Thiết kế, chế tạo hệ phổ kế siêu cao tần (băng c) và khai thác ứng dụng hệ phổ kế trong nghiên cứu viễn thám thảm thực vật và nhiệt độ mặt nước biển tại việt nam

Đề tài đã được hoàn thành với sự tham gia của các chuyên gia Việt Nam và Bungari, thông qua việc ứng dụng hệ phổ kế siêu cao tần băng L LNIR - của Viện Vật lý và Điện tử quan trắc viễn

Bộ KHOA HọC Và CÔNG NGHệ

BÁO CÁO TỔNG HỢP NHIỆM VỤ HỢP TÁC NGHỊ ĐỊNH THƯ

VỀ KHOA HỌC VÀ CễNG NGHỆ VIỆT NAM - BUNGARI (2005 – 2006)

THIếT Kế CHế TạO Hệ PHổ Kế SIÊU CAO TầN (BĂNG C)

Và THử NGHIệm ứng dụng hệ phổ kế trong nghiên cứu viễn thám thảm thực vật và nhiệT độ mặt nước biển

tại việt nam

Cơ quan chủ trỡ

BỘ KHOA HỌC VÀ CễNG NGHỆ

Đơn vị thực hiện VIỆN VẬT Lí VÀ ĐIỆN TỬ VIỆN KHOA HỌC VÀ CễNG NGHỆ VIỆT NAM

6386

29/5/2007

HÀ NỘI, 2007

MỤC LỤC

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG 3

CHƯƠNG II THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ PHỔ KẾ SIÊU CAO TẦN BĂNG C KIỂU CÔNG SUẤT TOÀN PHẦN 5

2.1 Giới thiệu chung 5

2.2 Phân loại các phổ kế siêu cao tần (RDM) 6

2.2.1 Phổ kế siêu cao tần kiểu công suất toàn phần 7

2.2.2 Phổ kế siêu cao tần kiểu Dicke 8

2.2.3 Phổ kế siêu cao tần kiểu bù tạp âm 10

2.3 Thiết kế chế tạo phổ kế siêu cao tần băng C kiểu công suất toàn phần 11

2.3.1 Sơ đồ khối và các chỉ tiêu kỹ thuật 11

2.3.2 Sơ đồ nguyên lý các khối chức năng trong phổ kế siêu cao tần băng C 14

CHƯƠNG III THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ANTEN VÀ CHƯƠNG TRÌNH THU NHẬN XỬ LÝ PHỔ 24

“ON-LINE” 24

3.1 Thiết kế chế tạo bộ điều khiển tự động Anten 24

3.1.1 Mô-tơ điều khiển góc phương vị 24

3.1.2 Mô-tơ điều chỉnh góc ngẩng (Elevator) 25

3.2 Thiết bị điều khiển tự động các góc quay của anten 26

3.2.1 Thiết bị giao tiếp và tự động điều khiển anten 28

3.2.2 Chương trình phần mềm giao tiếp và tự động điều khiển anten 31

3.3 Chương trình thu nhận và xử lý số liệu “on-line” Radiometer phiên bản 3.0 33

CHƯƠNG IV ỨNG DỤNG PHỔ KẾ SIÊU CAO TẦN BĂNG C TRONG NGHIÊN CỨU VIỄN THÁM THẢM THỰC VẬT VÀ NHIỆT ĐỘ MẶT BIỂN 36

4.1 Ứng dụng hệ Phổ kế SCT băng C trong nghiên cứu viễn thám độ ẩm đất và sinh khối thảm thực vật 36

4.1.1 Mô tả đối tượng đo 37

4.1.2 Quy trình thực nghiệm 38

4.1.3 Xử lý số liệu đo 46

4.2 Ứng dụng Hệ phổ kế siêu cao tần băng C trong nghiên cứu viễn thám mặt nước biển 54

4.2.1 Đối tượng đo 55

4.2.2 Quy trình thực nghiệm 60

4.2.3 Tính toán Nhiệt độ phát xạ mặt nước biển theo mô hình J Johnson 64

4.2.4 Ứng dụng Mô hình Klein và Swift hiệu chỉnh kết quả đo thực nghiệm 65

4.2.5 Kết quả xử lý số liệu 68

4.2.6 Thử nghiệm so sánh với kết quả thu được từ ảnh MODIS 76

CHƯƠNG V KẾT LUẬN 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG

Trong 2 năm 2000-2002, Viện Vật lý và Điện tử thuộc Viện Khoa học

và Công nghệ Việt Nam đã được Bộ Khoa học và Công nghệ giao thực hiện nhiệm vụ Nghị định thư hợp tác KHCN với Viện Điện tử, Viện HLKH Bungari,

với đề tài “Nghiên cứu ứng dụng viễn thám siêu cao tần thụ động trong điều tra điều kiện tự nhiên và môi trường Việt Nam” Đề tài đã được hoàn

thành với sự tham gia của các chuyên gia Việt Nam và Bungari, thông qua việc ứng dụng hệ phổ kế siêu cao tần băng L (LNIR - của Viện Vật lý và Điện tử) quan trắc viễn thám độ ẩm đất và sinh khối thảm thực vật tại một số khu vực thuộc đồng bằng và trung du Bắc bộ, trên các đối tượng đất trống, đất đỏ bazan, cánh đồng ngô, lúa, đồi chè, v.v Các số liệu đo đã được xử lý theo phương pháp viễn thám siêu cao tần thụ động và kết quả thu được khá phù hợp với các phương pháp kinh điển

Đề tài đã mở ra khả năng ứng dụng của các hệ phổ kế siêu cao tần và phương pháp viễn thám trong điều tra điều kiện tự nhiên và môi trường, đưa tiến bộ khoa học công nghệ phục vụ nông - lâm - ngư nghiệp Ưu điểm của phương pháp này là có tầm quan sát lớn hơn nhiều so với các phương pháp kinh điển, có độ chính xác cao hơn so với các kết quả thu được từ ảnh vệ tinh,

vì vậy có thể sử dụng để hiệu chỉnh các kết quả từ ảnh vệ tinh và tăng cường khả năng giám sát, cảnh báo môi trường bổ xung cho phương pháp kinh điển

Trong quá trình thực hiện đề tài, các chuyên gia Việt Nam và Bungari nhận thấy, do phổ kế băng L có bước sóng khá lớn (λ = 21cm), sóng điện từ ở bước sóng này có khả năng xuyên qua lớp phủ thực vật để tương tác với mặt đất bên dưới, vì vậy phổ kế băng L (LNIR) nhạy với sự biến động của độ ẩm đất, mà ít nhạy với sinh khối thảm thực vật phía trên

Để mở rộng khả năng nghiên cứu viễn thám đối với các đối tượng đất, thảm thực vật và mặt nước biển, cần thiết phải có thêm ít nhất 1 hệ phổ kế nữa

ở băng C, có bước sóng từ λ = 5 ÷ 12 cm

Trong kế hoạch hợp tác Nghị định thư về KHCN giữa Việt Nam – Bungari giai đoạn 2005-2006, Viện Vật lý và Điện tử đã đề xuất và được Bộ Khoa học và Công nghệ cho phép thực hiện đề tài hợp tác với Viện Điện tử,

Viện HLKH Bungari “Thiết kế chế tạo hệ phổ kế siêu cao tần (Băng C) và thử nghiệm ứng dụng hệ phổ kế trong nghiên cứu viễn thám thảm thực vật

và nhiệt độ mặt nước biển tại Việt Nam”.

CHƯƠNG II THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ PHỔ KẾ SIÊU CAO TẦN

BĂNG C KIỂU CÔNG SUẤT TOÀN PHẦN 2.1 Giới thiệu chung

Như chúng ta đã biết, mọi vật chất, ngoại trừ ở nhiệt độ “0” tuyệt đối (T

= 00K = -2730C), đều bức xạ một năng lượng vào không gian dưới dạng sóng điện từ Hiện tượng này được gọi là sự phát xạ thụ động, hay sự phát xạ tự nhiên của vật chất Sóng điện từ này lan truyền trong không gian dưới dạng phổ bức xạ ở mọi dải tần số Tuy nhiên, tuỳ thuộc vào môi trường và bản thân vật phát xạ, năng lượng này có thể bị hấp thụ khác nhau đối với mỗi dải tần số Trên cơ sở đó, các nhà khoa học đã chế tạo ra các thiết bị và nghiên cứu các phương pháp thu nhận, biến đổi các tín hiệu điện từ trường phát xạ từ vật chất,

để từ đó xác định các đặc tính cố hữu của vật chất Phương pháp thu nhận, phân tích các đặc tính của vật chất thông qua phép đo năng lượng phát xạ từ xa, không tiếp xúc với vật chất, được gọi là phương pháp viễn thám Thiết bị đo tương ứng được gọi là phổ kế (radiometer RDM) Tuỳ theo khoảng cách quan trắc từ phổ kế đến đối tượng đo mà người ta phân chia viễn thám thành 3 mức: viễn thám vệ tinh (h ≥ 100km), viễn thám hàng không (h~10km) và viễn thám mặt đất (h~5m) Dải tần số làm việc của viễn thám từ vùng sóng quang học nhìn thấy (λ~µm) đến vùng sóng vô tuyến (λ~km) như hình 2.1 Ở vùng sóng

có tần số cao hơn (tia cực tím, γ-, X-ray), viễn thám không làm việc được do các tia này bị hấp thụ hết bởi khí quyển [1]

Trong dải tần số viễn thám, vùng có bước sóng từ λ = (0.3-100) cm được gọi là vùng sóng siêu cao tần Các phổ kế tương ứng là phổ kế siêu cao tần

Như trên hình 2.1, phổ kế siêu cao tần (SCT) ở băng L làm việc ở bước sóng từ (20-100) cm, là loại phổ kế được ứng dụng nhiều cho nghiên cứu viễn thám độ ẩm đất Ở phân cực ngang (Horizontal polarization), băng sóng L còn nhạy cảm với độ biến thiên của nhiệt độ và độ mặn mặt nước biển [2]

Để nghiên cứu lớp thảm thực vật, cần thiết phảỉ nghiên cứu chế tạo 01

hệ phổ kế siêu cao tần băng C, có bước sóng khoảng (5÷12) cm, cỡ kích thước của lá cây, hay khoảng cách giữa các lá cây, cành cây[1] Ngoài ra, ở phân cực thẳng đứng, các phổ kế băng S và C có tần số từ (2.7 ÷ 3.7) GHz không nhạy cảm với độ nhấp nhô của mặt biển, vì vậy rất phù hợp để kết hợp với phổ kế băng L nghiên cứu viễn thám mặt biển [4]

2.2 Phân loại các phổ kế siêu cao tần (RDM)

Phổ kế siêu cao tần được phân chia thành nhiều loại khác nhau: phổ

kế quét (scanning RDM), phổ kế ghi ảnh (imaging RDM), phổ kế quay (push-broom RDM), v.v

Trong đề tài này, chúng ta chỉ xét đến loại phổ kế quay, gọi tắt là RDM Đây là loại phổ kế hoạt động ở một tần số cố định, hay phổ kế đơn tần (single beam RDM), bao gồm Anten, Máy thu, Bộ chỉ thị và hệ cơ khí

Hình 2.1 Các dải sóng điện từ được dùng trong viễn thám

điều khiển anten Sơ đồ khối đơn giản nhất của RDM được mô tả trong hình 2.2

Máy thu Bộ chỉ thị Anten

B, G P=k.B.G

Hình 2.2 Sơ đồ khối tổng quát Phổ kế siêu cao tần

Trong hình 2.2, Máy thu siêu cao tần được đặc trưng bởi 2 tham số: độ rộng băng tần B và hệ số khuếch đại G Tại đầu ra của phổ kế, công suất đo được biểu thị như sau: P = k G B TA (2.2.1)

Trong đó, k - hằng số Bolzmann (k=1.38.10-23 J/K), TA - nhiệt độ tạp âm Anten

Hiện nay, phổ kế kiểu quay được chia thành 3 loại, trên cơ sở điều chế tín hiệu đầu vào Theo mức độ phức tạp và chất lượng tăng dần, có 3 loại phổ kế như sau :

2.2.1 Phổ kế siêu cao tần kiểu công suất toàn phần

Sơ đồ khối của phổ kế kiểu công suất toàn phần được biểu thị ở hình 2.3

Anten

KĐ cao tần Bộ trộn tần KĐ trung Bộ tách

VHF số - Mixture tần – IF sóng BP

Máy phát Bộ chỉ thị Tích phân KĐ xung nội LCD và ADC 1 chiều

Hình 2.3 Sơ đồ khối Phổ kế kiểu công suất toàn phần (TPR)

Phổ kế kiểu công suất toàn phần (Total Power Radiometer– TPR) hoạt động theo nguyên lý sau : Anten thu năng lượng phát xạ (sóng điện từ có tần số

f ± ∆f) nằm trong vùng quan sát được giới hạn bởi góc mở (ví dụ ψ = 300) và biến đổi thành tín hiệu cao tần, được gọi là Nhiệt độ anten TA (dạng công suất tạp âm) Tín hiệu vào cao tần được khuếch đại sơ bộ và chọn lọc dần về tần số trung tâm f Máy phát xung nội có tần số f được trộn với tín hiệu vào cao tần và

hạ tần số xuống tần số trung gian (IF), sau đó đưa vào bộ khuếch đại trung tần, tách sóng, khuếch đại 1 chiều, tích phân, biến đổi tương tự - số (ADC) và đưa

ra bộ chỉ thị có màn hình tinh thể lỏng LCD

Phổ kế TPR làm việc theo nguyên lý khuếch đại thẳng tín hiệu vào, sau

đó được tách sóng theo nguyên tắc bình phương, vì vậy điện áp ra tỉ lệ thuận với công suất vào tạp âm tại Anten, hay nhiệt độ Anten TA [6]

Điện áp ra được tính bằng công thức sau :

Vra = c (TA + TN) G (2.2.2) trong đó, c - hằng số, TA, TN - nhiệt độ anten và tạp âm nhiệt, G - hệ số KĐ

Độ nhạy của TPR là cao nhất trong các loại phổ kế, được tính như sau :

τ

.

B

T T

T = A+ N

trong đó, B - dải thông của KĐ trung tần, τ - hằng số tích phân của bộ tích phân

2.2.2 Phổ kế siêu cao tần kiểu Dicke

Nhược điểm của phổ kế siêu cao tần kiểu công suất toàn phần là dễ bị bão hoà và dải biên độ tín hiệu vào hẹp, do khuếch đại cả tín hiệu nhỏ trên nền tạp âm lớn Ngoài ra, từ công thức (2.2.2), tạp âm nhiệt TN cũng được khuếch đại cùng với TA, nên độ ổn định của TPR không cao

Năm 1946, R H.Dicke đã tìm ra một phương pháp mới chế tạo phổ kế đạt được độ ổn định rất cao, gọi là phổ kế kiểu Dicke [6] Nguyên lý của phổ kế kiểu Dicke là không đo trực tiếp nhiệt độ anten TA, mà đo sự chênh lệch giữa

TA và nhiệt độ chuẩn TR được lấy từ một nguồn nhiệt ổn định nào đó Do đó,

độ ổn định và độ tin cậy của phổ kế được tăng lên đáng kể Sơ đồ khối của phổ

kế kiểu Dicke được trình bày trên hình 2.4

Bộ phát

xung Dicke Anten Khoá

T A Dicke KĐ cao tần KĐ trung Bộ tách

và trộn t/số tần và Lọc sóng BP

T R

Bộ tạo N/độ Bộ chỉ thị Tích phân Bộ đệm chuẩn T R LCD và ADC đồng bộ

Hình 2.4 Sơ đồ khối Phổ kế kiểu Dicke (tách sóng điều biên)

Đầu vào của phổ kế là bộ chuyển mạch Dicke, được điều khiển bằng bộ phát xung vuông Dicke có tần số Fs (100-1000Hz), có độ rộng xung tx và thời gian nghỉ tsp bằng nhau Tín hiệu vào TA được truyền qua khoá Dicke trong khoảng thời gian tx và tín hiệu chuẩn TR – trong khoảng tsp Sau 1 chu kỳ xung Dicke Ts, tại đầu vào của bộ tích phân có các điện áp:

V1 = c (TA + TN).G (trong khoảng tx = ½.Ts) V2 = c (TR + TN).G (trong khoảng tsp = ½.Ts) (2.2.4)

Do Ts << τ, nên trong chu kỳ Ts có thể coi TA, TN và G là hằng số, vì vậy điện áp ra của phổ kế sẽ là :

Vra = V1 - V2 = c (TA + TN) G – c (TR + TN) G = c (TA – TR) G (2.2.5) Theo công thức này thì tạp âm TN đã bị loại bỏ trong khi hệ số khuếch đại G gần như không đổi Điện áp ra tỉ lệ với độ chênh lệch giữa tín hiệu vào

TA và tín hiệu chuẩn TR, vì vậy có thể mở rộng dải biên độ vào Phổ kế kiểu Dicke là loại phổ kế thông dụng nhất, có độ ổn định cao và giá thành thấp Tuy nhiên, so với phổ kế kiểu công suất toàn phần, độ nhạy của phổ kế Dicke thấp hơn, do chỉ có ½ chu kỳ đo là thu nhận TA, còn nửa chu kỳ là đo tín hiệu chuẩn

TR [6]:

2

B

T T

T = A+ N

2.2.3 Phổ kế siêu cao tần kiểu bù tạp âm

Đây là kiểu phổ kế có sai số tuyệt đối nhỏ nhất so với các loại thiết kế kể trên, vì tín hiệu ra không phụ thuộc vào hệ số khuếch đại của máy và nhiệt độ tạp âm [6]

Theo công thức (2.2.5) đối với Phổ kế kiểu Dicke :

Vra = c.(TA – TR).G nhận thấy Vra sẽ không phụ thuộc vào G và TN nếu thoả mãn điều kiện sau :

Phổ kế siêu cao tần kiểu bù tạp âm là loại phổ kế đặc biệt thực hiện điều kiện (2.2.7) một cách liên tục bằng mạch hồi tiếp kiểu Servo (Hình 2.5)

Anten T A ’ = T A +T i Phổ kế kiểu V RA ≈ 0 Dicke

T A

T i

Bộ biến đổi tín hiệu 1 chiều

PIN

Máy phát

dòng tạp âm

Hình 2.5 Sơ đồ khối Phổ kế kiểu bù tạp âm (Noise Injection Radiometer)

Từ sơ đồ khối Hình 2.5, nguyên lý làm việc của phổ kế kiểu bù tạp âm dựa trên 1 phổ kế kiểu Dicke, chỉ thêm 1 mạch hồi tiếp điện áp 1 chiều điều khiển diode chuyển mạch PIN, đóng - mở dòng tạp âm Ti « bơm » vào tín hiệu

từ Anten, sau đó tín hiệu tổng hợp sẽ đưa vào phổ kế Dicke Kết quả là sau một chu kỳ ngắn sẽ đạt được :

Ưu điểm của phổ kế kiểu bù tạp âm là có độ ổn định cao do có mạch hồi tiếp âm lớn Độ nhạy của loại phổ kế này cũng được tính như phổ kế kiểu Dicke

2.3 Thiết kế chế tạo phổ kế siêu cao tần băng C kiểu công suất toàn phần 2.3.1 Sơ đồ khối và các chỉ tiêu kỹ thuật

Phổ kế băng C công suất toàn phần (CRM) là 1 thiết bị thu tín hiệu rất nhạy dùng để đo nhiệt độ phát xạ từ bề mặt Trái đất (đất, cây cối, nước, v.v.)

Sơ đồ khối của phổ kế CRM được thể hiện trên hình 2.6, bao gồm 2 phần: Phần thu tín hiệu cao tần (phần A); Phần vi xử lý và nguồn nuôi (phần B), được kết nối với nhau bằng 2 dây cáp - dây dữ liệu và cung cấp điện, và dây dẫn nhiệt

So với 2 loại phổ kế kiểu Dicke và Bù tạp âm, phổ kế kiểu công suất toàn phần

có nguyên lý làm việc đơn giản hơn, gần như 1 bộ khuếch đại thẳng Vì vậy, độ

ổn định tuyệt đối thấp hơn, nhưng hiệu suất cao hơn, độ nhạy cao hơn Để cải thiện tính kém ổn định này, một số biện pháp bảo ôn nhiệt độ và kỹ thuật xử lý mạch được áp dụng trong việc thiết kế chế tạo phổ kế băng C này

Từ sơ đồ khối hình 2.6, tín hiệu được lấy từ Anten microstrip ANT đưa tới đầu vào của phổ kế CRM bằng cáp dẫn sóng có trở kháng 50 Ω Bắt đầu từ đây, toàn bộ mạch được đặt trong hộp kín có bảo ôn nhiệt độ, CWT là bộ

chuyển đổi từ cáp đồng trục sang ống dẫn sóng, WFT là bộ lọc băng thông có

độ rộng băng ∆f = 300MHz, LNBC là bộ biến đổi tần số tạp âm thấp

Hình 2.6: Sơ đồ khối của phổ kế CRM

ANT - Anten; CWT - Bộ chuyển đổi từ cáp đồng trục sang ống dẫn sóng; WFT - bộ lọc cáp dẫn sóng; LNBC - Khối biến đổi tần số tạp âm thấp; TUN - Bộ chọn lọc tần

số (tuner); REF - Khối tạo điện áp chuẩn; TCR - Khối điều chỉnh nhiệt độ; SUM INT - Bộ tích phân; VFC - Bộ biến đổi điện áp - tần số; TMS1, TMS2 - Bộ ổn định nhiệt độ; OCT - Bộ biến đổi quang - điện; ANL - Mạch khuếch đại tương tự; PIC - Khối vi xử lý; RS232 – USB port - Bộ biến đổi RS232 thành USB; LCD – Màn hình tinh thể lỏng; CNTR – Bàn phím điều khiển; PS - Khối nguồn nuôi

Tín hiệu ra của LNBC được đưa vào bộ trộn tần và khuếch đại cao tần TUN (tuner) Để nâng cao độ ổn định nhiệt độ, trong hộp bảo ôn của CRM sử dụng chế độ ổn nhiệt 2 lần: lần thứ nhất tại khối LNBC (có gắn bộ cảm biến nhiệt độ TMS1), lần thứ 2 tại khối TUN (gắn bộ cảm biến nhiệt TMS2) Tín hiệu ra của TUN được đưa đến các bộ tích phân SUM INT Điện áp ra của bộ

tích phân được đưa đến bộ biến đổi điện áp - tần số (VFC) rồi đưa vào khối điều khiển và vi xử lý (phần B)

Để chống can nhiễu đường truyền, tín hiệu truyền sang phần B được thực hiện trên cặp quang-điện tử OC (Opto-Coupler) Tín hiệu này được khuếch đại và biến đổi thành dạng số trong khối ANL và đưa vào bộ Vi xử lý

số PIC Từ đây, các mã số được điều khiển và hiển thị trên màn hình tinh thể lỏng LCD Số liệu ra được đưa tới đầu ra kiểu nối tiếp RS232 hay USB CNTR

là bàn phím điều khiển, PS là bộ nguồn nuôi điện áp 1 chiều

Các chỉ tiêu kỹ thuật của phổ kế CRM:

• Loại: Phổ kế kiểu công suất toàn phần

• Tần số trung tâm: 3.5 ÷ 3.7 GHz (8 vị trí chuyển mạch)

• Độ nhạy: ≤0.3K

• Thời gian tích phân: 1s

• Độ mất ổn định trong thời gian ngắn: ≤0.3K

• Dải tín hiệu vào: 0 ÷ 320 K

• Độ rộng chùm tia chính của Anten 150

• Nguồn điện cung cấp: 220 V(+5%, - 10%), 50 Hz

• Nguồn điện tiêu thụ: * 70W - ở chế độ khởi động (warming up)

* 40W ở chế độ đo (LOCAL hoặc REMOTE)

• Dạng tín hiệu ra Dạng “Tương tự”: Ura = 0 ÷ 5VDC hoặc

Dạng “Số” thông qua RS232 hoặc USB

• Nhiệt độ làm việc: 5…40oC

• Độ ẩm làm việc: 35% 80%

2.3.2 Sơ đồ nguyên lý các khối chức năng trong phổ kế siêu cao tần băng C

Hình 2.7 là sơ đồ khối chi tiết của phổ kế băng C kiểu công suất toàn phần (CRM), bao gồm các khối siêu cao tần, khối khuếch đại trung tần và tách sóng, khối khuếch đại 1 chiều và biến đổi VFC, khối bảo ôn nhiệt độ, khối vi xử lý số và nguồn nuôi

2.3.2.1 Khối siêu cao tần

Trên hình 2.7, khối đầu vào siêu cao tần bao gồm CWT là đầu tiếp nối cáp đồng trục, BPF là bộ lọc băng thông, LNB là khối khuếch đại cao tần tạp

âm thấp và hệ thống bảo ôn nhiệt độ

Trong kỹ thuật khuếch đại, có 2 cách thường dùng để giảm thiểu dòng tạp

âm nhiệt là: (1) làm lạnh các linh kiện điện tử, đặc biệt các đầu dò (sensor) để bảo đảm giá trị tuyệt đối của dòng tạp âm nhiệt là nhỏ nhất; (2) chủ động tạo ra môi trường đẳng nhiệt cho các linh kiện điện tử, để chúng phát sinh ra dòng tạp âm nhiệt cùng mức với nhau, sau đó đưa (tín hiệu + tạp âm) tới 2 đầu vào của bộ khuếch đại

so sánh để triệt tiêu thành phần tạp âm (thường là tín hiệu điều hoà) Trong trường hợp (2), nhiệt độ bảo ôn thường được giữ ổn định gần bằng nhiệt độ môi trường xung quanh [7]

Trong phổ kế CRM, phương pháp (2) được sử dụng: toàn bộ khối khuếch đại cao tần được đặt trong 1 hộp kín và được “bảo ôn nhiệt độ” (Hình 2.7) Chế độ bảo ôn nhiệt độ của khối cao tần được thực hiện ở 2 mức: Mức 1 được thực hiện bằng bộ cảm biến nhiệt độ TS2 và bộ điều khiển nhiệt độ TS2C, điều khiển 2 hệ thống sưởi nhiệt đặt ở nắp và đáy hộp của phần A (HT và HB, viết tắt của Heater Top & Heater Bottom), bảo đảm ổn định nhiệt độ của phần

A ở 420C; Mức 2 được thực hiện bằng bộ ổn nhiệt 1 (TS1) bảo đảm nhiệt độ phía ngoài hộp TUN (tuner) khoảng 500C

Hình 2.7 Sơ đồ khối chi tiết của phổ kế CRM: A – Anten; SNC, FFC – Cáp dẫn sóng; CWT – Đầu tiếp nối cáp đồng trục; BPF Bộ lọc thông dải; LNB – Khối biến đổi tạp âm thấp; TUN – Bộ chọn tín hiệu; HT & HB – Hệ sưởi nhiệt trên nắp và đáy hộp; VCT – Bộ chuyển đổi Điện áp – Dòng điện; ITS & OTS – Bộ cảm biến nhiệt độ bên trong và bên ngoài hộp; TS1 & TS2 – Bộ cảm ứng nhiệt; ITCR & ITCV –Bộ biến đổi và điều khiển nhiệt độ; VF1 – Bộ lặp lại điện áp; INT1, INT2, INT3, INT4 – Các bộ tích phân; INV, INA – Các bộ KĐ đảo; VFC – Bộ biến đổi Điện áp - Tần số; SPB & SPF– Chiết áp bước điều chỉnh tần số trung tâm; RVU – Khối tạo điện áp chuẩn; PSA, PSB – Nguồn điện 1 chiều cấp cho phần A và B; TS2C & PSTS2– Bộ điều khiển và nguồn nuôi cảm biến nhiệt thermostat 2; ST1, ST2 – Các trigơ Schmitt; OC – cặp chuyển đổi quang-điện; TR – Biến thế điện; BCDb, BCDf, BCDc – các phím bấm theo mã nhị phân tương ứng để đặt điện áp ban đầu, điều chỉnh tần số làm việc và điều chỉnh nhiệt độ

Ucf FFC

PSA TS2

Sơ đồ chức năng của khối đầu vào siêu cao tần được biểu thị như hình 2.8, bao gồm bộ khuếch đại cao tần, bộ lọc băng thông BPF, máy phát xung nội

1, mạch trộn tần số, bộ lọc tần cao và khuếch đại tạp âm thấp LNB

Anten f- = 3450 MHz

Cáp DS U ra RF

G=12dB Bộ lọc BPF Trộn tần 1 KĐ tạp âm thấp

∆f = 300MHz f0 f2 G = 10dB

f+ = 3750 MHz f1

1530 MHz

Hình 2.8 Sơ đồ chức năng khối đầu vào siêu cao tần

Bức xạ nhiệt của đối tượng được thu bởi Anten, biến thành tín hiệu siêu cao tần dạng tạp âm, gọi là nhiệt độ anten TA Dòng tạp âm này được dẫn đến phổ kế bằng cáp dẫn sóng có trở kháng 50Ω, sau đó được khuếch đại sơ bộ G = 10dB Tiếp theo là bộ lọc băng thông (BPF) có dải thông từ (3450 ÷ 3750) MHz, độ rộng băng ∆f = 300 MHz Theo thiết kế với bộ lọc băng thông ∆f = 300MHz này, tần số trung tâm của phổ kế có thể thay đổi từ f0 = (3714 ÷ 3501) MHz (xem bảng 1) Máy phát xung 1 có tần số thiết kế là f1 = 1530 MHz được đưa vào bộ trộn (mixer), kết quả chọn được tần số thay đổi f2max = f0 – f1 =

3714 – 1530 = 2184 MHz đến f2min = 3501 – 1530 = 1971 MHz Tín hiệu có tần

số thay đổi f2 được đưa vào bộ lọc và khuếch đại trung tần TUN

Để ổn định nhiệt độ cho khối cao tần, tại nắp và đáy của hộp cao tần có gắn bộ cấp nhiệt HT (Heater Top), HB (Heater Bottom), được nối với bộ cảm biến nhiệt độ TS2 và bộ điều khiển nhiệt độ TS2C, bảo đảm duy trì nhiệt độ ổn định (ở mức 1) TS2 = 420C

2.3.2.2 Khối khuếch đại trung tần và tách sóng (TUN)

Trên hình 2.7, khối trung tần và tách sóng được ký hiệu là TUN (tunner), có tín hiệu ra là điện áp 1 chiều Ud Giao tiếp với khối TUN gồm có ITS và OTS là bộ cảm ứng nhiệt độ bên trong và ngoài hộp tunner, TS1 là bộ

ổn định nhiệt độ (ở mức 2, TS1 = 500C), PSA là khối nguồn nuôi cấp cho phần A (phần cao tần), INA là bộ tạo điện áp 1 chiều Uf đưa đến TUN để

thay đổi tần số trung tâm của phổ kế CRM từ 3.501 ÷ 3.714 GHz, FFC là cáp dẫn sóng từ khối siêu cao tần Việc điều chỉnh tần số trung tâm nhằm chọn ra tần số thích hợp trong môi trường đo cụ thể để phổ kế làm việc ổn định nhất (ít bị ảnh hưởng nhất bởi can nhiễu từ môi trường xung quanh)

Sơ đồ chức năng của khối trung tần và tách sóng (TUN) được thể hiện trên hình 2.9 và Bảng 1 là bảng chân lý của mạch điều chỉnh tần số trung tâm (cả phần siêu cao tần và TUN) Việc chọn tần số trung tâm được thực hiện bằng cách thay đổi tần số máy phát xung nội thứ 2 đặt trong hộp TUN, f3 = 2100 ÷

1887 MHz thông qua việc điều chỉnh khoá nhị phân BCDf (xem phần sau) Tần

số f2 và f3được đưa vào bộ trộn tần (mixer 2) để tạo ra tần số không đổi f4 = 84 MHz Tần số này được đưa qua bộ lọc thông dải ∆f = 30 MHz, để tạo ra tần số trung gian f5 = f4 - 14 = 70 MHz (xem bảng 1) Tín hiệu trung tần f5 được khuếch đại chọn lọc và được tách sóng thành điện áp 1 chiều Ud

Bảng 1 Bảng tính toán thiết kế giá trị tần số trung tâm của phổ kế CRM, được

2.3.2.3 Khối Xử lý tín hiệu tương tự (APU)

Khối Xử lý tín hiệu tương tự có chức năng xử lý các tín hiệu tương tự trong phổ kế, bao gồm các quá trình bảo ôn nhiệt độ, điều khiển tần số trung tâm, khuếch đại tín hiệu một chiều và biến đổi thành dạng số để đưa vào khối

Vi xử lý số (phần B)

Trên hình 2.7, APU bao gồm các khối Biến đổi điện áp – dòng điện (VCT), Bộ đệm (VF1), các Bộ tích phân (INT1 và INT2), các Bộ khuếch đại 1 chiều (INV, INA), Bộ biến đổi điện áp - tần số (VFC), khối điều chỉnh chế độ làm việc của phổ kế bao gồm các chuyển mạch nhị phân BCDf, BCDb, BCDc,

các biến trở đồng trục tương ứng SPF, SPB, Bộ tạo điện áp chuẩn K1 Khối bảo

ôn nhiệt độ bao gồm các bộ cảm biến nhiệt độ trong và ngoài hộp tunner ITS, OTS, TS1, bộ biến đổi và điều khiển nhiệt độ bên trong hộp tunner ITCV, ITCR

Trên hình 2.7, BCDf, BCDb, và BCDc là 3 bộ khoá chuyển mạch với 8 mức biến đổi nhị phân, có chức năng tương ứng điều chỉnh tần số trung tâm, điện

áp ra và nhiệt độ bảo ôn Chọn 1 trong 8 giá trị nhị phân của BCDf, sẽ đặt được giá trị tương ứng của chuyển mạch điện trở SPF, từ đó làm thay đổi điện áp ra Ud

của bộ biến đổi tương tự INA, điều chỉnh giá trị tần số máy phát 2 trong khối TUN (hình 2.9) từ 2100 ÷ 1887 MHz, từ đó làm thay đổi tần số trung tâm của

phổ kế, f0 = (3714 ÷ 3501) MHz (bảng 1) Vì vậy, bằng việc điều chỉnh BCDf,

có thể lựa chọn được giá trị tần số trung tâm thích hợp nhất, ít bị ảnh hưởng can nhiễu từ bên ngoài

Điện áp ra Ud của khối TUN được đưa đến bộ tích phân INT1 thông qua

bộ biến đổi điện áp – dòng điện VCT và bộ đệm VF1 Tại bộ tích phân INT1, điện áp ra của VF1 có thể được bù trừ bằng cách thay đổi giá trị điện trở 8 mức SPB, tương ứng với 8 vị trí của bộ khoá nhị phân BCDb

Khối K1 là bộ tạo điện áp chuẩn (UREF), dựa trên điện áp ra của bộ điều khiển nhiệt độ bên trong khối TUN (ITCR) và giá trị điện trở của BCDc để tạo

ta điện áp chuẩn UREF đưa vào bộ tích phân INT1

Như vậy, 3 tín hiệu điện áp từ VF1, K1 và SPB được đưa vào bộ tích phân INT1 có hệ số khuếch đại K = 10, thời gian tích phân τ = 1s và dải động tín hiệu ra

∆VINT = 2V Giá trị điện áp 1 chiều tại đầu ra của INT1 tỉ lệ thuận với giá trị Ud (sau tách sóng), với hiệu điện áp ra của VF1 và K1, được điều chỉnh bởi biến trở SPB Phép biến đổi điện áp thành tần số được thực hiện qua 3 tầng nối tiếp là: bộ khuếch đại 1 chiều đảo tín hiệu INV, bộ tích phân INT2 và bộ biến đổi điện áp - tần số (VFC) với hệ số biến đổi δ = 4650Hz/V Tín hiệu từ VFC này (dạng tần số) được đưa tới khối khuếch đại tần số thấp và vi xử lý số (phần B) để tiếp tục xử lý

và hiển thị

Hình 2.10 (phần phụ lục) là sơ đồ nguyên lý khối Xử lý tín hiệu tương tự (APU) Tín hiệu vào là Ud lấy từ khối TUN, qua bộ biến đổi điện áp – dòng điện, sử dụng mạch khuếch đại thuật toán OP07C/SO Tiếp theo là bộ tạo điện

áp chuẩn, trên cơ sở 2 diode zener điều chỉnh được LM336-5.0V/TO và điện áp

ra từ bộ cảm biến nhiệt độ ITCR (hình 2.7) Các mạch tiếp theo là bộ tích phân, khuếch đại 1 chiều sử dụng mạch khuếch đại thuật toán OP07C/SO Cuối cùng, tín hiệu điện áp 1 chiều được biến đổi thành tần số nhờ vi mạch LM331 Phần mạch logic bao gồm 2 tầng biến đổi mã số nhị phân - điện áp giống hệt nhau (trên và dưới), trong đó các cổng “NAND – triger Smith” CD4093 được nối vào 2 chip Multiplexer CD4051/SO, lối ra của các chúng được đưa vào chân đảo (2) của các bộ khuếch đại 1 chiều thông qua các điện trở R25, R28 =

100K/1% Tầng logic phía trên ứng với BCDb - điều chỉnh điện áp ra, tầng logic phía dưới ứng với BCDc - điều chỉnh nhiệt độ bảo ôn

2.3.2.4 Khối Vi xử lý số (MC)

Khối cao tần (phần A) được nối với khối điều khiển (phần B) bằng 2 đoạn cáp dài 5m, bao gồm cáp dẫn số liệu và nguồn điện và cáp cấp điện cho mạch bảo ôn nhiệt độ

Khối chính của phần B là khối vi xử lý MC, hoạt động trong chế độ gọi

là “capture” - sử dụng các tín hiệu có chu trình khác nhau Một trong những tín hiệu này được truyền qua cặp quang - điện tử OC và trigơ Smith ST1, tín hiệu kia được tạo thành từ xung ra của bộ cảm biến nhiệt độ bên ngoài hộp tunner OTS và trigơ Smith ST2 Đồng thời các bộ tích phân INT3 và INT4 tạo ra 2 tín hiệu ra tương tự, tương ứng tỷ lệ thuận với nhiệt độ phát xạ Tb của đối tượng

đo và nhiệt độ bên ngoài tunner Tot

Trên hình 2.7, khối vi xử lý MC được kết nối với 2 thiết bị ngoại vi: các phím bấm BUT và màn hình tinh thể lỏng LCD Một phần mềm đặc biệt được xây dựng để thu nhận và xử lý số liệu, tạo ra những hệ lệnh điều khiển khác nhau theo các chế độ làm việc đã được lựa chọn Khối Vi xử lý số được đặt trong thiết bị B (khối điều khiển), có chức năng tiếp nhận, xử lý và hiển thị bằng số các kết quả đo trên màn hình tinh thể lỏng của phổ kế Ngoài ra khối này còn tiếp nhận các lệnh từ bên ngoài thông qua các phím bấm để điều khiển các quá trình làm việc của phổ kế, ghép nối với máy tính thông qua đường truyền nối tiếp RS232 hay USB

Hình 2.11 là sơ đồ nguyên lý khối Vi xử lý số (MC) Trung tâm là chip

Vi xử lý (Microcontroller) PIC16F876 bao gồm 22 lối vào/ra (RA0-RA5, RB7, RC0-RC7) với nhiều chức năng khác nhau được cài đặt bằng chương trình Basic và C, và bộ biến đổi ADC – 10 bit

Nguyên tắc làm việc của khối Vi xử lý số (MC) được tóm tắt như sau:

- Hai đường dữ liệu vào được đưa từ các trigơ Smith ST1 và ST2 của khối cao tần (A) tới khối vi xử lý số (B), bao gồm tín hiệu tần số (FREQ) và

nhiệt độ bảo ôn (TEMP), tương ứng tại chân 4 và chân 2 của HEADER 4 Chúng được đưa tới các lối vào RC1, RC2 của µC - PIC16F876 Chế độ làm việc vào/ra của µC được xác định nhờ chương trình được nạp tại JP1 – ICPROG, từ đó tạo ra trên 4 lối ra RC0, RC3 – RC5 các tín hiệu Strobe input, Clock input, và 2 đường số liệu SDA, SDO của bộ ghi dịch và lưu trữ 74HCT4094 Số liệu nối tiếp SDA được biến đổi thành 8 đường song song 3-stage, nối qua các diode tới HEADER 9, có chức năng là bộ giải mã bàn phím (BUT) Dựa vào 8 trạng thái của bàn phím, sẽ tạo ra tín hiệu ngắt ở chân 9 của HEADER 9, vào điều khiển đường ngắt SS của µC

- Đường số liệu SDO được đưa tới bộ biến đổi Số - Tương tự AD5320 –

12bit để tạo ra tín hiệu ra tương tự tại chốt BNC - J1

- Đường số liệu SDA còn được đưa tới các bộ nhớ trung gian bao gồm 8

bộ RAM PCF8570 mắc nối tiếp nhau dựa vào cách nối các cổng địa chỉ A0-A2, dung lượng tổng cộng là 2 Kbyte

- LT1181 là bộ chuyển đổi giữa chuẩn µC (0 – 5V) với chuẩn RS232 12V ÷ +12V) để giao tiếp với máy tính

- Các đường dữ liệu từ µC, từ RB4 – RB7 được đưa tới màn hình tinh thể lỏng LCD của phổ kế, cùng với các đường điều khiển EN (enable), R/W (read/write), RS (reset)

2.3.2.5 Khối nguồn nuôi và khối tín hiệu ra tương tự

Nguồn điện cung cấp cho phổ kế băng C được cấp từ mạng điện lưới 220 - 240V xoay chiều, tần số 50 - 60Hz thông qua máy biến thế TR và các bộ ổn áp tuyến tính PSA, PSB Nguồn điện cấp cho bộ cảm ứng nhiệt độ TS1 và TS2 được nối với nguồn điện cấp cho các tầng khuếch đại và xử lý tín hiệu chỉ tại một điểm Nguồn điện áp lưỡng cực cung cấp cho các bộ khuyếch đại thuật toán được thực hiện bởi khối tạo điện áp chuẩn chính xác RVU, tạo ra điện áp chuẩn +5.00V và +10.00V

Hình 2.12 là sơ đồ nguyên lý của khối nguồn nuôi và khuếch đại tần thấp

Sau khi chuẩn hoá, tín hiệu ra của CRM được dùng để xác định nhiệt độ phát xạ của đối tượng nghiên cứu

2.3.2.6 Khối bảo ôn nhiệt độ

Để giảm thiểu tạp âm nhiệt trong máy thu phổ kế siêu cao tần, thay vì làm lạnh đầu thu và khối tiền khuếch đại như các phổ kế hạt nhân, người ta sử dụng

kỹ thuật bảo ôn nhiệt độ: toàn bộ khối cao tần được đặt trong hộp kín cách nhiệt, được nung nóng đến nhiệt độ khá cao (so với nhiệt độ môi trường xung quanh)

và ổn định Bằng kỹ thuật này, các linh kiện điện tử được duy trì ở cùng nhiệt độ

và phát ra dòng tạp âm nhiệt cùng cỡ, sau đó được triệt tiêu ở các đầu vào khuếch đại vi sai

Chế độ bảo ôn nhiệt độ của khối siêu cao tần được thực hiện ở 2 mức: mức đầu tiên được thực hiện bằng bộ ổn nhiệt 2 (Thermostat 2), bao gồm 2 mạch tách biệt điều khiển nhiệt độ phần nắp và đáy hộp của phần A, bảo đảm nhiệt độ của phần A khoảng 420C Mức 2 được thực hiện bằng bộ ổn nhiệt 1 (Thermostat 1) bảo đảm nhiệt độ phía ngoài hộp tuner khoảng 500C

Trong sơ đồ khối (hình 2.7), bộ ổn nhiệt 2 được ký hiệu bằng các khối TSC2 (điều khiển), TS2 (điều chỉnh), HT và HB (các tấm phát nhiệt gắn ở nắp và đáy hộp)

Hình 2.13 là sơ đồ nguyên lý khối ổn định nhiệt độ TS2C, bao gồm 2 phần mạch giống nhau điều khiển cho 2 bộ cấp nhiệt được gắn tại nắp và đáy hộp cao tần (TS2C điều khiển HT và BT) Trong sơ đồ Hình 2.13, JP2 và JP3

là 2 đầu kết nối với các bộ cảm biến nhiệt độ ở nắp và đáy hộp (TS2)

Sơ đồ nguyên lý của bộ ổn nhiệt được mô tả trên hình 2.13, hoạt động như sau:

- Mạch tạo điện áp chuẩn:

Được chế tạo trên cơ sở mạch tổ hợp điều chỉnh điện áp chính xác µA723 Bản thân µA723 tạo ra một điện áp chuẩn tại PIN5, với điện áp nguồn nuôi Vcc=15V, thì Uref = 7.5V Giá trị điện áp ra Vout phụ thuộc vào điện áp so sánh giữa PIN4 (được đặt do tỉ lệ điện trở phân áp của nguồn nuôi) với PIN5 (điện áp chuẩn của µA723)

- Mạch điều khiển:

Điện áp chuẩn được đưa tới mạch điều chỉnh bao gồm 3 transistor mắc trực tiếp, điều khiển transistor công suất mắc theo kiểu CC: cực collector nối với nguồn nuôi 15V, tải emiter E là tấm phát nhiệt, được chế tạo bằng dây điện trở có R = 3Ω Theo thiết kế, UE=6V, do vậy IE = 2A Dòng điện này đốt nóng tấm phát nhiệt đến nhiệt độ xác định (420C hoặc 500C tuỳ theo TS2 hay TS1), được cảm nhận bởi bộ cảm nhiệt LM335 có hệ số biến đổi ∆U = T(K)*0,01 tạo

ra điện áp so sánh với điện áp chuẩn của µA723 làm khoá điện áp chuẩn ra, dẫn tới transistor công suất cũng bị khoá, và ngắt dòng 2A nuôi tấm phát nhiệt Khi nhiệt độ trong hộp cao tần giảm xuống 0.50C, mạch lại được đóng làm tấm phát nhiệt nóng trở lại, v.v Cứ như vậy, nhiệt độ trong hộp cao tần được “bảo ôn” ở nhiệt độ xác định

CHƯƠNG III THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ANTEN VÀ CHƯƠNG TRÌNH THU NHẬN XỬ LÝ PHỔ

“ON-LINE”

3.1 Thiết kế chế tạo bộ điều khiển tự động Anten

3.1.1 Mô-tơ điều khiển góc phương vị

Việc thay đổi góc phương vị của Anten phổ kế được thực hiện bằng một mô-tơ G-2800DXA của hãng Yeasu - Nhật Bản, với góc quay có thể thay đổi ψ

= 00 ÷ 4500 (Hình 3.1)

Hình 3.1: Hệ phổ kế băng C có sử dụng các mô-tơ quay

* Đặc trưng kỹ thuật của mô-tơ Yeasu G – 2800 DXA:

- Điện áp lưới cung cấp: 117/220 VAC, 50/60Hz

- Dòng điện cung cấp: 1,5A (117VAC); 0,7A (220VAC)

- Điện áp 1 chiều cung cấp cho mô-tơ : 11÷24VDC

- Thời gian quay 3600: (120 ± 10 ÷ 50 ± 5) giây

- Thời gian quay liên tục cực đại Max: 3 phút

Mô-tơ quay góc Phương vị

Mô-tơ quay góc ngẩng

Anten

Băng C

Anten Băng L

- Kích thước hộp điều khiển mô-tơ: 200x130x193mm (W x H x D)

- Khối lượng bộ điều khiển: 3.8 kg

3.1.2 Mô-tơ điều chỉnh góc ngẩng (Elevator)

Trong các phép đo bằng phổ kế siêu cao tần, góc ngẩng θ của anten đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng tới cường độ phát xạ thu được bởi anten

Do sự phụ thuộc này, cần phải đảm bảo độ chính xác góc quan sát của anten và thang chia độ góc tới càng nhỏ càng tốt Việc điều chỉnh góc ngẩng được thực hiện bằng một mô-tơ G-550 quay 1800 của hãng Yeasu

Hình 3.2 là ảnh chụp của mô-tơ quay góc ngẩng và hộp điều khiển

G-550

* Các đặc điểm kỹ thuật của Yeasu G-550

- Điện áp lưới cung cấp: 110 –120 hoặc 220 – 240 V,

- Công suất tiêu thụ : 30VA

- Điện áp 1 chiều cung cấp cho mô-tơ : 24V

- Thời gian quay 1800: ~ 67 giây

- Mômen quay: 1400 kgf-cm

Hình 3.2: Mô-tơ và bộ điều khiển G-550

- Mômen hãm: 4000 kgf – cm

- Độ chính xác: ± 3%

- Cáp điều khiển: loại 6 dây

- Đường kính trục quay: φ38 – 63 mm

- Khối lượng mô-tơ: 3,6 kg

- Khối lượng bộ điều khiển: 1,7 kg

- Khối lượng tổng cộng: 5,8 kg

3.2 Thiết bị điều khiển tự động các góc quay của anten

Sự điều khiển đồng thời 02 mô-tơ quay bằng tay dễ mắc phải sai số chủ quan do mắt người quan sát đồng hồ hiển thị Ngoài ra, trong ứng dụng đo độ phát xạ bề mặt biển, do các phép đo phát xạ mặt biển chỉ được tiến hành trong khoảng thời gian 14 phút tương ứng với thời gian thu ảnh MODIS, vì vậy đòi hỏi phải có sự điều khiển hoàn toàn tự động với độ chính xác cao Ngoài ra, các giá trị góc quay cũng phải được cập nhật cho phần mềm thu nhận và xử lý số liệu “on-line”

Hệ thống bao gồm hai phần:

- Thiết bị phần cứng giao tiếp và điều khiển mô tơ góc ngẩng và góc phương vị

- Chương trình phần mềm chạy trên máy tính PC để giao tiếp và điều khiển các góc ngẩng và góc phương vị của anten

Hình 3.3: Sơ đồ của hệ thống điều khiển tự động anten

Để bảo đảm sự gọn nhẹ, thuận tiện vận chuyển cho các phép đo thực địa,

hệ cơ khí được thiết kế chung cho cả 2 hệ phổ kế băng L và băng C bao gồm

02 mô-tơ điều khiển góc ngẩng (elevation) và 01 mô tơ điều khiển góc phương

vị (rotator) Do đó hệ cơ khí phải thiết kế lại, bộ phận gắn mô-tơ quay góc ngẩng thay vì có hình chữ I như trước đây thì bây giờ là hình chữ T (như hình 3.1)

Về nguyên tắc, 02 mô-tơ cần có hai hộp điều khiển kèm theo của nhà sản xuất Tuy nhiên, việc sử dụng cả hai hộp điều khiển sẽ rất cồng kềnh, tiêu tốn nhiều năng lượng và khó điều khiển (bằng tay)

Sau khi nghiên cứu chi tiết và thử nghiệm nhiều lần, nhóm cán bộ đề tài quyết định chỉ sử dụng một hộp điều khiển cho cả hai mô-tơ bằng cách đấu song song ba dây trong cáp nối giữa mô-tơ và hộp điều khiển bao gồm: dây truyền tín hiệu điều khiển lên, dây truyền tín hiệu điều khiển xuống và dây cấp nguồn điện tương ứng với các dây số 4,5, và 6 của hộp điều khiển Kết quả mô-

tơ hoạt động tốt Phổ kế băng C và L sẽ luôn có cùng góc quan sát, phù hợp với điều kiện đo thực tế để xử lý số liệu và so sánh kết quả đo trên 2 băng tần số khác nhau

Bé ®iÒu khiÓngãc ngÈng

Bé ®iÒu khiÓn gãc ph−¬ng vÞ

Anten

ThiÕt bÞ giao tiÕp vµ

®iÒu khiÓn m« t¬

gãc ngÈng vµ gãc ph−¬ng vÞ

M¸y tÝnh PC

3.2.1 Thiết bị giao tiếp và tự động điều khiển anten

a Sơ đồ khối tổng quỏt và sơ đồ nguyờn lý

Sơ đồ khối tổng quỏt và sơ đồ nguyờn lý được chỉ ra tương ứng trong hỡnh 3.4 và hỡnh 3.5

Hỡnh 3.4: Sơ đồ khối tổng quỏt của hệ thống

b Nguyờn lý làm việc

Cỏc tớn hiệu tương tự A/D từ cỏc bộ điều khiển gúc ngẩng và gúc phương vị được đưa tới bộ biến đổi ADC chuyển thành cỏc giỏ trị số tương ứng với giỏ trị gúc ngẩng và gúc phương vị hiện tại Chớp vi điều khiển tiếp nhận,

xử lý cỏc giỏ trị số này và đưa ra cỏc lệnh điều khiển cần thiết

Cỏc tớn hiệu điều khiển gồm cú: “Lờn - Xuống” để điều khiển gúc ngẩng

và “Trỏi - Phải” để điều khiển gúc phương vị Chớp vi điều khiển nhận cỏc lệnh điều khiển từ mỏy tớnh, tự động tớnh toỏn và đưa ra cỏc lệnh điều khiển để điều chỉnh anten về hướng cú giỏ trị gúc ngẩng và gúc phương vị mong muốn

c Cỏc đặc tớnh và chỉ tiờu kỹ thuật

- Nguồn điện lưới cung cấp: 220VAC

- Dải điện ỏp vào của bộ biến đổi ADC: 0-5V

Bộ chuyển

đổi tương tự/số

Ghép nối với máy tính

LênXuống

TráiPhải

Tín hiệu A/D

Tín hiệu A/D

Thiết bị tự động điều khiển anten

- Mức lượng tử của bộ biến đổi ADC: 8 bít

- Các tín hiệu điều khiển: mức TTL

- Ðặc trưng điều khiển: điều khiển đồng thời hai góc

- Giao tiếp với máy tính PC: qua cổng USB hoặc RS-232

Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý bộ ghép nối và điều khiển môtơ

A B C

D

4 3

2 1

A4 Date: 28-Mar-2006 Sheet of File: C:\Data_Tan\yeasu interface\yi.sch Drawn By:

EA/VP 31

X1 19 X2 18

RESET 9

RD 17 WR 16

INT0

12 INT113

T0

14 T115

P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8

P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28

PSEN 29ALE/PTXD 3011 RXD 10

uC1 8051

R1 RES2

+ C1 CAPACITOR POL VCC

C2 CRYSTAL

CON9 VCC

VCC

R1 IN 13 R2 IN 8 T1 IN 11 T2 IN 10

1 C1 -

3 C2 -C2+ 45 MAX1

CON8 + C5

+ C8 CAPACITOR POL

+ CN3 220uF

9 DB2 18

DB3 19DB4 20BPLRof

12 DB5 21

DB6 22DB7 2310Vspn

13 DB8 24

DB9 2520Vspn

7 A0/SC 4

R/C 5-Vs

11 12/8 2 ADC1

ad574

D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

ADC_STATUS

ADC_RC VCC VCC

ADC_RC ADC_STATUS

ELE_UP ELE_DOWN AZI_LEFT AZI_RIGHT MUX_A MUX_B

12V

-12V

12V -12V

U2 CAP

U3 CAP

ADC_IN

R5 100

X0 12 X1 14 X2 15 X3 11

Y0 1 Y1 5 Y2 2 Y3 4 INH 6 A 10 B 9

VEE 7

ADC_IN

1 2 3 4 5 J1

CON5

R_L1 RES2 C_L1CAP

AZI_RIGHT AZI_LEFT AZI_SPEED AZI_ADC GND

1 2 3 4 5 J2

CON5

ELE_UP ELE_DOWN ELE_SPEED ELE_ADC GND

AZI_ADC ELE_ADC

R2 CAP

CN7 CAP CN8 CAP

AZI_SPEED ELE_SPEED

SO DO BO GHEP NOI VA DIEU KHIEN MOTOR YEASU

d Tập lệnh giao tiếp với thiết bị

- Lệnh điều chỉnh góc ngẩng và góc phương vị về giá trị mong muốn:

Trong đó: eee là giá trị góc ngẩng mong muốn

aaa là giá trị góc phương vị mong muốn

Sau khi hoàn thành nhiệm vụ điều khiển, thiết bị trả về giá trị 13 (mã ASCII của phím ENTER)

- Lệnh đọc giá trị góc ngẩng và góc phương vị hiện thời: A

Sau khi nhận được lệnh này, thiết bị sẽ gửi về máy tính giá trị hiện thời của góc ngẩng và góc phương vị theo định dạng sau: Reeeaaa Trong đó eee là giá trị của góc ngẩng hiện tại và aaa là giá trị của góc phương vị hiện tại

Chú ý: Các lệnh giao tiếp đều được kết thúc bằng mã 13

3.2.2 Chương trình phần mềm giao tiếp và tự động điều khiển anten

Chương trình phần mềm giao tiếp và tự động điều khiển anten đã được nhóm cán bộ thực hiện đề tài xây dựng từ năm 2005 với phiên bản 1.0 là hoàn toàn độc lập với phần mềm thu nhận và xử lý tín hiệu “on-line”, có tên là

Radiometer Tuy nhiên, trong quá trình đo thực địa, nhóm cán bộ thực hiện đề

tài nhận thấy, tại mỗi giá trị góc ngẩng của anten, ta phải nhập giá trị góc ngẩng

vào chương trình phần mềm Radiometer Điều này dẫn đến giá trị thu nhận sẽ

không liên tục tương ứng với giá trị góc khi anten đang quay từ góc A sang góc

B (thông thường thì |A - B| = 100) Vì vậy cần tích hợp phần mềm điều khiển anten vào phần mềm Radiometer phiên bản 3.0

a Các chức năng chính

- Giao tiếp với thiết bị tự động điều khiển anten

- Ðặt chế độ hoạt động cho quá trình tự động điều khiển anten

- Gửi lệnh điều khiển anten về hướng mong muốn

- Hiển thị giá trị hiện thời của góc ngẩng và góc phương vị của anten

Giao diện chương trình “ YEASU Interface Program”:

b Các đặc trưng và chỉ tiêu kỹ thuật

- Giao tiếp với thiết bị tự động điều khiển anten: USB hoặc RS-232

- Các chế độ: điều khiển bằng tay (manual) hoặc điều khiển theo lịch đặt trước (scheduled)

- Trong lịch tự động điều khiển, mỗi bước điều khiển (step) có định dạng như sau:

Giá trị góc ngẩng Giá trị góc phương vị Thời gian chờ

- Số bước có thể đặt cho lịch tự động điều khiển: tối đa là 10

- Chương trình chạy trên hệ điều hành Windows 98/XP/2000

- Giao diện thuận tiện, dễ sử dụng

3.3 Chương trình thu nhận và xử lý số liệu “on-line” Radiometer phiên bản 3.0

Hình 3.6: Giao diện của chương trình Radiometer 3.0

Chương trình Radiometer phiên bản đầu tiên có chức năng thu nhận và

xử lý số liệu của phổ kế siêu cao tần băng L có tên ban đầu là LNIR 1.0 Đối tượng đo là độ ẩm của đất và thảm thực vật

Trong phiên bản LNIR 2.0 chúng tôi đã phát triển thêm một chức năng mới là thu nhận và xử lý số liệu “on-line” với đối tượng đo là bề mặt nước biển Trong phiên bản 3.0, do yêu cầu của đề tài là phát triển phần mềm cho

hệ phổ kế băng C, chúng tôi đã phát triển thêm nhiều chức năng đáp ứng được tất cả những đòi hỏi mới cũng như vẫn giữ được các chức năng cho hệ phổ kế băng L Do kết hợp việc thu nhận và xử lý số liệu của hai hệ phổ kế băng L và

C trên cùng một giao diện phần mềm, để đơn giản hoá các thao tác khi khảo sát

đo đạc thực địa nên chúng tôi đã xây dựng phần mềm Radiometer 3.0

* Giao diện chương trình phần mềm Radiometer 3.0

Giao diện chương trình được chia làm 3 phần, bao gồm:

- Phần Menu bar (chế độ làm việc),

- Phần Display (hiển thị),

- Phần Task bar (chức năng)

* Một số tính năng của phần mềm Radiometer 3.0:

- Thu nhận dữ liệu từ hệ phổ kế băng L và C Sau đó hiển thị “on-line” phổ tín hiệu của phổ kế như ở hình 3.6

- Xử lý số liệu thu được và hiển thị “on-line” trên màn hình giao diện (màu đen) Những thông tin cần được xử lý bao gồm: Độ phát xạ e của đối tượng đo, nhiệt độ bề mặt biển SST, độ ẩm sinh khối thực vật (xem hình 3.6)

- Tích hợp phần mềm điều khiển quay mô-tơ vào thành một module của Radiometer nhằm mục đích đơn giản thao tác và cập nhật tự động giá trị của góc quay theo thời gian thực Đây là tính năng mới của Radiometer 3.0

- Có thêm chức năng thu nhận tín hiệu định vị vị trí tiến hành thực địa từ

bộ thu GPS Tính năng này giúp cho việc so sánh một số thông số đã được tính toán bằng phần mềm với dữ liệu ảnh MODIS từ vệ tinh như: toạ độ, nhiệt độ tại điểm khảo sát Đây cũng là một tính năng mới của Radiometer 3.0

- Dữ liệu thu được (tần số của đối tượng đo, tần số chuẩn hoá Blue Sky, tần số chuẩn hoá Absorber…) và các số liệu đã được phần mềm tự động xử lý như: E, VSM, SST… sẽ được ghi tự động vào 2 file văn bản dạng *.txt và *.xls (file Excel) với * có định dạng là yymmddhhmm Ví dụ: một file có tên là 0611071029.xls có nghĩa là được ghi vào ngày 07 tháng 11 năm 2006 lúc 10 giờ 29 phút ( như hình 3.7 và 3.8)

Hình 3.7: File dữ liệu với định dạng Excel 0611071029.xls

Hình 3.8: File dữ liệu với định dạng Text 0611071338.xls

CHƯƠNG IV ỨNG DỤNG PHỔ KẾ SIÊU CAO TẦN BĂNG C TRONG NGHIÊN CỨU VIỄN THÁM THẢM THỰC VẬT VÀ

NHIỆT ĐỘ MẶT BIỂN 4.1 Ứng dụng hệ Phổ kế SCT băng C trong nghiên cứu viễn thám độ ẩm đất và sinh khối thảm thực vật

Như chúng ta đã biết, nhiệt độ phát xạ (TB) của một đối tượng trên bề mặt Trái đất là một tập hợp bao gồm nhiệt độ phát xạ của khí quyển, sự phản xạ điện từ của bầu trời và bề mặt đất Tuy nhiên khi phép đo được tiến hành ở tần

số f < 6 GHz thì sự ảnh hưởng của khí quyển rất nhỏ, có thể bỏ qua Bên cạnh

đó sự phản xạ điện từ của các hành tinh, các thiên hà không ảnh hưởng đến sự tồn tại của nước chứa trong đất, do đó không ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt độ

bề mặt Trái đất Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, nhiệt độ phát xạ bề mặt của vật chất bằng độ phát xạ (e) nhân với nhiệt độ vật lý (T)

Trên cơ sở đó, phương trình đối với TB được xác định như sau:

T

T

e = = − Γ (4.2) Đối với các môi trường đồng nhất (như mặt đất trống hay mặt nước), có

bề mặt khá phẳng (với đơn vị đo là chiều dài bước sóng λ), độ phản xạ Γ được xác định từ phương trình Fresnel đối với phân cực ngang (H) và đứng (V) của sóng điện từ như sau:

( )

2

2 2

sin cos

sin cos

θθ

θθ

θ

− +

−

−

= Γ

r

r H

sin cos

sin cos

θθ

ε

θθ

εθ

− +

−

−

= Γ

r r

r r

V

k

k

Từ các công thức trên, nhận thấy độ phản xạ từ bề mặt của các đối tượng

tự nhiên (đất - lớp thực vật, biển, v.v.) phụ thuộc vào góc tới và hằng số điện môi của đối tượng đó Hằng số điện môi của các đối tượng tự nhiên là một số

phức, phụ thuộc vào đặc tính điện môi của các chất, đặc biệt là hàm lượng nước chứa trong nó Nguyên lý ứng dụng của phổ kế siêu cao tần xác định độ ẩm đất (SMC) và sinh khối thực vật được đưa ra từ hệ quả của phương trình (4.2) như sau:

- Vế phải của phương trình (4.2) được đo bằng thực nghiệm: nhiệt độ phát xạ TB của tổ hợp đất - lớp thực vật được đo bằng phổ kế siêu cao tần, nhiệt

độ mặt đất T và lớp phủ thực vật Tveg được đo bằng nhiệt kế Từ đó xác định được hệ số phản xạ e

- Sau khi xác định được độ phản xạ e, sẽ tính được hằng số điện môi k theo phương trình Fresnel (4.3)

- Sử dụng mô hình bán thực nghiệm Wang-Schmugge [22], biểu thị mối liên hệ giữa k (HSĐM) và độ ẩm đất (SMC), để tính ra độ ẩm đất

- Dựa theo mô hình M.C.Dobson về độ suy giảm phát xạ của đất do ảnh hưởng của lớp phủ thực vật để tính ra sinh khối thực vật [5]

4.1.1 Mô tả đối tượng đo

Thực nghiệm đo độ ẩm đất và sinh khối thực vật sử dụng phổ kế siêu cao tần băng C được tiến hành vào ngày 1/11/2006 tại khu vườn thí nghiệm của Trạm Khí tượng Đồng bằng Bắc bộ - Huyện Hoài Đức – Hà Tây, trực thuộc Viện Khí tượng Thuỷ văn, Bộ Tài nguyên và Môi trường Tham gia thực nghiệm gồm có các cán bộ khoa học của Trung tâm Ứng dụng Công nghệ Vũ trụ, Viện Vật lý và Điện tử là đối tác phía Việt Nam, các cán bộ hợp tác với đề tài thuộc Viện Khí tượng Thuỷ văn, và 2 chuyên gia Bungari, GS B Vichev

và TS K.G Kostov là đối tác nước ngoài của đề tài Nghị định thư

Mục đích của đợt thực nghiệm này là sử dụng phổ kế siêu cao tần băng

C và phương pháp viễn thám siêu cao tần thụ động, kết hợp với các phép đo thực địa truyền thống (do Viện Khí tượng thuỷ văn đảm nhiệm) nhằm xác định:

- Độ ẩm đất (g/cm3)

- Sinh khối thực vật của ruộng lúa và ruộng ngô (kg/m2)

Để thực hiện nhiệm vụ thực nghiệm, có 3 khu vực được lựa chọn để tiến hành đo là:

a/ Một bãi đất trống, khô có kích thước (3x4)m2 được phát quang, dọn sạch bề mặt, đất được đánh tơi và san phẳng

b/ Ruộng lúa non, giai đoạn bắt đầu trổ bông, có độ cao trung bình 90

cm, số khóm lúa trong một đơn vị diện tích là 38 khóm, khoảng cách giữa các khóm theo hàng dọc là 30 cm, theo hàng ngang là 15 cm

c/ Ruộng ngô non, giai đoạn bắt đầu trổ bông, có độ cao trung bình 80

cm, mật độ trung bình là 8 cây/m2, khoảng cách giữa hai cây ngô theo hàng dọc

là 40 cm, theo hàng ngang là 30 cm

4.1.2 Quy trình thực nghiệm

a) Thiết bị đo trong đợt thực nghiệm bao gồm:

- 02 hệ phổ kế băng C (f = 3.5 ÷ 3.7 GHz, ∆T < 0.3K, Anten kiểu microstrip với góc mở 150) và phổ kế băng L (f = 1.4 GHz, ∆T < 0.3K, Anten kiểu hình nấm với góc mở 300) được gắn trên cùng một hệ cơ khí được điều khiển tự động bằng chương trình đặt sẵn Số liệu đo được tự động thu thập, xử

lý, hiển thị phổ “on-line” bằng chương trình phần mềm Cả 2 phổ kế đều có 2 chế độ đo – Local và Remote Khi làm việc ở chế độ Local, phổ kế sẽ tính giá trị trung bình của tần số ra fi và độ biến thiên cho mỗi khoảng thời gian đo, từ 1

÷ 1024s Khi làm việc ở chế độ Remote, phổ kế được nối với máy tính qua cổng RS232 hoặc USB để truyền số liệu vào và xử lý sau

- 02 máy tính xách tay phục vụ điều khiển anten và tự động ghi số liệu

xác giữa giá trị nhiệt độ phát xạ TB (K) của đối tượng đo và tín hiệu ra của phổ

kế (tần số f(Hz)), T B = T B (f) Phổ kế được chuẩn hoá với các vật chuẩn “lạnh”

và “nóng” như sau: hướng Anten phổ kế thẳng lên Bầu trời xanh (Blue Sky), ghi tần số ra fSky tương ứng với nhiệt độ phát xạ Tsky ≈ 5K; Sau đó hướng Anten xuống Vật đen (Absorber), là vật có hệ số phát xạ e ≈ 1, ghi tần số ra fAbs

tương ứng với nhiệt độ phát xạ TAbs (K) ≈ t0 + 273 Nhiệt độ vật lý của vật đen t(0C) được đo bằng nhiệt kế điện tử

Sau khi chuẩn hoá, nhiệt độ phát xạ của các đối tượng đo được tính bằng công thức sau [27]:

) ( J sky

Sky Abs

Sky Abs Sky

f f

T T T

−

− +

Quy trình đo phát xạ đất trống được tiến hành bắt đầu đối với đất khô, sau đó tưới đẫm nước, tiếp tục đo phát xạ trong quá trình đất tự bay hơi và khô dần Như vậy, có thể theo dõi được sự thay đổi độ ẩm đất theo thời gian, từ độ

ẩm thấp nhất đến cao nhất [28]

Tại khu vực đất trống, hướng Anten của phổ kế xuống mặt đất với các góc quan sát lần lượt thay đổi θ = 00, 100, 600, ghi số liệu đo bằng chương trình tự động vào máy tính, có hiển thị phổ “on-line” Việc thay đổi góc quan sát cũng được điều khiển tự động bằng chương trình phần mềm, thời gian đo đối với mỗi góc là 1 phút Độ ghồ ghề của bề mặt đất được đánh giá bằng thước

đo và chụp bằng máy ảnh kỹ thuật số, theo đó độ mấp mô trung bình của bề mặt đất được đánh giá là 1,8 ÷ 2cm

Đồng thời với việc đo phát xạ mặt đất bằng phổ kế, các cán bộ của Trạm Khí tượng Nông nghiệp – Hoài Đức tiến hành khoan lấy các mẫu đất tại 3 điểm trong khu vực đo, với các độ sâu 0, 5, 10, 20, 30 cm Sau đó, toàn bộ khu vực đất được tưới đều bằng vòi phun Kỹ thuật phun nước cố gắng không làm thay đổi bề mặt đất và đạt độ ẩm cao nhất Trong lúc chờ đợi đất ngấm đều (để trở thành môi trường đồng nhất), phổ kế được vận chuyển sang để đo phát xạ của ruộng lúa Sau khoảng 20 phút, phổ kế được quay trở lại đo phát xạ của đất ướt Quy trình đo cũng được tiến hành như với đất khô Độ gồ ghề của mặt đất giảm xuống do đất ướt, khoảng 0.8 ÷ 1.5cm

Số liệu đo độ ẩm đất bằng phương pháp truyền thống “khoan sấy” được thể hiện ở Bảng 4.1 Các hộp đất mẫu được cân ngay sau khi lấy mẫu (mẫu ướt), sau đó được sấy khô trong lò phân tích có nhiệt độ điều khiển được, trong khoảng thời gian từ 5 ÷ 8h, sau đó được cân lại bằng cân phân tích (có độ chính xác đến 1mg), tiếp tục sấy khô và cân kiểm tra cho đến khi 2 lần cân liên tiếp cho khối lượng mẫu gần bằng nhau, chứng tỏ nước đã bay hơi hết (mẫu khô)

Độ chênh lệch khối lượng giữa mẫu đất ướt và khô sẽ bằng khối lượng nước có trong mẫu đất Từ đó sẽ tính được độ ẩm đất tỉ trọng Wg(mg/mg), hay tương đối Wf(%) Phép đo độ ẩm này do Trung tâm Khí tượng Nông nghiệp Hoài Đức đảm nhiệm

Bảng 4.1 Số liệu độ ẩm đất lấy mẫu ngày 1/11/2006 tại Trạm KTNN Hoài Đức

Độ sâu Khối lượng đất ướt (g) Khối lượng đất khô (g) Khối lượng hộp (g) trong đất (%) Lượng nước

Khi chưa tưới nước (đất khô)

Điểm II

Thực nghiệm xác định sinh khối thảm thực vật bằng phổ kế siêu cao tần

băng C được tiến hành trên 2 loại thảm thực vật của Trạm Khí tượng Nông

nghiệp – Hoài Đức là ruộng lúa và ruộng ngô (như đã mô tả ở trên)

Phổ kế băng L & C được vận hành đến ruộng lúa và ruộng ngô, hệ thống

Anten được điều khiển hướng xuống đo nhiệt độ phát xạ theo chương trình cài

đặt sẵn với các góc ngẩng thay đổi từ 00, 100, 600 Số liệu đo được tự động

ghi vào máy tính, phổ số liệu đo được hiển thị “on-line” đồng thời được ghi vào

máy tính

Các mẫu đất ở ruộng lúa và ngô được thu thập ở lớp (0 ÷ 2) cm để phân

tích độ ẩm Sau đó, cắt đến sát gốc các cây lúa và ngô trên 1m2 diện tích để

phân tích sinh khối thực vật Các kết quả phân tích này sẽ được dùng để kiểm

tra so sánh với các kết quả thu được từ phương pháp viễn thám (các phổ kế

băng L và C)

Kết quả phân tích độ ẩm đất vùng trồng lúa, ngô được thể hiện trong

Bảng 4.1, kết quả phân tích sinh khối thực vật vùng trồng lúa, ngô được thể

hiện trong Bảng 4.2 Dữ liệu đo nhiệt độ phát xạ được trình bày trong Bảng 4.3

Bảng 4.2.Số liệu động thái chất khô lâý mẫu ngày 1/11/2006 tại Trạm KTNN Hoài Đức

Loại cây Cân tươi (g/m2) Cân khô (g/m2) Sinh khối(g/m2) Số cây/m2 hàng dọc(cm) Khoảng cách

Khoảng cách hàng ngang (cm)