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Lichtelektronisches Sichtweitemeßgerät Sichtweitemeßgeräte dienen
zur Messung der Sichtweite auf Flughäfen, auf Straßen (Messung bei Nebel), in Tunnels
usw. mit dem Ziel, entweder bestimmte Anweisungen an Verkehrsteilnehmer bei Unterschreiten
minimaler Sichtweite zu signalisieren oder selbsttätig Maßnahmen einzuleiten, welche
die Sichtweite verbessern (unnelbeliS-tun), Einrichtungen dieser Art dienen der
Verkehrssicherheit, da Verkehrsteilnehmer vor plötzlichen Verminderungen der Sichtweite
gewarnt werden können und stellen eine wirtschaftliche Belüftung von Tunnels oder
sonstigen dem Verkehr dienenden Räumen sicher.
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Ein bekanntes Sichtweitemeßgerät beruht nach Abbildung 1 darauf, daß
von einer Lichtquelle zwei Strahlenbündel gebildet werden, welche zum einen die
zu messende Sichtstrecke, zum anderen eine Vergleichsstrecke durchlaufen, wobei
dann das die Sichtstrecke durchlaufende Meßstrahlenbündel durch die die Sichtweite
vermindernden Einflüsse entsprechend geschwächt wird, woraus sich ein Meßwert für
die Sichtweite selbst bilden läßt0 Im einzelnen liegt folgende Funktion vort Die
Glühlampe 1 sendet je einen Teil des Lichtstromes auf die Umlenkspiegel 2 und 3,
wodurch über die Optiken 4 und 5 zwei vom Mittelpunkt unterschiedlich weit entfernte
Stellen der durch den Motor 6 angetriebenen Modulationsscheibe 14 ausgeleuchtet
werden. Die Modulationsscheibe ist mit zwei Lochkränzen unterschiedlicher Teilung
versehen, so daß die beiden Lichtstrahlenbündel bei Drehung der Scheibe mit unterschiedlichen
Frequenzen moduliert werden. Das obere
Lichtstrahlenbündel durchläuft
den halbdurchlässigen Spiegel 11, wird von der Optik 7 auf den Vergleichsreflektor
9 geworfen, von dort zurück wieder über die Optik 7 und den halbdurchlässigen Spiegel
auf den Potoempfänger 13. Das untenliegende Meßlichtstrahlenbündel gelangt über
den halbdurchlässigen Spiegel 12 und die Optik 8 über die Meßlichtstrecke 15 zum
Reflektor io und von dort zurück wieder über die Optik 8 und den halbdurchlässigen
Spiegel ebenfalls auf den Fotoempfänger 13. Nach Verstärkung der Signale, die aus
dem Fotoempfänger 13 kommen und anschließender Trennung durch eine Frequenzweiche
können die beiden Signale getrennt so verarbeitet werden, daß ein elektrischer Meßwert
für die Sichtweite der Meßstrecke 15 zustande kommt, Die Verarbeitung der vom Vergleichsstrahl,
welcher am Reflektor 9 reflektiert wird, kommenden Signale soll dabei alle von der
Inkonstanz der Glühlampe 1 herrührenden Signaleänderungen sowie die Verschmutzung
der Reflektoren 9 und 1o ausgleichen.
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Die Anordnung weist den Nachteil auf, daß der Reflektor 10 im MeBstrahlengang
der Meßstrecke zugewandt ist, während der Reflektor 9 im Vergleichsstrahlengang
der Meßstrecke abgewandt ist, so daß in jedem Pall damit zu rechnen ist, daß die
beiden Reflektoren unterschiedlich verschmutzen, womit nur eine unvollkommene Kompensation
der Reflektorverschmutzung möglich wird. Es ist somit auf diese Maßnahme noch ein
Einfluß der Verschmutzung auf das Meßergebnis zu erwarten.
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Dieser Nachteil soll durch eine Anordnung gemäß vorliegender Brfindung
vermieden werden. Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet nach Abbildung 2 wie
folgt Eine Halbleiterlichtquelle 21 mit sehr kleiner Emissionsfläche wird von einem
Impulsgenerator 22 über den Beistungsverstärker
23 zur Abgabe kurzer
Lichtimpulse angeregt. Die Lichtstrahlen gelangen auf das Teilerprisma 24 und werden
dort in zwei Teillichtbündel aufgespaltet, welche durch die Umlenkspiegel 25 und
26 sowie die Optik 27 und 28 in die Ebene einer vom Motor 29 angetriebenen Blendenscheibe
fokussiert werden. Die Blendenscheibe
ist dabei so ausgebildet, daß durch den Lochkranz jeweils nur Licht des einen Strahlenbündels
hindurchtreten kann, und daß das andere Strahlenbündel dann gesperrt wird. Bei Drehung
der Blendenscheibe 30 um eine halbe Lochteilung wird dann das zuerst genannte Strahlenbündel
gesperrt und das vorher gesperrte hindurchgelassen. ite beiden Strahlengänge werden
dadurch nacheinander abwechselnd freigegeben und gesperrt.
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Zusammen mit der Blendenscheibe 30 lauft ein Polarisationsfilter 31
um, welches die beiden Lichtstrahlbündel drehwinkelabhängig so polarisiert, daß
bei einer Uldrehung der Blendenscheibe 30 alle möglichen Polarisationsrichtungen
des hindurchgelassenen Lichtes zweimal durchlaufen werden. Die Kombination aus Blendenscheibe
30 und Polarisationsfilter 31 wird durch den Motor 29 angetrieben. Gleichzeitig
läuft ein Drehwinkelgeber 45 synchron mit um. Die modulierten Lichtstrahlbündel
treten anschliessend durch die teildurchlässigen Spiegel 32 und 33 und werden durch
die Optiken 34 und 35 annähernd parallel gerichtet. Der untere Strahl, im folgenden
als Vergleichsstrahl bezeichnet, wird durch den Spiegel 36 umgelenkt, so daß dieses
Strahlenbündel und das obere, im folgenden Meßstrahlenbündel genannt, das Austrittsfenster
37 in zwei zueinander senkrecht stehenden Richtungen durchlaufen. Dieses Austrittsfenster
37 besteht aus zwei winklig angeordneten Teilfenstern mit dem Ziel, für das Vergleichsstrahlenbündel
einen solchen Weg zu schaffen, der zwar ebenfalls über das Penster 37 verläuft,
jedoch nur einen sehr kurzen Weg über die Meßstrecke 39 nimmt und dabei praktisch
keinem Einfluß der dort vorliegenden Absorptions- und Streuungsverhältnisse unterliegt0
Das Vergleichsstrahlenbündel
wird
Reflektor 40 in sich selbst reflektiert und nimmt über Umlenkspiegel 36, Optik 35,
teildurchlässigen Spiegel 33 schließlich den Weg auf den Fotoempfänger 43 Das Meßstrahlenbündel
durchläuft die Meßstrecke 39, das ähnlich wie das Fenster 37 aufgebaute Penster
38, eine Polarisationsfilteranordnung 42, gelangt zum Reflektor 41, wird von diesem
in sich zurückgeworfen und gelangt nach entpsrechendem Weg ebenfalls zum Botoempfänger
43. Die Polarisationsfilteranordnung 42 besteht aus mehreren Sektoren, wobei jedem
Teilsektor ein Polarisationsfilter ihn kennzeichnender Orientierungsrichtung zugeordnet
ist0 Zusammen mit dem rotierenden Polarisationsfilter 31 entsteht somit im Meßstrahlenbündel
zusätzlich zu der durch die Lochteilung der Blendenscheibe '34 hervorgerufenen Modulation
eine weitere Intensitätsmodulation, die dann und nur dann verschwindet, wenn das
Meßstrahlenbündel zentrisch auf die Anordnung 42 auftrifft und die dann eine für
die Richtungsablage charakteristiscbtPhase annimmt, wenn das Meßstrahlenbündel nicht
zentrisch auftrifft.
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Im Signalspektrum aus dem Potoempfänger 43 sind somit Informationen
über folgende Größen enthalten: Lichtintensität der Halbleiterlichtquelle 21, Verschmutzung
der Fenster 37 und 38, absorbierende bzw. streuende Eigenschaften des Mediums in
der Meßstrecke 39 und über die Lage des Meßstrahlenbündels bezüglich Polarisationsfilteranordnung
42 und damit Reflektor 41.
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Der Impulsgenerator 22 vfird über den drehwinkelabhängigen Impulsgeber
44 von der rotierenden Blendenscheibe 30 phasenstarr getriggert, so daß im Signal
49 die Information enthalten ist, welche der beiden Strahlengänge garade ausgeleuchtet
wird. Der Drehwinkelgeber 45 liefert außerdem das Signal 48, welches die Information
über die momentan vorliegende Polarisationsrichtung liefert.
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In der Elektronik 46 werden die Signale 47, 48 und 49 in bekannter
Weise so verarbeitet, daß folgende Ausgangssignale zur Verfügung stehen: Das Signal
50 ist
nur annangig von aen
una streuenen r;igenschäften des Mediums in der Meßstrecke 39, das Signal 51 ist
nur abhängig von der Verschmutzung der Benster 37 und 38, die Signale 52 und 53
enthalten eindeutige Informationen über die Richtungsablage des Meßstrahlenbündels
bezüglich des Zentrums der Polarisationsfilteranordnung 42 und damit Reflektor 41.
Diese Signale können dann getrennt ausgewertet werden, das Signal 50 beispielsweise
zur Anzeige der Sichtweite in der Meßstrecke 39, das Signal 51 zur Überwachung der
Verschmutzung und Signalgabe bei Uberschreitung einer bestimmten Grenzverschmutzung
auf den Fenstern 37 und 38, die Signale 52 und 53 beispielsweise zur kontinuierlichen
Nachstellung der optischen Achse so, daß das Meßstrahlenbündel jeweils zentrisch
auf den Reflektor 41 auftrifft.
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Gegenüber dem Bekannten hat das beschriebene Gerät eine Reihe von
Vorteilen. Während bei bisherigen Anordnungen die gleichmäßige Verschmutzung der
Reflektoren 9 und 50 in Abbildung 1 niemals sicherzustellen ist, kann wegen der
völlig symmetrischen Anordnung der Fenster 37 und 38 in der Anordnung nach Abbildung
2 mit deren identischen Verschmutzung gerechnet werden, so daß eine fehlerfreie
Verschmutzungskompensation zu erzielen ist. Sowohl das Meßstrahlenbündel als auch
das Vergleichsstrahlenbündel durchlaufen je zweimal eine der Teilscheiben der Benster
37 und 38 von vorne und von hinten, so daß außer der symmetrischen Verzchmutzung
auch völlig symmetrische Lichtstrahlenwege für die beiden Teillichtbündel vorliegen.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch Anwendung der halbleiterlichtquelle
21 auch bei Anu-endung einer relativ kurzen Brennr.eite der Optik 14 ein bezüglich
der Abmessung des Reflektors 41 kleines Bild der lichtemittierenden Plache auf dem
Reflektor erzielt werden kann,
womit kleine Abmessungen des Reflektors
41 ausreichen0 Außerdem ermöglicht die Anordnung des rotierenden Polarisationsfilters
31 die Gewinnung eines von der Ablage des Meßstrahlenbündels vom Reflektorzentrum
eindeutig abhängigen Signales , welches erforderlichenfalls zur Nachstellung des
Zebslrahlenbündels in das Reflektorzentrum verwendet werden kann.
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Das neue Gerät kann auch mit Vorteil in Verbindung mit der Anordnung
nach der Anmeldung BK 178 der gleichen Anmelderin vom gleichen Tage benutzt werden.