Способ бесконтактного определения плотности лесных почв с целью минимизации уплотнения почвы трелевочными системами

 

Изобретение относится к способам бесконтактного определения плотности лесных почв и может быть использовано при прогнозировании проходимости трелевочных систем по слабонесущим грунтам. Способ включает создание направленного в почву с помощью приемно-передающего устройства излучения и прием на границе твердое тело-жидкость сигнала. По величине амплитуды сигнала, зависящей от угла излучения по отношению к горизонту поверхности почвы, судят о плотности почвы. Фиксируют заранее установленный угол излучения, при котором наблюдают максимум отраженного сигнала. Приемно-передающее устройство с антенной устанавливают на непрерывно движущемся по исследуемой трассе транспортном средстве. Обеспечено повышение точности измерения плотности почвы.

Изобретение относится к способам бесконтактного определения плотности лесных почв и может быть использовано при прогнозировании проходимости трелевочных систем по слабонесущим грунтам.

Известен двухлучевой способ определения плотности, заключающийся в облучении среды коллимированным пучком гамма-излучения и регистрации вторичного излучения в двух детекторах, удаленных от источника на разные расстояния. Детекторы регистрируют параллельные пучки однократно рассеянных квантов, по отношениям скоростей счета этих квантов судят о плотности среды в исследуемом участке (1).

Недостатком способа является низкая статистика при регистрации однократного рассеянного излучения, поэтому приходится регистрировать также и многократно рассеянное излучение, приходящее из участков меньшей глубины. Малая проникающая способность первичных и вторичных квантов и слабая интенсивность регистрируемого излучения приводят к повышенным требованиям, к активности источника. Но даже при достаточной активности источника размазывание первичного пучка и вклад многократно рассеянного излучения ограничивают глубинность способа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ для определения плотности с помощью акустических измерений, включающий создание направленного в почву с помощью приемно-передающего устройства излучения ультразвуковой частоты и прием отраженного на границе твердое тело-жидкость сигнала, по величине амплитуды которого, зависящей от угла излучения по отношению к горизонту поверхности почвы, судят о плотности почвы в данной точке (2).

В известном способе описано дискретное определение плотности почвы по длине трассы. Плотность почвы (или акустический импеданс) рассчитывают по углам экстремумов амплитуд принятых отраженных сигналов в этих точках. На эти экстремумы производится настройка углов излучения приемно-передающего устройства в каждой исследуемой точке трассы.

Известный способ не позволяет производить непрерывные измерения плотности почвы в процессе перемещения приемно-передающего устройства по исследуемой трассе. Отсюда и недостаточно высокая точность измерения плотности почвы по всей длине трассы.

Задачей настоящего изобретения является создание нового способа бесконтактного определения плотности лесных почв с целью минимизации уплотнения почвы трелевочными системами, обладающего высокой степенью точности измерения плотности почвы по исследуемой трассе.

Поставленная задача решается при применении спосооба бесконтактного определения плотности лесных почв, включающем создание направленного в почву с помощью приемно-передающего устройства излучения и прием на границе твердое тело-жидкость сигнала, по величине амплитуды которого, зависящей от угла излучения по отношению к горизонту поверхности почвы, судят о плотности почвы, в котором, согласно изобретению, для минимизации уплотнения почвы трелевочными системами фиксируют заранее установленный угол излучения, при котором наблюдают максимум отраженного сигнала, причем приемно-передающее устройство с антенной устанавливают на непрерывно движущемся по исследуемой трассе транспортном средстве.

В предлагаемом способе отсутствует дискретность определения плотности почвы по всей длине исследуемой трассы, что повышает точность измерения. Величина принимаемого непрерывного сигнала тарируется значениями плотности и по полученной тарировочной кривой судят о распределении плотности почвы по исследуемой трассе с учетом ее свойств, числа проходов трелевочных систем и рейсовой нагрузки. Проведя подобные исследования по различным трассам, можно выбрать оптимальный вариант, определить оптимальное количество проходов по трассе и оптимальную рейсовую нагрузку.

Сопоставительный анализ заявляемого способа и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого способа по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "новизна".

Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в повышении точности измерения плотности почвы по исследуемой трассе.

Поскольку при исследовании объекта изобретения по патентной и научно-технической литературе не выявлено решений, содержащих признаки заявляемого изобретения, отличительные от прототипа, следует сделать вывод, что заявляемое изобретение соответствует критерию "существенные отличия".

Использование заявляемого изобретения при бесконтактном определении плотности лесных почв обеспечивает соответствие изобретения критерию "промышленная применимость".

Способ бесконтактного определения плотности лесных почв с целью минимизации уплотнения почвы трелевочными системами воплощен в мобильном измерительном комплексе, к приборам которого предъявляются следующие требования: - бесконтактный способ измерения плотности почвы с расстояния от поверхности до датчиков не менее 0,4 м; - надежно работать в условиях вибрации с частотой до 40 - 45 гц и вибрационных условиях до 1,5 д а также при кратковременных перегрузках до 3,0 д; - максимальная скорость перемещения датчика плотности почвы относительно поверхности не более 0,8 м/с; - ток питания до 100 МА от источника постоянного тока не более 24 - 10% В; - стабильно работать при - 10 - 40^oC: - масса приборов не более 4 кг; - относительная погрешность - до 10%.

Источники информации.

1. Филиппов Е.М. Ядерная геофизика, т.1. Новосибирск, "Наука", 1973, с. 396.

2. Патент ГДР N 289338, кл. G 01 N 9/24, опубл. 25.04.91 (прототип).

Формула изобретения

Способ бесконтактного определения плотности лесных почв, включающий создание направленного в почву с помощью приемно-передающего устройства излучения и прием отраженного на границе твердое тело - жидкость сигнала, по величине амплитуды которого, зависящей от угла излучения по отношению к горизонту поверхности почвы, судят о плотности почвы, отличающийся тем, что для минимизации уплотнения почвы трелевочными системами фиксируют заранее установленный угол излучения, при котором наблюдают максимум отраженного сигнала, причем приемно-передающее устройство с антенной устанавливают на непрерывно движущемся по исследуемой трассе транспортном средстве.