DE19620147A1

DE19620147A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Sichtweitenmessung

Info

Publication number: DE19620147A1
Application number: DE1996120147
Authority: DE
Inventors: Fritz Zierke; Alexander Kraft; Peters Dr Eginhard
Original assignee: PETERS EGINHARD
Current assignee: PETERS EGINHARD
Priority date: 1996-05-07
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 1996-12-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zur Bestimmung der Sichtweite nach dem Prinzip der Vorwärtsstreuung, die aufgrund der Baugröße speziell für den Einbau in Kraftfahrzeugen geeignet ist. Dabei ist die Meßvorrichtung so angeordnet, daß das Streuverhalten der Atmosphäre in einem bestimmten Abstand über dem Fahrzeug, quer zur Fahrtrichtung, gemessen wird. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, daß die Sicht weite in der bodennahen Atmosphärenschicht mit einer vertikalen Mächtigkeit von eini gen Metern (kleiner gleich 10 m) und einer horizontalen Ausdehnung von einigen 100 Metern (kleiner gleich 500 m) homogen ist und somit unmittelbar Rückschlüsse von der Sichtweite in vertikaler Richtung auf die Sichtweite in horizontaler Richtung gezo gen werden können. Die Gesamtanordnung ist aus Fig. 1 ersichtlich.

Stand der Technik

In der OS 37 35 267 wird ein Sichtweitenmeßgerät nach dem Prinzip der Rückwärts streuung für den Einbau in Kraftfahrzeugen vorgeschlagen. Hier wird der Verschmut zung der Optik, in diesem Fall der Windschutzscheibe, durch Mittelwertbildung inner halb einzelner Zeitfenster Rechnung getragen.

In der DE 43 13 280 A1 wird ein visuelles Meßverfahren für die Sichtweite vorgeschla gen. Durch die Anordnung von zwei Zusatzscheinwerfern wird vor dem Fahrzeug ein für den Fahrer sichtbarere Meßpunkt gebildet, der bei schlechten Sichtverhältnissen nicht mehr wahrgenommen wird. Somit steht der Fahrer vor der Aufgabe, den Verkehr zu beobachten als auch den ausgebildeten Lichtfleck. Auch dieses Verfahren basiert auf dem Prinzip der Rückwärtsstreuung.

In der DE 43 26 170 A1 wird ebenfalls ein auf dem Prinzip der Rückwärtsstreuung wir kendes Sichtweitenmeßgerät vorgeschlagen. Hier wird der Verschmutzungseffekt durch die Verhältnisbildung von Rückstreusignalen aus zwei Teilvolumina vor dem Fahrzeug kompensiert.

Zielsetzung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Sichtweitenmeßgerät zu schaffen, das durch seine Abmessungen leicht in Kraftfahrzeuge zu integrieren ist, seine Funktions fähigkeit durch die Verschmutzung der Optik nicht beeinträchtigt wird und schließlich durch den Einsatz zuverlässig arbeitender Komponenten der Lichtleiternachrichtenüber tragungstechnik eine kostengünstige Alternative zu den bisher vorgeschlagenen Lö sungen darstellt.

Das erfindungsgemäße Sichtweitenmeßgerät dient dazu, bei Erreichen eines Gebietes mit stark herabgesetzter Sichtweite den Fahrer sofort zu informieren bzw. über einen Tempomat die Geschwindigkeit entsprechend zu reduzieren.

Diese Zielsetzung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Sende- und Empfangs einheit vorzugsweise auf dem Dach des Fahrzeuges angeordnet sind. Die Sendeeinheit gemäß Fig. 2 zur Erzeugung von Lichtimpulsen besteht aus einem Lichtemitter (1). Der Lichtemitter ist vorzugsweise eine Laserdiode oder eine LED. Unmittelbar hinter der Austrittsöffnung der Lichtquelle befindet sich erfindungsgemäß ein optischer Zwei wegeschalter (2). Durch Betätigung des Schalters (2) verläßt in Schalterstellung 1 die emittierte Strahlung des Lichtemitters (1) die Sendeeinheit durch das Austrittsfenster (3) als Meßstrahl, der schräg über dem Fahrzeug in den Raum abgestrahlt wird.

Die aus dem Raumvolumen (4) über dem Fahrzeug durch Streuung austretenden Lichtquanten werden von der Sensoreinheit gemäß Fig. 2 in einem großem Streuwin kelbereich registriert.

In der Schalterstellung 2 dient die emittierte Strahlung als Referenzstrahl. Dieser Refe renzstrahl wird unmittelbar nach dem Verlassen der Sendeeinheit und dem Passieren einer kurzen Luftstrecke (5) von einer Glasfaser (6) empfangen und ebenfalls der Sen soreinheit gemäß Fig. 3 zugeleitet.

Durch diese Anordnung wird gewährleistet, daß kein parasitäres Licht vom Referenz strahl in den Raum über dem Fahrzeug abstrahlen und am Lichtsensor (7) ein Signal erzeugen kann. Die Glasfaser (6) verfügt die gleiche optische Eigenschaften (numerische Apertur, Fasertyp und Durchmesser) wie der optische Zweiwegeschalter, um die Koppelverluste zu minimieren.

Bei klarer Sicht fällt naturgemäß kein Streulicht auf die Sensoreinheit. Bei dem Vorhan densein von Streupartikeln in der Atmosphäre wird der Lichtsensor (7) Streulicht aus dem über dem Fahrzeug befindlichem Volumen empfangen. Die Intensität des Streu lichtes ist bekanntlich ein Maß für die aktuelle Sichtweite. Je größer die Intensität ist, um so kleiner ist die Sichtweite.

Durch die vorgeschlagene Anordnung der Sichtweitenmeßvorrichtung ist von vornher ein eine Verschmutzung der Sende- und Empfangseinheiten nach Fig. 2 und 3 ge geben. Die störenden Effekte der Verschmutzung an den Aus- und Eintrittsfensterplat ten (3 und 8) aus Quarzglas werden durch die Verhältnisbildung eliminiert. Dabei wird von der Tatsache ausgegangen, daß sowohl die Fensterplatte (3) an der Sendeein heit, an der Empfangseinheit (8) als auch die Stirnflächen des Lichtwellenleiters (6) den gleichen Verschmutzungsgrad aufweisen. Ohne dem Vorhandensein eines Referenzsi gnals würde bei Nebelwetterlagen eine Verschmutzung der Fenster dazu führen, daß der Lichtsensor (7) nur noch sehr schwache Signale aus dem Streuvolumen (4) über dem Fahrzeug empfängt und somit eine große Sichtweite vorgetäuscht wird. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird der Lichtsensor (7) unabhängig von den aktuellen Streueigenschaften der Atmosphäre (Sichtweite) über dem Fahrzeug mit einem Signal aus der Sendeeinheit in Schalterstellung 2 beaufschlagt (Referenzsignal). Die Signal größe des Referenzsignales ist nur abhängig von dem Verschmutzungsgrad der Fen ster (3 und 8) und dem Verschmutzungsgrad der Stirnflächen des Lichtwellenleiters (6). Durch die im Signalprozessor (9) durchgeführte Verhältnisbildung beider Lichtsensorsi gnale gemäß Schalterstellung 1 und 2 wird erreicht, daß nicht das Streulichtsignal am Lichtsensor (7) als Maß für die aktuelle Sichtweite dient, sondern die relative Intensität, bezogen auf Verhältnisse mit großer Sichtweite. Beispielsweise werden durch den Re ferenzstrahl in Schalterstellung 2 bei sauberer Optik und großer Sichtweite 0,5 mA am Lichtsensor (7) gemessen. Da kein Streulicht auf den Lichtsensor (7) fallen kann, ist das gebildete Verhältnis gleich Null. Wird von einer noch sauberen Optik ausgegangen und befindet sich das Fahrzeug in einer Nebelwand, möge der Signalstrom am Licht sensor (7) bspw. 0,2 mA betragen, so wird jetzt das Verhältnis aus 0,2 zu 0,5 gebildet. Setzt man nunmehr eine resultierende Gesamtdämpfung von 50% voraus, die aus der Verschmutzung der Ein- und Austrittsfenster sowie der Stirnflächen des Lichtwellenlei ters resultiert, so wird leicht deutlich, daß die nunmehr durchgeführte Verhältnisbildung zum gleichen Ergebnis führt.

Weiterhin bietet die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil, daß durch die ständige Beaufschlagung des Lichtsensors (7) die Funktionsfähigkeit des Gesamtsystems über wacht werden kann.

Das im Signalprozessor (9) gebildete Verhältnis wird über eine geeignete Schwellwert schaltung ausgewertet und entweder zur Anzeige für den Fahrer gebracht oder einer Geschwindigkeitsregeleinrichtung zugeführt, die unabhängig vom Fahrer die maximal zulässige Geschwindigkeit des Fahrers einstellt.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung von Sichtweiten in Luft mit einem Lichtemitter zur Erzeu gung von Lichtimpulsen und einem photoelektrischen Empfänger nach dem Prinzip der Vorwärtsstreuung von Licht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der ausgesendete Lichtstrahl des Lichtemitters mittels eines optischen Zweiwegeschalters abwechselnd als Meßstrahl und als Referenzstrahl dient.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstrahl schräg aufwärts und senkrecht zur Bewegungsrichtung über dem Fahrzeug gerichtet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzstrahl unmittelbar nach Verlassen der Sendeeinheit wieder in eine Glasfaser eingekoppelt wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem über dem Fahrzeug befindliche Streuvolumen gestreute Licht von einem Lichtsen sor, dessen Empfangsrichtung senkrecht zur Richtung des Meßstrahles angeordnet, also schräg aufwärts gerichtet ist, empfangen wird und ein Ausgangssignal als Maß für die Sichtweite erzeugt.

6. Vorrichtung nach einem Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Glasfaser eingekoppelte Referenzstrahl am anderen Ende der Glasfaser durch densel ben Lichtsensor ein Referenzsignal erzeugt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen geeigneten Signalprozessor Streulichtsignal und Referenzlichtsignal ausgewertet werden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Schwellwertschaltung der kritische Wert für die Sichtweite ermittelt und entweder zur Anzeige gebracht bzw. eine im Fahrzeug vorhandene Regelung der Fahrgeschwin digkeit (Tempomat) betätigt wird.