CH639770A5

CH639770A5 - Sichtweitenmessgeraet.

Info

Publication number: CH639770A5
Application number: CH885079A
Authority: CH
Inventors: Frank Dr Ing Fruengel
Original assignee: Fruengel Frank
Priority date: 1979-10-02
Filing date: 1979-10-02
Publication date: 1983-11-30
Also published as: JPS6049857B2; CA1154609A; GB2059575B; JPS5651648A; US4515477A; DE3008751A1; DE8006212U1; GB2059575A; DE3008751C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Sichtweitenmessgerät mit einem Fig. 1,

Lichtsender und einem Lichtempfänger für in der Atmo- Fig. 3 die Gasentladungsblitzlampe des Gerätes in grösse-

sphäre gestreutes Senderlicht mit einer Einrichtung zur Mes- 55 rem Massstab.

sung der Intensität des empfangenen gestreuten Lichts als An der Unterseite eines Trägers 1 sind einander gegenüber

Mass der dieser entsprechenden Sichtweite. ein Lichtsender 2 und ein Lichtempfänger 3 befestigt. In der

Solche Geräte arbeiten entweder nach dem Prinzip der Mitte zwischen dem Sender 2 und Empfänger 3 ragt eine

Vorwärtsstreuung (forward scatter meter, FSM) oder nach Blende 4 am Träger 1 nach unten. Der Sender 2 enthält eine dem Prinzip der Rückwärtsstreuung (backward scatter meter, 60 von einem Stromversorgungsgerät 5 gespeiste Blitzlampe 6

BSM). Sie erfordern eine Lichtquelle mit guter örtlicher Sta- mit einer Linsenoptik 7 hinter einem Fenster 8. Der Empfan-

bilität der Licht emittierenden Stelle der Lichtquelle und ho- ger 3 enthält hinter einem Fenster 9 eine Fotodiode 10 mit ei-

her Leuchtdichte. ner Linsenoptik 11. Die Fotodiode 10 ist an eine Schaltung 12

zur Verstärkung und Messung des Fotostromes als Mass der

Die örtliche Stabilität der Lichtemission ist besonders bei 65 Sichtweite angeschlossen. Die Schaltung 12 enthält ein Filter

Geräten wichtig, die nach dem Prinzip der Vorwärtsstreuung 13 und ein Verknüpfungsglied 14.

arbeiten, weil deren Empfänger nicht auf die Aureole der • Die Strahlungsrichtung 15 des Senders 2 ist schräg abLichtquelle ansprechen darf, denn dann hätte die Streuung wärts und die Empfangsrichtung 16 des Empfängers 3 ist

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schräg aufwärts gerichtet. Die Blende 4 ragt von oben so weit in den Strahlungskegel 17 des Senders 2 und in den Kegel 18, aus dessen Raum der Empfänger 3 Licht empfängt, hinein und ist senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 so breit, dass der Empfänger 3 kein direktes sondern nur in der Luft insbesondere an Nebelteilchen gestreutes Senderlicht empfängt, das ein Mass der Trübung und damit der Sichtweite ist.

Das Gasentladungsgefäss der Blitzlampe 6 besteht, wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, aus einem einen Kathodenraum 19 umschliessenden Teil 20 und einem einen Anodenraum 21 umschliessenden Teil 22. Diese Gefässteile 20 und 22 sind durch eine Kapillare 23 miteinander verbunden. Die Kapillare 23 ragt in den Anodenraum 21 hinein. Die Kathode 24 ist in einem Abstand von der Stelle, an der die Kapillare 23 in den Kathodenraum 19 mündet, angeordnet. Die Anode 25 ist in bezug auf das freie Ende der Kapillare 23 im Anodenraum 21 zurückversetzt, d.h. nahe der Eintrittsstelle der Kapillare 23 in den Anodenraum 21 angeordnet. Der Anodenraum 21 ist der Kapillare 23 gegenüber durch ein ebenes Fenster 26 abgeschlossen. Im Gerät (Fig. 1) verläuft die Kapillare 23 koaxial zur optischen Achse (Strahlungsrichtung) 15 des Senders 2.

Als Gas für die Blitzlichtgasentladungslampe 6 hat sich Xenon besonders bewährt. Merkwürdigerweise verhält sich Xenon bei Temperaturen unter - 38 °C völlig anders als bei Normaltemperatur, nämlich dampfähnlich, weshalb die Gasentladungslampe 6 des Sichtweitenmessgerätes zur Verwendung in Gegenden, in denen so tiefe Temperaturen vorkommen, erforderlichenfalls auf über - 38 °C geheizt werden muss.

Die Lampe 6 liegt im Betrieb an einer vom Stromversorgungsgerät 5 gelieferten Spannung von ca. 600 Volt, wobei die Entladung mittels einer Steuerspannung an einer Zündelektrode ausgelöst wird. Die Zündelektrode kann an der Aussenseite des Entladungsgefässes angeordnet, insbesondere ein um den Anodenraum 21 (Teil 22 des Entladungsgefässes) gewickelter Draht 27 sein.

Um die günstigen Eigenschaften der mit der Lampe 6 erzeugten Lichtblitze optimal auszunutzen, ist der Empfänger 3 s des Sichtweitenmessgerätes mit dem Filter 13 für die den empfangenen Lichtblitzen entsprechenden elektrischen Impulse ausgerüstet und zwar entweder mit einem Hochpassfilter, dessen Grenzfrequenz dicht unterhalb des energiereichsten Teiles des Frequenzspektrums der Impulse liegt oder mit einem io Bandpassfilter, dessen Durchlassbereich dem energiereichsten Teil des Frequenzspektrums der Impulse entspricht. Beispielsweise liegt die Grenzfrequenz des Hochpasses bzw. die untere Bandgrenze des Bandpasses bei mindestens 10, zweckmässig 20 kHz, die obere Bandgrenze bei ca. 300 kHz. Dadurch kön-i5 nen z.B. Störungen durch vorbeifahrende Fahrzeuge mit Benzinmotor und durch vorüberziehende Wolken unterdrückt werden.

Das Frequenzspektrum der Lampe 6 hat, auch bei Xenon-Füllung, einen wenn auch schwachen infraroten Anteil. Die 20 in Lichtempfängern von Geräten der in Frage stehenden Art als lichtelektrische Wandler benutzten Si-Fotodioden, aber auch andere lichtelektrische Wandler, sprechen auch auf Infrarot an. Infrarot wird in der Atmosphäre weniger gestreut als sichtbares Licht. Bei Messung der Sichtweite kommt es 25 aber nur auf das sichtbare Licht an. Deshalb würde der Ein-fluss des Infrarots auf die Sichtweitenmessung zu Fehlern führen. Diese werden dadurch ausgeschlossen, dass der Sender und/oder der Empfänger 3, vorzugsweise der Empfänger 3, mit einem Infrarotfilter ausgerüstet oder das Fenster 8 bzw. 9 30 als Infrarotfilter ausgebildet oder die Linsenoptik 7 bzw. 11 aus Infrarot absorbierendem Material ausgeführt ist.

Das Verknüpfungsglied 14 ist ein vom Sender 2 gesteuertes UND-Glied, das den Fotostrom in den Pausen zwischen den Lichtblitzen der Gasentladungslampe 6 unterdrückt 35 (nach dem aus der Schweiz. Patentschrift 566 013 bekannten Prinzip).

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE weniger Einfluss auf das empfangene Licht, es würde an den

1. Sichtweitenmessgerät mit einem Lichtsender und einem Voraussetzungen einer zuverlässigen Messung fehlen. Lichtempfänger für in der Atmosphäre gestreutes Senderlicht Bisher wurden in Sichtweitenmessgeräten als Lichtquelle mit einer Einrichtung zur Messung der Intensität des empfan- Funkenstrecken verwendet, diese haben eine schlechte ört-genen gestreuten Lichts als Mass der dieser entsprechenden 5 liehe Stabilität der Licht emittierenden Stelle, aber eine hohe Sichtweite, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle des Leuchtdichte, oder es wurden Gasentladungsblitzlampen ver-Senders (2) eine Gasentladungsblitzlampe (6) ist, bei der eine wendet, bei diesen war die örtliche Stabilität der Licht emittie-Kapillare (23) einen Kathodenraum (19) mit einem Anoden- renden Stelle besser aber die Leuchtdichte geringer.

räum (21 ) verbindet und in den Anodenraum (21) hineinragt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sichtwei-

die Kathode (24) im Kathodenraum (19) distanziert von der 10 tenmessgerät der genannten Art zu schaffen, das die bisher

Stelle angeordnet ist, an der die Kapillare (23) in den Katho- nicht miteinander vereinbar gewesenen Eigenschaften örtlich denraum ( 19) mündet, die Anode (25) in bezug auf das freie stabiler Lichtemission und hoher Leuchtdichte des Lichtsen-

Ende des in den Anodenraum (21 ) hineinragenden Teils der ders miteinander vereinigt.

Kapillare (23) in Richtung auf den Kathodenraum (19) ver- Dies wird nach dem Patentanspruch 1 erfindungsgemäss setzt im Anodenraum (21) angeordnet und dieser (21) an sei- 15 dadurch erreicht, dass die Lichtquelle des Senders eine Gasner dem Kathodenraum (19) abgewandten Seite mit einem entladungsblitzlampe ist, bei der eine Kapillare einen Kath-ebenen Fenster (26) abgeschlossen ist, und dass die Gasentla- odenraum mit einem Anodenraum verbindet und in den An-dungsblitzlampe (6) mit ihrer Kapillare (23) koaxial zur opti- odenraum hineinragt, die Kathode im Kathodenraum distan-schen Achse ( 15) des Lichtsenders (2) angeordnet ist. ziert von der Stelle angeordnet ist, an der die Kapillare in den
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 20 Kathodenraum mündet, die Anode in bezug auf das freie das Gas der Lampe (6) Xenon ist. Ende des in den Anodenraum hineinragenden Teils der Ka-
3. Gerät nach Anspruch 2, für Aussentemperaturen unter pillare in Richtung auf den Kathodenraum versetzt im An-

— 38 °C, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe auf über odenraum angeordnet und dieser an seiner dem Kathoden-

— 38 °C heizbar ist. räum abgewandten Seite mit einem ebenen Fenster abge-
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- 25 schlössen ist, und dass diese Gasentladungslampe mit ihrer kennzeichnet, dass die Lampe (6) eine an derAussenseite des Kapillare koaxial zur optischen Achse des Lichtsenders ange-Entladungsgefässes (20/22) angeordnete Zündelektrode (27) ordnet ist.

hat. Indem auf diese Weise nicht die Lichtstrahlung quer zum
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Entladungsweg, wo die Leuchtdichte geringer und bei Im-die Zündelektrode (27) an der Aussenseite des Anodenraumes 30 pulsbetrieb, wie er für die Geräte vorliegender Art in Frage (21) angeordnet ist. kommt, die Leuchtdauer länger ist, sondern die Lichtstrah-
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- lung am (anodenseitigen) Ende der mit Plasma gefüllten Ka-kennzeichnet, dass der Empfänger (3) ein Hochpassfilter (13) pillare benutzt wird, dient der heisseste, praktisch punktför-für die dem empfangenen Blitzlicht entsprechenden elektri- mige vollständige ortsunveränderliche Teil der Entladung als sehen Impulse hat, und die Grenzfrequenz des Hochpasses 35 Lichtquelle.

dicht unter dem energiereichsten Bereich des Frequenzspek- Dabei bleibt auch die im wesentlichen auf Kathodenzer-

trums der Impulse liegt. stäubung zurückzuführende Schwärzung der Innenseite des
7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- Entladungsgefässes praktisch wirkungslos, weil sie im wesent-kennzeichnet, dass der Empfänger (3) ein Bandpassfilter (13) liehen auf den Kathodenraum beschränkt ist, und die Anode für die den empfangenen Lichtblitzen entsprechenden elektri- 40 vom in den Anodenraum hineinragenden Teil der Kapillare sehen Impulse hat, und dass die untere Bandgrenze des Filters in Richtung auf den Kathodenraum versetzt ist, kommt es dicht unter und die obere Bandgrenze dicht über dem energie- nicht zu einer Schwärzung des Fensters.

reichsten Bereich des Frequenzspektrums der Impulse liegt. Weiterbildungen dieses Sichtweitenmessgerätes sind Ge-
8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- genstand der abhängigen Patentansprüche 2 bis 8. kennzeichnet, dass der Sender oder der Empfänger, Vorzugs- 45 In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfin-weise der Empfänger, mit einem Infrarotfilter oder einer in- dungsgegenstandes ein nach dem Prinzip der Vorwärtsstreu-frarote Strahlung absorbierenden Linsenoptik (7,11) oder ung arbeitendes Sichtweitenmessgerät in seinen für die Erfin-mit einem infrarote Strahlung absorbierenden Fenster (8,9) dung wesentlichen Teilen teils schematisch dargestellt. Es versehen ist. zeigen:

50 Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des

Gerätes,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Blende des Gerätes von