DE19503017C2 - Schneeprofilmeßsonde - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Messung des Schichtaufbaus einer Schneedecke, die in dieser Anmeldung als Schneeprofilmeßsonde bezeichnet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer optischen Meßstrecke zur Ermittlung eines Schneeprofils.

Aus der DE 43 22 800 A1, auf die vollinhaltlich Bezug genommen wird, ist eine Vorrichtung zum Messen seines Schneeprofils bekannt geworden, bei der eine Vielzahl von elastisch verformbaren Fühlern entlang einem zylindrischen länglichen Gehäuse angebracht sind. Die Fühler, welche mit Verformungsdetektoren versehen sind, sind von einer Ruheposition in eine Meßposition verfahrbar, in der sie mit dem Schnee in Berührung kommen und damit eine Verformung der Fühler bewirken. Mit der Vorrichtung können exakte Schneeprofilmessungen, insbesondere auch deren zeitlicher Verlauf (z. B. Beeinflussung des Schneeprofils durch einen vorbeifahrenden Skiläufer), durchgeführt werden, wie sie insbesondere im Bereich der Lawinenforschung erforderlich sind. Wegen der verwendeten großen Anzahl von Fühlern und der daraus folgenden Komplexheit der Anordnung ist diese Vorrichtung nur bedingt für schnelle Schneeprofil­ messungen bei alpinen Tourengängen geeignet.

Aus der DE 42 04 165 C1 ist ein Verfahren zur optronischen Schneefall­ detektion bekannt geworden. Dabei wird ein modulierter Lichtstrahl ausgesandt und der reflektierte Anteil des ausgesandten Lichtstrahls wird empfangen. Die Erfassung erfolgt durch Messen des erhöhten durch Einzelreflexion an Schneeflocken aus unterschiedlichen Entfernungen und damit unterschiedlichen Reflexionsfaktoren bedingten Rauschanteils und durch Vergleichen mit dem bekannten konstanten Eigenrauschen der Empfangsanordnung sowie dem Hintergrundrauschen. Das offenbarte Verfahren gibt jedoch keine Hinweise auf die Ausbildung einer Schnee­ profilmeßsonde.

Aus der DE 33 44 088 A1 ist eine Schneefallwarneinrichtung bekannt gewor­ den. Dazu ist ein Schneeauffangbehälter mit vier Infrarotlichtschranken bestückt, die mit einem Steuergerät verbunden sind. Die Auslösung eines Alarms erfolgt nach einer bestimmten Schneehöhe, die sich im Auffang­ behälter angesammelt hat. Auch dieser Druckschrift können keine Hin­ weise zur Ausbildung einer Schneeprofilmeßsonde entnommen werden.

Aus dem Aufsatz "Cone penetration testing in snow" von Leo H.J. Schaap und Paul M.B. Föhn in Can. Geotech. J. 24, 335-341 (1987) ist eine Schneeprofilmeßsonde nach Art der Rammsonde bekannt geworden. Dabei wird der Widerstand, den die Schneedecke der Sondenspitze beim Einführen der Sonde entgegenstellt, mittels mechanischer Spannungsensoren erfaßt. Es handelt sich dabei um eine von der Rammsonde bekannte kegelförmige Spitze, die in mechanischer Verbindung zu den Spannungssensoren steht. Das elektrische Signal der Sensoren wird beim Einführen erfaßt, um daraus ein Schneeprofil zu erstellen. Auch aus dem Aufsatz "A New Instrument for Determining Strength Profiles in Snow Cover" von Timothy Dowd und R.L. Brown in Journal of Glaciology, Band 32, Nr. 111, 1986, S. 299-301 ist eine Schneeprofilmeßsonde bekannt geworden, die ebenfalls auf dem Prinzip der Rammsonde beruht.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Schneeprofilmeßsonde bereitzu­ stellen, die eine leichte Handhabbarkeit für schnelle, zuverlässige Ein­ fachmessungen gewährleistet.

Die Aufgabe wird gelöst mit Vorrichtungen gemäß den Ansprüchen 1 und 4 und durch die in Anspruch 20 angegebene Verwendung einer bekannten Vorrichtung. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Sonde weist einen stabförmigen Trägerkörper auf, der in eine Schneeschicht einführbar ist. Mit einer Positionsbestim­ mungseinrichtung kann die Eindringtiefe des Trägerkörpers in einer Schneedecke bestimmt werden. An einem Ende des Trägerkörpers ist eine Meßeinrichtung vorgesehen, mit der die Messung des Schneeprofils durchgeführt wird.

Es ist der besondere Vorteil dieser Vorrichtung, daß sie mit nur einer Meßeinrichtung auskommt. Auf diese Weise können die Komplexität und damit die Herstellungskosten gesenkt werden. Durch eine insgesamt kleinere Baugröße wird die Transportabilität erhöht.

Die Meßeinrichtung kann auf einem mechanischen (z. B. über Dehnungs­ meßstreifen) oder einem optischen (z. B. über eine optische Meßstrecke) Prinzip beruhen.

Die Positionsbestimmungseinrichtung dient zur Bestimmung der momenta­ nen Position des Meßelements relativ zur Schneedecke. Beispielsweise wird die Positionsbestimmungseinrichtung mit einer Schneeauflageplatte in Zusammenhang mit einem Reibrad realisiert. Alternativ dazu können auch Helligkeitssensoren bereitgestellt sein, die über die Trägerkörperlän­ ge verteilt sind und mit denen die Eindringtiefe durch Ermittlung einer Hell-Dunkel-Grenze festgestellt werden kann.

Die Positionsbestimmung kann auch durch optische, kapazitive oder magnetische Sensoren erfolgen, die am Trägerkörper angebracht sind. Dies entspricht dem Prinzip elektronischer Schiebelehren.

In alternativer Weise kann ein Verschiebeteil vor­ gesehen sein, das sich über die gesamte Länge des Trägerkörpers ver­ schieben läßt, wobei damit eine Positionsmessung ausgeführt wird. Ein solches Verschiebeteil könnte beispielsweise ein ausklappbarer Flügel sein, der sich vor dem Einführen der Sonde in den Schnee an der Unterseite befindet und vom Trägerkörper wegragt. Beim Einführen der Sonde in den Schnee bleibt der Flügel dann auf der Schneeoberfläche liegen. Der Flügel kann beispielsweise in einer Führungsnut am Trägerkörper geführt werden.

Gemäß einer weiteren Alternative kann die Positionsbestimmungsein­ richtung in Form einer Abstandsmeßeinrichtung realisiert werden, mit der der Abstand des der Meßeinrichtung gegenüberliegenden Endes des Trägerkörper von der Schneeoberfläche bestimmt werden kann. Mit Hilfe der bekannten Länge des Trägerkörpers kann daraus die Eindringtiefe der Meßeinrichtung in die Schneedecke ermittelt werden. Die Abstands­ meßeinrichtung kann auf einem Ultraschall- oder Lasersystem beruhen.

Die Signale der Positionsbestimmungseinrichtung und der Meßeinrichtung werden in einer Auswerteeinheit zusammengeführt und ausgewertet. Dies wird vorzugsweise mittels einer optischen Datenstrecke innerhalb des Trägerkörpers realisiert.

Sowohl Reflexions- als auch Durchlichtmessung beruhen auf einem Lichtsender, der insbesondere auch ein Laser sein kann, und einem Lichtempfänger, z. B. ein Fotodetektor. Das Reflexionsvermögen bzw. das Absorptionsvermögen einer Schneeschicht erlaubt Rückschlüsse auf deren Härte. Der Lichtweg kann durch optische Elemente, wie Linsen oder Spiegel, festgelegt werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegen­ den Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeich­ nung zeigen:

Fig. 1a ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schneeprofilmeßsonde mit einem optischen Reflexionsmeßelement;

Fig. 1b die Sonde von Fig. 1a in einer um 90° um die Längsachse gedrehten Ansicht;

Fig. 2a, b, c detaillierte Ansicht eines Meßkopfes der Sonde eines zwei­ ten Ausführungsbeispiels;

Fig. 3a einen Meßelementträger für eine Schneeprofilmeßsonde mit mechanischem Spannungsmeßelement;

Fig. 3b eine Schneeprofilmeßsonde eines dritten Ausführungsbeispiels unter Verwendung des in Fig. 3a gezeigten Meßelement­ trägers;

Fig. 4a, b Schnittansichten eines vierten Ausführungsbeispiels der Er­ findung, bei der eine Hubeinrichtung verwendet wird;

Fig. 5a, b eine Veranschaulichung der Ausbildung der Sondenspitze;

Fig. 6 eine fünftes Ausführungsbeispiel einer Schneeprofilmeßsonde;

Fig. 7 einen Meßkopf einer Schneeprofilmeßsonde gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel; und

Fig. 8 einen Meßkopf einer Schneeprofilmeßsonde gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel.

Schneeprofilmeßsonde mit einem verfahrbaren Meßelement 12

Es wird zunächst das in Fig. 4 veranschaulichte vierte Ausführungsbei­ spiel beschrieben. In der Schneeprofilmeßsonde befindet sich, wie in den Fig. 4 dargestellt, ein bewegliches Meßelement 12, welches an einer Spindelmutter 11 befestigt ist. Zum Bewegen des Meßelementes 12 wird eine Gewindespindel 14 benötigt. Das Meßelement 12 ist mittels einer Tastspitze 17 verlängert und ragt aus dem Trägerkörper 1 heraus. An der Tastspitze 17 befindet sich ein Temperatursensor 5 für die gleich­ zeitige Erfassung der verschiedenen Schneeschichttemperaturen.

Die Schneeprofilmeßsonde wird in den Schnee eingebracht und die Messung gestartet. Die Position des Meßelementes 12 wird über die Spindelmutter 11 und durch Drehung der Gewindespindel 14 verändert. Die Betätigung der Gewindespindel 14 kann von Hand oder durch einen Motorantrieb (nicht gezeigt) erfolgen. Beim Verfahren des Meßelementes 12 längs der Schneewandung wird je nach Schneeschichtfestigkeit über die Tastspitze 17 das Meßelement 12 mehr oder weniger verformt. Diese Verformung kann mit einem Sensor 13 meßtechnisch erfaßt und an­ schließend ausgewertet werden. Die Zuordnung der Position des Meß­ elementes 12 zu der Sondenlänge und der gerade erreichten Schneetiefe kann mittels der erfaßten Umdrehungen der Gewindespindel 14 und deren bekannter Gewindesteigung ermittelt werden.

Eine weitere Möglichkeit dieser Zuordnung kann über einen optischen, kapazitiven oder magnetischen Sensor erfolgen, ähnlich wie dies bei­ spielsweise bei elektronischen Schiebelehren der Fall ist.

Über das Zuleitungskabel 6 werden die Werte des Sensors 13 und des Temperatursensors 5 an eine Auswerte- und Anzeigeeinheit (nicht ge­ zeigt) geführt; dort erfolgt die meßtechnische Erfassung, die Berechnung und Speicherung, sowie die Anzeige des Schneeprofiles auf einem Dis­ play.

Somit können mit dieser Ausführung der Schneeprofilmeßsonde die einzelnen Schichthärten der jeweiligen Schneeschichtdicken, sowie die Schichttemperaturen in Abhängigkeit von der Schneetiefe längs der Sonde erfaßt, ausgewertet und als Schneeprofil dargestellt werden.

Weiterhin kann die Schneeprofilmeßsonde mittels einer speziellen Vor­ richtung verlängert werden, um über die gesamte Schneehöhe ein Schnee­ profil erstellen zu können.

Längs der Öffnung im Trägerkörper 1, durch die die Tastspitze ragt, soll eine geeignete Dichtung 15 eingebracht sein, um das Eindringen von Feuchtigkeit in den Hohlraum des Trägerkörpers 1 zu verhindern. Diese Dichtung kann beispielsweise durch zwei sich überlappende, leicht nach­ giebige Kunststofflippen erreicht werden, die beiderseits der länglichen Öffnung angebracht sind.

Statt des Sensors 13 am Meßelement 12 kann auch ein berührungsloser Sensor, z. B. ein induktiver Wegaufnehmer als Abstandsfühler die Ver­ formung des Meßelementes 12, bedingt durch die jeweilige Schnee­ schichthärte, erfassen. Hierbei wird die Durchbiegung des Meßelementes 12 mit dem berührungslosen Weggeber erfaßt und ausgewertet.

Die Eindringspitze 7 soll, wie in den Fig. 5 dargestellt, schreibfe­ derförmig ausgebildet sein. Dadurch wird beim Einbringen der Schnee­ profilmeßsonde in den Schnee ein Abscheren der einzelnen Schneeschich­ ten an der Meßseite des Trägerkörpers 1 bewirkt. Der abgescherte Schnee wird nach der der Meßseite abgewandten Seite des Trägerkörpers abgedrängt und verdichtet dort bewußt den umliegenden Schnee. Durch die in der Eindringspitze 7 zusätzlich eingefügten Auskleidung 16 der Kehlung wird der Verdrängungseffekt noch zusätzlich verstärkt. Die Breite a der Spitze muß so gewählt werden, daß die Tastspitze 17 die Messung nur an der abgescherten Schneewandung durchführt.

Würde statt dieser speziellen Eindringspitze 7 z. B. ein Kegel verwendet, wie er von der Rammsonde her bekannt ist, erfolgt durch die Einbrin­ gung der Sonde in den Schnee eine gleichmäßige Verdrängung und damit einer Verdichtung auch auf die Meßseite der Sonde, was zu Falschmessungen führt. Weiterhin kann von einer eingelagerten Eis- oder Harschschicht durch das Einbringen der Sonde ein Teil abbrechen und eine darunterliegende Schicht zumindest zum Teil verdecken.

Daher ist die Verwendung dieser speziellen Eindringspitze 7 für die Erzielung einer hohen Meßgenauigkeit der Schneeprofilmeßsonde beson­ ders vorteilhaft.

Es werden nun Schneeprofilmeßsonden ohne mechanischen Antrieb beschrieben, wie sie in den Fig. 1 bis 3 veranschaulicht sind.

Alle Schneeprofilmeßsonden ohne mechanischen Antrieb haben, wie in den Fig. 1 dargestellt, verschiedene gemeinsame Einrichtungen.

Diese Schneeprofilmeßsonden haben als Trägermaterial einen teilbaren Trägerkörper 1, auf welchem die verschiedenen Meßköpfe aufgeschraubt werden. Diese Meßköpfe bilden eine Einheit, welche den elektrischen Anschluß, die Befestigung, das jeweils verwendete Meßsystem und die schreibfederförmige Spitze 7 umschließen. Im Trägerkörper 1 befindet sich eine Anschlußbuchse 19 für den Meßkopf und in einem armierten Stahlmantelkabel das Zuleitungskabel 6 zur Auswerte- und Anzeigeein­ heit.

Die Schneeprofilmeßsonde soll auch zusätzlich als Lawinensonde Ver­ wendung finden, dazu muß statt des Meßkopfes ein Kegel, wie er von einer normalen Lawinensonde her bekannt ist, auf den Trägerkörper 1 aufschraubbar sein.

Der Trägerkörper 1 ist zum Transport teilbar ausgeführt. Zum Messen werden die einzelnen Rohrteile ineinander gesteckt. Dadurch ist die Sondenlänge beliebig lang ausführbar. Im Rohr verläuft ein Stahlkabel, mit welchem die einzelnen ineinander gesteckten Rohrteile zusammen gespannt werden. Das Stahlkabel ist an einem Ende des Trägerkörpers 1 an der Anschlußbuchse 19 für das Meßsystem befestigt. Am anderen Ende des Trägerkörpers 1 ragt das Stahlkabel aus dem Trägerkörper heraus und ist dort an einer Gewindestange 20 befestigt. An dieser Gewindestange 20 befindet sich eine Spannmutter 4, welche sich am Trägerkörper 1 abstützt. Durch das Drehen der Spannmutter 4 an der Gewindestange 20 wird das Stahlkabel gespannt und die Sonde erhält die für die Meßaufgabe nötige Stabilität.

Um das Zuleitungskabel 6, welches von der Anschlußbuchse 19 für den Meßkopf zur Auswerte- und Anzeigeeinheit verläuft, vor Beschädigung beim Zusammenlegen der einzelnen Sondenteile zu schützen, soll dieses vorzugsweise in der Seele des Stahlkabels mitverlegt sein.

Die Befestigung für die Meßköpfe soll schraubbar sein, um ein Verlieren des Meßkopfes im Schnee zu verhindern.

Die Eindringspitze 7 soll vorzugsweise wiederum, wie in den Fig. 5 dargestellt, schreibfederförmig ausgebildet sein. Dadurch wird sicherge­ stellt, daß das jeweilig verwendete Meßelement die erforderliche Messung nur an einer abgescherten Schneewandung durchführt.

Zum Bestimmen der Schneeschichttiefe wird eine Schneeauflageplatte 3 an der Außenseite des Trägerkörpers 1 angebracht. Wird die Schnee­ profilmeßsonde in den Schnee eingerammt, liegt diese Schneeauflageplatte 3 auf der Schneeoberfläche auf und sie wird mit der Einbringgeschwin­ digkeit entlang des Trägerkörpers 1 verfahren. Dabei ist es gleichgültig mit welcher Geschwindigkeit die Schneeprofilmeßsonde eingerammt wird, ob die Geschwindigkeit verändert wird, oder sogar kurz zurückgezogen wird. Dies kann in der Auswerte- und Anzeigeeinheit berücksichtigt werden. Weiterhin ist am Trägerkörper 1 eine geeignete Einrichtung zu schaffen, um die Weglänge (Schneetiefe) zu bestimmen. Hierfür kann beispielsweise ein Reibrad Verwendung finden. Das Reibrad 2 ist hierbei in der Schneeauflageplatte 3 untergebracht und liegt am Trägerkörper 1 an. Wird die Schneeprofilmeßsonde in den Schnee eingebracht, wird durch das Vorbeigleiten des Trägerkörpers 1 eine Drehung des Reibrades 2 bewirkt. Über die Anzahl der Umdrehungen des Reibrades 2 kann auf die Schneetiefe geschlossen werden, wobei hier ein möglicher Halt bei der Einbringung wie auch ein Zurückziehen der Sonde ebenfalls erfaßt und bei der Auswertung berücksichtigt werden.

Eine weitere Möglichkeit die Schneetiefe zu bestimmen kann z. B. ein Widerstandsband am Trägerkörper 1 sein, wobei hier die Schneeauflage­ platte 3 den Mittelabgriff des Widerstandes darstellt. Über die Verände­ rung des Widerstandes, ausgelöst durch die jeweilige Eindringtiefe der Schneeprofilmeßsonde in den Schnee und damit der Position der Schnee­ auflageplatte 3 am Trägerkörper 1, kann die zu den erfaßten Werten des Meßsystems und des Temperatursensors dazugehörige Schneetiefe bestimmt werden. Weiterhin kann eine Positionsbestimmung mittels eines optischen, kapazitiven oder magnetischen Sensors erfolgen, ähnlich wie dies beispielsweise bei elektronischen Schiebelehren der Fall ist.

Über das Zuleitungskabel 6 werden die Werte des verwendeten Meßsy­ stems und des Temperatursensors 5 wiederum an eine Auswerte- und Anzeigeeinheit geführt, dort erfolgt die meßtechnische Erfassung, die Berechnung und Speicherung, sowie die Anzeige des Schneeprofiles auf einem Display.

Die Schneeprofilmeßsonde wird ineinander gesteckt und das Stahlkabel mit der Spannmutter 4 gespannt. Daraufhin wird die Schneeauflageplatte 3 auf das Trägerrohr 1 aufgeschoben und elektrisch angeschlossen. Danach kann der Meßkopf auf das Trägerrohr 1 aufgesteckt und festge­ schraubt werden. Anschließend wird das Zuleitungskabel 6 an die Aus­ werte- und Anzeigeeinheit angeschlossen und die Messung gestartet. Die Schneeprofilmeßsonde wird in den Schnee eingebracht. Das Meßsystem erfaßt während der Einbringung laufend die Schneeschichthärte und der ebenfalls am Meßsystem angebrachte Temperatursensor 5 die jeweilige Temperatur. Die Schneeauflageplatte 3 liegt hierbei an der Schneeober­ fläche auf, und der Trägerkörper 1 wird an dieser vorbei geschoben. Dabei wird die Anzahl der Umdrehungen des Reibrades 2 der jeweiligen Meßtiefe (Schneetiefe) zugeordnet. Somit kann durch durch dieses Ver­ fahren ein Schneeschichtprofil aufgenommen und angezeigt werden.

Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils Teile einer Schneeprofilmeßsonde mit einem optischen Meßsystemen.

Hierbei ist das Meßsystem derart ausgeführt, um eine optische Meß­ strecke, wie in den Fig. 2 dargestellt, zu erhalten. Dies kann z. B. auf dem Durchlichtprinzip beruhen. An der flachen, im Querschnitt U-förmi­ gen Sondenspitze befindet sich in einer Seitenwange ein Lichtsender 8 und an der gegenüberliegenden Seite der Wange ein Lichtempfänger 9 zum Messen der ankommenden Lichtstärke. Diese ankommende Licht­ stärke wird beeinflußt durch die Dichte der einzelnen Schneeschichten innerhalb des Lichtweges 10. Diese Veränderungen können erfaßt und den jeweiligen Schneeschichthärten zugeordnet werden. An einer Seiten­ wange befindet sich weiterhin ein Temperatursensor 5 zum gleichzeitigen Erfassen der jeweiligen Schneeschichttemperaturen.

Statt des Durchlichtprinzipes kann auch das Reflexionsverfahren, wie in den Fig. 1 dargestellt, Anwendung finden. Hierbei wird mittels eines speziellen Reflexions-Meßelementes 18 der Reflexionsgrad der einzelnen Schneeschichthärten erfaßt und der jeweiligen Schneeschichtdichte zu­ geordnet. Die verschiedenen Reflexionen basieren auf der Tatsache, daß jede Gefügedichte sowie auch die Schneekristallgröße und -formen ver­ schiedene Reflexionen bewirken.

Fig. 3 zeigt eine Schneeprofilmeßsonde mit einem mechanischen Meß­ element 12, wobei diese Schneeprofilmeßsonde ohne mechanischen An­ trieb auskommt.

Im Meßkopf der Schneeprofilmeßsonde befindet sich ein Meßelement­ träger 11 mit dem dazugehörigen Meßelement 12, wie in den Fig. 3 dargestellt. Das Meßelement 12 ist mittels einer Tastspitze 17 verlängert und ragt aus der Sondenwandung heraus. An der Tastspitze befindet sich ein Temperatursensor 5 für die gleichzeitige Erfassung der Schneeschicht­ temperaturen.

Während des Einbringens der Schneeprofilmeßsonde in den Schnee wird die Tastspitze längs der Schneewandung geführt. Dabei wird je nach Schneeschichtfestigkeit über die Tastspitze 17 das Meßelement 12 mehr oder weniger verformt. Diese Verformung kann mit einem Sensor 13 meßtechnisch erfaßt und anschließend ausgewertet werden. Die Zuord­ nung der Position des Meßelementes 12 zur Schneetiefe kann auch hierbei mittels des Schneeauflageplatte 3 ermittelt und ausgewertet werden.

Gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Schnee­ profilmeßsonde modular aufgebaut aus einem Meßkopf 25, einem rohrför­ migen Trägerkörper 1 und einem Handgerät 24. Diese Schneeprofilmeß­ sonde kann zusätzlich auch als Lawinensonde verwendet werden. Der Trägerkörper ist zum Transport teilbar ausgeführt. Zum Messen werden die einzelnen Rohrteile mittels eines Trapezgewindes miteinander ver­ schraubt, wodurch eine variable Sondenlänge erreicht werden kann. An einem Ende des Trägerkörpers 1 wird der Meßkopf 25 aufgeschraubt. Der Meßkopf 25 bildet eine Einheit, welche den Temperatursensor 5, die Eindringspitze 7, den Sensor 13, eine Erfassungselektronik 23 und einen Sender aufweist. Der Sender ist Teil einer optischen Datenstrecke 21 zwischen dem Meßkopf 25 und dem Handgerät 24 in dem rohrförmigen Trägerkörper 1. Das Handgerät 24 enthält den Empfänger der optischen Datenstrecke 21, eine Abstandsmeßeinrichtung 22 und eine Auswerteein­ heit. Das Handgerät 24 wird am anderen Ende des Trägerkörpers 1 aufgeschraubt.

Die Übertragung der Daten über Schneeschichthärte und Temperatur vom Meßkopf 25 zur Auswerteeinheit im Handgerät 24 erfolgt mittig inner­ halb des Trägerkörpers 1 über die optische Datenstrecke. Diese hat den besonderen Vorteil, daß die Datenstrecke nicht an die variable Länge des Trägerkörpers angepaßt werden muß.

Die Eindringtiefe der Schneeprofilmeßsonde in den Schnee wird mittels einer Abstandsmeßeinrichtung 22 bestimmt, welche den jeweiligen Ab­ stand des Handgerätes 24 von der Schneeoberfläche erfaßt und die Werte der Auswerteeinheit zur Verfügung stellt. Diese Abstandsmeßvor­ richtung 22 befindet sich an der dem Trägerkörper 1 zugewandten Seite des Handgerätes 24 und kann beispielsweise ein Ultraschallsystem sein. Jedoch ist auch die Verwendung eines Lasers als Abstandsmeßeinrichtung 22 ebenso denkbar, wie zum Beispiel ein Infrarotsystem.

In Fig. 7 ist im Detail die Ausführung des Meßkopfes 25 mit kegelför­ miger Eindringspitze 7 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel dargestellt. Mittig der Eindringspitze 7 befindet sich in der Längsrichtung des Trä­ gerkörpers 1 in einer Bohrung der Eindringspitze 7 eine Tastspitze 17. Diese wirkt direkt auf ein flexibles Meßelement 12. Zwischen der Tast­ spitze 17 und der Eindringspitze 7 ist in dem Zwischenraum der Boh­ rung eine hochflexible Dichtungsmasse eingebracht. Diese verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit in diesen Zwischenraum und damit das Festfrieren der Tastspitze 17.

Durch die jeweils verschieden anzutreffenden Schneeschichthärten wird beim Einbringen der Schneeprofilmeßsonde in den Schnee über die Tastspitze 17 das flexible Meßelement 12 mehr oder weniger verformt. Diese Verformungen des flexiblen Meßelements 12 können mit einem geeigneten Sensor 13 erfaßt werden. Der Sensor 13 kann zum Beispiel ein Dehnungsmeßstreifen sein, jedoch ist auch die Verwendung von piezoresistiven oder kapazitiven Drucksensoren dafür denkbar. Das flexi­ ble Meßelement 12 kann hierbei wie eine Kraftmeßdose, wie sie von Druckprüfmaschinen her bekannt ist, ausgeführt sein. In dem Meßkopf 25 ist weiterhin die Erfassungselektronik 23 und der Sender für die optische Datenstrecke 21 untergebracht.

In Fig. 8 ist ein Meßkopf 25 für eine sechste Ausführungsform der Schneeprofilmeßsonde der Erfindung dargestellt. Hier ist die in der Eindringspitze 7 eingefügte Auskleidung der Kehlung 16 wie eine Mem­ bran ausgeführt. Diese Membran wird durch das Vorbeigleiten der abgescherten Schneeschichten und deren Härten mehr oder weniger verformt. Diese Verformungen der Membran können direkt mit einem geeigneten Sensor 13 erfaßt werden. Der Sensor kann zum Beispiel ein Dehnungsmeßstreifen sein. Es ist auch eine mechanische Übertragung der Verformung der Membran auf einen piezoresistiven oder kapazitiven Drucksensor denkbar. In dem Meßkopf 25 ist wie im sechsten Ausfüh­ rungsbeispiel weiterhin die Erfassungselektronik 23 und der Sender 21 für die optische Datenübertragung untergebracht.

Bezugszeichenliste

1 Trägerkörper
2 Reibrad
3 Schneeauflageplatte
4 Spannmutter
5 Temperatursensor
6 Zuleitungskabel
7 Eindringspitze
8 Sender
9 Empfänger
10 Lichtweg
11 Meßelementträger und Spindelmutter
12 flexibles Meßelement
13 Sensor
14 Gewindespindel
15 Dichtung
16 Auskleidung der Kehlung
17 Tastspitze (Verlängerung des Meßelements 12)
18 Reflexions-Meßelement
19 Anschlußbuchse
20 Gewindestange
21 optische Datenstrecke
22 Abstandsmeßeinrichtung
23 Erfassungselektronik
24 Handgerät
25 Meßkopf

Claims (21)

1. Schneeprofilmeßsonde mit
einem stabförmigen Trägerkörper (1), der in eine Schneeschicht einführ­ bar ist;
einer Positionsbestimmungseinrichtung (2, 3), mit der die Eindringtiefe des Trägerkörpers (1) in einer Schneedecke bestimmbar ist;
einer Meßeinrichtung (12, 13, 17) an einem Ende des Trägerkörpers (1) zur Messung des Schneeprofils,
wobei das in den Schnee eindringende Ende des Trägerkörpers (1) mit einer im wesentlichen kegelförmigen Spitze (7) versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die kegelförmige Spitze (7) eine Bohrung aufweist, in welcher sich eine Tastspitze (17) erstreckt, die mit einem Ende an einem flexiblen Meß­ element (12) befestigt ist.

2. Schneeprofilmeßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bohrung in der Längsrichtung des Trägerkörpers, vorzugsweise mittig dazu, erstreckt.

3. Schneeprofilmeßsonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (12) einen Dehnungsmeßstreifen aufweist.

4. Schneeprofilmeßsonde mit
einem stabförmigen Trägerkörper (1), der in eine Schneeschicht einführ­ bar ist;
einer Positionsbestimmungseinrichtung (2, 3), mit der die Eindringtiefe des Trägerkörpers (1) in einer Schneedecke bestimmbar ist;
gekennzeichnet durch
eine Meßeinrichtung (8, 9, 10; 18) an einem Ende des Trägerkörpers zur Bestimmung des optischen Absorptionsvermögens oder des optischen Reflexionsvermögens von Schnee.

5. Schneeprofilmeßsonde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Schnee eindringende Ende des Trägerkörpers (1) mit einer schreibfederförmigen Spitze (7) versehen ist, in deren Bereich die Meßeinrichtung (8, 9, 10; 18) untergebracht ist.

6. Schneeprofilmeßsonde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze mit einer Kehlung (16) ausgekleidet ist.

7. Schneeprofilmeßsonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kehlung (16) der Spitze derart ausgeformt ist, daß der Schnee beim Einführen des Trägerkörpers (1) nach nur einer Seite des Trägerkörpers (1) verdrängt wird.

8. Schneeprofilmeßsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (1) aus mehreren hinter­ einandersteckbaren Teilträgerkörpern mit Verbindungsenden besteht, wobei ein erster Teilträgerkörper die Meßeinrichtung (8, 9, 10; 11, 12, 13, 17) an dem, dem Verbindungsende gegenüberliegenden Ende auf­ weist.

9. Schneeprofilmeßsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (1) zumindest abschnitts­ weise rohrartig hohl ist.

10. Schneeprofilmeßsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsbestimmungseinrichtung ein Schneeauflageteil (3) aufweist, entlang dessen der Trägerkörper (1) führbar ist.

11. Schneeprofilmeßsonde nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Führung durch eine Bohrung in dem Schneeauflageteil (3) entsprechend dem Querschnitt des Trägerkörpers (1) gewährleistet wird.

12. Schneeprofilmeßsonde nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Positionsbestimmungseinrichtung eine am Trägerkörper (1) angebrachte Längenmaßskala und eine am Schneeauflageteil (3) ange­ brachte Ablesekante aufweist.

13. Schneeprofilmeßsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsbestimmungseinrichtung einen optischen, kapazitiven oder magnetischen Sensor aufweist, der als Positionsgeber dient.

14. Schneeprofilmeßsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsbestimmungseinrichtung ein Verschiebeteil aufweist, das entlang des Trägerkörpers (1) verschiebbar ist.

15. Schneeprofilmeßsonde nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsbestimmungseinrichtung (2, 3) ein Reibrad (2) aufweist, das im Schneeauflageteil (3) angeordnet ist und als Weggeber dient.

16. Schneeprofilmeßsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsbestimmungseinrichtung eine Abstands­ meßeinrichtung (22) zur Messung des Abstands des der Meßeinrichtung (8, 9, 10; 18; 11, 12, 13, 17) gegenüberliegenden Endes des Träger­ körpers (1) von der Schneeschicht aufweist, wobei aus dem Abstand die Eindringtiefe des Trägerkörpers (1) berechnet werden kann.

17. Schneeprofilmeßsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Signale der Positionsbestimmungseinrichtung und der Meßeinrichtung in einer Auswerteeinheit mit einer Speicher­ einheit zur Aufzeichnung eines Schneeprofils zusammengeführt sind.

18. Schneeprofilmeßsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (8, 9, 10; 18; 11, 12, 13, 17) weiterhin einen Sensor (5) zur Erfassung der Temperatur aufweist.

19. Schneeprofilmeßsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal der Meßeinrichtung (8, 9, 10; 18; 11, 12, 13, 17) mittels einer optischen Datenstrecke (21) übertragen wird.

20. Verwendung eines Lichtsenders (8) und eines darauf ausgerichteten Lichtempfängers (9) in Verbindung mit einer Ansteuer- und einer Auswerteeinrichtung zur Messung des Absorptionsvermögens bzw. des Reflexionsvermögens von Schnee, um daraus eine Schneeschichthärte zu bestimmen.

21. Verwendung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Licht­ sender (8) ein Laser, insbesondere ein Halbleiterlaser, ist.