SU1240211A1

SU1240211A1 - Radar meter of ice coating thickness (versions)

Info

Publication number: SU1240211A1
Application number: SU843761727A
Authority: SU
Inventors: В.А. Бородулин; Ю.В. Добисова; Г.С. Клейн; Е.Г. Лойтер; Б.Е. Васильев; Г.А. Юфит; А.А. Парфентьев; А.Н. Чижов
Original assignee: Государственный гидрологический институт
Priority date: 1984-06-25
Filing date: 1984-06-25
Publication date: 1990-05-30

Description

(46) 30.05.90. Бюл. № 20 ( 21)3761727/40-23 ( 22)25.06.84 ( 71)Государственньй гидрологически .институт ( 72)В.А.Бородулин, Ю.В.Добисова, Г.С.Клейн, Е.Г.Лойтер, Б.Е.Васильев Г., А.А.Парфентьев и А.Н.Чижо ( 53)621.396.962.2 (088.8) (56) Финкепьштейн М.И. и др. Радиолокаци слоистых земных покровов. М.: Советское радио, 1977, с.109-12 Отчет РКИИГА. Разработка авиа.цио ных радиолокационных методов и борт вой аппаратуры дл подповерхностного зондировани . ВНТИЦ, per. 77051834, 1978, с. 47-49. (54)РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТОЛЩИНЫ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА (ЕГО ВАРИАН ТЫХ. (57) 1. Радиолокационный измеритель толщины лед ного покрова, содержащий СВЧ генератор частотно-модулированных сигналов, генератор пилообразного напр жени , передающую антенну , приемную антенну, детектор, многоканальный фильтр, схему переключе-: ни каналов, измеритель частоты, вы-/ ходной интегратор, регистратор, о тличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени путем уменьшени ошибки, обусловленной наличием снежно-настового покрова , в каждый из каналов многоканального фильтра дополнительно включен интегратор , выход которого подсоединен к соответствующему входу сигнала cxeNM переключени каналов, а вход к соответствующему входу упрвв ени1В схемы переключенн каналов.(46) 05.30.90. Bul No. 20 (21) 3761727/40-23 (22) 06/25/84 (71) State Hydrologically. Institute (72) V.А. Borodulin, Yu.V. Dobisova, G.S. Klein, E.G. Loiter, B.Ye.Vasilyev G., A.A. Parfentyev and A.N.Chizho (53) 621.396.962.2 (088.8) (56) Finkepshtein M.I. and others. Radiolocation of layered earth covers. M .: Soviet Radio, 1977, p.109-12 Report of the RCAII. Development of aviation radar methods and onboard equipment for subsurface sounding. VNTITs, per. 77051834, 1978, p. 47-49. (54) RADAR MEASURING INSTRUMENT OF ICE COVER (ITS VARIAN TYKH. (57) 1. Radar measuring the thickness of ice cover containing a microwave generator of frequency-modulated signals, a sawtooth voltage generator, transmitting antenna, receiving antenna, detector, multichannel filter, switch-: no channels, frequency meter, output / integrator, recorder, characterized by the fact that, in order to improve the measurement accuracy by reducing the error due to the presence of snow-nast cover, in each of the channels in multichannel filter further included an integrator whose output is connected to the corresponding input cxeNM handoff signal, and input to the corresponding input uprvv eni1V circuit switching channels.

2. Радиолокационный измеритель толщины лед ного покрова, содержавши СВЧ генератор частотно-модулированных сигналов, генератор пилообразного напр жени , передающую антенну, приемную антенну, детектор, многоканальный фильтр, схему переключени каналов, измеритель частоты, выходной интегратор, регистратор, о т л ич а ю щ и и с тем, что, с целью повьшени точности измерени путем .уменьшени ошибки, обусловленной наличием снежно-настового покрова, выходной интегратор выполнен в виде управл емого интегратора, состо щего из мультиплексора, KQ входам которого подключены два резистора, другие выводы которых соединены вместе, а к выходу мультиплексора подключен конденсатор двоичного счетчика, счетный вход которого подключен к генератору пилообразного напр жени , а выход одного из разр дов подключен к одному из входов управлени мультиплексора , другой вход управлени мультиплексора и вход установки нул двоичного счетчика подключены к выходу схемы логического умножени , два входа которой подсоединены к выходам двух компараторов, входы одного из компараторов подключены к общей точке соединени резисторов совпадающей се входом управл емого интегратора, и выходу делител выходного напр жени управл емого интегратора , а входы другого компаратора подключены к выходу делител выходного напр жени интегратора и к выходу делител входного напр жени измерител . 2. A radar ice thickness gauge containing a microwave frequency-modulated signal generator, a sawtooth generator, a transmitting antenna, a receiving antenna, a detector, a multichannel filter, a channel switching circuit, a frequency meter, an output integrator, a recorder, and a t so that, in order to improve the measurement accuracy by reducing the error due to the presence of snow and snow cover, the output integrator is designed as a controlled integrator consisting of multiplex Pa, the KQ inputs of which are connected to two resistors, the other terminals of which are connected together, and a binary counter capacitor connected to the output of the multiplexer, the counting input of which is connected to the sawtooth generator, and the output of one of the bits connected to one of the control multiplexer inputs, another input the multiplexer control and the binary zero input setting are connected to the output of the logic multiplication circuit, two inputs of which are connected to the outputs of two comparators, the inputs of one of the comparators are connected The common connection point of the resistors is the same as the input of the controlled integrator, and the output divider of the output voltage of the controlled integrator, and the inputs of the other comparator are connected to the output of the divider output voltage of the integrator and to the output divider of the input voltage of the meter.

Изобретение относитс к области гадрометрии и может быть использован6 дл измерени толщины лед ного покрова пресноводных бассейнов.The invention relates to the field of gadrometry and can be used6 to measure the thickness of the ice cover of freshwater basins.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерени путем уменьшени ошибки, обусловленной наличием снежно-настового покрова.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy by reducing the error due to the presence of snow cover.

На фиг. 1 приведена блок-схема первого варианта выполнени радиолокационного измерител тол1цины лед ного покрова; на фиг. 2 - блоксхема второго варианта его выполнени ; на фиг. 3 - схема.переключени каналов многоканального фильтра; на фиг. 4 - схема управл емого иитегpatopa по второму варианту выполнени измерител .FIG. 1 shows a block diagram of a first embodiment of a radar gauge for ice cover thickness; in fig. 2 - block scheme of the second variant of its implementation; in fig. 3 - circuitry of channel switching of a multichannel filter; in fig. 4 is a control circuit of the model according to the second embodiment of the meter.

Радиолокационный измеритель толпрнш лед ного покрове содержит передЬющее устройство, состо щее из СВЧгенератора 1 частотно-модулированных сигналов, генератора 2 пилообразного напр жени и передакхцей антенны 3, Приемное устройство включает приемную антенну 4, детектор 5, многоканальный фильтр б, схему 7 переключени каналов, измеритель 8 частоты, управл емый интегратор 9 (входит только во второй вариант измерител ), многоканальный интегратор 10 и выходThe radar ice cap meter contains a transmitting device consisting of microwave generator 1 frequency modulated signals, sawtooth voltage generator 2 and transmit antenna 3, the receiver includes a receiving antenna 4, a detector 5, a multichannel filter b, channel switching circuit 7, a meter 8 frequencies, controllable integrator 9 (included only in the second version of the meter), multichannel integrator 10 and output

ной интегратор 1I(вход т только в первый вариант,измерител ), регистратор 12.1I integrator (included in the first version, gauge), recorder 12.

Схема 7 переключени (фиг.З) содержит корректирующие цепи 13 и 14, амплитудные детекторы 15-18, компараторы 19-24, преобразователь кода 25 и мультиплексор 26. Управл емый интегратор 9 (фиг.4) содержит конденсатор 27 и два,параллельных резистора 28 и 29, последовательно с которыми включен мультиплексор 30,-управл емый выходом двоичного счетчика 31 счетный вход которого соединен с. генератором 2 передающего убтройства . Мультиплексор 30 и счетчик 3J управл ютс схемой сравнени вход-1 ного, и выходного сигналов управл емого интегратора 9. Схема сравнени содержит делители 32 и 33, повторитель 34, два компаратора 35, 36 и схему 37 логического )гмножени , входы которой подсоединены к выходам компараторов, а выход управл ет нуль типлексором 30 и счетчиком 31.Switching circuit 7 (FIG. 3) contains correction circuits 13 and 14, amplitude detectors 15-18, comparators 19-24, code converter 25 and multiplexer 26. Controllable integrator 9 (figure 4) contains a capacitor 27 and two parallel resistors 28 and 29, in series with which a multiplexer 30 is connected, controlled by the output of a binary counter 31 whose counting input is connected to. generator 2 of the transmitting unit. The multiplexer 30 and the counter 3J are controlled by the input-1 comparison circuit and the output signals of the controlled integrator 9. The comparison circuit contains dividers 32 and 33, a repeater 34, two comparators 35, 36, and a logic circuit 37 multiplying which inputs are connected to the outputs the comparators, and the output controls the zero typelex 30 and the counter 31.

Кадиолокационнь измеритель работает следзгющнм образом. Передаю- . ща антеина 3 рзлучает частотномоду лированные сигналы генерируемые генератором 1 и модулированные пр частоте генератором 2: пилообразндго напр жен14 . После отражени от верх ней и нижней границ смежно-лед ного покрова сигналы через приемную анте ну 4 поступают на детектор 5, на вы ходе которого образуютс биени , частота которых пропорциональна тол щине лед ного покрова. Сигнал биени содержащий составл ющие спектра с частотами f и f, пропорциональны ми толщине льда h и толщине . -f и + Л-SM. h л f л V толщина снега, tj. , f, - диэлектрическа проницаемость снега и льда, поступает иа многоканальный фильтр 6, содержа щий набор полосовых фильтров со смеж ными полосами. Согласно первому варианту выполнени (фиг.1), фильтр с максимально амплитудой сигнала подключаетс к и мерителю 8 частоты через многоканап ный интегратор 10, каждый канал которого обладает частотной характерис тикой, измен ющейс по закону 1/f. Поэтому составл юща спектра сигнал с частотой ,„ подавл етс по отноше нию к полезной составл ющей с часто той д . Согласно второму варианту вьтолнени измерител (фиг.2), сигнал с выхода измерител 8 частоты .поступает на вход управл емого интег ( ратора 9. Если в управл емом интеграторе 9 (фиг.А) напр жение в ис1ходиом состо нии находитс в и,, (-К) - и«,,(1+К), где коэффициент К 0,1-0,2 устанавЛиваетс делител ми 32иЗЗ, то на выходах компараторов 35 и 36 и на выходе схемы i37 логического умноиожеии имеетс логическа единица. Факт нахождени U, в указанных пределах означает отсутствие , обусловлеиных пропадани ми полезного сигнала. При этом мультиплек сор 30 подключает конденсатор 27 к резистору 28, благодар чему обеспечиваетс эффективное сглаживание флуктуации на выходе измерител частоты , возникающих в процессе движеии аппарата-носител . На двоичный счетчик 31 иа рход R устаиовки иул логическа единица, устаиавливающа счетчик в нулевое положеиие и запрещающа счет. При наличии кратковременного выброса U(, выходит за пределы (l-K)U,,ит за пределы (l-K) ()u,.,и на выходе схемы 37 по вл етс логический нуль. Мультиплексор 30 отключает конденсатор 27 от резисторов 28, 29 и на выходе схемы повторител 34 держитс запомненное напр жение U, Счетчик 31 ,, .-1с1чпл J1 ОТСЧИТЫ вает импульсы, поступающие на счетный вход с задающего генератора передающего устройства. Если за врем счета, определ емое значением Т (I/F)2, где частота повторе 1и пилообразного напр жени , iP - пор дковый номер разр да счетчика , подключенного на вход управлени А, мультиплексора 30, напр жение вернулось в пределы (l-K) ()Ug,|,, .то схема возвращаетс в исходное состо ние: мультиплексор 30 подсоедин ет конденс5атор 27 к резис тору 28 и происходит нормальный процесс интегрировани . Если эа врем Т выброс не прекра тилс , то считаетс ,; что имеет. Место не случайный выброс, а изменение толщины, при этом на выходеQ счетчика по вл етс логическа единица , котора поступает на управл ющий вход А мультиплексора 30, в результате чего последний подсоедин ет конденсатор 27 к резистору 29, сопротивление которого много меньше сопротивлени резистора 28. Под вли нием напр жени U происходит быстрое изменение напр жени U,, (с малой посто нной времени С-Rj) . В итоге, в процессе поиска за врем , равное нескол1;ким посто нным времени C-Rj, , напр жение Ug, оказываетс в интервале (), -(1+K) ,, что приводит к воЬврашению схемы в исходное состо ние. Поскольку продолжительность случайных выбросов зависит от скорости движени измерител , то врем Т целесообразно измер ть в зависимости : от скорости. В данной схеме это реализуетс подключением к различным разр дам счетчика 31, врем Т при этом будет измен тьс дискретно с кратностью 2. The cadiolocation meter operates in the following way. I transmit-. the antein 3 conductor radiates the frequency-modulated signals generated by oscillator 1 and modulated at the pr frequency by oscillator 2: sawtooth 14. After reflection from the upper and lower boundaries of the adjacent ice cover, signals are received through the receiving antenna 4 to the detector 5, during which beats are formed, the frequency of which is proportional to the thickness of the ice cover. A beating signal containing spectrum components with frequencies f and f proportional to ice thickness h and thickness. -f and + L-SM. h l f l V snow thickness, tj. , f, is the dielectric constant of snow and ice, enters a multi-channel filter 6 containing a set of band-pass filters with adjacent strips. According to the first embodiment (Fig. 1), a filter with the maximum signal amplitude is connected to the frequency measurer 8 through a multi-channel integrator 10, each channel of which has a frequency characteristic varying according to the 1 / f law. Therefore, the component of the spectrum signal with frequency, is suppressed with respect to the useful component with the frequency of that. According to the second embodiment of the meter (Fig. 2), the signal from the output of the frequency meter 8 arrives at the input of the controlled integra (rator 9. If in the controlled integrator 9 (Fig. A) the voltage in the state is in and (-K) - and ",, (1 + К), where the coefficient K 0.1-0.2 is set by the dividers 32 and 3ЗЗ, then at the outputs of comparators 35 and 36 and at the output of circuit i37 of logical intelligent, there is a logical one. U, within the indicated limits, means the absence of, due to the disappearance of the useful signal. capacitor 27 to the resistor 28, thereby providing an effective smoothing of the fluctuations at the output of the frequency meter, arising during the movement of the carrier device. On the binary counter 31 and the input unit R, or logical unit, setting the counter to zero and forbidding the count. the outlier U (, goes beyond (lK) U ,, it is outside (lK) () u,., and the output of circuit 37 is a logical zero. The multiplexer 30 disconnects the capacitor 27 from the resistors 28, 29 and the output of the repeater 34 circuit holds the memorized voltage U, Counter 31 ,,.-1s1chpl J1 REVERSE pulses arriving at the counting input from the master oscillator of the transmitting device. If during the counting time, determined by the value T (I / F) 2, where the frequency is repetition 1 and sawtooth voltage, iP is the discharge discharge number of the counter connected to control input A, multiplexer 30, the voltage has returned to (lK) () Ug, | ,, the circuit returns to its original state: multiplexer 30 connects capacitor 27 to resistor 28 and a normal integration process occurs. If, at time T, the release has not ceased, then it is considered; that has. The place is not an accidental surge, but a thickness change, and a logical unit appears at the output Q of the counter, which goes to control input A of multiplexer 30, as a result of which the latter connects capacitor 27 to resistor 29, whose resistance is much less than resistor 28. Under the influence of voltage U, there is a rapid change in voltage U ,, (with a small time constant C – Rj). As a result, in the search process, for a time equal to several times the kim constant C-Rj,, the voltage Ug, is in the interval (), - (1 + K), which leads to the return of the circuit to its initial state. Since the duration of the accidental emissions depends on the speed of the meter, it is advisable to measure the time T depending on: speed. In this scheme, this is realized by connecting to the different bits of the counter 31, the time T will be changed discretely with a factor of 2.

MyMy

9w . 9w.

-A-A