(57) 1. Измерительный зонд для грунта, содержащий
корпус (30, 104), определяющий положение оси (32) действия силы и имеющий наружную поверхность (34), открытую для скользящего контакта с грунтом (110) по мере перемещения корпуса через грунт вдоль оси действия силы, при этом в корпусе имеется внутренняя полость (36);
окно (38), смонтированное в отверстии (40) на наружной поверхности зонда и обеспечивающее оптическую связь между грунтом и внутренней полостью;
средство (42) для освещения, расположенное во внутренней полости и направленное к окну (38), предназначенное для освещения грунта на месте с несколькими длинами световых волн последовательно; и
средство (44) восприятия, расположенное во внутренней полости и направленное к окну (38), при этом средство восприятия реагирует на световое излучение на каждой из первой и второй длин волн, отраженное от грунта на месте.
2. Измерительный зонд по п.1, в котором средство (42) для освещения выполнено регулируемым для избирательного освещения грунта (110) последовательно на первой и второй длинах волн.
3. Измерительный зонд по п.2, в котором средство (42) для освещения также выполнено регулируемым для избирательного освещения грунта (110) на третьей длине волны за исключением первой и второй длин волн.
4. Измерительный зонд по п.3, в котором первая, вторая и третья длины волн соответствуют видимым цветам - красному, зеленому и синему.
5. Измерительный зонд по п.1, в котором первая и вторая длины волн соответствуют видимым цветам.
6. Измерительный зонд по п.5, в котором каждая из первой и второй длин волн соответствует разному, одному из красного, зеленого и синего видимых цветов.
7. Измерительный зонд по п.1, в котором окно (38) имеет наружную поверхность, расположенную, по существу, вровень с наружной поверхностью (34) зонда.
8. Измерительный зонд по п.7, в котором окно (38) расположено вровень с плоской зоной (39) наружной поверхности (34) зонда.
9. Измерительный зонд по п.8, в котором плоская зона (39) является открытой на ее нижнем конце, что обеспечивает беспрепятственный проход для грунта, приближающегося к окну (38).
10. Измерительный зонд по п.1, в котором окно (38) содержит сапфир.
11. Измерительный зонд по п.1, в котором в зонде образован внутренний канал, простирающийся по длине зонда и образующий сквозной проход для проводов (62) от датчиков (52, 54) в нижней части зонда.
12. Измерительный зонд по п.1, в котором средство (42) для освещения содержит отдельные излучатели света, при этом один излучатель света выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность излучения света на первой длине волны, и другой излучатель света выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность излучения света на второй длине волны.
13. Измерительный зонд по п.12, в котором излучатели света содержат светоизлучающие диоды.
14. Измерительный зонд по п.1, дополнительно содержащий световой распределитель (72), в котором образованы:
канал (78) для освещения, расположенный так, чтобы направлять световое излучение от средства (42) для освещения к внутренней поверхности окна (38); и
канал (80) для отраженного света, расположенный на расстоянии от канала для освещения и расположенный так, чтобы обеспечить оптический путь от внутренней поверхности окна до средства (44) восприятия.
15. Измерительный зонд по п.1, в котором средство (44) восприятия содержит реагирующую на свет интегральную схему, которая выдает сигнал с частотой, которая изменяется в зависимости от силы света.
16. Измерительный зонд по п.1, дополнительно содержащий контроллер (19), выполненный с возможностью инициирования средства (42) для освещения для излучения света на первой длине волны, затем прекращения излучения света на первой длине волны и последующего излучения света на второй длине волны.
17. Измерительный зонд по п.16, в котором контроллер (19) соединен со средством (42) для освещения посредством отрезка кабеля (26), проходящего от корпуса (30, 104).
18. Измерительный зонд по п.16, в котором контроллер (19) инициирует отличающиеся излучения на каждой из первой и второй длин волн в пределах общего времени работы, составляющего приблизительно менее 1 с.
19. Измерительный зонд по п.16, в котором контроллер (19) выполнен с возможностью инициирования средства (42) для освещения в то время, как зонд перемещается вперед через грунт (110).
20. Измерительный зонд по п.1, дополнительно содержащий электрический соединитель (70) у верхнего конца корпуса (30), предназначенный для сопряжения с кабелем (26) для передачи данных, проходящим вниз к зонду от поверхности земли.
21. Измерительный зонд по п.1, в котором корпус (30) представляет собой, по существу, цилиндрическое тело с закрытым нижним концом (48).
22. Измерительный зонд по п.21, в котором нижний конец (48) включает в себя датчик (52, 54) силы, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность измерения приложенной со стороны грунта нагрузки по мере перемещения зонда вперед через грунт (110) вдоль оси (32) действия силы.
23. Измерительный зонд по п.22, в котором нижний конец включает в себя первый датчик (54) силы, реагирующий на нормальную нагрузку, приложенную параллельно оси действия силы на дистальной головке зонда, и второй датчик (52) силы, реагирующий на напряжение при сдвиге, приложенное к наружной поверхности зонда за головкой.
24. Измерительный зонд по п.1, в котором корпус (30) имеет прочность на продольный изгиб, достаточную для того, чтобы выдерживать без опоры нагрузку, составляющую по меньшей мере 2 т (18 кН), приложенную вдоль оси (32) действия силы.
25. Измерительный зонд по п.1, в котором корпусу (104) придана форма, позволяющая расщеплять грунт (110) при перемещении корпуса в боковом направлении через грунт.
26. Измерительный зонд по п.1, в котором средство (44) восприятия содержит реагирующую на свет интегральную схему.
27. Способ измерения спектральной характеристики грунта, содержит следующие этапы:
перемещение зонда (21, 100) по п.1 через подповерхностный слой грунта (110);
освещение грунта на месте светом на первой длине волны через окно (38) в боковой поверхности зонда;
измерение интенсивности света, отраженного грунтом обратно к зонду в ответ на освещение светом на первой длине волны; затем, после прекращения освещения светом на первой длине волны,
освещение грунта на месте светом на второй длине волны через окно; и
измерение интенсивности света, отраженного грунтом обратно к зонду в ответ на освещение светом на второй длине волны.
28. Способ по п.27, в котором каждая из первой и второй длин волн соответствует разному, одному из красного, зеленого и синего видимых цветов.
29. Способ по п.28, дополнительно включающий в себя получение числового R-G-B (красного-зеленого-синего) представления цвета грунта.
30. Способ по п.27, дополнительно включающий в себя, после измерения интенсивности света, отраженного грунтом (110) обратно к зонду (21) в ответ на освещение светом на второй длине волны:
освещение грунта на месте светом на третьей длине волны через окно (38); и
измерение интенсивности света, отраженного грунтом обратно к зонду в ответ на освещение светом на третьей длине волны.
| 
