RU2473888C1 - Method of determining state of road surface - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: resonator with resonance frequency of electromagnetic oscillations which varies according to the state of the road is placed in the surface layer of inspected road section, wherein said electromagnetic oscillations are excited in said resonator by probing frequency-modulated electromagnetic waves. The frequency variation range of the probing electromagnetic waves is selected based on the condition that it exceeds the range of possible values of resonance frequency of the resonator which correspond to a specific state of the road surface. The power of electromagnetic waves reflected from the resonator and received is measured. The state of the road surface is determined from the frequency value which corresponds to the minimum received power.

EFFECT: high accuracy and simple process of determining state of a road.

4 dwg

Description

Translated fromRussian

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для бесконтактного определения состояния поверхности дорожного полотна, на котором возможно образование слоя воды, снега или льда.The invention relates to measuring technique and can be used for non-contact determination of the state of the surface of the roadway, which may form a layer of water, snow or ice.

Известны различные способы определения состояния дорожных покрытий, основанные на различных принципах и связанные с измерением электрической емкости (US 5398547, 21.03.1995), электрической проводимости и сопротивления (US 4745803, 24.05.1988; US 4287472, 01.09.1981), с применением ультразвуковых волн (US 5095754, 17.03.1992), световых волн, в частности, инфракрасного излучения и др. (Winter В. Sensoren warnen vor Wasser oder Eis auf der Strasse // Sensor magazine. 1998. N.2. P.8). Однако они имеют определенные недостатки: некоторые из них являются контактными способами и характеризуются износом компонент применяемых измерительных устройств, связаны с применением линий связи между датчиками и электронными блоками; другие способы, являясь бесконтактными, чувствительны к погодным условиям и не могут определять толщину водного слоя.There are various methods for determining the condition of road surfaces, based on various principles and related to the measurement of electrical capacitance (US 5398547, 03.21.1995), electrical conductivity and resistance (US 4745803, 05.24.1988; US 4287472, 09.09.1981), using ultrasound waves (US 5095754, 03.17.1992), light waves, in particular infrared radiation, etc. (Winter B. Sensoren warnen vor Wasser oder Eis auf der Strasse // Sensor magazine. 1998. N.2. P.8). However, they have certain disadvantages: some of them are contact methods and are characterized by wear of the components of the applied measuring devices, associated with the use of communication lines between sensors and electronic units; other methods, being non-contact, are sensitive to weather conditions and cannot determine the thickness of the water layer.

Известны также микроволновые способы определения состояния дорожного покрытия (US 4690553, 01.09.1987; US 5686841, 11.11.1997; Hertl S., Schaffar G., Störi H. Contactless determination of the properties of water films on road // Journal of Physics E.: Scientific Instruments. 1988. Vol.21. N.10. P.955-958). Эти способы и реализующие их устройства позволяют производить бесконтактные измерения, определять и идентифицировать наличие воды, снега или льда на поверхности дорожного полотна и измерять их толщину. Однако известные способы имеют существенный недостаток: они не обеспечивают высокую точность измерения толщины слоя вещества (воды, снега или льда), который может быть очень тонким. Кроме того, эти способы достаточно сложны и имеют высокую стоимость реализации.Microwave methods for determining the state of pavement are also known (US 4690553, 09/01/1987; US 5686841, 11/11/1997; Hertl S., Schaffar G., Störi H. Contactless determination of the properties of water films on road // Journal of Physics E .: Scientific Instruments. 1988. Vol.21. N.10. P.955-958). These methods and devices that implement them allow you to make non-contact measurements, determine and identify the presence of water, snow or ice on the surface of the roadway and measure their thickness. However, the known methods have a significant drawback: they do not provide high accuracy in measuring the thickness of a layer of a substance (water, snow or ice), which can be very thin. In addition, these methods are quite complex and have a high implementation cost.

Известно также техническое решение (US 5497100, 05.03.1996), которое по технической сущности наиболее близко к предлагаемому способу и принято в качестве прототипа. Этот способ-прототип заключается в зондировании поверхности дороги частотно-модулированными электромагнитными волнами, приеме отраженных волн, получении множества значений амплитуд разностных сигналов, соответствующих принимаемым и излучаемым волнам, сравнении данного множества с множеством известных моделей поверхности и определении состояния дороги по результатам этого сравнения. Данный способ, как и вышеупомянутые способы, характеризуется невысокой точностью и сложен в реализации: процесс получения полезной информации связан со сложной функциональной обработкой принимаемых сигналов.A technical solution is also known (US 5497100, 03/05/1996), which, by its technical nature, is closest to the proposed method and is adopted as a prototype. This prototype method consists in sensing a road surface with frequency-modulated electromagnetic waves, receiving reflected waves, obtaining a plurality of difference signal amplitudes corresponding to the received and emitted waves, comparing this set with a plurality of known surface models and determining the state of the road from the results of this comparison. This method, like the aforementioned methods, is characterized by low accuracy and is difficult to implement: the process of obtaining useful information is associated with complex functional processing of the received signals.

Поэтому существует необходимость нахождения технического решения, свободного от указанных недостатков и обеспечивающего возможность проведения измерений с повышенной точностью и более простыми средствами.Therefore, there is a need to find a technical solution that is free of these drawbacks and provides the ability to measure with increased accuracy and simpler means.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности и упрощение процесса определения состояния покрытия дороги.The technical result of the present invention is to improve the accuracy and simplification of the process of determining the state of the road surface.

Технический результат в предлагаемом способе определения состояния поверхности дороги достигается тем, что контролируемый участок поверхности дороги зондируют частотно-модулированными электромагнитными волнами, принимают отраженные от этого участка поверхности электромагнитные волны, при этом в поверхностный слой зондируемого участка дороги встраивают резонатор с изменяющейся в соответствии с состоянием дороги резонансной частотой электромагнитных колебаний, которые возбуждают в нем зондирующими электромагнитными волнами, измеряют мощность отраженных от резонатора и принимаемых электромагнитных волн и по величине частоты, соответствующей минимуму принимаемой мощности, судят о состоянии поверхности дороги, при этом диапазон изменения частоты зондирующих электромагнитных волн выбирают из условия его превышения диапазона возможных значений резонансной частоты резонатора, соответствующих определяемому состоянию поверхности дороги.The technical result in the proposed method for determining the state of the road surface is achieved by the fact that the controlled section of the road surface is probed with frequency-modulated electromagnetic waves, electromagnetic waves reflected from this section of the surface are received, and a resonator is inserted into the surface layer of the probed section of the road, which changes in accordance with the state of the road the resonant frequency of electromagnetic waves that excite sounding electromagnetic waves in it, ism the power of the electromagnetic waves reflected from the resonator and received is lost and the state of the road is judged by the magnitude of the frequency corresponding to the minimum received power, and the frequency range of the probing electromagnetic waves is selected from the condition that it exceeds the range of possible resonant frequency of the resonator corresponding to the determined state of the road surface .

Предлагаемый способ поясняется чертежами.The proposed method is illustrated by drawings.

На фиг.1 приведена схема размещения устройства для реализации способа.Figure 1 shows the layout of the device for implementing the method.

На фиг.2 изображена структурная схема устройства для реализации способа.Figure 2 shows a structural diagram of a device for implementing the method.

На фиг.3 изображен график зависимости мощности принимаемого сигнала от частоты.Figure 3 shows a graph of the received signal power versus frequency.

На фиг.4 приведен коаксиальный резонатор.Figure 4 shows a coaxial resonator.

На чертежах показаны коаксиальный резонатор 1, дорожное покрытие 2, слой воды, льда или снега 3, антенна 4, штанга 5, генератор 6, циркулятор 7, детектор 8, регистратор 9.The drawings show acoaxial resonator 1,road surface 2, a layer of water, ice orsnow 3, antenna 4, rod 5,generator 6,circulator 7,detector 8,recorder 9.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.The essence of the proposed method is as follows.

Согласно данному способу, в дорожном полотне размещают чувствительный элемент в виде пассивного резонатора-отражателя электромагнитных волн, падающих на него. Относительное расположение антенны и резонатора такое, что волны, излучаемые антенной и отраженные данным резонатором, поступают на эту антенну. При этом нет необходимости иметь линии связи между погруженным чувствительным элементом и электронным блоком, расположенным вне дороги. В качестве такого пассивного резонатора-отражателя могут быть применены различные высокочастотные (ВЧ) и сверхвысокочастотные (СВЧ) резонаторы, встраиваемые в дорожное полотно в области контроля под приемо-передающей антенной. Электромагнитные волны, излучаемые этой антенной и отраженные от пассивного резонатора-отражателя, поступают на эту антенну. Возможно применение также и раздельных передающей и приемной антенн.According to this method, a sensitive element is placed in the roadway in the form of a passive resonator-reflector of electromagnetic waves incident on it. The relative location of the antenna and resonator is such that the waves emitted by the antenna and reflected by this resonator arrive at this antenna. In this case, there is no need for communication lines between the immersed sensitive element and the electronic unit located off the road. As such a passive resonator-reflector, various high-frequency (HF) and ultra-high-frequency (microwave) resonators can be used that are built into the roadway in the control area under the transmit-receive antenna. Electromagnetic waves emitted by this antenna and reflected from the passive resonator-reflector are fed to this antenna. It is also possible to use separate transmitting and receiving antennas.

В качестве чувствительного элемента, подверженного влиянию осадков (дождя, снега) с образованием на его поверхности слоя воды, снега или льда, могут быть использованы различные типы резонаторов, способных запасать электромагнитную энергию за счет энергии облучающих их электромагнитных волн (частично-открытых объемных резонаторов, резонаторов с колебаниями типа ТЕМ и др.). Для этого они должны иметь отверстия в полостях и т.п. для обеспечения такой возможности. В частности, таким резонатором может являться четвертьволновый коаксиальный резонатор 1, разомкнутый на одном из торцов (фиг.1). Он размещен в дорожном покрытии 2 (асфальте и др.) и, возможно, покрыт слоем воды, льда или снега 3. На открытой поверхности полости коаксиального резонатора 1 может быть размещена тонкая пластина диэлектрика с малыми значениями диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь, например фторопласта (на чертежах она не показана), герметично закрывающая полость резонатора. Верхняя поверхность резонатора 1 расположена копланарно с поверхностью дороги в контролируемой области. Открытый торец резонатора 1 направлен в сторону антенны 5, расположенной над контролируемой областью дорожного полотна там, где в дорожном покрытии расположен данный резонатор 1. Эта приемо-передающая антенна 5 закреплена с помощью штанги 6. Излучение антенны направлено вертикально вниз, а открытый торец резонатора направлен вверх, принимая излучение антенны и отражая его обратно по направлению к антенне. В зависимости от наличия или отсутствия слоя воды, льда или снега на дорожном полотне и его параметров (толщины, диэлектрической проницаемости) изменяется собственная (резонансная) частота ƒ_r резонатора 1.As a sensitive element subject to the influence of precipitation (rain, snow) with the formation of a layer of water, snow or ice on its surface, various types of resonators can be used that can store electromagnetic energy due to the energy of electromagnetic waves irradiating them (partially open volume resonators, resonators with oscillations of the TEM type, etc.). To do this, they must have holes in the cavities, etc. to provide such an opportunity. In particular, such a resonator can be a quarter-wavecoaxial resonator 1, open at one of the ends (figure 1). It is placed in the road surface 2 (asphalt, etc.) and may be covered with a layer of water, ice orsnow 3. On the open surface of the cavity of thecoaxial resonator 1, a thin dielectric plate with small permittivity and dielectric loss tangent can be placed, for example fluoroplastic (not shown in the drawings), hermetically closing the cavity of the resonator. The upper surface of theresonator 1 is coplanar with the road surface in a controlled area. The open end of theresonator 1 is directed towards the antenna 5, located above the controlled area of the roadway where thisresonator 1 is located in the road surface. This transceiver antenna 5 is mounted using arod 6. The radiation from the antenna is directed vertically downward, and the open end of the resonator is directed up, taking the radiation from the antenna and reflecting it back towards the antenna. Depending on the presence or absence of a layer of water, ice or snow on the roadway and its parameters (thickness, permittivity), the natural (resonant) frequency ƒ_{r of the}resonator 1 changes.

С помощью антенны 5 пассивный резонатор 1 зондируют частотно-модулированными электромагнитными волнами СВЧ-диапазона частот. При этом диапазон изменения частоты зондирующих электромагнитных волн выбирают из условия его превышения диапазона значений резонансной частоты резонатора, соответствующих возможному состоянию поверхности дороги - наличию или отсутствию слоя воды, льда или снега в диапазоне возможных значений их толщины. Структурная схема измерительного устройства приведена на фиг.2. Здесь генератор 6 частотно-модулированных электромагнитных колебаний подсоединен через циркулятор 7 к антенне 5, зондирующей дорожное полотно 2, которое содержит пассивный резонатор 1 с покрывающим его, возможно, слоем 3 воды, снега или льда. Диапазон частот генератора 6 должен охватывать диапазон возможных изменений резонансной частоты пассивного резонатора 1, вызванных наличием слоя воды, льда или снега 3 на его открытой поверхности, направленной в сторону антенны 5. Электромагнитные волны, отраженные от данного резонатора 1 с изменяющейся в соответствии с состоянием дороги резонансной частотой электромагнитных колебаний, которые возбуждают в нем зондирующими электромагнитными волнами, поступают через циркулятор 7 на детектор 8; затем отраженный сигнал подается на регистратор 9. Когда изменяющаяся частота ƒ излучаемых электромагнитных волн совпадает с собственной (резонансной) частотой ƒ_r резонатора 1, мощность Р (амплитуда) принимаемого сигнала резко уменьшается вследствие возбуждения электромагнитных колебаний в резонаторе 1 (фиг.3). Определяя частоту, при которой имеет место минимум мощности Р (амплитуды) принимаемого сигнала и которая соответствует измеряемой резонансной частоте ƒ_r, можно определить параметры контролируемого поверхностного слоя воды, льда или снега 3. На фиг.3 кривая в виде сплошной линии соответствует исходной (без покрывающего слоя) зависимости P(ƒ) с резонансной частотой ƒ_r0; кривая в виде пунктирной линии соответствует текущей (с покрывающим слоем) зависимости P(ƒ) с резонансной частотой ƒ_r.Using the antenna 5, thepassive resonator 1 is probed with frequency-modulated electromagnetic waves of the microwave frequency range. The frequency range of the probing electromagnetic waves is selected from the condition that it exceeds the range of resonant frequency of the resonator corresponding to the possible state of the road surface - the presence or absence of a layer of water, ice or snow in the range of possible values of their thickness. The block diagram of the measuring device is shown in figure 2. Here, the frequency-modulatedelectromagnetic oscillation generator 6 is connected through acirculator 7 to an antenna 5 probing theroadbed 2, which comprises apassive resonator 1 with, possibly, alayer 3 of water, snow or ice covering it. The frequency range of thegenerator 6 should cover the range of possible changes in the resonant frequency of thepassive resonator 1, caused by the presence of a layer of water, ice orsnow 3 on its open surface directed towards the antenna 5. Electromagnetic waves reflected from thisresonator 1 varying in accordance with the state of the road the resonant frequency of electromagnetic waves that excite sounding electromagnetic waves in it, is supplied through thecirculator 7 to thedetector 8; then the reflected signal is supplied to therecorder 9. When the changing frequency ƒ of the emitted electromagnetic waves coincides with the natural (resonant) frequency ƒ_{r of the}resonator 1, the power P (amplitude) of the received signal decreases sharply due to the excitation of electromagnetic oscillations in the resonator 1 (Fig. 3). Determining the frequency at which there is a minimum power P (amplitude) of the received signal and which corresponds to the measured resonant frequency ƒ_r , it is possible to determine the parameters of the controlled surface layer of water, ice orsnow 3. In figure 3, the curve in the form of a solid line corresponds to the original (without covering layer) dependences P (ƒ) with a resonant frequency ƒ_r0 ; the curve in the form of a dashed line corresponds to the current (with a covering layer) dependence P (ƒ) with a resonant frequency ƒ_r .

Для определения состояния поверхности дороги, обусловленного наличием на ее поверхности слоя осадков или его отсутствием, необходимо знать электрофизические параметры в СВЧ-диапазоне частот электромагнитных волн как самого дорожного полотна, в частности асфальтовых смесей, так и возможных веществ на его поверхности - воды, снега и льда. Так как в данном случае поверхность открытого торца резонатора размещена копланарно с поверхностью дороги, то осажденный слой воды, снега или льда присутствует непосредственно на этой поверхности. Поэтому в данном случае не следует принимать во внимание свойства асфальтового покрытия, а тонкая пластина диэлектрика на открытой поверхности полости резонатора слабо влияет на значение его собственной (резонансной) частоты (диэлектрическая проницаемость ε≈2,1 для фторопласта), то есть резонатор можно рассматривать как полый. Электрофизические параметры воды, снега и льда существенно отличаются друг от друга.To determine the state of the road surface due to the presence of a precipitation layer on its surface or its absence, it is necessary to know the electrophysical parameters in the microwave frequency range of electromagnetic waves of both the roadway, in particular asphalt mixtures, and possible substances on its surface - water, snow and ice. Since in this case the surface of the open end of the resonator is coplanar with the road surface, a deposited layer of water, snow, or ice is present directly on this surface. Therefore, in this case, the properties of the asphalt coating should not be taken into account, and a thin dielectric plate on the open surface of the cavity of the resonator weakly affects the value of its natural (resonant) frequency (dielectric constant ε≈2.1 for fluoroplastic), i.e., the resonator can be considered as hollow. The electrophysical parameters of water, snow and ice are significantly different from each other.

Электрофизические параметры воды, снега и льда.Electrophysical parameters of water, snow and ice.

Снег. Диэлектрическая проницаемость ε снега является функцией влагосодержания и плотности. Величина ε для сухого снега не зависит от частоты в диапазоне от примерно 1 МГц до, по крайней мере, 10 ГГц. Величина ε зависит от плотности снега, объема ледяной фракции и от формы частиц льда (Matzler С.Microwave permittivity of dry snow // IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing. 1996. Vol.34. N.2. P.573-581). Так, если объем ледяной фракции изменяется от 0,05 до 0,5, то соответствующее изменение эффективной диэлектрической проницаемости сухого снега лежит в пределах от примерно 1,1 до 1,85. Значение мнимой части ε″ диэлектрической проницаемости ε для сухого снега меньше, чем 4×10^-4 (для плотности снега менее чем 0,5 г/см³), для диапазона частот вблизи 1 ГГц (Kendra J.R., Ulaby F.T., Sarabandi K. Snow probe for in situ determination of wetness and density// IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing. 1994. Vol.32. N.6. P.1152-1159). Диэлектрическая проницаемость ε имеет более высокие значения с увеличением влагосодержания W и плотности ρ снега. Так, если W=5,8%, то ε≈1,8 для ρ=0,41 г/см³, ε≈3,5 для ρ=0,58 г/см³ (Denoth A. The monopole-antenna: a practical snow and soil wetness sensor// IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing. 1997. Vol.35. N.5. P.1371-1375).Snow. The dielectric constant ε of snow is a function of moisture content and density. The ε value for dry snow is independent of the frequency in the range from about 1 MHz to at least 10 GHz. The value of ε depends on the density of snow, the volume of the ice fraction and the shape of the ice particles (Matzler C. Microwave permittivity of dry snow // IEEE Trans. On Geoscience and Remote Sensing. 1996. Vol.34. N.2. P.573-581 ) So, if the volume of the ice fraction varies from 0.05 to 0.5, then the corresponding change in the effective dielectric constant of dry snow lies in the range from about 1.1 to 1.85. The imaginary part ε ″ dielectric constant ε for dry snow is less than 4 × 10^-4 (for snow density less than 0.5 g / cm³ ), for the frequency range near 1 GHz (Kendra JR, Ulaby FT, Sarabandi K. Snow probe for in situ determination of wetness and density // IEEE Trans. On Geoscience and Remote Sensing. 1994. Vol.32. N.6. P.1152-1159). The dielectric constant ε has higher values with increasing moisture content W and density ρ of snow. So, if W = 5.8%, then ε≈1.8 for ρ = 0.41 g / cm³ , ε≈3.5 for ρ = 0.58 g / cm³ (Denoth A. The monopole-antenna : a practical snow and soil wetness sensor // IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing. 1997. Vol.35. N.5. P.1371-1375).

Лед. Диэлектрическая проницаемость льда на частотах СВЧ-диапазона имеет величину ε=3,1-j·0,023 (Bianchi M., d'Ambrosio G., Massa R., Migliore M.D. Microwave devices for ice detection on aircraft // Journal of Microwave Power. 1996. Vol.31. N. 2. P. 83-86). Диэлектрические потери малы, лед может рассматриваться как диэлектрическое вещество с весьма малыми диэлектрическими потерями.Ice. The dielectric constant of ice at microwave frequencies is ε = 3.1-j · 0.023 (Bianchi M., d'Ambrosio G., Massa R., Migliore MD Microwave devices for ice detection on aircraft // Journal of Microwave Power. 1996. Vol.31. N. 2. P. 83-86). The dielectric losses are small, ice can be considered as a dielectric substance with very small dielectric losses.

Вода. Диэлектрическая проницаемость, коэффициент диэлектрических потерь воды зависит от многих факторов (свободного или связанного состояния, солесодержания, температуры, присутствующих включений, длины волны и др.). Вода является полярным диэлектриком, центры ее молекул с противоположными зарядами находятся на некотором расстоянии друг от друга. Максимальное значение частотной зависимости ε″ около частоты ƒ≈10 ГГц обусловлено увеличением потерь в воде вблизи частоты естественных колебаний ее молекул. Частотная зависимость комплексной диэлектрической проницаемости ε выражается на линейном участке зависимости ε″(ƒ) следующим соотношением для сырой воды: ε=84(1-j·10⁸/42ƒ); 10⁵≤ƒ≤3·10⁸ Гц; для морской воды: ε=80(1-j·10⁹/ƒ); 10⁶≤ƒ≤10⁹ Гц (Финкельштейн М.И., Мендельсон В.Л., Кутев В.А. Радиолокация слоистых земных покровов. M.: Советсткое радио. 1977. 176 с.). Ряд более подробных данных о значениях ε для воды при разных условиях содержатся в (Nyfors E.G., Vainikainen P. Industrial microwave sensors. Artech House, Inc. 1989. 351 p.).Water. The dielectric constant, the coefficient of dielectric loss of water depends on many factors (free or bound state, salinity, temperature, inclusions present, wavelength, etc.). Water is a polar dielectric, the centers of its molecules with opposite charges are at some distance from each other. The maximum value of the frequency dependence ε ″ near the frequency ƒ≈10 GHz is due to an increase in losses in water near the frequency of natural vibrations of its molecules. The frequency dependence of the complex permittivity ε is expressed on the linear plot of the ε ″ (ƒ) dependence by the following relation for raw water: ε = 84 (1-j · 10⁸ / 42ƒ); 10⁵ ≤ƒ≤3 · 10⁸ Hz; for sea water: ε = 80 (1-j · 10⁹ / ƒ); 10⁶ ≤ƒ≤10⁹ Hz (Finkelshtein M.I., Mendelssohn V.L., Kutev V.A. Radar location of layered earth covers. M .: Soviet radio. 1977. 176 p.). A series of more detailed data on ε values for water under different conditions are contained in (Nyfors EG, Vainikainen P. Industrial microwave sensors. Artech House, Inc. 1989. 351 p.).

Поскольку электрофизические параметры воды, снега и льда существенно отличаются друг от друга и единицы (что соответствует отсутствию такого слоя на дороге), то значения частоты ƒ_r и диапазоны ее изменения существенно отличаются при наличии того или иного слоя на поверхности дороги или при его отсутствии. Это позволяет определить, какой вид слоя осадков (вода, снег или лед) присутствует на дороге (или отсутствует), а также, по величине изменения частоты ƒ_r, найти его толщину.Since the electrophysical parameters of water, snow, and ice are significantly different from each other and unity (which corresponds to the absence of such a layer on the road), the frequency values ƒ_r and its variation ranges differ significantly in the presence or absence of a layer on the road surface. This allows you to determine what type of precipitation layer (water, snow or ice) is present on the road (or absent), and also, by the magnitude of the frequency change ƒ_r , find its thickness.

Возможные размеры (в миллиметрах) полого коаксиального резонатора 1 показаны на фиг.4. Резонансная частота такого резонатора составляет приблизительно 1,5 ГГц (наличие тонкой диэлектрической пластины на открытой поверхности его полости незначительно снижает эту частоту). Соответственно, частота генератора 6 должна охватывать возможные значения этой резонансной частоты.Possible dimensions (in millimeters) of the hollowcoaxial resonator 1 are shown in FIG. The resonant frequency of such a resonator is approximately 1.5 GHz (the presence of a thin dielectric plate on the open surface of its cavity slightly reduces this frequency). Accordingly, the frequency of thegenerator 6 should cover the possible values of this resonant frequency.

Помимо вышерассмотренного коаксиального резонатора, возможно применение в качестве отражающих резонаторов и других различных конструкций пассивных резонаторов, включая планарные устройства.In addition to the coaxial resonator discussed above, it is possible to use passive resonators, including planar devices, as reflecting resonators and other various designs.

Таким образом, данный способ позволяет достаточно просто и с высокой точностью определять состояние поверхности дороги. Он дает возможность фиксировать наличие или отсутствие на поверхности дороги слоя воды, снега или льда и производить их идентификацию.Thus, this method allows quite simply and with high accuracy to determine the state of the road surface. It makes it possible to record the presence or absence of a layer of water, snow or ice on the road surface and to make their identification.

Claims (1)

Translated fromRussian

Способ определения состояния поверхности дороги, при котором контролируемый участок поверхности дороги зондируют частотно-модулированными электромагнитными волнами, принимают отраженные от этого участка поверхности электромагнитные волны, отличающийся тем, что в поверхностный слой контролируемого участка дороги встраивают резонатор с изменяющейся в соответствии с состоянием дороги резонансной частотой электромагнитных колебаний, которые возбуждают в нем зондирующими электромагнитными волнами, измеряют мощность отраженных от резонатора и принимаемых электромагнитных волн и по величине частоты, соответствующей минимуму принимаемой мощности, судят о состоянии поверхности дороги, при этом диапазон изменения частоты зондирующих электромагнитных волн выбирают из условия его превышения диапазона возможных значений резонансной частоты резонатора, соответствующих определяемому состоянию поверхности дороги.A method for determining the state of a road surface in which a controlled section of a road surface is probed with frequency-modulated electromagnetic waves, electromagnetic waves reflected from this surface section are received, characterized in that a resonator is inserted into the surface layer of the controlled section of the road with a resonant frequency changing in accordance with the state of the road oscillations that excite probing electromagnetic waves in it, measure the power reflected from p resonator and received electromagnetic waves and the largest frequency corresponding to the minimum received power is judged on the road surface condition, the range of variation of frequency of probing electromagnetic waves selected on the condition that it exceeds a range of possible values of the resonance frequency of the resonator, defined by the respective state of the road surface.

Images