DE1052707B

DE1052707B - Method for determining the transparency of the cloudy atmosphere

Info

Publication number: DE1052707B
Application number: DEL23536A
Authority: DE
Inventors: Hellmut Schulz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1955-11-29
Filing date: 1955-11-29
Publication date: 1959-03-12

Description

Verfahren zur Bestimmung der Lichtdurchlässigkeit der getrübten Atmosphäre Im Luft- und Bodenverkehrswesen und in der Schifffahrt ist zwecks Sicherung eines störungs- und unfallfreien Ablaufes die Kenntnis der Sichtweite unerläßlich. Im Zivilluftverkehr ist die untere Sichtgrenze im Mittel auf etwa 800 m festgesetzt.Method for determining the light transmittance of the cloudy atmosphere In aviation, ground transport and shipping, one thing is necessary for the purpose of securing trouble-free and accident-free process, knowledge of the visibility is essential. in the For civil aviation, the lower visual limit is set at an average of around 800 m.

Zur Feststellung der Sichtweite im sichtbaren Bereich ist es bereits bekannt, subjektive Beobachtungen vorzunehmen, die vom Flug-Wetterdienst an bestimmten Orten durchgeführt werden. Um zu jedem Zeitpunkt, d. h. bei Tag und Nacht, Werte über die Sichtweite zu erhalten, wird bei der subjektiven Ermittlung der Sichtweite ein relativ großer Aufwand an Personal benötigt. Die ermittelten Werte sind dabei nur innerhalb eines bestimmten Umkreises gültig. It is already there to determine the visibility in the visible area known to make subjective observations that are determined by the flight weather service Places to be carried out. To at any point in time, i. H. day and night, values Obtaining about the visibility is used in the subjective determination of the visibility a relatively large amount of personnel is required. The determined values are included only valid within a certain radius.

Da die Sichtweite insbesondere bei Nebel stark reduziert ist, gehen die Bestrebungen dahin, andere Spektralbereiche für die Verkehrssicherheit heranzuziehen, und zwar solche, die bei getrübter Atmosphäre und Nebel eine größere Sichtweite ergeben. Im Flugwesen wurde bereits vorgeschlagen, zwecks Blindsichtlandungen die Anfluglinie und Landebahn durch ultrarotes Licht zu befeuern, das von entsprechenden Empfängern, die im Flugzeug angeordnet sind, aufgenommen wird und dem Flugzeugführer bestimmte Anweisungen für den Anflug übennitteln. Since visibility is greatly reduced, especially in fog, go efforts to use other spectral ranges for road safety, namely those that have a greater range of vision in a cloudy atmosphere and fog result. In aviation it has already been proposed to use the blind vision landings To light the approach line and runway with ultra-red light, that of the appropriate Receivers, which are arranged in the aircraft, is recorded and the pilot convey certain instructions for the approach.

In der Praxis ist es nun wichtig, zu wissen, welche Sichtweiten in den verschiedensten Spektralbereichen bei gleichen atmosphärischen Bedingungen erreichbar sind, um gegebenenfalls entsprechende Vorkehrungen zu treffen. In practice, it is now important to know what visibility ranges in attainable in the most diverse spectral ranges under the same atmospheric conditions to take appropriate precautions if necessary.

Die im Ultrarot-Bereich arbeitenden Verfahren beruhen praktisch alle auf elektro-optischer Grundlage und sind nur von geschultem Personal anwendbar. Ist die Kenntnis der Sichtweite bei getrübter Atmosphäre an entlegenen Orten erwünscht, die nicht mehr im Bereich von Wetterstationen liegen, so bereitet die Personal frage wesentliche Schwierigkeiten. Es ist wirtschaftlich untragbar, besonderes Bedienungspersonal abzustellen, welches einerseits zu jeder Tages- und Nachtzeit bereitstehen müßte, bei unvorhergesehenen auftretender Beobachtungs-Wetterlage die Bedienung der Geräte vorzunehmen, andererseits unter Umständen monatelang nur in Bereitschaft stehen würde. Der Wirkungsgrad für die Tätigkeit dieses Personals würde damit im Mittel stets nur bei einigen Proben ten liegen. Practically all of the processes working in the ultra-red range are based on an electro-optical basis and can only be used by trained personnel. If knowledge of the range of vision in a cloudy atmosphere is desired in remote locations, which are no longer in the area of the weather stations, so the personnel question prepares substantial difficulties. It's economically unsustainable, special operators to turn off, which on the one hand would have to be available at any time of the day or night, the operation of the devices in the event of unforeseen observation weather conditions on the other hand, may only be on standby for months would. The efficiency for the activity of this staff would thus be on average are always only for a few samples.

Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren zur Bestimmung der Lichtdurchlässigkeit der getrübten Atmosphäre mittels einer mehrere Spektralbereiche ausstrahlenden Lichtquelle und einer für diese Spektralbereiche empfindlichen Empfangseinrichtung, bei der das einfallende Quellenlicht vorzugsweise über eine Optik lichtelektrischen Wandlern verschiedener Spektralempfindlichkeit unter Verwendung von Verstärkern für die empfangene Strahlung zugeführt wird. Beim erfindungsgemäßen Verfahren entfällt praktisch jedes Bedienungspersonal, da die Einrichtung vollautomatisch arbeitet. Neben der örtlichen Registrierung können die gewonnenen Meßwerte durch Funk oder Draht nach beliebigen Orten übertragen werden. Die In- oder Außerbetriebsetzung der Einrichtung kann - gegebenenfalls auch über Funk oder Draht - von ungeschultem Personal vorgenommen werden, welches hauptamtlich im ununterbrochenen Dienst mit anderen Aufgaben betraut ist. Als Beispiel sei genannt: Das Sontrollturm- oder Wetterdienst-Personal von Flughäfen, das Personal der Autobahn-Straß enmeistereien oder Eisenbahnpersonal, kurz gesagt all die Personen im öffentlichen Dienst, für welche die Beobachtung der Wetterverhältnisse sowieso im Arbeitsbereich liegt. Durch das Verfahren ergeben sich ferner Einrichtungen, die leicht transportabel und damit ortsveränderlich sind. Die Erfindung besteht darin, daß die Wandler abwechselnd erregt werden und die Ausgangsspannung des jeweils erregten Wandlers mit Hilfe eines synchron gesteuerten Umschalters über nur einen Verstärker geleitet wird, dessen Ausgang entsprechend abwechsellld an Registriereinrichtungen gelegt wird, die den zu messenden Spektralbereichen zugeordnet sind. Zur Messung der durch die atmosphärische Trübung hervorgerufenen Streuung des Quellenlichtes wird vorteilhaft die optische Achse der Sammeloptik derart aus der Ziellinie geschwenkt, daß bei ungetrübter Atmosphäre gerade keine Strahlung mehr von der Lichtquelle auf die lichtelektrischen Wandler trifft. Zweckmäßig wird als Registriereinrichtung ein Mehrfarben-Punktschreiber verwendet, dessen Meßstellenumschalter als Taktgeber sowohl für die Umschaltung der Lichtweiche als auch der Wandler dient, während die T;erstärkerau sgangssp annung unter Umgehung des Meßstellenumschalters unmittelbar dem Meßwerk zugeführt wird. The invention now relates to a method for determining the Light transmission of the clouded atmosphere by means of several spectral ranges emitting light source and a receiving device sensitive to these spectral ranges, in which the incident source light is preferably photoelectric via optics Converters of different spectral sensitivity using amplifiers for the received radiation is supplied. In the case of the method according to the invention, there is no need practically every operator, as the device works fully automatically. In addition to the local registration, the measured values obtained can be transmitted by radio or Wire can be transmitted to any location. The commissioning or decommissioning the facility can - if necessary also by radio or wire - by untrained Personnel are made, which are full-time in uninterrupted service with is entrusted to other tasks. An example is: the control tower or weather service personnel from airports, motorway road maintenance staff or railway staff, in short, all the public servants for whom the observation is made the weather conditions are in the work area anyway. Resulted by the procedure there are also facilities that are easily transportable and therefore portable. The invention consists in that the transducers are alternately energized and the output voltage of the energized converter with the help of a synchronously controlled changeover switch only one amplifier is routed, the output of which alternates accordingly Registration devices are placed, which are assigned to the spectral ranges to be measured are. For measuring the scatter caused by atmospheric turbidity of the source light, the optical axis of the collecting optics is advantageously selected in this way Panned the finish line that in a clear atmosphere just no radiation more of the light source hits the photoelectric converter. Will be expedient a multi-color dot recorder is used as a recording device, its measuring point switch as a clock for both Switching the light switch as well the converter is used while the amplifier output voltage bypassing the Measuring point switch is fed directly to the measuring unit.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht also die einfache, schnelle und sichere Bestimmung der Sichtweite in verschiedenen Spektralbereichen. Nach dem Verfahren ausgebildete Einrichtungen können an jedem beliebigen Ort ohne großen Aufwand installiert werden und können dann sich selbst überlassen bleiben. The method according to the invention thus enables the simple, fast and reliable determination of the visual range in different spectral ranges. After this Procedure-trained facilities can be found at any location without major Overhead and can then be left to their own devices.

Zur Ausschaltung des störenden Einflusses von Tageslicht oder fremden Kunstlichtquellen wird mit moduliertem Licht gearbeitet. Die Lichtquelle strahlt alle für die vergleichenden Niessungen in Frage kommenden Wellenlängen aus; ihre Speisespannung ist vorzugsweise stabilisiert. Ein Synchronmotor treibt die Blendensdleibe zur Lichtmodulation und gewährleistet eine hinreichend konstante Niiodulationsfrequenz. To eliminate the disturbing influence of daylight or other people Artificial light sources are worked with modulated light. The light source shines select all wavelengths that can be used for the comparative measurements; their The supply voltage is preferably stabilized. A synchronous motor drives the diaphragm disk for light modulation and ensures a sufficiently constant Niiodulation frequency.

Das modulierte Licht wird durch eine langbrennweite Optik parallel gerichtet und ausgestrahlt. Die Meßstrecke, d. h. die Entfernung zwischen Geber und Empfänger, kann den jeweiligen Verhältnissen entsprechend bis mehrere hundert Meter betragen. Die Empfangseinrichtung ist so eingerichtet, daß das ankommende Strahlenbündel etwa über eine langbrennweitige Sammeloptik aufgenommen wird und mittels einer beispielsweise elektromagnetisch betätigten Umlenkeinrichtung (»Lichtweiche«) die Strahlen abwechselnd auf je einen selektiven lichtelektrischen Wandler wirft.The modulated light is made parallel by long focal length optics directed and broadcast. The test section, d. H. the distance between donors and recipient, depending on the circumstances, up to several hundred Meters. The receiving device is set up so that the incoming The bundle of rays is recorded, for example, via a long focal length collecting optics and by means of, for example, an electromagnetically operated deflection device (»light switch«) alternately throws the beams onto a selective photoelectric converter.

Einer dieserWandler kann beispielsweise für den sichtbaren Spektralbereich als Cäsium-Antimon-Zelle ausgebildet sein, ein anderer für den Ultrarot-Bereich als Germanium-Photodiode. Der jeweils erregte Wandler gibt seine Ausgangsspannung über einen synchron mit der Umlenkeinrichtung (Lichtweiche) gesteuerten Umschalter auf nur einen auf die Modulationsfrequenz abbestimmten Verstärker. Die Ausgangsspannung des Verstärkers wird gleichgerichtet und über einen weiteren synchron gesteuerten Umschalter auf das dem jeweiligen Spektralbereich zugeordnete Meßorgan einer Mehrfach-Registriereinrichtung gegeben. Wird ein Mehrfarben-Punktschreiber zur Registrierung verwendet, so kann dessen Meßstellen-Umschalter als Taktgeber sowohl für die Umschaltung der Licl1tweiche als auch der lichtelektrischen Wandler dienen, während die gleichgerichtete Verstärker-Ausgangsspannung unter Umgehung des Meßstellen-Umschalters direkt dem Meßwerk zugeführt wird.One of these transducers can, for example, be used for the visible spectral range be designed as a cesium-antimony cell, another for the ultra-red range as a germanium photodiode. The converter that is excited in each case gives its output voltage via a switch controlled synchronously with the deflection device (light switch) to only one amplifier tailored to the modulation frequency. The output voltage of the amplifier is rectified and controlled via another synchronously Changeover switch to the measuring element of a multiple recording device assigned to the respective spectral range given. If a multicolor point recorder is used for registration, then its measuring point switch as a clock both for switching the light switch as well as the photoelectric converter serve while the rectified amplifier output voltage is fed directly to the measuring unit, bypassing the measuring point switch.

Mit der geschilderten Anordnung kann auch das Verhältnis von Fernlicht zu Streulicht einer Lichtquelle in Abhängigkeit vom Trübungsgrad mit der Wellenlänge als Parameter bestimmt und registriert werden. Das beispielsweise als Empfangsoptik dienende langbrennweitige Fernrohr ist hierzu in seiner Längsachse um einen bestimmten einstellbaren Betrag verschwenkbar. Die Schwenkung wird beispielsweise elektromagnetisch bewirkt und ebenfalls von dem Taktgeber für die oben beschriebenen Umschalt-Funktionen gesteuert. Der Betrag für das Kernlicht wird bei exakt auf die Lichtquelle ausgerichtetem Fernrohr gemessen, während für die Streulicht-Bestimmung das Fernrohr so weit aus der Ziellinie herausgeschwenkt wird, daß gerade kein Kernlicht mehr den jeweils eingeschalteten lichtelektrischen Wandler trifft. In rhythmischer Folge registriert also das beschriebene Gerät Kernlicht und Streulichtanteil eines Spektralbereiches und Kernlicht und Streulichtanteil eines oder mehrerer weiterer Spektralbereiche. With the arrangement described, the ratio of high beam to scattered light from a light source as a function of the degree of opacity with the wavelength can be determined and registered as parameters. For example, as receiving optics serving long focal length telescope is for this purpose in its longitudinal axis around a certain adjustable amount pivotable. The pivoting is, for example, electromagnetic caused and also by the clock generator for the switching functions described above controlled. The amount for the core light is precisely aligned with the light source Telescope measured while the telescope extended so far for the determination of the scattered light the finish line is swiveled out so that there is no more core light in each case switched on photoelectric converter meets. Registered in rhythmic sequence thus the described device core light and scattered light component of a spectral range and core light and scattered light component of one or more further spectral ranges.

Los ist bereits eine Einrichtung zur Untersuchung getrübter Anteile der Atmosphäre bekannt, die aus einer mehrere Spektralbereiche ausstrahlenden Lichtquelle und einer für diese Spektralbereiche empfindlichen Empfangseinrichtung besteht. Das einfallende Quellenlicht wird bei dieser Einrichtung lichtelektrischen Wandlern verschiedener Spektralempfindlichkeit unter Verwendung von mehreren Verstärkern für die empfangene Strahlung zugeführt. Im Gegensatz zu dieser bekannten Einrichtung wird beim Anmeldungsgegenstand nur ein einziger Verstärker benötigt, dem die Ausgangsspannug des jeweils erregten Wandlers mittels eines synchron gesteuerten Umschalters zugeführt wird, wobei der Ausgang des Verstärkers synchron mit der eingangsseitigen Umschaltung an Registriereinrichtungen angeschaltet wird, die den zu messenden Spektralbereichen zugeordnet sind. Durch diese Ausbildung wird eine wesentliche Vereinfachung des Verfahrens erreicht. Außerdem ergeben sich auch in -elektrischer Hinsicht große Vorteile durch die Verwendung eines einzigen Verstärkers. Durch Verwendung mehrerer Verstärker können leicht Meßfehler durch Nichtübereinstimmung. der voneinander unabhängigen Verstärkerkanäle eintreten. Schließlich wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung gegenüber der bekannten Einrichtung auch noch eine beträchtliche Material- und Platzersparnis erreicht. A facility for examining clouded parts is already going on the atmosphere known from a light source emitting several spectral ranges and a receiving device that is sensitive to these spectral ranges. The incident source light in this device is photoelectric converters different spectral sensitivity using multiple amplifiers supplied for the received radiation. In contrast to this well-known facility only a single amplifier is required for the subject of the application, to which the output voltage each energized converter is supplied by means of a synchronously controlled changeover switch the output of the amplifier is synchronized with the switching on the input side is connected to recording devices that define the spectral ranges to be measured assigned. This training is a significant simplification of the Procedure achieved. In addition, there are also large ones from an electrical point of view Benefits of using a single amplifier. By using several Amplifiers can easily make measurement errors due to mismatch. the independent Enter amplifier channels. Finally, through the training according to the invention compared to the known device also a considerable material and space savings achieved.

PATENTANSPatICHE. PATENT APPLICATIONS.

1. Verfahren zur Bestimmung der Lichtdurchlässigkeit der getrübten Atmosphäre mittels einer mehrere Spektralbereiche ausstrahlenden Lichtquelle und einer für diese Spektralbereiche empfindlichen Empfangseinrichtung, bei der das einfallende ouellenlicht vorzugsweise über eine Optik lichtelektrischen Wandlern verschiedener Spektralempfindlichkeit unter Verwendung von Verstärkern für die empfangene Strahlung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler abwechselnd erregt werden und die Ausgangsspannung des jeweils erregten Wandlers mit Hilfe eines synchron gesteuerten Umschalters über nur einen Verstärker geleitet wird, dessen Ausgang entsprechend abwechselnd an Registriereinrichtungen gelegt wird, die den zu messenden Spektralbereichen zugeordnet sind. 1. Procedure for determining the light transmission of the opaque Atmosphere by means of a light source emitting several spectral ranges and a receiving device sensitive to these spectral ranges, in which the incident source light preferably via optics photoelectric converters different spectral sensitivity using amplifiers for the received Radiation is supplied, characterized in that the transducers are excited alternately and the output voltage of the respective energized converter with the help of a synchronous controlled changeover switch is passed through only one amplifier whose output is alternately placed on recording devices that are to be measured Spectral ranges are assigned.

Claims

2. The method according to claim 1, characterized in that ~ for measurement the scattering of the source light caused by the atmospheric cloudiness the optical axis of the optics is to be pivoted out of the target line in such a way that at clear atmosphere no more radiation from the light source to the photoelectric converter meets.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized by the use of a multicolor point recorder, its measuring point switch as a clock generator for switching the light switch as well as the converter is used, while the amplifier output voltage is fed directly to the measuring mechanism, bypassing the measuring point switch.

Considered publications: German Patent Specifications No. 850 245, 929 517; U.S. Patent No. 2,481,034; Journal of Technical Physics, 1942, No. 2, pp. 31 to 35.