DE2223230B2

DE2223230B2 - Procedure for monitoring the permeability of the atmosphere

Info

Publication number: DE2223230B2
Application number: DE19722223230
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl.-Ing. 6931 Igelsbach Fromme
Original assignee: Eltro Gesellschaft fur Strahlungstechnik 6900 Heidelberg GmbH
Current assignee: Eltro Gesellschaft fur Strahlungstechnik 6900 Heidelberg GmbH
Priority date: 1972-05-12
Filing date: 1972-05-12
Publication date: 1974-09-26
Also published as: DE2223230C3; DE2223230A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung der Durchlässigkeit der Atmosphäre innerhalb eines bestimmten Bereichs, bei dem die Durchlässigkeit aus der Dämpfung einer durch den Bereich gesendeten elektromagnetischen Strahlung bestimmt wird.The invention relates to a method for monitoring the permeability of the atmosphere within of a certain area at which the permeability comes from the attenuation of one through the area transmitted electromagnetic radiation is determined.

Aus der DT-OS 2 006 882 ist hierbei r skannt, das von einem Sender ausgestrahlte Lichtbündel mittels einer Schlitzblende in Hell-Dunkel-Impulse zu modulieren und auf einen in etwa 100 m Entfernung aufgestellten Empfänger zu übertragen. Dieser besteht im wesentlichen aus einem zylinderförmigen Behälter, der an seinem dem Sender zugewandten Ende zwei Blendenöffnungen aufweist Durch die eine werden die Hell-Dunkel-Impulse mittels einer Sammeloptik auf eine im Intieren befindliche lichtempfindliche Zelle projiziert Durch die zweite fällt Streulicht, sofern die öffnung nicht durch eine unmittelbar vor ihr angeordnete umlaufende Blende gerade abgedeckt wird. Dadurch erhält die lichtempfindliche Zelle abwechselnd Direktlicht und Streulicht oder Direktlicht allein zugeführt Die Lichtimpulse werden durch die Zelle in analoge Stromimpulse umgewandelt und gelangen nach verschiedenen Zwischeninstanzen, selektriert nach Stromimpulsen, die dem Direkt- und Streulicht zusammen bzw. dem Direktlicht allein entsprechen, in zwei durch ein Meßgerät elektrisch miteinander verbundene Speicher. Über das Meßgerät ist sodann eine Auswertung möglich, deren Ergebnis Aufschluß über Sichtverhältnisse in dem Raum zwischen Sender und Empfänger gewährt.From DT-OS 2 006 882, r is here, that of to modulate light bundles emitted by a transmitter into light-dark impulses by means of a slit diaphragm and to transmit it to a receiver set up about 100 m away. This essentially consists from a cylindrical container with two aperture openings at its end facing the transmitter Through one, the light-dark impulses are transmitted to one in the interior by means of collecting optics Light-sensitive cell located projected through the second stray light falls, provided that the opening is not just covered by a circumferential panel arranged directly in front of it. This gets the light-sensitive cell is alternately supplied with direct light and scattered light or direct light alone The light impulses are converted into analog current impulses by the cell and arrive after various Intermediate instances, selected according to current pulses that combine direct and scattered light or correspond to direct light alone, in two memories electrically connected to one another by a measuring device. An evaluation is then possible via the measuring device, the result of which provides information about visibility conditions granted in the space between the transmitter and receiver.

Aus der DT-OS 1 944 617 geht ferner als bekannt hervor, zwei optisch-elektronische Strahler-Empfängeranordnungen zu verwenden, bei denen jeder von einer Energieeinheit gespeiste Sender jeweils den zu seiner Baueinheit gehörenden und den entfernt aufgestellten Empfänger beeinflußt Konvergente Spiegel auf jeder Seite sammeln einen bestimmten Anteil der von der anderen Seite ausgesandten Strahlung und werfen sie auf den eigenen Empfänger. Spiegel und Optiken weisen hierbei eine gemeinsame optische Achse auf, woraus eine maximale Kopplung zwischen jeder Strahlungsquelle und dem gegenüberliegenden Empfänger entsteht, so daß zwei die Atmosphäre durchlaufende Strahlenbündel entstehen. Durch Spiegel- oder Glasfaserkombinationen kann man ferner auch Kopplungen zwischen Strahlungsquelle und Empfänger der gleichen Meßstelle erzielen, so daß schließlich vier elektrische Signale verfügbar sind Mit Hilfe relativ komplizierter Berechnungen oder elektronischer Schaltungen lassen sich sodann Rückschlüsse auf die Durch lässigkeit der Atmosphäre anstellen.From DT-OS 1 944 617 it is also known as suggested using two opto-electronic emitter-receiver assemblies each of which has An energy unit fed transmitter each belonging to its structural unit and the remote one Receiver affects convergent mirrors on each side collect a certain proportion of the radiation emitted from the other side and throw it at its own receiver. Mirrors and optics have a common optical axis, resulting in a maximum coupling between each Radiation source and the opposite receiver arises, so that two pass through the atmosphere Bundles of rays arise. Couplings can also be made using mirror or fiber optic combinations Achieve between the radiation source and receiver of the same measuring point, so that finally four electrical signals are available with the help of relatively complicated calculations or electronic circuits conclusions can then be drawn about the permeability of the atmosphere.

Da die bekannten Verfahren Geräte von relativ hoher Genauigkeit benützen, bleibt ihre Verwendung nicht zuletzt auch eine Kostenfrage. Diese hochwertige» Geräte werden zur Reduzierung des Aufwandes in der Regel einzeln und gezielt eingesetzt oder sie bewältigen bei in einer Baueinheit enthaltenem Sender und Empfänger reiativ große Meßentfernungen. Dies ist jedoch für den Autofahrer nicht immer sinnvoll. Es fehlt ihm bei in größeren Entfernungen voneinander and stellten Geräten die Unterscheidungsmöglichkeit. . hinter einer entsprechenden Warnanzeige eine ansg dehnte homogene Nebelbank, atmosphärische Triibu: usw. geringer Dichte oder aber eine stark lokalisier Sichtverschlechterung großer Dichte folgt. Währe der Autofahrer erfahrungsgemäß ausreichend Zeit
det, sich auf erstere einzustellen, stellt eine schlagarm wenn auch kurzzeitige Sichtverschlechterung wescn lieh höhere Anforderungen an Reaktionsfähigkeit u,. Fahrverhalten, so daß die Wahrscheinlichkeit f>.., schwere Unfälle hier erheblich größer ist.Since the known methods use devices of relatively high accuracy, their use also remains a question of cost. These high-quality devices are usually used individually and in a targeted manner in order to reduce the effort, or they cover relatively large measuring distances when the transmitter and receiver are contained in one unit. However, this does not always make sense for the driver. It lacks the ability to distinguish between devices located at greater distances from one another. . Behind a corresponding warning display, a stretched homogeneous fog bank, atmospheric Triibu: etc. low density or a strongly localized deterioration in visibility of high density follows. Experience shows that the driver would have enough time
If you have to adjust to the former, a low impact, albeit short-term deterioration in visibility, makes higher demands on responsiveness and the like. Driving behavior, so that the probability of serious accidents is considerably greater here.

Die Aufgabe der Erfindung wird daher in der Seh;·.; fung einer Möglichkeit gesehen, auf einfache, koste;·: sparende und hinsichtlich Genauigkeit gerade no^h ausreichende Weise dem Autofahrer Mitteilung daüber zu machen, welcher Art die vor ihm liegende Sichtveränderung ist.The object of the invention is therefore in the vision; · .; act of a possibility seen in a simple, cost; ·: saving and in terms of accuracy just no ^ h a sufficient way of informing the driver of the type of vehicle ahead of him Visibility change is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß der Bereich in mehrere, aneinander anschließende Meßabschnitte unterteilt wird, daß in jedem Meßabschnitt die Dämpfung der elektromagnetischen Strahlung gemessen wird, daß die Frequenz der elektromagnetischen Strahlung in jedem Meßabschnin durch die Dämpfung im vorhergehenden Abschnitt festgelegt wird, und daß aus der Dämpfung und der Frequenz der elektromagnetischen Strahlung in einem bestimmten Meßabschnitt eine am Anfang eines jeder. Meßabschnittes erscheinende Anzeige abgeleitet wird, aus der ersichtlich ist, ob sich die Durchlässigkeit in diesem Meßabschnitt gegenüber dem vorhergehenden Meßabschnitt ändert.According to the invention, this object is achieved in that the area is divided into several contiguous Measuring sections is divided that in each measuring section the attenuation of the electromagnetic Radiation is measured that the frequency of the electromagnetic radiation in each Meßabschnin is determined by the damping in the previous section, and that from the damping and the Frequency of electromagnetic radiation in a given measurement section one at the beginning of each. Measurement section appearing display is derived from which it can be seen whether the permeability in this measuring section changes compared to the previous measuring section.

Dieses Verfahren gewährleistet eine rechtzeitige Warnung des Autofahrers vor gefährlichen Nebelbänken sowie Übergängen von guter zu schlechter Sicht. Einer solchen wirklichkeitsnahen Information wird daher auch am ehesten Folge geleistet, so daß eine berechtigte Chance besteht, die aus solchen Anlassen resultierenden hohen Unfallquoten zu senken. Die Erfahrung in meteorologischer Hinsicht lehrt außerdem, daß für die geforderte Information des Autofahrers Meßbasen in einem Abstand von etwa 50 bis 150 m ausreichen. Ein weiterer Vorteil ist daher darin zu sehen, daß für diese Art von Information Geräte in ausreichender Anzahl verwendet werden können, weil ihr technischer Aufwand und Preis relativ gering sind.This procedure ensures that the driver is warned of dangerous fog banks in good time as well as transitions from good to bad visibility. Such realistic information is therefore also most likely obeyed, so that there is a legitimate chance of those resulting from such incidents reduce high accident rates. Experience in meteorological terms also teaches that Measurement bases at a distance of about 50 to 150 m are sufficient for the required information of the motorist. Another advantage is therefore to be seen in the fact that devices are sufficient for this type of information Number can be used because their technical effort and price are relatively low.

Im folgenden wird an Hand einer Schemazeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, wobei die in den einzelnen Figuren einander entsprechenden Teile die gleichen Bezugszahlen tragen. Es zeigtIn the following, an exemplary embodiment of the invention is explained in more detail using a schematic drawing, the parts corresponding to one another in the individual figures have the same reference numerals. It shows

F i g. 1 entlang einer Autostraße postierte Meßstellen, die jeweils aus Sender, Empfänger und Warntafel bestehen, undF i g. 1 measuring points posted along a road, each consisting of a transmitter, receiver and warning board, and

F i g, 2 Sender und Empfänger gemäß Fig. I₁ jedoch im Detail und in vergrößertem Maßstab dargestellt.F ig, 2 transmitter and receiver according to FIG. I _1, however, shown in detail and on an enlarged scale.

In F i g. 1 sind entlang einer Autostraße insgesamt beispielsweise vier Meßstellen vorgesehen, die zweckmäßigerweise einen gegenseitigen Abstand von etwa 50 bis 150 m aufweisen sollen. Jede dieser Meßstellen besteht aus einem Empfänger 1 und einem Sender 2, die jeweils in die entgegengesetzte Richtung weisen, jedoch bei Straßenkrümmungen — wie an der ersten und letzten Meßstelle des Ausführungsbeispiels dargestellt — auch so verschwenkt werden können, daß sie miteinander einen der jeweiligen Straßenkrümmung angepaßten Winkel einschließen. Hierbei ist es von untergeordneter Bedeutung, ob Sender und Empfänger jeweils als getrennte Baueinheiten oder aber als eine in der Zeichnung allerdings nicht dargestellte einzige Baueinheit mit einer Drehachse in der Mitte au'gebildet sind. Zu jeder Meßstelle gehören außerdem für jede Fahrtrichtung je eine Warntafel 3, die zueinander um die Entfernung einer Meßstelle versetzt angeordnet sein müssen, wie dies besonders deutlich bei der ein Nebelfeld 4 anzeigenden Warntafel 3'" hervorgeht. Die Anzeige selbst kann hierbei in verschiedenen Stufen beispielsweise als eine von den herrschenden Sichtverhältnissen abhängige Geschwindigkeitsbegrenzung erfolgen. Der detaillierte Aufbau des Senders 2 geht aus der rechten Hälfte der F i g. 2 hervor. Der hier gezeigte Sender besteht im wesentlichen aus einem nach unten offenen korrosionsfesten Rohr 5, das über ein Scharnier 6 in Pfeilrichtung 7 hochklappbar am ebenfalls korrosionsfesten Gehäuse 8 befestigt ist. An diesem Rohr befindet sich eine in der Zeichnung nicht dargestellte Visiereinrichtung zum gegenseitigen Ausrichten von Sender und Empfänger einander gegenüberliegender Meßstellen. Es folgt entgegen der Durchgangsrichtung des Strahles ein das hochklappbare Rohr vom übrigen Gehäuse räumlich trennendes, auf beiden Seiten entspiegeltes Abschlußfenster 9, das unter einem Winkel von etwa 45° zur Längsachse des Gerätes angeordnet ist. Bei anderen Ausführungsbeispieleri üind auch andere spitze Winkel zwischen 10" und 80° denkbar. Hinter dem Abschlußfenster 9 befindet sich innerhalb des eigentlichen Gehäuses 8 ein einfaches Objektiv 10, durch das der Strahl einer möglichst wartungsfreien Lichtquelle Ϊ1 fällt, die im beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Halbleiterdiode, vorzugsweise eine im Infrarotbereich arbeitende Lumineszenzdiode, ist. Eine stabilisierte Betriebsspannung sowie eine für die Modulation erforderlicheElektronik, ein sogenannter Multivibrator, sind als integrierte Schaltung 12 vorgesehen, und zwar für einen Temperaturbereich von -40° C bis + 70⁰C.In Fig. 1, a total of four measuring points are provided along a road, for example, which should expediently have a mutual distance of about 50 to 150 m. Each of these measuring points consists of a receiver 1 and a transmitter 2, each pointing in the opposite direction, but with road bends - as shown at the first and last measuring point of the embodiment - can also be pivoted so that they matched one of the respective road bends Include angles. It is of subordinate importance here whether the transmitter and receiver are each designed as separate structural units or as a single structural unit, however, not shown in the drawing, with an axis of rotation in the middle. Each measuring point also has a warning board 3 for each direction of travel, which must be offset from one another by the distance of a measuring point, as can be seen particularly clearly in the warning board 3 '"indicating a fog field 4. The display itself can be in different stages, for example The detailed structure of the transmitter 2 can be seen in the right half of FIG is attached to the likewise corrosion-resistant housing 8 so that it can be folded up in the direction of arrow 7. On this tube there is a sighting device (not shown in the drawing) for the mutual alignment of the transmitter and receiver of mutually opposite measuring points use spatially separating, anti-reflective end window 9 on both sides, which is arranged at an angle of about 45 ° to the longitudinal axis of the device. In other exemplary embodiments, other acute angles between 10 "and 80 ° are also conceivable. Behind the closure window 9, within the actual housing 8, there is a simple lens 10 through which the beam of a light source that is as maintenance-free as possible falls, which in the exemplary embodiment described is a semiconductor diode, is preferably a light emitting diode operating in the infrared range. a stabilized operating voltage and one for the modulation erforderlicheElektronik, a so-called multi-vibrator, are provided as an integrated circuit 12, and that for a temperature range from -40 ° C to + 70 ⁰ C.

Innerhalb des Gehäuses 8 ist ferner unmittelbar oberhalb des Abschlußfensters 9 noch eine aus Sammellinse 13 und Fotoempfänger 14 bestehende Kontrolleinrichtung angeordnet, die bei einem anderen Ausführungsbeispiel jedoch auch extern vorgesehen sein kann. Über das geneigte Abschlußfenster 9 wird ein geringer Anteil der Sendestrahlung auf den Fotoempfänger reflektiert, anschließend verstärkt und mit einem Sollwert verglichen. Auf diese Weise wird die Funktionsfähigkeit des Senders ständig überprüft bzw. es werden Störungen im elektronischen Teil und/oder Verschmutzungen des Abschlußfensters angezeigt.Within the housing 8, directly above the closure window 9, there is also a converging lens 13 and photoreceiver 14 arranged existing control device, which at another However, embodiment can also be provided externally. About the inclined closure window 9 is a small proportion of the transmitted radiation is reflected on the photo receiver, then amplified and with compared to a target value. In this way, the functionality of the transmitter is constantly checked or faults in the electronic part and / or soiling of the closing window are displayed.

Der mechanische Aufbau des in F i g. 2 linker Hand dargestellten Empfängers 1 entspricht demjenigen det vorstehend besprochenen Senders !,Der abweichende optoelektronische Teil hingegen enthält einen beispielsweise aus einem Silizium-Fotowiderstand bestehenden Fotoempfänger 15 mit einem nachgeschalteten Verstärker 16. Letzterer enthält in der Zeichnung nicht näher dargestellte IC-Glieder und eine Gegenkopplung zur Stabilisierung. Dadurch wird im gesamten möglichen Temperaturbereich eine konstante Anzeigeempfindlichkeit erzieltThe mechanical structure of the in F i g. 2 receiver 1 shown on the left corresponds to that det transmitter discussed above!, the deviating The optoelectronic part, on the other hand, contains one consisting, for example, of a silicon photoresistor Photo receiver 15 with a downstream amplifier 16. The latter is not included in the drawing IC elements shown in more detail and a negative feedback for stabilization. This makes the whole possible Temperature range, a constant display sensitivity is achieved

Die Kontrolleinrichtung des Empfängers ist von dem Abschlußfenster 9 und der räumlichen Anordnung abgesehen ebenfalls unterschiedlich. Sie verwendet eine Halbleiterdiode 17, die beispielsweise eine Lumineszenzdiode sein kann. Diese Diode sendet über eine Sammellinse 13 ein im Vergleich zur Senderfrequenz anders moduliertes Licht, das über das geneigte Abschlußfenster 9 zum Pegelvergleich rr.it einem vorgegebenen Sollwert reflektiert wird. Bei e..;em anderen, in der Zeichnung nicht dargestellten Ausfüh:ungsbeispiel sind zum Sauberhalten der Abschlußfenster von Sender und Empfänger je eine Schleuderscheibe und/oder ein Ventilator mit Filter im Ansaugkanal als zusätzliche Maßnahme vorgesehen. Sofern es die Verhältnisse erfordern, können die Fenster auch beheizt werden, um ihr Betauen zu verhindern.The control device of the receiver is apart from the closing window 9 and the spatial arrangement also different. It uses a semiconductor diode 17, for example a light emitting diode can be. This diode transmits via a converging lens 13 in comparison to the transmitter frequency differently modulated light, which rr.it a predetermined level via the inclined closing window 9 for level comparison Setpoint is reflected. With e ..; em another, not shown in the drawing Ausfüh: ungsbeispiel are to keep the closing windows of the transmitter and receiver clean a sling disc and / or a Fan with filter in the intake duct provided as an additional measure. If the circumstances require it, the windows can also be heated to prevent condensation.

Wenn nun bei den in F i g. 1 aufgezeigten vier Meßstellen in der Reihenfolge von links naph rechts ein bestimmtes Signal Pn mit der Frequenz /n auf den Empfänger I¹ der ersten Meßstelle auftrifft und auf der in der F i g. 1 nicht dargestellten zugehörigen Warntafel 3¹ angezeigt wird, so regelt dieses Signal automatisch die Sendefrequenz /n des dieser Meßstelle zugehörigen Senders 2¹. Für den Empfänger 1" der nachfolgenden zweiten Meßstelle bedeutet dies den Erhal» zweier Informationen: Die Amplitude des gegenüber der ersten Meßstelle unveränderten Signals Pn gibt Aufschluß über die Sichtverhältnisse des vom Empfänger 1" überwachten Streckenabschnitts, während die Frequenz über die Sichtverhältnisse in dem vor unserer ersten Meßstelle liegenden Streckenabschnitt Aufschluß erteilt. Der Vergleich beider Signale ergibt für den Sender 2" eine ebenfalls unveränderte Sendefrequenz /n und auch eine unveränderte Anzeige auf der Warntafel 3". Zwischen der zweiten und der dritten Meßstelle liegt nun das Nebelfeld 4. Auf den Empfänger I¹" der dritten Meßstelle trifft daher ein den verschlechterten Sichtbedingungen entsprechend abgeändertes Signal Ps mit der Frequenz /k Die Amplitude des neuen Si gna!s ii,formiert über den nebelverhangenen Streckenabschnitt, während die Frequenz über den davorliegenden, noch nebelfreien Streckenabschnitt eine Aussage macht. Ein neuerlicher Vergleich bestimmt eine neue Sendefrequenz /s für den der dritten Meßstelle zugeordneten Sender 1^lH und gleichzeitig die Anzeige auf der Warntafel 3'". Auf den Empfänger der letzten, in F i g. 1 gezeigten Meßstelle, der kein Nebelfeld mehr vorausgeht, trifft sodann eine Sichtverbesserung verheißendes, wiederum abgeändertes Empfangssignal Pn mit der Frequenz /s. Hier besagt die Amplitude des Signals, daß im unmittelbar vorangehenden Streckenabschnitt nebelfreie Sicht herrscht, während die Frequenz noch die Information über den davorliegenden nebelverhangenen Streckenabschnitt beinhaltet. Der Vergleich beider zuletzt genannter Informationen bestimmt auch hiei wieder die Sendefrequenz /n für den dieser Meßstelle zugehörigen Sender 2^IV sowie die Anzeige der Warntafel 3^IV.If now with the in F i g. 1 indicated four measuring points in the order from left naph right a certain signal Pn with the frequency / n hits the receiver I ^{1 of} the first measuring point and on which in FIG. 1 associated warning panel 3 ¹ (not shown) is displayed, this signal automatically regulates the transmission frequency / s of the transmitter 2 ¹ associated with this measuring point. For the receiver 1 "of the following second measuring point this means the receipt of two pieces of information: The amplitude of the signal Pn , unchanged compared to the first measuring point, provides information about the visibility conditions of the section of the route monitored by the receiver 1", while the frequency shows the visibility conditions in the one in front of ours first measuring point located section of the route provided information. The comparison of the two signals results in a likewise unchanged transmission frequency (s) for the transmitter 2 "and also an unchanged display on the warning panel 3". The fog field 4 now lies between the second and the third measuring point. The receiver I ¹ ″ of the third measuring point is therefore hit by a signal Ps which has been modified in accordance with the deteriorated visibility conditions and has the frequency / k fog-shrouded route section, while the frequency makes a statement about the preceding, still fog-free route section. A new comparison determines a new transmission frequency / s for the transmitter 1 ^lH assigned to the third measuring point and at the same time the display on the warning panel 3 '". To the recipient of the last, in F i g. 1, which is no longer preceded by a fog field, then encounters a received signal Pn with the frequency / s that promises to improve visibility and is again modified. Here, the amplitude of the signal means that there is fog-free visibility in the immediately preceding section of the route, while the frequency still contains information about the section of the route covered by fog in front of it. The comparison of the last two pieces of information also determines the transmission frequency (s) for the transmitter 2 ^IV associated with this measuring point and the display of the warning panel 3 ^IV .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

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Claim:

Procedures for monitoring the permeability of the atmosphere within a certain area, where the permeability results from the attenuation of an electromagnetic transmitted through the area Radiation is determined, characterized in that the area is divided into several, adjoining measuring sections is subdivided that in each measuring section the attenuation of the electromagnetic radiation is measured that the frequency of electromagnetic radiation in each measurement section is determined by the attenuation in the previous section, and that off the attenuation and the frequency of the electromagnetic radiation in a certain measuring section a display appearing at the beginning of each measurement section is derived from which it can be seen is whether the permeability in this measurement section differs from the previous one Measurement section changes