Brevet FR2226670A1 — publié le 19741115

Des appareils automatiques pour la mesure de la hauteur et de la nature de la neige sont extrêmement nécessaires pour beaucoup d'obJectifs, par exemple pour le contre de la hauteur de la neige dans les régions exposées aux dangers d'avalanches pour la mesure de la position de la neige dans les bassins hydrologiques de centrales électriques, etc. Les appareils susceptibles d'être enfouis complètement dans le sol sont particulièrement avantareux, étant donné qu'ils ne risquent pas d'être endommagés par les avalanches. Les constructions mécaniques présentent en outre 'inconvénient qu'elles sont mises en danger par la neige glIssante. En outre, pour les parties mobiles, il y a le risque de blocage par le gel. Jusqu'ici, il existe uniquement des appareils en forme de tige, dont les indocations sont lues à distance à 11 aide de lunettes d'approche. D'autres propositions visent à faire fondre la neige et à déterminer la quantité d'eau fondue à la manière des pluviomètres.On pourrait songer à faire appel aux procédés de sondage par écho, mais ceux-ci n'ont jusqu'ici pas conduit au résultat désiré, car les vibrations sonores très favorables dans l'eau xultresons) sont fortement amorties dans la neige et quten outre la surface de la neige ne constitue pas de limita nette susceptible d'engendrer un bon signal. I1 a pour cette raison été proposé d'utiliser les ondes électromagnétiques les plus courtes. I1 est émis une impulsion par une antenne directionnelle, et l'onde réfléchie est captée et exploitée. L'antenne à armure en feuillard5 par exemple en cornet est alors enfouie dans le sol. Cela présente encore l'avantage supplémentaire résidant dans le fait qu'il est mesuré nc.n seulement la hauteur totale de la neige, mais également les différentes couches de neige, dont la connaissance est particulierement utile pour l'avertissement des avalanches. Etant donné que la neige ne laisse bien passer les ondes électromaFrnétiques que dans la gamme jusqu'à 10 GHz, et que d'autre part une résolu- tion en longueur de 1,5 ... 15 cm est exigée, seules des durées d'impulsion de 0,1 ... 1 ns entrent en ligne de compte. Etant donné que dans le présent cas le système peut ne travailler qu'avec un petit nombre de cycles d'onde, il est préférable de n'émettre que des impulsions individuelles, telles qu'elles peuvent etre engendrées par exemple à l'aide de diodes à récupération en échelon unité. Cela a été proposé pour d'autres usages, mais présente dans le cas actuel des avantages particuliers. L'invention est maintenant décrite plus en détail avec référence au dessin annexé, dans lequel La Fig. 1 est un schéma de principe de l'appareil, en élévation latérale. La Fig. 2 est une vue en plan correspondant à la Fig. 1. La Fig. 3 est le graphique oscillographique. La Fig. 4 est une vue schématique illustrant l'implantation de l'installation. La Fig; 1 est un schéma de principe. L'appareil 1 est enfoui dans le sol, seul émerge le couvercle 2 de préférence légèrement bombé fabriqué en une matière plastique'appropriée ou un matériau similaire. Le boîtier 3 constitue l'enceinte du dispositif émetteur. ne antenne à armure en feuillard en cornet 4 émet les signaux du dispositif émetteur, ceux-ci sont réfléchis par les couches de neige ou 12 surface 7 de la neige, et arrivent à l'antenne réceptrice 8; le dispositif récepteur, par exemple des diodes d'échantillonnage 9, module le signal de sortie. L'émetteur et le récepteur sont commandés par un dispositif de contrôle commun 10. Un dispositif émetteur télémétrique permet la transmission sans fil ou par fil, de la manière traditionnelle, vers une station de réception à distance.Pour le rayonnement de l'impulsion individuelle, les antennes doivent être dotées de dispositifs dtamortisse- ment, de préférence des résistances. La Fig. 2 représente l'appareil en vue en plan. La paroi de séparation 12 facilite le dés accouplement du dispositif émetteur et du dispositif récepteur, étant donné que par suite de la courte durée disponible, des équipements de commutation ou de sécurité, comme dans les radars aéronautiques, sont difficiles à réaliser. Les appareils de mesure de ce type sont an général installés à distance assez grande des postes d'enregistrement, et c'est la raison pour laquelle le balayage fonctionnant suivant le principe de l'oscillographe d'échantillonnage est particulièrement recommandé. La basse fréquence captée par exemple jusqu'à 30 kHz au maximum, peut être transmise aisément à l'aide d'émetteurs télémétriques ou de lignes de téléphonie. Au lieu d'appliquer la technique globale de ltosillo- graphe d'échantillonnage, on peut aussi procéder à un balayage lent point par point. La Fig. 3 représente un graphique oscillographique, le signal 13 est le signal de diaphonie de l'émetteur sur le récepteur. Le signal 14 traduit partiellement le côté inférieur de la couche de neige 6, le signal 15 traduit le côté supérieur, le signal 16 correspond à la réflexion par la couche supérieure de la neige. Le système ci-dessus décrit permet uniquement de mesurer exactement les durées de réflexion. L'indication exacte de le hauteur de la neige est fonction de la connaissance de la densité et d'autres propriétés électriques de la neige. Suivant un développement de l'invention, il est dès lors proposé de disposer, à des niveaux connus, des réflecteurs angulaires, qui constituent des repères de hauteur. Au cas où ces réflecteurs seraient endommagés par une avalanche, l'appareil ne devient pas inutilisable, mais n'est seulement plus étalonné. Ces réflecteurs devraient être disposés dans la mesure du possible au bord du cône de rayonnement, par exemple en spirale. Ces réflecteurs permettent également de procéder à une mesure absolue de l'énergie réfléchie, pour la comparaison avec l'énergie émise, et l'amortissement permet d'obtenir des renseignements relatifs également à d'autres caractéristiques de la neige, par exemple la teneur en eau. Aux Figs. 2 et 4 sont représentés des réflecteurs angulaires 18 à différents niveaux, ils sont disposés de préférence de manière telle qu'ils ne perturbent pas le rayonnement direct et dès lors non plus-les signaux de réflexion des couches. Ils permettent un étalonnage plus précis et, par l'intermédiaire d'une comparaison d'amplitudes, une mesure- de l'amortissement sur la distance intéressée. I1 est avantageux de compenser un amortissement en fonction du temps exactement défini, de telle sorte qu'il suffit d1enregistrer et d'analyser les écarts seulement. I1 est souvent intéressant de connaître la stratifica ticn de la neige tombée et non ce-lle de la neige qui a subsisté après que le vent en ait chassé une partie. A cet effet, l'appareil de mesure sera, conformément à l'invention, muni d'un tube ouvert en haut, qui recueille la neige et l'enregistre dans la succession naturelle. Les appareils du type décrit non seulement peuvent etre utilisés pour la mesure de la hauteur directe de la neige, mais également sont en mesure de fournir des informations relatives à l'épaisseur de corniches de neige, s'ils sont implantés de manière appropriée. Avee les deux modes dtim- plantation il est possible de donner l'alerte lorsqu'une hauteur de neige déterminée est dépassée et immédiatement lors de la formation de couches de neige, de telle sorte que des précautions peuvent être prises en temps voulu pour écarter le danger. REVENDICATIONS 1.- Appareil pour la mesure de la hauteur et de la nature de la neige, aux fins de la prédiction d'avalanches, caractérisé par le fait qu'une impulsion d'environ 0,1 ns est émise périodiquement par une antenne émettrice atténuée et que dansune antenne réceptrice est capté le signal réfléchi par les différentes couches de neige, signal qui à l'aide d'un oscillographe d'échantillonnage en lui-meme connu est représenté sous forme de courbe. 2.- Appareil selon la revendicataon 1, caractérisé par le fait ou 'une impulsion individuelle est émise. 3. - Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'une antenne à armure en feuillard en cornet est utilisée. 4.- Appareil selon l'une quelconque des revendications de 1 à 3, caractérisé par le fait que le signal réfléchi est analysé à l'aide d'un système de balayage d'échantillonnage en lui-même connu. 5.- Appareil selon l'une quelconque des revendications de 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on utilise un balaya- ça point par point. 6.- Appareil selon l'une quelconque des revendications de 1 à 5, caractérisé par le fait que des repères de hauteur, par exemple des réflecteurs angulaires, sont disposés de préférence au bord du cône de rayonnement. 7.- Appareil selon l'une quelconque des revendications de 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il est procédé à une mesure d'absorption du signal réfléchi par les réflecteurs angulaires . 8.- Appareil selon l'une quelconque des revendications de 1 à 7, caractérisé par le fait qu'un tube ouvert ou simi lnire diminue l'incidence du vent. 9.- Appareil selon l'une quelconque des revendications de 1 à 7g caractérise par le fait qu'une alerte est déclenchée automatiquement lorsqu'une épaisseur de neige détermi- née est dépassée ou lors de la formation de couches de neige d'une nature déterminée.