Устройство дистанционного зондирования подповерхностных слоев почвы

 

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при решении задач электроразведки с помощью радиолокаторов бокового обзора, установленных на борту летательных аппаратов. Цель изобретения - повышение помехозащищенности и разрешающей способности исследований за счет исключения отражений от поверхности раздела воздух - почва. Устройство содержит антенную систему, устройство Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при решении задач электроразведки с помощью.рэдиолокаторов бокового обзора, установленных на борту летательных аппаратов. Цель изобретения-повышение помехозащищенности и разрешающей способности изменений за счет исключения отражений от поверхности раздела воздух - почва . сканирования диаграммой направленности, которое подключено к антенной системе, антенный коммутатор, подключенный к выходу антенны, передатчик, подключенный к другому входу антенного коммутатора, блок высокой частоты, входом соединенный с выходом антенното коммутатора и включающий в себя преобразователь частоты с предварительным усилителем промежуточной частоты, последовательно соединенные линию задержки, усилитель-органичитель, второй детектор видеоимпульсов, триггер. второй вход которого соединен через аттенюатор и третий детектор видеоимпульсов с входом передатчика, а выход триггера соединен со стробируемым входом основного усилителя промежуточной частоты, сигнальный вход которого соединен с входом первого детектора видеоимпульсов, выход которого подключен к входу индикаторного устройства со стробоскопическим преобразователем . Работа всей радиосистемы синхронизируется синхронизатором, который подключен к входам синхронизации передатчика , индикаторного устройства и устройства сканирования. 2 ил. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства дистанционного зондирования подповерхностных слоев почвы; на фиг. 2 - структурная схема индикаторного блока этого устройства. Устройство дистанционного зондирования подповерхностных слоев почвы (фиг, 1) содержит антенную систе;му 1, к входу управления которой подключен выход бпока 2 сканирования диаграммой направленности (Л С о 00 Јь Ч х| О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАПИС ГИ 1Г СКИХ ! ЕСГ1УБПИК (5115 G 01 V 3/16

ГОСУДАРСТ8ЕННЫИ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОТКРытиям

Г1РИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4659163/25 (22) 07.03.89 (46) 15.10.91. Бюл. (ч 38 (71) Харьковский авиационный институт им.

Н.Е.Жуковского (72) В,К.Волосюк, В,В.Калабанов, В,Н.Красников и Н.П.Эрсмамбетова (53) 550. 837 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1427321, кл. 6 01 V 3/12, 1986, Радиолокационные методы исследования Земли/Под ред. Ю.А,Мельника, IVI.: Сов. радио, 1985, с. 42. (54) УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО

ЗОНДИРОВАНИЯ ПОДПОВЕРХНОСТНЫХ

СЛОЕВ ПОЧВЫ (57) Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при решении задач электроразведки с помощью радиолокаторов бокового обзора, установленных на борту летательных аппаратов. Цель изобретения — повышение помехозащищенности и разрешающей способности исследований за счет исключения отражений от поверхности раздела воздух — почва. Устройство содержит антенную систему, устройство

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при решении задач электрораэведки с помощью.радиолокаторов бокового обзора, установленных на борту летательных аппаратов.

Цель изобретения — повышение помехоэащищенности и разрешающей способности изменений за счет исключения отражений от поверхности раздела воздух — почва.

„„,Ы„„1Ь8Л77О А1 сканирования диаграмл1ой направленности, которое подключено к антенной системе, антенный коммутатор, подключенный к выходу антенны, передатч1к, подключенный к другому входу антенного коммутатора, блок высокой частоты, входом соединенный с выходом антенного коммутатора и включающий в себя преобразователь частоты с предварительным усилителем промех<уточной частоты, последовательно соединенные линию задержки, усилитель-органичитель, второй детектор видеоимпульсов, триггер, второй вход которого соединен через аттенюатор и третий детектор видеоимпульсов с входом передатчика, а выход триггера соединен со стробируемым входом основного усилителя промежуточной частоты, сигнальный вход которого соединен с входом первого детектопа видеоимпульсов, выход которого подключен к входу индикаторного устройства со стробоскопическим преобразователем. Работа всей радиосистемы синхронизируется синхронизатором, который подключен к входам синхронизации передатчика, индикаторного устройства и устройства сканирования, 2 ил.

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства дистанционного зондирования подповерхностных слоев почвы; на фиг. 2 — структурная схема индикаторного блока этого устройства.

Устройство дистанционного эо11дирования подповерхностных слоев почвы (фиг, 1) содержит антенную систему 1, к входу управления которой подключен выход блока 2 сканирования диаграммой напрсвлен11ости

16847 70 в угломестной плоскости, антенный коммутатср 3, передатчик 4. последовательно соединенные блок 5 высокой час1оты, линию

6 задержки, усилитель-ограничитель 7, второй детектор 8 и триггер 9, последовательно соединенные аттенюатор 10 и третий детектор 11, последовательно соединенные усилитель 12 промежуточной частоты (УПЧ), первый детектор 13 и индикаторный блок

14, а также синхронизатор 15, первый выход которого подключен к входу управления передатчика 4 и первому входу управления индикаторного блока 14, причем в1орой выход синхронизатора 15 подключен к второму входу управления индикаторного блока

14 и входу управления блока 2 сканирования, вход блока 5 высокой частоты подсоединен к выходу антенного коммутатора 3, включенного между переда1чиком 4 и 1нтенной системой 1, сигнальный вход УПЧ 12 подсоединен к выходу блока 5 высокой частоты, а вход стробирования — к выходу1риггера 9, вход аттенюатора 10 соединен с опорным выходом передатчика 4, а выход третьего детектора 11 — с входом установки нуля триггера 9.

Индикаторный блок 14 (фиг, 2) содсржит последовательно соединенные генеоатор

16 быстрого пилообразного напряжения, компаратор 17, генератор 18 строб-импульсов, стробоскопический смеситель 19, расширитель 20 импульсов, фильтр 21 нижних частот и усилитель 22 модулятора яркости, а также генератор 23 медленного пилообразного напряжения, делитель 24 частоты, электронно-лучевой индикагор 25, к входу горизонтальной развертки которого подключен выход генератора 26 горизон-альной развертки, причем первым входом синхронизации блока 14 служат обьединенные входы генератора 16 и делителя 24 частоты, вторым входом синхронизации блока

14 служит вход генератора 26, а сигнальным входом блока 14 — сигнальный вход ñòðîбоскопического смесителя 19. выход делителя 24 частоты соединен с входом генератора 23 медленного пилообразного напряжения, первый выход которого подключен к второму входу компаратора 17, а второй выход — к входу вертикальной развертки электронно-лучевого индикатора 25, вход модулятора яркости которого соединен с выходом усилителя 22, Устройство работает следующим образом.

Зондирующий импульс передатчика 4 через антенный коммутатор 3 поступает в антенную систему 1, Сканирование антенной системы 1 в боковой угломестной плоскости осуществляется блоком 2 сканиро5

55 вания. Диаграмма напранленности антенной системы 1 должна быть узкой как в направлении днижения летательного апарата, та < и в направлении бокового обзора в угломестной плоскости, Такая диаграмма может быть получена путем применения антенной решетки, состоящей иэ набора антенн, расположенных параллел»но одна под другой по верrèKàëè или параллельно в горизонтальной плоскости (фазовые центры расположены на горизонтали, перпендикулярной линии полета). Сканирование диаграммой направленности может быть осуществлено путем управления фаэовращагелями, подключенными к выходу каждой из антенн решетки, Часть энергии зондирующего импульса с опорного выхода передатчика 4 через аттенюатор 10 и 1ретий де1ектор 11 видеоимпульсов пос1упает на установочный вход триггера 9, устанавливающий триггер УПЧ

12, стробируемые каскады которого могут быть выполнены, например, на двухэатворных полевых транзисторах. Отраженный сигнал содержит информацию о границе раздела сред и о подповер :.остных слоях, причем большую ампли гуду ()удет иметь имп,льс, отраженныи or границы раздела сред. Отраженные импульсы принимаются антенной сис. смой 1 и через антенный коммутатор 3 поступают в блок 5 высокой часrory. где преобразуются в сигнал промежугочной частоты, предварительно фильтруются и усиливаются на этой частоте. Даfiep. эти сигналы поступают на линию б задержки, которая необходима для наиболее полного управления влияния отражений

or границы раздела сред на работу УПЧ 12 и последующих каскадов. Пусть, например, необходимо устранить влияние сигналов, отраженных or слоев с глубиной залегания псрядка 0,5-1 м. Время задержки в этом случае должно быть равно 1,6-3,3 нс, При наличии неровностей поверхности бсльшего размера это время может быть увеличено до требуемой величины, Задержка на такое время может быть обеспечена отрезком коаксиальной линии.

Сигнал с выхода линии б задержки поступает на усилитель-ограничитель 7 и второй детектор 8 видеоимпульсов. Выходной импульс детектора 8 поступает на вход триггера 9, устанавливая его в состояние единицы, в результате чего открываются стробируемые каскады УПЧ 12. Усиленные сигналы промежуточной частоты с выхода УПЧ 12 через первый детектор 13 поступают на индика1орный блок 14.

Работа устройства синхронизирована синхронизатором 15, который подключен к

1684770 входам синхронизации передатчика 4, блоY,l 2 cvàllèðîçýllèÿ, индикаторного блока 14.

Синхронизатор 15 еырабатыеаеl импульсы запуска передагчлка 4, импульсы запуска блоков разверток индикаторного блока 14, а также синхронизации блока 2 сканирования.

Использование col,алое MR/l0A длительности определяет ряд сферических особенностей их регистрации, поскольку требуется применение высокоскоростных электронных осциллографов, характеризующихся обычно недостаточными чувствительностью и яркос1 ью иэобрэжения. Вместе с тем, периодичность следования отраженных сигналов позволяет использовать стробоскопический метод обрабогки сигналое.

Сущность метода заключается е том, что осуществляется регистрация не самого исследуемого сигнала, а его отдельных выборок, каждая из которых формируется в различные периоды повторения данного сигнала.

Периодическая последовательность отраженных сигналов с выхода первого детектора 13 поступает на вход стробоскопического смеситсля 19 блока 14, куда одновременно подаются стробирующие импульсы, формируемые генератором 18. С лесиTPль 19 может быть еыпплнеk Il виде ключа, на основной вход которого поступаIoT регистрируемые сигналы, а на управляющий вход — импульсы стробирования блока 18. Компаратор 17 и генера;ор 18 могут быть выполнены на основе компарагора и ждущего релаксационного генератора, соответственно формирующих импульсы стробирования в моменты равенства напряжений, вырабатываемых генераторами 16 и 23 быстрого и медленного пилообразного напряжения, Длительность стробирующих импульсов настолько мала, что сигнал «е успевает заметно измениться за это время, а период их повторения превышает период повторения зондирующих сигналов на величину, называемую шагом считывания. К входам компаратора 17 подключены генератор 16 быстрого пилообразного напряжения и генератор 23 медленного пилообразного напряжения. При этом генераторы 1G и 23 запуск ются импульсами синлронизагора

15, причем генератор 16 — непосредственно, а генератор 23 — через делитель 24 частоты следования синхроимпульсов. При сравнении напряжений генератора 16(синхронных с импульсами запуска передатчика

4) и генератора 23 (который используется также в качестве генератора развертки электронно-лучевого индикатора 25 по вер5

55 тикали) в момент их равенства компаратор

17 запускает ждущий релаксационный генератор 18. Импульсы стробирования в каждом из периодов повторения сдвигаются относительно начала быстрого пилообразного напряжения на шаг считывания, Таким образом, в с лесителе 19 осуществляется последовательное считывание отдельных точек просматриваемого участка сигнала эа несколько периодов повторения, т.е. образуется последовательность импульсов, амплитуды которых пропорциональны мгновенным значениям отраженных сигналов в пределах выбранного для индикации временного участка, Эти сигналы преобразуются расширителем 20 в последовательность более длинных импульсов, что обеспечивает эффективное выделение их огибающей с помощью фильтра 21 нижних частот, Диапазон считывания при равенстве амплитуд пилообразных напряжений генераторов 16 и 23 определяется длительностью быстрого пилообразного напряжения. Длительность же просматриваемого участка в реальном масштабе времени равна периоду медленно о пилообразного напряжения. Таким образом, коэффициент трансфс рмации временного масш1аба может достигать значений порядка 10, что определяет возможность усиления огибающей в усилителе 22 модулятора яркости. Развертка по вертикальной оси электронной-лучевого индикатора 25 соответствует развертке по глубине обоэреваемого участка (вертикальная строчная развертка). По этой причине в качестве электронно-лучевого индикатора 25 используется в соответствии с устоявшейся тер|линологией индикатор с разверткой типа В. Электронно-лучевой индикатор 25 содержит усилители вертикального и горизонтального отклонения (иэображение формируется эа счет модуляции луча по яркости).

Горизонтальная (кадровая) развертка осуществляется генератором 26 развертки синхроимпульсмли второго выхода синхронизатора 15, следующими через встроенный в блок 14 делитель частоты, Эти же синхроимпульсы управляют и работой блока 2 сканирования антенной системы 1. Таким образом, на экране электронно-лучевого индикатора 25 в реальном масштабе времени наблюдается плоская яркостная картина подповерхностных целей, Обьемность изображения обеспечивается перемещением носителя устройства, При этом происходит последовательная во времени смена изображений на экране электронно-лучевого индикатора 25, Частоты вертикальной (строчной) и горизонтальной (кадровой) разверток могут

1684770 варьироваться в широких пределах в зависимости от скорости движения летательного аппарата. Эта скорость может изменяться от нулевого значения (для неподвижных вертолетов) до сотен метров в секунду. 5

Введение новых элементов функциональной схемы позволяет получить более высокую помехоустойчивость устройства по отношению к мешающим отражениям от границы раздела воздух — почва и более 10 достоверную информацию о структуре подповерхностных слоев почвы за счет подавления мешающих отражений и формирования объемного изображения.

Формула изобретения 15

Устройство дистанционного зондирования подповерхностных слоев почвы, содержащее передатчик, антенную систему, антенный коммутатор, выход которого подключен к входу последовательно соединен- 20 ных блока высокой частоты усилителя промежуточной частоты, первого детектора и индикаторного блока, блок сканирования диаграммой направленности, выход которого подключен к входу управления антенной 25 системой, и синхронизатор, первый выход которого подключен к входу управления передатчика и первому входу синхронизации индикаторного блока, причем второй выход синхронизатора подключен к входу управления блока сканирования и второму входу синхронизации индикаторного блока, а антенный коммутатор включен между передатчиком и антенной системой, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности и разрешающей способности измерений за счет исключения отражений от поверхности раздела воздух— почва, в него введены последовательно соединенные линия задержки, усилитель-ограничитель, второй детектор и триггер, выход которого подключен к входу стробирования усилителя промежуточной частоты, а также последовательно соединенные аттенюатор и третий детектор, выход которого подключен к входу установки нуля триггера, причем вход линии задержки соединен с выходом блока высокой частоты, а вход аттенюатора подключен к опорному выходу передатчика.

1684770

Составитель B,Ïoïîâ

Редактор Л,Веселовская Техред М,Моргентал

Корректор МДемчик

Производственно-издательскии комбинат "Патент"; г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3507 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5