1. Risināmā problēma
Šobrīd ledus biezuma mērīšana uz upēm un ezeriem ir laikietilpīgs process, kur ledus biezuma apsekošanai tiek izmantota ledus urbšanas metode un biezuma noteikšana izmantojot specializētu mērlineālu.. Šāda pieeja ir nepraktiska lielu teritoriju apsekošanai, kā arī apgrūtina ūdens straumju izraisītu ledus biezuma samazinājuma zonu noteikšanu.
2. Sniegtais labums
Portatīvs bezkontakta ledus biezuma mērītājs dod iespēju ātri un ērti mērīt ledus biezumu. Šāda rokas bezkontakta mērīšanas veida iekārt spēj reālā laikā attēlot ledus biezuma mērījumu datus uz iekārtas displeja, kā arī saglabāt apsekošanas datus lokāli vai nosūtīt uz attālinātu serveri.
Iekārtas vieglums ļauj to potenciāli izmantot priekš plašu teritoriju ledus biezuma kartēšanas izmantojot bezpilota braucošas vai lidojošas platformas.
3. Tehnoloģijas mērķis
Tehnoloģijas sākotnējais mērķis ir atvieglot un paātrināt ledus biezuma mērījumu datu ieguves procesu. Potenciālais nākotnes mērķis ir pilnībā automatizēt datu ievākšanas procesu, izmantojot: a) stacionāri novietotas iekārtas; b) uz lidojošām vai braucošām platformām novietotas iekārtas.
4. Tehnoloģijas apraksts
Bezkontakta ledus biezuma mērītāja iekārtas prototipā tiek izmantota EDI attīstīta uz taktējama komparatora balstīta ultraplatjoslas impulsu radara sensoru tehnoloģija. Viena no būtiskākajām šīs tehnoloģijas sastāvdaļām ir radara uztvērējā izmantotais taktējama komparatora veida signālu pārveidotājs. Šāda risinājuma izmantošana sniedz iespēju periodisku signālu uztvert zem trokšņa līmeņa tādējādi tiek samazināta nepieciešamība pēc lielas izstarotās jaudas un uzlabota uztvērēja darbības lietderība. Līdz ar to taktējamā komparatora izmantošana dod arī energoefektivitāti, kas it sevišķi ir būtiska mobilām iekārtām. Papildus uztvērējā tiek izmantots ekvivalentā laika (stroboskopisko) signālu pārveidošanas princips, kas ļauj periodisku augstfrekvences signālu pārveidot zemfrekvences ekvivalentā laika signālā. Šāda darbības principa izmantošana samazina iekārtas izmaksas, jo zemfrekvences ekvivalentā laika signālā apstrādei var izmantot daudz plašāk pieejamās un lētākās standarta komponentes.
5. Darbības princips
Darbības princips balstās uz laikā šauru radioimpulsu raidīšanu vidē. Radioimpulsam pārvietojoties vidē, tas atstarojās no dažādu slāņu virsmām, kurām ir atšķirīgi elektriskie un magnētiskie parametri, šajā gadījumā tās būtu slāņu pārejas: gaiss-sniegs, sniegs-ledus, ledus-ūdens. Daļa no raidītā rādioimpulsa enerģijas atstarojas atpakaļ vidē un daļa turpina pārvietoties tālāk, tādējādi dodot iespēju mērīt vairāku slāņu parametrus. Uztvērējs uztver atstarotos radiopmulsus un pārveido tos digitālajā signālā, tālāk digitālo signālu analizē datu apstrādes bloks, kur ar noteiktu algoritmu palīdzību, var tikt noteikti sniega un ledus slāņu biezumi.
6. Īpašības
Lai, izmantojot šo tehnoloģiju, noteiktu sniega un plānu ledus slāņu biezumus nav nepieciešams sensora tiešs kontakts ar mērāmo vidi, tāpēc ir iespējams izstrādāt bezkontakta mēriekārtas.
Pielietojot šai tehnoloģijai specializētas signāl apstrādēs metodes ir iespējams iegūt augstu uztvērēja jutību [1]. Augstā uztvērēja jutība dod iespēju izmantot mazākas jaudas impulsu raidītāju, tādā veidā tiek samazināta iekārtas elektromagnētiskā starojuma starojumu intensitāte un arī uzlabota iekārtas energoefektivitāte.
7. Sasniegtie rezultāti
Šobrīd EDI ir izstrādāts ledus biezuma mērīšanas iekārtas prototips, kurš ir pārbaudīts reālos apstākļos uz Juglas ezera un Jelgavā uz Lielupes. Reālos apstākļos (2019. gada ziemā) pārbaudīta plāna ledus biezuma noteikšana sākot no 5 cm ar precizitāti ~1 cm. Balstoties uz potenciālo ierīces lietotāju atsauksmēm un ierosinājumiem tika veikta prototipa aparatūras un programmatūras pilnveide un laboratorijas apstākļos eksperimentāli apstiprināta plāna ledus biezuma noteikšana sākot no 3cm biezuma. Šis parametrs vēl ir jāapstiprina reālas vides eksperimentos, bet līdz šim nav bijusi atbilstoši laika apstākļi (siltās ziemas dēļ) lai veiktu šo pārbaudi.
K. Krūmiņš, V. Pētersons and V. Plociņš. Experimental investigation of noise suppression using the modified up-and-down method. Automatic Control and Computer Sciences, 2011, Vol. 45, No. 1, pp. 47-52