DE2208904C3 - Gerät zur Messung von Sichtwetten - Google Patents
Gerät zur Messung von SichtwettenInfo
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- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
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Description
durch ein zwischen Sender und Empfänger etwa ro- 55 gespeist werden wird. Schließlich würde_ die Verkrutationssymmetrisch
um eine gemeir -ame Systemachse angeordnetes Blendensystem, welches vom
Meßraum ringförmig umgeben ist, und eine gemeinsame Haltevorrichtung (19) für die Blenden, den
stung der Lichteintritts- und -austrittsöffnungen auf Grund des Einflusses von Salzwasser Geräte herkömmlicher
Art in kürzester Zeit funktionsunfähig machen. Demgegenüber hat das erfindungsgemäße Gerät
Sender und den Empfänger innerhalb der durch die 60 den Vorteil, wartungsfrei über eine relativ große Zeit
kürzesten Strahlwege definierten Strahlungskegel.
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung von Sichtweiten in Luft und Wasser mit einem Lichtsender
und einem photoelektrischen Empfänger, zwischen dedauer arbeiten zu können.
Zum Stand der Technik ist noch zu erwähnen, daß man bei Kalibriergeräten von Rückstreu-Sichtweitenmessern
entsprechend einer völlig anderen Problematik in größerer Entfernung von den Lichteintritts- und
-austrittsöffnungen Mattscheiben angeordnet hat. die den Effekt von Nebel oder Dunst simulieren sollen
(Gbm 68 12 334). Bekannt ist es ferner, zur Eliminie-
des Verschmuizungseffekies das vom Sender in
RU'chtung auf den Empfänger direkt ausgestrahlte Licht
• Verhältnis zum Streulicht zu setzen, das aus der
flmecbung in Richtung auf den Emfpänger reflektiert
d (DT-OS 20 06 882). Der Verschmut/ungseinfluß
W'h dadurch eliminiert werden, daß min das Verhältnis
-wischen direktem und gestreutem Licht unabhängig " m Verschmutzungsgrad der Lichieimrius- und -aus-Sttsöffnungen
konstant hält
Die Erfind'ing wird ausführlich an Hand von drei
Ausführungsbeispielen beschrieben, die in den F i g. 1 bis 3 schematisch dargestellt sind.
Die Lichtquelle t, 1. B. eine kleine Laserdiode aus
ralliumarsenid, eir.e Lumineszenzdiode, eine konstant
nnende gegebenenfalls modulierte Glühlampe oder [ne kleine Funker.eniladungslampe, jedenfalls ein im
Prinzip bisher bekannter Strahlungserzeuger im sichtbaren oder unsichtbaren Spektralgebiet, wird aus
einem Stromversorgungsteil 2 von einer zentralen Batterie 14 gespeist. Die Lichtquelle 1 ist mit einer Mattscheibe
3 abgedeckt, die in Ausfallrichtung optisch omnidirektional streut, d.h. möglichst wenig Licht zurückwirft
und möglichst viel Licht als Strahlung 4 diffus austreten läßt. Diese Strahlung 4 wird in den Meßraum 5
bei Anwendung der Vorwärtsstreuung entsprechend ;:
abnehmender Sichtweite zunehmend durch die Nebeltröpfchen, atmosphärischen Schmutzpartikeln oder
Schwebstoffe im Wasser gestreut, so daß ein aus vielen Winkelrichtungen ankommender kleiner Strahlunt'santeil
6 auf die ebenfalls wie 3 ausgebildete lichtstreuende
Mattscheibe 7 des Empfängers auffällt. Unmittelbar hinter dieser ist eine Photodiode 8 oder ein sonstiger
ohotoelektrischer Empfänger angeordnet, dessen Sienale
im Verstärker oder der togischen Schaltung 9 aufbereitet und einem Diskriminator 10 zugeführt werden
der beispielsweise auf eine bestimmte Sichtweite einstellbar ist, einen Kontakt schließt bzw. durch einen
Halbleiter einen Signalweg 15 freigibt.
Das Meßgerät ist bei der heutigen Baugröße von Halbleiterelementen maßstäblich in etwa gleicher Grö-Qe
erstellbar wie in F i g. 1 dargestellt. Man kann das ganze Gerät durch eine umhüllende Vergußmasse
schützen, so daß ein kompakter Baustein entsteht.
Die direkte Beaufschlagung der Empfänger-Mattscheibe 7 durch die Strahlung der Sender-Mattscheibe «5
3 wird dadurch unterbunden, daß in an sich bekannter Weise eine mindestens zwei Blendenkanten enthaltende
Blende 11 z.B. mit U-Profil vorgesehen ist, wobei diese Blende 11 bei Betrieb in Luft durch Heizdrähte
12 isoliert durch die Schicht 131 so stark beheizt wird,
daß kein Eisbesatz auftritt und anfällige Regentropfen schn-ll abtrocknen. Man kann aber auch am unteren
Verbindungsstück des U-Profils die Heizung in den Vergußkörper einbauen und die Wärmeleitung des
Profils ζ B. aus geschwärztem Kupfer, ausnutzen. Der Leistungsbedarf dieser Blendenkanten ist der höchste
des ganzen Gerätes. Daher kommt es zur Verminderung des Heizbedarfes beim erfindungsgemäßen Gerat
darauf an gerade durch dessen Kleinheit mit sehr kleinen Dimensionierungen der Blendenkanten auszukornmen
In der Praxis braucht die Blende nie das Zehnfache des optisch aktiven Durchmessers der Mattscheiben
zu übersteigen; oft reicht eine Dimensionierung der Mattscheiben von 10 mm und eine Blenden-Profilbreite
unter 30 mm aus. Darüber hinaus kann man errindungsgemäfl
die optisch wirksamen Blendenkanten nicht nur schwärzen sondern auch mit einem wasserabweisenden
Überzug. ?.. R. einem Kunststoff auf Sihziumbasis,
versehen, so daß die Abtrockungsleistung geringer ausfällt und die Tendenz zur Bildung von Einstallen
gemindert oder ganz unterbunden ist.
Bei Betrieb im Wasser kann eine starke Blendenkantenheizunsj
auch den Bewuchs von Algen unterbinaen.
Erfindungsgemäß werden die Blendenkanten aus einem dem Bewuchs feindlichen Schwermetall, z. B. Kupfer,
gefertigt und die Mattscheiben 3 und 7 aus einem ebenfalls bewuchsfeindlichen mattierten Borosiiikatglas. m
dessen Oberfläche hilfsweise noch Scnwermetalhonen eingebettet sein können. Gegebenenfalls kann auch ein
engmaschiges Schwermetall-Gitternetz in Aufdamp.-lechnik auf die dann vorwiegend in der inneren Glassiruktur
matten Glasscheiben aufgedampft werden.
Abweichend von dem mit Vorwärtsstreuung arbeitenden
Gerät der F 1 g. 1 ist die Erfindung auch furOeräte mit Rückwärtsstreuung anwendbar, wie es 11S=-
zeigt. In F i g. 2 sind für gleichartige Teile die gleichen
Bezugszeichen wie in F i g. 1 verwendet. In diesen'1 Falle
wird ein Teil der einfallenden Strahlung 4 im MeM-raum
5 zunickgesireut. so daß ein sichtweitenabhangiger
Strahlungsanteil 6 beim Empfänger ankommt. Audi
hier muß man durum bemüht bleiben, daß der Cesa.ntweg
zwischen der Sender-Mattscheibe 3 und der l-.mp fänger-M-mscheibe 7 vernachlässigbai klein gegenüber
ck-i kleinsten zu messenden Sichtweite ist. /. B. kleiner
als /iü Dies ist aber bei der Dimensionierungsempteh
lung der vorliegenden Erfindung in jedem Falle ge
währieistet. da Lichiwege von nur 51 bis 10 cm bcrens
für das Meßprinzip ausreichen, so daß selbst Sichtweiten
bis herab zu ' /: m noch meßbar sind.
Derartig kleine Sichtweiten kommen häutig in
schmutzigen oder mit Schwemmstoffen beladenen bewässern
vor. Daher ist ein weiterer Gedanke der LrIindung, die gesamte Einrichtung einschließlich der Mauscheiben
wasserdicht einzugießen und zur Messung der Trübung von Meer- oder Fluß- oder Seewasser sowie
zur Messung der Trübung industrieller Abwasser in situ
einzusetzen. Hierbei kann man - wie die rotauonssymmetrische
weitere Ausführungsform der Erfindung gemäß F ig. 3 zeigt - das Interferenzfilter 7a als gesonderte
Einheit ausbilden und zwischen die Mattscheibe 7 und Fotodiode 8 setzen. Man kann aber auch die
erforderliche Aufdampfung der Filterschichten fur den Durchlaßbereich der Laser- oder Fluoreszenzstrahlung
der Strahlungsquelle 1 direkt auf die Ruckseite der
Mattscheibe7 aufdampfen. Λ .. i„
Gemäß F ig. 2 und 3 kann man die Heizung cks
U-Profils der Blende 11 auch durch einen festver schraubten Transistor 17 bewirken, wobei ein mn gutem
Wärmekontakt zu dem U-Prefi! versehener Transistor 18 die Temperatur erfaßt und dementsprechend
zur Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur den Heiztransistor 17 in bekannter Weise regelt.
Im Falle der F i g. 3 ist die zu «"«sende Atmosphäre
oder Hydrosphäre ringsherum um das ζ B. kreisförmige
Blendenpaar 11 angeordnet, und der heizende Transistor 17 kann beide Blenden des Paares heizen. Es ist
auch möglich, zwei Heiztransistoren 17 zu verwenden und jeden mit einer Scheibe des Blendenpaares Il zu
rschrauben. Die Temperatur wird ™*'™™J»£r
den zugeordneten Thermistor 18 erfaßt, der den oder die Heiztransistoren 17 in bekannter Weise regelt
Zur Halterung von Sender und Empfanger kann man - wie F ig 3 zeigt - z. B. in Achsennähe eine gemeinsame
Haltevorrichtung 19 anordnen, dis innerhalb der sTahlungskege. so liegt, daß das Beotachtungsvojumen
5 nicht gestört wird. Wiederum w.rd man fu. das
Blendenmaterial 11 zweckmäßig ein gut wärmeleitendes, zugleich für Algenbewuchs toxisches Schwermetall,
beispielsweise Kupfer, verwenden, das sich auch gut mit einer zeitbeständigen Schwärzung durch Überflächenbehandlung
versehen läßt.
Schließlich kann man den Hauptgedanken der Erfindung, nämlich die Schaffung eines miniaturisierten extrem
stromsparenden Nebelfilters oder Sichtweilenmeßgerätes, in an sich bekannter Weise, noch dadurch
ausbauen, daß man parallel zu der Batterie 14 eine Silizium Fotozellenanordnung 20 schaltet, die bei Auftreffen
von hellem Tageslicht die Batterie 14 stetig lädt. Besonders nützlich ist diese Fotozellenanordnung bei
Bojen. Die überwiegende Zeit herrscht ja kein Nebel
IO und während dieser Zeit wird dann tagsüber die Batterie 14 nachgeladen, während bei Nebel meist auch am
Tage die abgegebene Leistung der Sonnenbatterie 20 zum Betrieb kaum ausreicht. Insgesamt aber vermag
diese gegebenenfalls baulich mit der Anordnung vereinigte Sonnenbatterie; den Gesamtverbrauch der Anordnung,
der aus der Bojenbatterie gedeckt werden muß, drastisch zu mindern.
Die Erfindung ergibt somit ein universell anwendbares Gerät, das in preiswerter Form herstellbar ist und
bei entsprechender Konstruktion sowohl in der Atmosphäre wie in Flüssigkeiten zur Trübungsmessung eingesetzt
werden kann.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Gerät zur Messung von Sichtweiten in Luft und Wasser mit einem Lichtsender und einem photoelektrischen
Empfänger, zwischen denen eine die direkte Beaufschlagung einer Lichteintrittsöffnung
des Empfängers durch die aus einer Lichtaustrittsöffnung des Lichtsenders abgestrahlten Lichtstrahlen
verhindernde Blende angeordnet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lichteintritts- und -austrittsöffnung (1. 8) von optisch omnidirektional
streuenden Scheiben (3,7) abgedeckt sind, deren aktive Fläche nur wenig größer als die Lichteintrittsbzw,
-austrittsöffnung (1, 8) des Lichtsenders bzw. -empfängers ist und die Blende (11) um weniger als
eine Dekade größer als eine der Scheiben ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (J!) mindestens an ihren aktiven
Blendenkanten beheizbar ist.
3. Gerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Durchmesser der empfänger-
und senderseitigen Streuscheibe (3, 7) kleiner als etwa 25 mm und die geheizte Kantenlänge der
Blende (11) kleiner als 100 mm ist.
4. Gerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß seine Bauteile als eine gemeinsame
Baugruppe in einem gemeinsam umhüllenden Gießharz (16) wasser- und luftdicht abgekapselt sind.
5. Gerät für Unterwasserbetrieb nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch Streuscheiben (3, 7) aus
bewuchsfeindlichem Mattglas, vorzugsweise Borosilikatglas mit hilfsweise aufgedampften Schichtkomponenten
aus einem Schwermetall.
6. Gerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (11) aus einem geschwärzten
Schwermetall, vorzugsweise Kupfer oder Messing, besteht.
7. Gerät nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (11) aus einem gut wärme
leitenden, für Algenbewuchs toxischen Schwerme tail, vorzugsweise Kupfer, besteht.
8. Gerät nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (11) U-förmig ausgebildet
ist und am Stegteil des U eine Heizvorrichtung (17, 18) enthält.
9. Gerät nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beheizung thermisch fest mit der
Blende (11) verbundene Transistoren (17) vorgesehen sind, die thermostatisch durch ein mit dem
Blendenprofil verbundenes Thermistorsystem gesteuert werden, und daß die Blende (11) wärmeisoliert
angeordnet ist.
10. Gerät nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet
nen eine die direkte Beaufschlagung einer Lichieintrittsöffnung
des Empfängers durch die aus einer Lichtaustrittsöffnung des Lichtsenders abgestrahlten Lichtstrahlen
verhindernde Blende angeordnet ist.
Bekannte Sichtweitenmeügeräie der vorgenannten Art arbeiten sehr befriedigend, wenn es sich um die Messungen größerer Sichtweiten handelt. Bu der Messung kleinerer Sichtweiten, z. B. von weniger als 1 50 m, spiel» die zunehmende Verschmutzung der Lichuius ,o tritfs- bzw. -eintritlsöffnungcn beim Sendei bzw. Empfänger eine erhebliche Rolle. Außerdem verbrauchen diese bekannten Sichtweitenmesser so viel Energie, dall beispielsweise bei einer Versorgung aus elektrischen Batterien diese häufig ersetzt werden müssen.
Bekannte Sichtweitenmeügeräie der vorgenannten Art arbeiten sehr befriedigend, wenn es sich um die Messungen größerer Sichtweiten handelt. Bu der Messung kleinerer Sichtweiten, z. B. von weniger als 1 50 m, spiel» die zunehmende Verschmutzung der Lichuius ,o tritfs- bzw. -eintritlsöffnungcn beim Sendei bzw. Empfänger eine erhebliche Rolle. Außerdem verbrauchen diese bekannten Sichtweitenmesser so viel Energie, dall beispielsweise bei einer Versorgung aus elektrischen Batterien diese häufig ersetzt werden müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein
Gerät der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das zu seinem Betriebe mit wenig Energie auskommt und
durch Verschmutzungen der Optik in seiner Fur.ktionsfähigkeit nicht beeinflußt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lichteintritts- und -austrittsöffnung von
optisch omnidirektional streuenden Scheiben abgedeckt wird, deren aktive Fläche nur wenig größer als
die Lichteintrius- bzw. -austrittsöffnung des Lichtsenders
bzw. -empfängers ist, und die Blende um weniger als eine Dekade größer als eine der Scheiben ist.
Sole ζ optisch omnidirektional streuende Scheiben
haben zur Folge, daß zusätzliche lichtstreiiende Partikeln wie Staub, Salzkristalle oder leichter Algenbewuchs
sie nicht mehr matter machen. Durch derartige Verunreinigungen wird darüber hinaus die Lichtdurchlässigkeit
nur in einem vernachlässigten Maße verringert, so daß auf besondere Reinigungsvorrichtungen
verzichtet werden kann.
Andererseits werden durch die Trübung des Mediums bei kleinen und kleinsten Sichtweiten auch die
durch die Mattscheiben tretenden Lichtstrahlen in genügendem Maße reflektiert, so daß eindeutige Meßergebnisse
entstehen. Dabei können die Lichteintriits- und -austrittsöffnungen sehr nahe zusammengebracht
werden, so daß sich der Raumbedarf des Gerätes erheblich vermindert und zur Erzeugung der notwendigen
Lichtstrahlen nur relativ kleine Energiemengen benötigt werden.
Die Vorteile gegenüber Sichtweitengeräten ohne die erfindungsgemäßen Streuscheiben (Gbm 66 08 498) für
spezielle Anwendungszwecke liegen auf der Hand. Wenn der erfindungsgemäße Sichtweitenmesser beispielsweise
zur Meldung von Sichtweiten auf Wasserwegen auf Bojen installiert werden muß, steht zur Unterbringung
des Gerätes nur ein kleiner Raum zur Verfugung. Außerdem muß die zur Versorgung des Gerätes
notwendige Energiemenge möglichst klein gehalten werden, da es in den meisten Fällen aus einer Batterie
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2208904A DE2208904C3 (de) | 1972-02-25 | 1972-02-25 | Gerät zur Messung von Sichtwetten |
GB654173A GB1400311A (en) | 1972-02-25 | 1973-02-09 | Apparatus for measuring visibility in a fluid |
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CA164,066A CA969775A (en) | 1972-02-25 | 1973-02-20 | Apparatus for measuring visibility in a fluid |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2208904A DE2208904C3 (de) | 1972-02-25 | 1972-02-25 | Gerät zur Messung von Sichtwetten |
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Publication Number | Publication Date |
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DE2208904A1 DE2208904A1 (de) | 1973-08-30 |
DE2208904B2 DE2208904B2 (de) | 1975-03-27 |
DE2208904C3 true DE2208904C3 (de) | 1975-11-06 |
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ID=5837054
Family Applications (1)
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CH639769A5 (de) * | 1979-10-02 | 1983-11-30 | Fruengel Frank | Sichtweitenmessgeraet nach dem prinzip der vorwaertsstreuung und dessen verwendung. |
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- 1973-02-15 US US00332748A patent/US3817623A/en not_active Expired - Lifetime
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US3817623A (en) | 1974-06-18 |
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