JPS63210733A - Method and device for measuring depth of snow coverage - Google Patents
Method and device for measuring depth of snow coverageInfo
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- JPS63210733A JPS63210733A JP62043188A JP4318887A JPS63210733A JP S63210733 A JPS63210733 A JP S63210733A JP 62043188 A JP62043188 A JP 62043188A JP 4318887 A JP4318887 A JP 4318887A JP S63210733 A JPS63210733 A JP S63210733A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は光波送信器から光波を雪面に向けて投射し、雪
面からの反射光を光波受信器で受信した第1の受信信号
と、光波送信器からの光波を直接光波受信器で受信した
第2の受信信号との位相差により積雪の深さを測定する
方法およびその装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention projects a light wave from a light wave transmitter toward a snow surface, and receives reflected light from the snow surface with a light wave receiver. The present invention relates to a method and apparatus for measuring snow depth based on a phase difference between a first received signal and a second received signal obtained by directly receiving a light wave from a light wave transmitter by a light wave receiver.
(従来の技術)
従来、積雪の深さを測定する手段として、超音波式積雪
計と、赤外線式積雪計が知られている。(Prior Art) Ultrasonic snow gauges and infrared snow gauges are conventionally known as means for measuring the depth of snow.
すなわち、超音波積雪計は雪面の上方に取付けた超音波
送受波器により超音波を雪面に向けて発射し、雪面より
反射された超音波により、超音波送受波器に接続された
処理装置で時間を計測し、外部出力を送出している。な
お、超音波は気温により伝播速度が変化するので温度計
により一部補正を行なっている。In other words, an ultrasonic snow gauge uses an ultrasonic transducer installed above the snow surface to emit ultrasonic waves toward the snow surface, and the ultrasonic waves reflected from the snow surface cause the snow to be connected to the ultrasonic transducer. The processing device measures the time and sends an external output. Note that the propagation speed of ultrasonic waves changes depending on the temperature, so some correction is performed using a thermometer.
また、赤外線式積雪計は、雪面の上方に取付けた発光器
としての赤外線発光ダイオードから雪面に向けて照射し
、雪面からの反射光を雪面の上方に取付けた受光素子で
受信し、その赤外線発光ダイオードおよび受光素子に接
続された処理装置で処理し出力している。この方式の場
合、積″習の高さが変わるにつれて受光素子を駆動モー
タにより移動させて受光するようになっている。In addition, an infrared snow gauge emits light toward the snow surface from an infrared light emitting diode as a light emitter mounted above the snow surface, and receives reflected light from the snow surface with a light receiving element mounted above the snow surface. It is processed and output by a processing device connected to the infrared light emitting diode and the light receiving element. In this method, as the height of the stack changes, the light receiving element is moved by a drive motor to receive light.
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、前述した従来技術のうち、前者の超音波
式積雪計では、超音波が気温、風および温度などにより
音速誤差が生じるため音速補正をしなければならず、測
定深さの精度ならびに信頼性に問題がある。(Problem to be Solved by the Invention) However, among the conventional techniques described above, in the former ultrasonic snow gauge, sound speed errors occur due to air temperature, wind, temperature, etc. of ultrasonic waves, so sound speed correction must be performed. First, there are problems with the accuracy and reliability of the measured depth.
一方、後者の赤外線式積雪計では、受光素子を移動させ
なければならず、その移動動作が積雪深さの精度に影響
する。すなわら、受光素子の移動時における機械的変換
部に生じる誤差により前記超音波式積雪計と同様に測定
深さの精度ならびに信頼性に問題がある。On the other hand, in the latter type of infrared snow gauge, the light receiving element must be moved, and the movement affects the accuracy of snow depth. That is, similar to the ultrasonic snow gauge, there is a problem in the accuracy and reliability of the measured depth due to errors occurring in the mechanical converter when the light receiving element is moved.
本発明の目的は上記問題点を改善するため、気温、風速
および湿気などに影響を受けることなく、信頼性のある
高精度な積雪深さの測定結果が得られると共に長期的に
わたり安定な使用が可能な積雪深さの測定方法およびそ
の装置を提供することにある。The purpose of the present invention is to improve the above-mentioned problems by providing reliable and highly accurate snow depth measurement results that are not affected by temperature, wind speed, humidity, etc., and which can be used stably over a long period of time. The object of the present invention is to provide a method and device for measuring snow depth.
[発明の構成コ
(問題点を解決するための手段)
上記目的を達成するために、第1の発明は、地面上に立
設した支柱の上方部に設けられた光波送受信器の光波送
信器から所定の周波数に変調された光波を積雪面に向け
て投射し、積雪面がらの反射光を光波送受信器の光波受
信器で受信した第1の受光信号と、前記光波送信器から
光波受信器に向けて照射して光波受信器で受信した第2
の受光信号との位相差を測定して、その測定した位相差
を前記光波受信器に接続された計測演算処理部で積雪深
さに演算処理することで積雪深さの測定方法を構成した
。[Structure of the Invention (Means for Solving Problems)] In order to achieve the above object, the first invention provides a light wave transmitter/receiver of a light wave transmitter/receiver provided at the upper part of a support that is erected on the ground. A first light reception signal is obtained by projecting a light wave modulated to a predetermined frequency toward a snowy surface, and receiving reflected light from the snowy surface by a lightwave receiver of a lightwave transmitter/receiver, and from the lightwave transmitter to a lightwave receiver. The second beam was irradiated towards the target and received by the light wave receiver.
A method for measuring snow depth was constructed by measuring the phase difference between the measured phase difference and the received light signal, and calculating the measured phase difference into the snow depth in a measurement calculation processing section connected to the light wave receiver.
また、第2の発明は、地面上に立設した支柱の上方部に
取付フランジを設け、その取付フランジに支持ブラケッ
トを介して積雪面に光波を投射する光波送信器と積雪面
からの反射光を受信する光波受信器とをほぼ同じ高さ位
置に近接して備えた光波送受信器を回動自在に設け、前
記光波送信器に位相固定器を、前記光波受信器にミキサ
ーを設け、光波受信器に計測演算処理部を接続して積雪
深さの測定装置を構成した。In addition, the second invention provides a mounting flange on the upper part of a support that is erected on the ground, and a light wave transmitter that projects light waves onto the snow surface via a support bracket on the mounting flange, and a light wave transmitter that projects light waves from the snow surface. A light wave transmitter/receiver is rotatably provided with a light wave receiver that receives the light wave at approximately the same height position and close to the light wave receiver, a phase locker is provided on the light wave transmitter, a mixer is provided on the light wave receiver, and the light wave receiver is provided with a light wave receiver. A measurement calculation processing unit was connected to the device to construct a snow depth measuring device.
(作用)
本発明を採用することにより、地面に立設された支社に
設けた光波送受信器の光波送信器から所定の周波数に変
調された光波を雪面に向けて投射する。投射された光波
により雪面からの反射光を光波送受信器の光波受信器で
第1の受信信号として受信すると共に、光波送信器から
の光波を直接光波受信器で受信した第2の受信信号とを
光波受信器に設けたミキサーで第1の受信信号と第2の
受信信号の位相さを測定して、その位相差を計測演算処
理部で演算処理して例えば電圧で出力して自動的に積雪
深さが得られる。(Operation) By employing the present invention, a light wave modulated at a predetermined frequency is projected toward the snow surface from a light wave transmitter of a light wave transmitter/receiver installed in a branch installed on the ground. The light reflected from the snow surface by the projected light wave is received by the light wave receiver of the light wave transceiver as a first reception signal, and the light wave from the light wave transmitter is directly received by the light wave receiver as a second reception signal. The phase difference between the first received signal and the second received signal is measured by a mixer installed in the light wave receiver, and the phase difference is processed by the measurement processing unit and outputted as a voltage, for example, and automatically output. Snow depth can be obtained.
しかも、得られた積雪深さは従来の方式に比べて高精度
でかつ信頼性のある測定値となる。Moreover, the obtained snow depth is a more accurate and reliable measurement value than with conventional methods.
(実施例)
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings.
第1図を参照するに、積雪深さの測定装置1は地面GL
上に立設された支柱3と、その支柱3の上方部に支持フ
レーム5を介して下方層目へ向けて取付けられた計測部
7およびその計測部7と外部出力用コネクタ9により接
続された計測演算処理などを行なう制御装置11などか
ら構成される装置
地面GL上にある高さをもって積雪された場合、前記計
測部7に設けられた詳細を後述する光波送受信器の光波
送信器から光波を雪面に向けて投射し、雪面からの反射
光を光波送受信器の光波受信器で受信した第1の受信信
号と、光波送信器からの光波を直接光波受信器で受信し
た第2の受信信号との位相差を測定して光波送受信器と
雪面との距離dを求めて実際の積雪深さを得ようとする
ものである。Referring to FIG. 1, the snow depth measuring device 1 is located at the ground level GL.
A pillar 3 erected above, a measuring part 7 attached to the upper part of the pillar 3 through a support frame 5 toward the lower layer, and a measuring part 7 connected to the measuring part 7 by an external output connector 9. When the snow falls to a certain height above the ground GL, the device, which is composed of a control device 11 that performs measurement calculation processing, etc., transmits light waves from a light wave transmitter of a light wave transmitter/receiver, the details of which will be described later, provided in the measuring section 7. The first received signal is projected toward the snow surface and the reflected light from the snow surface is received by the light wave receiver of the light wave transmitter/receiver, and the second reception signal is received by the light wave receiver directly from the light wave transmitter. The actual snow depth is obtained by measuring the phase difference with the signal and determining the distance d between the light wave transmitter/receiver and the snow surface.
前記計測部5の外観構成が第2図、第3図および第4図
に示されている。第2図、第3図および第4図において
、前記支持フレーム5には取付はフランジ13が直交す
る方向第3図において左右方向に延伸して取付けられて
おり、その取付けフランジ13には第3図および第4図
から理解されるように、複数のブラケット15が離隔し
て一体的に支承されている。そのブラケット15間には
、L字形状の取付はブラケット17の下部における凸出
部が装着され、ビン19をブラケット15と取付はブラ
ケット17の凸出部に挿入し、ブラケット15の両側よ
りナツト21で締付は取付はブラケット17がブラケッ
ト15に対して回動自在に支承されている。The external configuration of the measuring section 5 is shown in FIGS. 2, 3, and 4. In FIGS. 2, 3, and 4, a flange 13 is attached to the support frame 5 so as to extend in the left-right direction in the direction orthogonal to FIG. As can be seen from the drawings and FIG. 4, a plurality of brackets 15 are integrally supported at a distance. Between the brackets 15, the protrusion at the bottom of the L-shaped bracket 17 is installed, and the bottle 19 is inserted into the bracket 15 and the protrusion of the bracket 17, and the nut 21 is inserted from both sides of the bracket 15. For tightening and mounting, the bracket 17 is rotatably supported by the bracket 15.
前記取付はブラケット13の他端部用2図において右端
部には、複数のブラケット23が隔離して一体的に支承
されており、そのブラケット23間には、ねじ部を有し
たバー25が装着され、ビン27をブラケット23とバ
ー25に挿入し、ブラケット23の両側よりフット29
で締付はバー25がブラケット23に固定されている。The above-mentioned mounting is for the other end of the bracket 13.A plurality of brackets 23 are isolated and integrally supported at the right end in FIG. 2, and a bar 25 having a threaded portion is installed between the brackets 23. Insert the bottle 27 into the bracket 23 and the bar 25, and insert the foot 29 from both sides of the bracket 23.
When tightening, the bar 25 is fixed to the bracket 23.
前記バー25のねじ部が前記取付はブラケット17の下
部における他端部に挿入され、第2図および第4図に示
されているように、取イ」けブラケット17の上下から
ナラ1−31で取付はブラケット17を支承している。The threaded portion of the bar 25 is inserted into the other end of the lower part of the mounting bracket 17, and removed from the top and bottom of the bracket 17 through the screws 1-31, as shown in FIGS. 2 and 4. The mounting supports the bracket 17.
上記構成により、ナツト31を上下に調整することによ
って、取付はブラケット17がビン21を支点として回
動されることになる。With the above configuration, by adjusting the nut 31 up and down, the mounting bracket 17 is rotated about the bin 21 as a fulcrum.
前記取付はブラケット17の上部には、光波送受信器3
3としての光波送信器35と光波受信器37が設けられ
、第3図にはそれぞれの投光レンズ39.受光レンズ4
1が示されている。The light wave transmitter/receiver 3 is mounted on the upper part of the bracket 17.
A light wave transmitter 35 and a light wave receiver 37 are provided as shown in FIG. Light receiving lens 4
1 is shown.
前記取付はブラケット17の前側第2図において左側に
は、中空円筒形状の防雪フード43が取付けられ、光波
送受信器33の各投光レンズ39゜受光レンズ41に雪
が付着するのを防止する役目を果している。一方、前記
取付はブラケット17の後側第2図において右側には、
後端部を半球面とした中空円筒形状の保護カバー45が
取付けられており、光波送受信器33を雪あるいは風か
ら保護する役目を果している。A hollow cylindrical snow protection hood 43 is attached to the front left side of the bracket 17 in FIG. I am accomplishing it. On the other hand, the mounting is on the rear side of the bracket 17 on the right side in FIG.
A hollow cylindrical protective cover 45 with a hemispherical rear end is attached, and serves to protect the light wave transmitter/receiver 33 from snow or wind.
なお、光波送受信器33には取付はブラケット17の一
部に穿設された孔より外部出力用コネクタ9の一端が接
続され、他端は前述した如く制御装置11に接続されて
いる。One end of the external output connector 9 is connected to the light wave transmitter/receiver 33 through a hole drilled in a part of the bracket 17, and the other end is connected to the control device 11 as described above.
而して、光波送受信器33は、ナツト31を調整するこ
とにより、ビン19を支点として取付はブラケット17
を介して回動し、積雪面に対して第1図に示す如く傾き
θを、積雪深さの測定をする間に予めセットすることが
できる。By adjusting the nut 31, the light wave transmitter/receiver 33 can be mounted on the bracket 17 using the bin 19 as a fulcrum.
The tilt angle θ with respect to the snow surface as shown in FIG. 1 can be set in advance while measuring the snow depth.
前記計測部7と計測演算処理などを行なう制御装置11
の構成ブロック図が第5図に示されている。第5図にお
いて、計測部7における光波送受信器33は光波送信器
35と光波受信器37とから構成されている。光波法、
信器35は光学系部47と光波送信部49とからなり、
光学系部47は対物レンズの投光レンズ39と中央部に
孔を穿設した反射ミラー51と、光波のしぼりを行なう
シャッター板53および光波の光量を自動調整する自動
光量調整装置55とから構成されている。A control device 11 that performs measurement calculation processing and the like with the measurement section 7
A block diagram of the configuration is shown in FIG. In FIG. 5, the light wave transceiver 33 in the measuring section 7 is composed of a light wave transmitter 35 and a light wave receiver 37. light wave method,
The transmitter 35 includes an optical system section 47 and a light wave transmitter section 49,
The optical system section 47 is composed of a projecting lens 39 as an objective lens, a reflecting mirror 51 with a hole in the center, a shutter plate 53 that squeezes light waves, and an automatic light amount adjustment device 55 that automatically adjusts the amount of light waves. has been done.
シャッター板53および自動光量調整装δ55は後述す
る制御装置11からの制御によりシャッター用モータ5
7.自動光ω調整用モータ59を駆動させて行なわれる
。The shutter plate 53 and the automatic light amount adjustment device δ55 are controlled by the shutter motor 5 under control from the control device 11, which will be described later.
7. This is done by driving the automatic light ω adjustment motor 59.
光波送信部49は15MHz発振器61.計算分周回路
631発光素子励振回路652位相固定回路67、フィ
ルター信号処理回路69および発光素子71から構成さ
れている。The light wave transmitter 49 includes a 15MHz oscillator 61. It is composed of a calculation frequency dividing circuit 631, a light emitting element excitation circuit 652, a phase locking circuit 67, a filter signal processing circuit 69, and a light emitting element 71.
一方、光波受信器37は光学系部73と光波受信部75
とから構成され、光学系部73は対物しンズの受光レン
ズ41と中央部に孔を穿設した反射ミラー77とからな
なつでいる。光波受信部75は受光素子77、高周波増
巾器79.ミキサー(アナログ乗算器)81および温度
補償回路83から構成されている。On the other hand, the light wave receiver 37 includes an optical system section 73 and a light wave receiving section 75.
The optical system section 73 is composed of an objective light receiving lens 41 and a reflecting mirror 77 having a hole in the center. The light wave receiving section 75 includes a light receiving element 77, a high frequency amplifier 79. It consists of a mixer (analog multiplier) 81 and a temperature compensation circuit 83.
この光波送信器35における光波送信部49の15MH
z発振器61で発振された光波は計数分周回路63で変
調周波数に変換され、その変調周波数は発光素子励振回
路65で強度に変調される。15MH of the light wave transmitter 49 in this light wave transmitter 35
The light wave oscillated by the z oscillator 61 is converted into a modulation frequency by a counting frequency divider circuit 63, and the modulation frequency is intensely modulated by a light emitting element excitation circuit 65.
強度に変調された変調光の送光信号は発光素子75から
反射ミラー71に投光され、反射ミラー71で反射され
て投光レンズ39に送られる。投光レンズ39に送られ
た送光信号は集光されて、第1図に示す如き積雪面に内
けて投射される。A light transmission signal of modulated light whose intensity is modulated is projected from the light emitting element 75 to the reflection mirror 71, reflected by the reflection mirror 71, and sent to the projection lens 39. The light transmission signal sent to the light projection lens 39 is condensed and projected onto the snow covered surface as shown in FIG.
積雪面で反射された反射光は受光レンズ41で集光され
、さらに反射ミラー75に反射されて光波受信部75の
受光素子77に第1の受信信号として受光される。さら
に、発光索子71からの送光信号は反射ミラー51.7
5を通過し、受光素子77に第2の受信信号として受光
され、受光素子77では積雪面からの第1の受信信号と
の間に位相差をもって受光されることになる。The reflected light reflected from the snow surface is collected by the light receiving lens 41, further reflected by the reflecting mirror 75, and received by the light receiving element 77 of the light wave receiving section 75 as a first received signal. Further, the light transmission signal from the light emitting cable 71 is transmitted to the reflection mirror 51.7.
5 and is received by the light receiving element 77 as a second received signal, and is received by the light receiving element 77 with a phase difference between it and the first received signal from the snow surface.
今、ここで送光信号を発光素子71から発射してから、
受光素子77で受信信号を得るまでの時間を王とすると
、
T=2d/c (sea)
但し、d:発光素子71.受光素子77から積雪までの
距離(IB)
C:光速(”l 3X 108 m /sec )とす
る。Now, after emitting the light transmission signal from the light emitting element 71,
If the time taken to obtain a received signal at the light receiving element 77 is defined as T=2d/c (sea), where d: the light emitting element 71. Distance (IB) from light receiving element 77 to snowfall C: Speed of light (13×108 m/sec).
となるから、時間Tを測定することにより、d =Tx
c /2
として、距離dを求めることができる。しかし、実際に
は、光速Cが非常に高速であるため、時間Tが非常に微
小となり、高分解能計測を行なうことが困難となるので
、本実施例では、前述した第1の受信信号は第2の受信
信号に対して距離に比例して位相が遅れる。Therefore, by measuring the time T, d = Tx
The distance d can be determined as c/2. However, in reality, since the speed of light C is very high, the time T becomes very small, making it difficult to perform high-resolution measurement. The phase is delayed relative to the received signal of No. 2 in proportion to the distance.
送光信号の変調周波数を15MH2としているので、波
長λ=C/15MHz :20mとなる。Since the modulation frequency of the light transmission signal is 15 MH2, the wavelength λ=C/15 MHz: 20 m.
ここで、距離dと、積雪における反射面の位相および受
光位置の位相は、第6図に示す如き関係がある。Here, the distance d, the phase of the reflecting surface in the snowfall, and the phase of the light receiving position have a relationship as shown in FIG.
例えば、発光素子71.受光素子77から積雪面である
反射面までの距離dを51とすると、送光位置の位相を
Ooとしたとき、反射面の位相はλ/4.再び受光素子
77の面での位相はλ/2となるから、距離dと位相差
φとの間には、d=λ/2X(φ/2π)廁
但し、φニラジアン
の関係があり、受光位置の位相差を測定することにより
距離を求めることができる。For example, the light emitting element 71. If the distance d from the light-receiving element 77 to the reflective surface, which is a snow-covered surface, is 51, and the phase of the light transmission position is Oo, then the phase of the reflective surface is λ/4. Again, the phase on the surface of the light receiving element 77 is λ/2, so there is a relationship between the distance d and the phase difference φ: d=λ/2X(φ/2π), where φniradian. Distance can be determined by measuring the phase difference in position.
d〉λ/2のとき、すなわち、dが10a+以上のとき
は、位相は再びOに戻って、第7図に示す如き鋸歯状と
なる。When d>λ/2, that is, when d is greater than or equal to 10a+, the phase returns to O again, resulting in a sawtooth shape as shown in FIG.
すなわち、d−λ/2xn+λ/2×(φ/2π)
但し、n =0.1.2.・・・
これにより、距lll1idと位相差φは比例関係にあ
ることが示され、位相差φを測定することにより、距離
dが求められるが本実施例ではn=Qの場合で行なって
いる。That is, d-λ/2xn+λ/2x(φ/2π), where n =0.1.2. ... This shows that there is a proportional relationship between the distance lll1id and the phase difference φ, and by measuring the phase difference φ, the distance d can be found, but in this example, this is done in the case of n=Q. .
受光素子77で受光した位相差の受信信号の15 M
Hzは高周波増巾器79で増巾されてミキサー81に入
力される。なお、受光素子77が温度によって変化する
のを一定に補償するため温度補償回路83によって受光
素子77の温度を補償している。15 M of the received signal with a phase difference received by the light receiving element 77
The Hz signal is amplified by a high frequency amplifier 79 and input to a mixer 81 . Note that in order to compensate for constant changes in the temperature of the light receiving element 77, the temperature of the light receiving element 77 is compensated by a temperature compensation circuit 83.
一方、15MHz発娠器61から位相固定回路67へあ
るいは、計数分周回路63を介して位相固定回路67に
入力された1 5MH2は、この位相固定回路67で一
定の周波数例えば<15M−15K)Hzに変換し、そ
の一定の周波数はフィルター信号処理回路69で不要な
成分や雑音を除去して局部発振信号(15M−15K)
Hzとして前記ミキサー81に取込まれる。On the other hand, 15MHz inputted from the 15MHz generator 61 to the phase locking circuit 67 or via the counting divider circuit 63 is input to the phase locking circuit 67 at a constant frequency (for example <15M-15K). Hz, and that constant frequency is converted into a local oscillation signal (15M-15K) by removing unnecessary components and noise in a filter signal processing circuit 69.
The signal is taken into the mixer 81 as Hz.
ミキサー81では位相差を時間的に拡大するため周波数
変換を行なっている。ミキサー81においては、例えば
入力信号として5iO1α、 sinβの信号をすると
、その出力は、
sin a −sin β=1/2− (cos
(α−β)−COS (α十β))となり、α−
βを差成分、α十βを和成分として2つの周波数が出力
にあられれるが、この中の差成分を取り出す原理となっ
ている。 したがって、ミキサー81には、sin(1
5M)−12>と、sin (15M−15K) H
zが入力されるので、その差成分として中間周波数15
KHzが出力として取出せる。この15KH2の位相2
π(360°)は時間に換算すると、Tc =1/15
KHz−66,6xlO’seCとなる。The mixer 81 performs frequency conversion to temporally expand the phase difference. In the mixer 81, for example, when input signals are 5iO1α and sinβ, the output is sin a −sin β=1/2− (cos
(α−β)−COS (α1β)), α−
Two frequencies are outputted with β as a difference component and α+β as a sum component, and the principle is to extract the difference component among these frequencies. Therefore, the mixer 81 has sin(1
5M)-12> and sin (15M-15K) H
Since z is input, the intermediate frequency 15 is the difference component.
KHz can be extracted as output. Phase 2 of this 15KH2
When converting π (360°) into time, Tc = 1/15
KHz-66, 6xlO'seC.
なお、受信信号の15MHzの位相2π(360° ン
は同様に、丁A = 1/15M1−IZ =66゜6
x 10−9secであるから、Tc =1000x
TAで同一位相差であって、時間的に1000倍に拡大
され位相差測定を容易にし、分解能が高められるのであ
る。In addition, the phase of 15MHz of the received signal is 2π (360°).
Since x 10-9 sec, Tc = 1000x
With TA, the same phase difference is magnified 1000 times temporally, making it easier to measure the phase difference and improving resolution.
光波受信部75には、受信信号増巾器85が接続されて
いる。すなわち受信信号増巾器85の中間周波増巾器8
7が前記光波受信部75のミキサー81に接続されてい
て、ミキサー81からの中間周波数15Kl−1zが中
間周波増巾器87で増巾される。中間周波増巾器87に
は自動利得制御器89が接続されていて、この自動利得
制御器89で自動的に周波数を制御し、自動利得制御器
89に接続されたバンドパス回路91では周波数の増巾
率を制御している。バンドパス回路91を経た中間周波
数はバンドパス回路91に接続された波形整形器93で
波形処理される。A received signal amplifier 85 is connected to the light wave receiving section 75 . That is, the intermediate frequency amplifier 8 of the received signal amplifier 85
7 is connected to the mixer 81 of the light wave receiving section 75, and the intermediate frequency 15Kl-1z from the mixer 81 is amplified by the intermediate frequency amplifier 87. An automatic gain controller 89 is connected to the intermediate frequency amplifier 87, and this automatic gain controller 89 automatically controls the frequency, and a bandpass circuit 91 connected to the automatic gain controller 89 controls the frequency. Controls the amplification rate. The intermediate frequency that has passed through the bandpass circuit 91 is subjected to waveform processing by a waveform shaper 93 connected to the bandpass circuit 91.
なお、バンドパス回路91と波形整形器93との間には
整流回路95を介して自動利得検出器97が接続されて
いて、(の自動、利得検出器97は前記自動利得制御器
89に接続されていて、中間周波数をフィードバック制
御している。Note that an automatic gain detector 97 is connected between the bandpass circuit 91 and the waveform shaper 93 via a rectifier circuit 95, and the automatic gain detector 97 is connected to the automatic gain controller 89. and feedback control of the intermediate frequency.
整流回路95と自動利得検出器97とに接続された光量
比較回路99は後述する入出力変換器を介して前記自動
光m調整用モータ59に接続されていて、光値の比較を
行なっている。A light amount comparison circuit 99 connected to the rectifier circuit 95 and the automatic gain detector 97 is connected to the automatic light m adjustment motor 59 via an input/output converter to be described later, and compares the light values. .
また、前記中間周波増巾器87と自動利得制御器89と
の間に接続された整流回路101には、前記シャッター
用モータ57を制御する制御回路103が接続されてい
る。この制御回路103は入出力変換装置を介してシャ
ッター用モータ57に接続されていて、前記シャッター
板53のしぼりを制御している。Further, a control circuit 103 for controlling the shutter motor 57 is connected to a rectifier circuit 101 connected between the intermediate frequency amplifier 87 and the automatic gain controller 89. This control circuit 103 is connected to a shutter motor 57 via an input/output conversion device, and controls the shutter plate 53 to be squeezed.
前記波形整形器93には、位相検出器105が接続され
ていて、波形整形器93で処理された中間周波数の波形
が位相検出器105に取込まれて、アナログからデジタ
ルに変換され、位相差φを検出している。A phase detector 105 is connected to the waveform shaper 93, and the intermediate frequency waveform processed by the waveform shaper 93 is taken into the phase detector 105, converted from analog to digital, and the phase difference is calculated. φ is being detected.
位相検出器105には計数論理回路107が接続されて
いて、この計算論理回路107では、前記位相検出器1
05で得られた位相差φをもとにして、d−λ/2X(
φ/2π)により距離dが得られる。A counting logic circuit 107 is connected to the phase detector 105, and in this calculation logic circuit 107, the phase detector 1
Based on the phase difference φ obtained in 05, d−λ/2X(
φ/2π) gives the distance d.
計数論理回路107にはコンピューターユニツ1〜10
9が接続されていて、しかもコンピューターユニット1
09にはROM111が接続されている。このROMI
11には、地面GLから光波送受信器33までの高さ
Hlや、光波送受信器33の垂直に対する傾斜角θが予
め記憶されている。The counting logic circuit 107 has computer units 1 to 10.
9 is connected, and computer unit 1
09 is connected to a ROM 111. This ROMI
11 stores in advance the height Hl from the ground GL to the lightwave transceiver 33 and the inclination angle θ of the lightwave transceiver 33 with respect to the vertical.
コンピューターユニット109には、計数論理回路10
7で得られた距離dと、ROM111に記憶されている
高さH+ 、傾斜角θとが取込まれて、l−1−1−1
1−d 008θの式より演算処理される。The computer unit 109 includes a counting logic circuit 10
The distance d obtained in step 7, the height H+ and the inclination angle θ stored in the ROM 111 are imported, and the
The calculation process is performed using the formula 1-d 008θ.
コンピューターユニット109には入出力変換器113
が接続されていて、入出力変換器113には、それぞれ
デジタル/アナログ変換器115゜デジタル液晶表示器
117.BUSY、機器異状。The computer unit 109 has an input/output converter 113
are connected to the input/output converter 113, and a digital/analog converter 115.degree. digital liquid crystal display 117. BUSY, equipment abnormality.
測距エラーなどのエラー表示信号119および各モータ
などが接続されている。An error display signal 119 such as a distance measurement error, each motor, etc. are connected.
なお、交流電源から直流電源+12Vを介して電源(直
流/直流変換器)121が接続されていて、各種装置に
接続されている。Note that a power supply (DC/DC converter) 121 is connected from the AC power supply via a DC power supply of +12V, and is connected to various devices.
デジタル/アナログ変換器115で変換された積雪深さ
Hの電圧が例えば第8図に示す如く数回の測定によるデ
ータ出力として出力される。したがって、より正確な積
雪深さHが求められる。The voltage of the snow depth H converted by the digital/analog converter 115 is output as data output based on several measurements, as shown in FIG. 8, for example. Therefore, a more accurate snow depth H is required.
また、デジタル液晶表示器117にはデジタル値が表示
されて読み取ることもできる。Further, digital values can also be displayed and read on the digital liquid crystal display 117.
次に、本実施例の動作を簡単に説明すれば、まず外部か
ら供給される電源がONされると、一定時間のウオーム
アツプ期間中
自動的に測定を開始する。ウオームアツプ期間中は本体
からエラー表示信号119としてのBUsY信号を出し
、データ出力要求があっても無視さレル。ウオームアツ
プ期間中、本体のコンピューターユニット109により
受信光量および内部較正光路のチェックを行ない、機器
が正常に動作しているかを確認する。Next, the operation of this embodiment will be briefly described. First, when the power supplied from the outside is turned on, measurement is automatically started during a warm-up period of a certain period of time. During the warm-up period, the main unit outputs a BUsY signal as an error display signal 119, and even if there is a data output request, it is ignored. During the warm-up period, the computer unit 109 of the main body checks the amount of received light and the internal calibration optical path to confirm whether the device is operating normally.
受信光量が適正になると、自動的に測定を開始する。測
定には最低例えば2 secの時間を要し、測定は電源
がOFFされるまで連続して行なわれる。When the amount of received light becomes appropriate, measurement starts automatically. The measurement takes at least 2 seconds, for example, and the measurement is continued until the power is turned off.
データ出力には第8図に示されたように移動平均された
値が連続して出力される。すなわち、1回目のデータと
2回目のデータの平均値が出力され、その平均値と第3
回目のデータの平均値が出力され、0回の測定ではn回
目までの平均値で出力される。な−お、本実施例のデー
タとしては、aha単位で出力される。As shown in FIG. 8, moving averaged values are continuously outputted as data output. In other words, the average value of the first data and the second data is output, and the average value and the third
The average value of the data for the 0th measurement is output, and for the 0th measurement, the average value for up to the nth measurement is output. Note that the data in this embodiment is output in units of aha.
連続測定中、各回の測定間には、光m比較回路99によ
って、自動光量調整用モータ59を駆動さ往て自動光量
調!!!装置55で光量の調整が自動的に行なわれる。During continuous measurement, between each measurement, the light m comparison circuit 99 drives the automatic light amount adjustment motor 59 to automatically adjust the light amount! ! ! The device 55 automatically adjusts the amount of light.
以上のごとき説明から判るように、積雪深さが自動的に
かつ正確に測定することができる。光波送受信器は防雪
フード、保護カバーにより保護されているのであらゆる
積雪状態1強風下においても測定可能である。As can be seen from the above explanation, snow depth can be measured automatically and accurately. The light wave transmitter/receiver is protected by a snow hood and protective cover, so it can perform measurements under all snow conditions and strong winds.
光波送受信器は積雪上方に設けられており、瞬間的に測
定しているので、積雪面に直接影響を与えることがない
。The light wave transmitter/receiver is installed above the snow and measures instantaneously, so it does not directly affect the snow surface.
積雪面は凹凸形状をしているから、連続した数回の測定
値を平均化して算出することによって、非常に信頼性の
あるデータが得られる。積雪面の傾斜が45度以内であ
れば充分測定が可能である。Since the snow surface has an uneven shape, extremely reliable data can be obtained by averaging several consecutive measurements. If the slope of the snow surface is within 45 degrees, sufficient measurement is possible.
さらに、本測定装置の機構は簡素化されているので故障
も極めて少なく、メンテナンスの面で有利である。Furthermore, since the mechanism of this measuring device is simplified, failures are extremely rare and it is advantageous in terms of maintenance.
なお、本発明は前述した実施例に限定されることなく、
適宜の変更を行なうことにより、その他の態様で実施し
得るものである。Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments,
By making appropriate changes, other embodiments can be implemented.
[発明の効果]
以上のごとき実施例の説明より理解されるように、本発
明によれば、従来の温度補正による音波方式や、レンズ
を使った光波方式に比べて、高精度にかつ正確に積雪深
さを自動的に測定することができる。[Effects of the Invention] As can be understood from the description of the embodiments above, according to the present invention, it is possible to achieve high precision and accuracy compared to the conventional acoustic wave method using temperature correction or the light wave method using a lens. Snow depth can be measured automatically.
積雪面は凹凸状となっているので、連続的に数回測定し
その平均値で積雪深さを測定しているので非常に信頼性
のあるデータを得ることができる。Since the snow surface is uneven, the snow depth is measured several times in succession and the average value is used to measure the snow depth, making it possible to obtain extremely reliable data.
光波送受信器は防雪フード、保護カバーにより保護され
ているのであらゆる積雪状態1強風下でも測定が可能で
ある。The light wave transmitter/receiver is protected by a snow hood and protective cover, so measurements can be taken in all snow conditions and even under strong winds.
本装置の構成は簡素化されているので、故障も極めて少
なく、メンテナンスの面で非常に有利である。Since the configuration of this device is simple, failures are extremely rare and it is very advantageous in terms of maintenance.
第1図は本発明の全体を示す正面図である。第2図は第
1図における■矢視部の拡大側面図、第3図は第2図の
正面図および第4図は第2図の後面図である。
第5図は本実施例の主要部である構成ブロック図である
。第6図は光波送受信器と積雪面との距離dと、反射面
の位相および受光位置の位相との関係を表わす図である
。
第7図は距@dと位相φとの関係を表わす図、第8図は
積雪深さを表わす一例のデータである。
[図面の主要な部分を表わす符号の説明]1・・・積雪
深さの測定装置 3・・・支柱33・・・光波送受信器
35・・・光波送信器37・・・光波受信器 43・
・・防雪フード45・・・保護カバー 71・・・発光
素子77・・・受光素子 81・・・ミキサー105・
・・位相検出器
109・・・コンピューターユニット
代理人 弁理士 三 好 保 男
2.5m5m7.5m
第6図
第7図
第8図FIG. 1 is a front view showing the entirety of the present invention. FIG. 2 is an enlarged side view of the section viewed from the arrow ■ in FIG. 1, FIG. 3 is a front view of FIG. 2, and FIG. 4 is a rear view of FIG. 2. FIG. 5 is a block diagram showing the main parts of this embodiment. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the distance d between the light wave transceiver and the snow surface, the phase of the reflecting surface, and the phase of the light receiving position. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the distance @d and the phase φ, and FIG. 8 is an example of data showing the snow depth. [Explanation of symbols representing main parts of the drawing] 1...Snow depth measuring device 3...Strut 33...Light wave transmitter/receiver 35...Light wave transmitter 37...Light wave receiver 43.
...Snow protection hood 45...Protective cover 71...Light emitting element 77...Light receiving element 81...Mixer 105.
...Phase detector 109...Computer unit representative Patent attorney Yasuo Miyoshi 2.5m5m7.5m Figure 6 Figure 7 Figure 8
Claims (4)
送受信器の光波送信器から所定の周波数に変調された光
波を積雪面に向けて投射し、積雪面からの反射光を光波
送受信器の光波受信器で受信した第1の受光信号と、前
記光波送信器から光波受信器に向けて照射して光波受信
器で受信した第2の受光信号との位相差を測定して、そ
の測定した位相差を前記光波受信器に接続された計測演
算処理部で積雪深さに演算処理することを特徴とする積
雪深さの測定方法。(1) Light waves modulated at a predetermined frequency are projected toward the snow surface from the light wave transmitter/receiver installed at the upper part of the pillar installed on the ground, and the light reflected from the snow surface is converted into light waves. Measuring the phase difference between a first received light signal received by a light wave receiver of a transceiver and a second received light signal irradiated from the light wave transmitter toward the light wave receiver and received by the light wave receiver, A method for measuring snow depth, characterized in that the measured phase difference is calculated into a snow depth by a measurement calculation processing unit connected to the light wave receiver.
て電圧値として出力することを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の積雪深さの測定方法。(2) The snow depth measuring method according to claim 1, wherein the measurement calculation processing section averages a plurality of snow depths and outputs the average as a voltage value.
設け、その取付フランジに支持ブラケットを介して積雪
面に光波を投射する光波送信器と積雪面からの反射光を
受信する光波受信器とをほぼ同じ高さ位置に近接して備
えた光波送受信器を回動自在に設け、前記光波送信器に
位相固定器を、前記光波受信器にミキサーを設け、光波
受信器に計測演算処理部を接続してなることを特徴とす
る積雪深さの測定装置。(3) A mounting flange is provided on the upper part of the pillar installed on the ground, and a light wave transmitter that projects light waves onto the snow surface via a support bracket on the mounting flange and a light wave receiver that receives reflected light from the snow surface A light wave transmitter/receiver is rotatably provided with a light wave transmitter and receiver in close proximity to each other at approximately the same height position, a phase fixer is provided on the light wave transmitter, a mixer is provided on the light wave receiver, and a measurement calculation process is performed on the light wave receiver. A snow depth measuring device characterized by connecting parts.
保護カバーで覆われていることを特徴とする特許請求の
範囲第3項記載の積雪深さの測定装置。(4) The snow depth measuring device according to claim 3, wherein the light wave transmitter/receiver is covered with a snow protection hood on the front side and a protective cover on the rear side.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62043188A JPS63210733A (en) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | Method and device for measuring depth of snow coverage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62043188A JPS63210733A (en) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | Method and device for measuring depth of snow coverage |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63210733A true JPS63210733A (en) | 1988-09-01 |
JPH0476638B2 JPH0476638B2 (en) | 1992-12-04 |
Family
ID=12656943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62043188A Granted JPS63210733A (en) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | Method and device for measuring depth of snow coverage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63210733A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2813870A1 (en) | 2013-06-11 | 2014-12-17 | Ceská Zemedelská Univerzita V Praze | Device for measuring of the time course of snow height, air temperature and temperature profile of snow layer |
WO2021209162A1 (en) * | 2020-04-15 | 2021-10-21 | Vega Grieshaber Kg | Sensor assembly with alignment device |
-
1987
- 1987-02-27 JP JP62043188A patent/JPS63210733A/en active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2813870A1 (en) | 2013-06-11 | 2014-12-17 | Ceská Zemedelská Univerzita V Praze | Device for measuring of the time course of snow height, air temperature and temperature profile of snow layer |
WO2021209162A1 (en) * | 2020-04-15 | 2021-10-21 | Vega Grieshaber Kg | Sensor assembly with alignment device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0476638B2 (en) | 1992-12-04 |
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