DE2223230C3

DE2223230C3 - Procedure for monitoring the permeability of the atmosphere

Info

Publication number: DE2223230C3
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: 1975-04-30
Also published as: DE2223230A1; DE2223230B2

Description

2525th

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung der Durchlässigkeit der Atmosphäre in-■erhalb 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 a certain area at which the permeability determined from the attenuation of electromagnetic radiation transmitted through the area will.

Aus der DT-OS 2 006 882 ist hierbei bekannt, das von einem Sender ausgestrahlte Lichtbündel mittels einer Schlitzblende in Hell-Dunkel-lmpulse zu modulieren «nd auf einen in etwa 100 m Entfernung aufgestellten Empfänger zu übertragen. Dieser besteht im wesentli chen aus einem zylinderförmigen Behälter, de- an seinem dem Sender zugewandten Ende zwei Blendenöffnungen aufweist. Durch die eine werden die Hell-Dunkel-Impulse mittels einer Sammeloptik auf eine im In-Heren 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 Stro-Biimpulsen, die dem Direkt- und Streulicht zusammen so bzw. dem Direktlicht allein entsprechen, in zwei durch ein Meßgerät elektrisch miteinander verbundene Speicher. Ober das Meßgerät ist sodann eine Auswertung möglich, deren Ergebnis Aufschluß über Sichtverhältnisse in dem Raum zwischen Sender und Empfänger gewährtFrom DT-OS 2 006 882 it is known that from to modulate light bundles emitted by a transmitter into light-dark pulses by means of a slit diaphragm «Nd to be transmitted to a receiver set up about 100 m away. This consists essentially Chen from a cylindrical container, which has two aperture openings at its end facing the transmitter having. Through one, the light-dark impulses are transferred to one within by means of collecting optics Light-sensitive cell located projected through the second stray light falls, provided 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 strobe pulses, which correspond to the direct and scattered light together or to the direct light alone, in two through a measuring device electrically interconnected memory. An evaluation is then carried out via the measuring device possible, the result of which provides information about visibility conditions in the space between transmitter and receiver granted

Aus der DT-OS 1 944 617 geht femer als bekannt hervor, zwei optisch-elektronische Strahler-Empfängeranordnungen zu verwenden, bei denen jeder von einer Energieeinheit gespeiste Sender jeweils den zu 6c 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 Ετηρ-Da die bekannten Verfahren Geräte von relativ hoher Genauigkeit benützen, bleibt ihre Verwendung nicht zuletzt auch eine Kostenfrage. Diese hochwertigen Geräte werden zur Reduzierung des Aufwandes in der Regel einzeln und gezielt eingesetzt oder sie bewältigen bei in einer Baueinheit enthaltenem Sender und Empfänger relativ große Meßentfernungen. Dies ist jedoch für den Autofahrer nicht immer sinnvoll. Es fehlt ihm bei in größeren Entfernungen voneinander aufgestellten Geräten die Unterscheidungsmöglichkeit ob hinter einer entsprechenden Warnanzeige eine ausgedehnte homogene Nebelbank, atmosphärische Trübung usw. geringer Dichte oder aber eine stark lokalisierte Sichtverschlechterung großer Dichte folgt Während der Autofahrer erfahrungsgemäß ausreichend Zeit findet sich auf erstere einzustellen, stellt eine schlagartige, wenn auch kurzzeitige Sichtverschlechterung wesentlich höhere Anforderungen an Reaktionsfähigkeit und Fah.-erhalten, so daß die Wahrscheinlichkeit für schwere Unfälle hier erheblich größer ist.DT-OS 1 944 617 also goes as known out, two opto-electronic emitter-receiver arrangements to be used, in which each transmitter fed by an energy unit has the corresponding to 6c Its component part and the remote receiver affects convergent mirrors on each side collect a certain proportion of the radiation emitted from the other side and throw them at your own recipient. Mirrors and optics have a common optical axis on, from which a maximum coupling between each radiation source and the opposite Ετηρ-Da the known methods use devices of relatively high accuracy, their use remains not least a question of cost. These high-quality devices are used to reduce the effort in usually used individually and in a targeted manner or they cope with the transmitter and included in a structural unit Receiver relatively long measuring distances. However, this does not always make sense for the driver. Something is missing whether or not to distinguish between devices that are set up at greater distances from one another behind a corresponding warning display an extensive homogeneous fog bank, atmospheric cloudiness etc. low density or a highly localized visual impairment of high density follows during Experience has shown that the driver has enough time to adjust to the former, provides a sudden, even if there is a short-term deterioration in visibility, significantly higher demands on responsiveness and Fah.-received so that the probability for serious accidents here is considerably greater.

Die Aufgabe der Erfindung wird daher in der Schaffung einer Möglichkeit gesehen, auf einfache, kostensparende und hinsichtlich Genauigkeit gerade noch ausreichende Weise dem Autofahrer Mitteilung darüber zu machen, welcher Art die vor ihm liegende Sichtveränderung istThe object of the invention is therefore seen in the creation of a possibility, simple, cost-saving and in terms of accuracy just sufficient information about it to the motorist to make what kind of change in vision is in front of him

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bereich in mehrere, aneinander anschlie ßende Meßabschnitte unterteilt wird, daß in jedem Meßabschnitt die Dämpfung der elektromagnetischen Strahlung gemessen wird, daß die Frequenz der elektromagnetischen Strahlung in jedem Meßabschnitt 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 jeden 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 adjacent areas ßende 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 measuring section 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 is in this measuring section changes compared to the previous measuring section.

Dieses Verfahren gewährleistet eine rechtzeitige Warnung des Autofahrers vor gefährlichen Nebelbänken sowie Obergängen 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 Anlässen 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 SO bis ISOm 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 that results from such occasions reduce high accident rates. Experience in meteorological terms also teaches that For the required information of the motorist, measuring bases at a distance of about 50 to 50 m are sufficient, 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

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F i g. 1 entlang einer Autostraße postierte Meßstellen, die jeweils aus Sender, Empfänger und Warniaie! bestehen, undF i g. 1 measuring points posted along a road, each consisting of sender, receiver and Warniaie! exist, and

F i g. 2 Sender und Empfänger gemäß F i g. 1, jedoch un Detail und in vergrößertem Maßstab dargestellt sF i g. 2 transmitter and receiver according to FIG. 1, however Un detail and shown on a larger scale s

In Fig. 1 sind entlang einer Autostraße insgesamt beispielsweise vier Meßstellen vorgesehen, die zweckmäßigerweise einen gegenseitigen Abstand von eiwa 50 bis ISO rc aufweisen sollen. Jede dieser Meßstellen besteht aas einem Empfänger 1 und einem Sender 2, die jeweils in die entgegengesetzte Richtung weisen, jedoch bei Straßenkrfimmungen — 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 ausgebil- ao det 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 er folgen. 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 S, das über ein Schar nier 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 Ausfuhrungsbeispielen sind 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 11 fällt, die im beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Halbleiterdiode, vorzugsweise eine im Infrarotbereich arbeitende Lumineszenzdiode, ist. Eine so 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 ISO rc. Each of these measuring points consists of a receiver 1 and a transmitter 2, each pointing in the opposite direction, but in the case of road bends - as shown at the first and last measuring point of the exemplary embodiment - can also be pivoted so that they matched one of the respective road bends Include angles. It is of secondary importance here whether the transmitter and receiver are each designed as separate structural units or as a single structural unit, although 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 detailed structure of the transmitter 2 is shown in the right half of Fig. 2. The transmitter shown here consists essentially of a corrosion-resistant tube S that is open at the bottom and that is hinge 6 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 closing window 9 is a simple lens 10 within the actual housing 8 through which the beam of a maintenance-free light source 11 falls, which in the described embodiment is a semiconductor diode, preferably a light emitting diode operating in the infrared range. Such 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. Ober 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.

The mechanical structure of the in F i g. 2 left hand

dargestellten Empfängers 1 entspricht demjenigen des vorstehend besprochenen Senders 1. Der abweichende optoelektronische Teü hingegen «nthält 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 receiver 1 shown corresponds to that of the transmitter 1 discussed above. The different one 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 mit einem vorgegebenen Sollwert reflektiert wird. Bei einem anderen, in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsbeispiel 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 that passes through the inclined closing window 9 for level comparison with a predetermined Setpoint is reflected. In another embodiment not shown in the drawing 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 nach rechts ein bestimmtes Signal Pt* mit der Frequenz fu 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 Erhalt zweier Informationen: Die Amplitude des gegenüber der ersten Meßstelle unveränderten Signals Pt* 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 I¹¹¹ der dritten Meßstelle trifft daher ein den verschlechterten Sichtbedingungen entsprechend abgeändertes Signal A mit der Frequenz /n. Die Amplitude des neuen Signals informiert 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 2"¹ und gleichzeitig die Anzeige auf der Warntafel 3"¹. 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 k. 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 hier wieder die Sendefrequenz /n für den dieser Meßstelle zugehörigen Sender 2^1V 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 to right a certain signal Pt * with the frequency fu on the receiver I ^{1 of} the first measuring point and on the in the 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 receiving two pieces of information: The amplitude of the signal Pt * , which is unchanged from the first measuring point, provides information about the visibility of the section of the route monitored by the receiver 1", while the frequency about the visibility in the one in front of ours The comparison of the two signals gives transmitter 2 "an also unchanged transmission frequency (s) and also an unchanged display on warning panel 3". The fog field 4 now lies between the second and the third measuring point. The receiver I ^{111 of} the third measuring point is therefore hit by a signal A with the frequency / n which has been modified in accordance with the deteriorated visibility conditions. The amplitude of the new signal provides information about the fog-shrouded route section, while the frequency provides information about the route section in front of it, which is still fog-free. A new comparison determines a new transmission frequency / s for the transmitter 2 " ¹ assigned to the third measuring point and at the same time the display on the warning panel 3" ¹ . 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 k which promises to improve visibility and is again modified. Here indicates the amplitude of the signal that fog-free in the immediately preceding track section view prevails, while the frequency still contains the information on the front of it misty stretch Comparison of the two last-mentioned information determined here again, the transmission frequency / n for this measuring point corresponding transmitter 2 ^1V as well as the display of the warning sign 3 ^IV .

For this purpose 1 B'jitt drawings

Claims

Claim:

* Procedure for monitoring the permeability of 4 atmospheres within a certain area. in which the permeability is determined from the attenuation of an electromagnetic radiation transmitted through the area, characterized in that the area is divided into several adjoining measuring sections ic that the attenuation of the electromagnetic radiation is measured in each measuring section, that the frequency of the electromagnetic radiation is determined in each measuring section by the attenuation in the preceding section, and in that gas of the attenuation and the frequency of the electromagnetic radiation in a specific measuring section is derived one at the beginning of each Meßabschnifte "ad, is apparent from the whether the permeability in this Measurement section changes compared to the previous measurement section

Catcher arises, so that two pass through the atmosphere Bundles of rays arise. Using mirror or glass & combination ions, one can also create couplings between the radiation source and the receiver achieve the same measuring point, so that finally four electrical signals are available. With the help of relatively complicated calculations, electronic circuits become boring it is then possible to draw conclusions about the