnik odbicia fali elektromagnetycznej, Emin — minimalne natezenie pola elektrycznego w falowodzie, Emax — maksy¬ malne natezenie pola elektrycznego w falowodzie.Do podstawowych wad pierwszego sposobu na¬ lezy koniecznosc posiadania anten kierunkowych o znanej charakterystyce promieniowania oraz do¬ kladna znajomosc wielkosci generowanej i odebra¬ nej mocy, co juz przy falach metrowych i dluz¬ szych wymaga stosowania duzych anten i drogiej .aparatury pomiarowej.Wada drugiego sposobu jest koniecznosc posia- 108 8743 108 874 4 dania dokladnych mierników natezenia pola elek¬ trycznego. Ponadto sposób pomiaru jest praco¬ chlonny ze wzgledu na wymagana duza ilosc punk¬ tów pomiarowych do sporzadzania krzywej bez¬ wzglednego natezenia pola, jak równiez przyjeta metode kolejnych przyblizen. Wada trzeciego spo¬ sobu jest koniecznosc posiadania specjalnych falo¬ wodów, róznych dla róznych dlugosci fal elektro¬ magnetycznych. Ponadto pobierana próbka gruntu z badanej powierzchni ziemi nie w pelni odpowia¬ da warunkom rzeczywistym, ze wzgledu na zmiane struktury i wilgotnosci.Istota wynalazku. Sposób wedlug wynalazku, wyróznia sie tym, ze niekierunkowe anteny na¬ dawcza oraz odbiorcza umieszcza sie wzajemnie równolegle na wysokosci wiekszej niz trzy dlugo¬ sci uzytej fali elektromagnetycznej. Przy tym ante¬ ne odbiorcza umieszcza sie w miejscu wystepowa¬ nia ekstremum natezenia pola elektromagnetycz¬ nego w odleglosci mniejszej niz cztery dlugosci fali elektromagnetycznej. Ponadto antene nadaw¬ cza i antene odbiorcza umieszcza sie tak, aby ge¬ nerowane przez nadajnik fale elektromagnetyczne posiadaly polaryzacje pozioma. Przy tak rozmie¬ szczonych antenach nadawczej i odbiorczej doko¬ nuje sie pomiaru natezenia pola elektromagne¬ tycznego w punkcie wystepowania ekstremum za pomoca miernika natezenia pola elektromagnetycz¬ nego. Nastepnie antene odbiorcza umieszcza sie w miejscu, w którym wystepuje kolejne ekstre¬ mum natezenia pola w odleglosci mniejszej niz cztery dlugosci fali elektromagnetycznej i mierzy sie kolejne natezenie pola elektromagnetycznego, zas modul oblicza sie ze wzoru D-C I pef 1= — 1 ' D sin 02 + C sin 0X przy czym jesli dwa kolejne punkty ekstremalne sa wielkosciami maksymalnymi natezenie pola to korzysta sie ze wzoru: D sin 02 — C sin 0! zas, jesli dwa kolejne punkty ekstremalne sa wiel¬ kosciami minimalnymi natezenia pola, to modul oblicza sie ze wzoru: C sin 0! — D sin 02 gdzie: sin 02 = / =^= V4H2 + R* zas: Qet — efektywny wspólczynnik odbicia fal elektromagnetycznych przy polaryzacji poziomej, H — wysokosc umieszczenia anteny nadawczej i anteny odbiorczej nad powierzchnia zitmi, Rx — odleglosc miedzy antena nadawcza a antena od¬ biorcza w punkcie ekstremalnego natezenia pola Ei» E2 — odleglosc miedzy antena nadawcza a ante¬ na odbiorcza kolejnego punktu ekstremalnego na¬ tezenia pola E2, 0! — kat pomiedzy plaszczyzna prostopadla do powierzchni ziemi przechodzaca przez srodek anteny nadawczej a promieniem pa¬ dajacym, 02 — kat pomiedzy plaszczyzna prosto¬ padla do powierzchni ziemi przechodzaca przez srodek anteny nadawczej a promieniem padajacym drugiego punktu ekstremalnego natezenia pola elektromagnetycznego.Korzystne skutki techniczne wynalazku. Sposób wedlug wynalazku upraszcza znacznie pomiary modulu efektywnego wspólczynnika odbicia fal elektromagnetycznych, obniza koszty poprzez za¬ stosowanie ogólnodostepnych przyrzadów oraz umo¬ zliwia pomiar modulu wspólczynnika w zaleznosci od wysokosci nad powierzchnia nad która dokonuje sie pomiaru.Objasnienie rysunku. Przyklad stosowania spo¬ sobu jest blizej objasniony w oparciu o rysunek, pozwalajacy lepiej zrozumiec proces jego stoso¬ wania, przedstawiajacy sposób rozmieszczenia ante¬ ny nadawczej i anteny odbiorczej.Przyklad wykonaia wynalazku. Antene nadaw¬ cza izotropowa A w plaszczyznie równikowej w postaci dipolu krótkiego w plaszczyznie prosto¬ padlej do jego osi, umieszcza sie na wyspkosci H nad powierzchnia ziemi, zas antene odbiorcza B równiez izotropowa w plaszczyznie równikowej w postaci dipolu krótkiego w plaszczyznie prosto¬ padlej do jego osi, umieszcza sie na tej samej wy¬ sokosci, w miejscu odleglym o Rj od anteny na¬ dawczej. Nadajnik generuje fale elektromagne¬ tyczne, które na skutek izotropowych cech anteny nadawczej propaguja sie we wszystkich kierun¬ kach w plaszczyznie prostopadlej do dipoli krót¬ kich przechodzacej przez ich srodek. Wówczas bez¬ posredni promien oraz promien odbity od ziemi fali elektromagnetycznej interferuja sie w miej¬ scu odleglym od anteny nadawczej o odcinku Rx tworzac ekstremum natezenia pola, w którym za pomoca miernika natezenia pola elektromagnetycz¬ nego, mierzy sie wartosc natezenia pola E^ Na¬ stepnie przesuwa sie antene odbiorcza do miejsca odleglego o R2 od anteny nadawczej, w którym wystepuje kolejne ekstremum natezenia pola i mierzy sie natezenie pola E2. Ekstremum nate¬ zenia pola elektromagnetycznego powstaje poprzez interferencje promienia bezposredniego i promie¬ nia odbitego od ziemi fali elektromagnetycznej, pomiedzy którymi wystepuja róznice dróg propa¬ gacji, co jest jednoznaczne ze zmiennymi stosun¬ kami fazowymi. W przypadku gdy róznica dróg propagacji fal elektromagnetycznych jest równa wielokrotnosci dlugosci uzytej fali elektromagne¬ tycznej to promienie interferuja sie synfazowo i w miejscu odleglym od anteny nadawczej o Kx wystapi maksimum natezenia pola. Jesli natomiast róznica dróg propagacji fal elektromagnetycznych jest równa wielokrotnosci polowy dlugosci uzytej fali to wówczas w miejscu odleglym o Kt od ante¬ ny nadawczej powstanie minimum natezenia pola elektromagnetycznego. W zaleznosci od wystepo¬ wania ekstremów w miejscach odleglych od anteny nadawczej A o Rj i R2 wartosc modulu efektyw¬ nego wspólczynnika fali elektromagnetycznej obli¬ cza sie ze wzorów: 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60108 874 | Qel | = D-C D sin 02 + C sin 0] przy czym, jesli dwa kolejne punkty ekstremalne sa wielkosciami maksymalnymi natezenia pola to 5 korzysta sie ze wzoru: Pef C-D D sin 02 — C sin 0] zas, jesli dwa kolejne punkty ekstremalne sa wielkosciami minimalnymi natezenia pola, to mo¬ dul oblicza sie ze wzoru: |eef| C-D gdzie C sin 0! — D sin 02 E, *2 R, sin ©i = Ri /4H2 + Rj sin 02 = Ro |/4 H2 + R Korzystne jest ze wzgledów energetycznych i stosunku sygnalu szumów dokonywanie pomia¬ rów modulu wspólczynnika odbicia fal elektro¬ magnetycznych w miejscach, w których wystepuja wartosci maksymalne natezenia pola elektromag¬ netycznego.Zastrzezenie patentowe Sposób pomiaru modulu efektywnego wspólczyn¬ nika odbicia fal elektromagnetycznych od powierz¬ chni ziemi polegajacy na pomiarze sygnalu elek¬ tromagnetycznego emitowanego przez anteny na¬ dawcze i odbieranego przez anteny odbiorcze, zna¬ mienne tym, ze na wysokosci (H) wiekszej od trzykrotnej dlugosci badanej fali elektromagne¬ tycznej, równolegle do badanej powierzchni, umie¬ szcza sie niekierunkowa antene nadawcza (A), a równolegle do anteny nadawczej na tej samej wysokosci (H) w punkcie ekstremum natezenia pola umieszcza sie niekierunkowa antene odbior¬ cza (B) tak, aby emitowane fale elektromagne¬ tyczne posiadaly polaryzacje pozioma, po czym za 15 20 25 30 35 45 pomoca miernika natezenia pola elektromagnetycz¬ nego dokonuje sie pomiaru natezenia pola elektro¬ magnetycznego Ei, nastepnie antene odbiorcza umieszcza sie w miejscu kolejnego ekstremum na¬ tezenia pola i mierzy sie natezenie pola elektro¬ magnetycznego E2, zas wartosc modulu oblicza sie ze wzoru: Qel\ D-C P sin 02 + C sin 0j przy czym, jesli dwa kolejne punkty ekstremalne sa wielkosciami maksymalnymi natezenia pola to korzysta sie ze wzoru: I 0ef I = ¦C-D D sin 02 — C sin 0X zas, jesli dwa kolejne punkty ekstremalne sa wielkosciami minimalnymi natezenia pola, to mo¬ dul oblicza sie ze wzoru: IM D C sin 0j — D sin 02 gdzie E.D =^ C = R2 -Ri sin©! sin 02 : Ri Ro /4H2 + Rf l/4H2 + Rf zas Qet — efektywny wspólczynnik odbicia fal elektromagnetycznych przy polaryzacji poziomej, H — wysokosc umieszczenia anteny nadawczej i anteny odbiorczej nad powierzchnia ziemi, Rx — odleglosc miedzy antena nadawcza a antena od¬ biorcza w punkcie ekstremalnego natezenia pola Elf R2 — odleglosc miedzy antena nadawcza a ante¬ na odbiorcza kolejnego punktu ekstremalnego na¬ tezenia pola E2, 0i — kat pomiedzy plaszczyzna prostopadla do powierzchni ziemi przechodzaca przez srodek anteny nadawczej a promieniem pa¬ dajacym, zas 02 — kat pomiedzy plaszczyzna pro¬ stopadla do powierzchni ziemi przechodzaca przez srodek anteny nadawczej a promieniem padaja¬ cym drugiego punktu ekstremalnego natezenia pola elektromagnetycznego.108 874 ZGK 2, zam. 1273/80 105 egz.Cena 45 zl PL