DE2353491A1 - Anordnung zum bestimmen der niederschlagsrate von regen, hagel und/oder schnee - Google Patents

Anordnung zum bestimmen der niederschlagsrate von regen, hagel und/oder schnee

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DE2353491A1
DE2353491A1 DE19732353491 DE2353491A DE2353491A1 DE 2353491 A1 DE2353491 A1 DE 2353491A1 DE 19732353491 DE19732353491 DE 19732353491 DE 2353491 A DE2353491 A DE 2353491A DE 2353491 A1 DE2353491 A1 DE 2353491A1
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  • Ecology (AREA)
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Description

LICEH TI A \ ,.v;
Patent-V"erwaltungs-GmbH ■/ ' " / 6000 Frankfurt (Main) 70, Theodor-Stern-Kai 1
Ulm (\Donau), 24; .Oktober 1973
PI-ÜL/Schz/sa
UL 73/122
"Anordnung zum Bestimmen der Niederschlagsrate ■von Regen, Hagel tmd/öder Schnee"
Die Erfindung "betrifft eine Anordnung zum Bestimmen der Fiederschlagsrate von Regen, Hagel und/oder Schnee nach, dem Rückstrahlprinzip mittels elektromagnetischer Wellen.
Die herköinmliehen Regenmesser arbeiten nach der Auffangtecimik, ihre Auswertezeit liegt in der Größenordnung von Minuten und ihr Meßergebnis liefert nur eine integrale Aussage. Bei bekannten Regenmessern mit sehr großen Pang- : flächen liegt die Auswertezeit günstigstenfalls "bei etwa 20 Sekunden. '
Die bekannten Wetterradargeräte arbeiten meist bei etwa 3 GHz im Impulsbetrieb und mit relativ hohen Sendeleistungen; nachteilig an ihnen ist ihr Unvermögen, die\ Niederschlags-:·
5G98 1 9/04 3 6
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raten am Betriebsort des Radargerätes oder in dessen Nähe zu messen., sie dienen vielmehr allein zur Fernmessung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der · einleitend genannten Art anzugeben, die die nahe dem Bestimmungsort; existierende Niederschlagsrate mit einer sehr geringen Zeitverzögerung in der Größenordnung von etxa 10 ms zu "bestimmen ermöglicht.
Im Sinne der Erfindung werden über eine Antenne elektromagnetische Wellen so hoher Frequenz abgestrahlt, daß die geringste zu messende Fiederschlagsrate eine merkliche, in einem Empfänger detektierbare Leistung-reflektiert. Diese Hiederschlagsreflexionen sind eine Funktion der Niederschlagsrate.
Bei einer Anordnung der einleitend genannten Art ist die Erfindung dadurch realisiert, daß bei gewünschter Xenntnis der nahe dem Bestimmungsort existierenden ülederscnlagsrate ein mit ununterbrochenen elektromagnetischen Wellen arbeitendes Rückstrahlmeßgerät (CV-Gerät) vorgesehen ist, dessen Betriebsfrequenz so gewählt ist, daß bei der Reflexion seiner
noch keine
S ende schwingungen an dem Regen, Hagel und/oder Schiiee/Rescnanzerscheinungen auftreten, die die reflektierte Leistung erhöhen, sondern daß angenähert ein linearer Zusammenhang zwischen Niederschlagsmenge und Reflexionsleistung besteht, und daß an den Empfangsteil des Rückstrahlmeßgerätes
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ein Enpf angsleistungsmesser angeschlossen ist, dessen jeweilige- MeSgro.Se. charakteristisch fur. die gesuchte Niedersehlags-Tate ist.. ■ ...
Die Erfindung --"basiert; auf der'Erkenntnis, daß "bis ins Ka-Band (26 -.4-0 GHz) zwischen der 'Niederschlagsrate und. den Niederschlags echo s ein: linearer, stetiger Zusaianienliang (Rayleigh-Streuung) Gesteht. Bei" noch höheren !Frequenzen treten a"b "bestinnten Eegentropfendurchmessern Eesönanzerscheinungen (nach Kie) auf. Bei 35 GHz, zum Beispiel, ist die Eadarreflexion durch Hegen al· einer Niederschlagsrate E von ca. 0,3 mm/h ' schon so groß, daß "bei CV-Betrie"b Störungen auftreten. Die findung nützt diesen Effekt zur Niederschlagsmessung.
Die vom Hegen reflektierte Leistung kann sehr gut durch die Gleichung ' .,- ;
wiedergegeben werden, wobei, . ; . _.." .
P^ — reflektierte Leistung
Pg =. Sende-Leistung
λ =- Vellenlänge .
• ■ 21 <5*i =· Streuquerschnitt des Hegens im Einheitsvolumen.
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Der Streuquerschnitt £I tfi steht in festem Zusammenhang zu R. Die Niederschlagsechos rühren bei CW-Betrieb aus den ersten Metern vor der Antenne her. So erhält man z. B. 50 % von Pß aus den ersten 2,65 m "bei 55 GHz und 37»7 dB Antennengewinn. Durch diese relativ kurze Meßstrecke werden Störungen gering gehalten. , ' -
Aus diesen Gründen wählt man die Betriebsfrequenz des Rückstrahlmeßgerätes der erfindungsgemäßen Anordnung zweckmäßiger im Ka-Band, "beispielsweise "bei 35 GHz.
Pur- das Rückstrahlmeßgerät sieht man vorteilhafterweise gegenseitig entkoppelte, z. B. mit mindestens dB 80 entkoppelte Sendeempfangsantennen vor oder eine gemeinsame Antenne mit statischer Kompensation.
Um nur Regen-, Schnee- und/oder Hagel-Reflexionen zu erfassen, ist es vorteilhaft, das Rückstrahlmeßgerät der erfindungsgemäßen Anordnung in an sich, "bekannter Weise für zirkularjpolarisierte Wellen auszulegen, so daß in an sich "bekannter Weise statische Reflexionen ausgeblendet werden können.
Die erf indungs gemäße Anordnung zeichnet sich durch, folgende Vorteile aus: Ihre Auswertezeit liegt "bei etwa 10 ms, es ist
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eine stetige Anzeige der Niederschlagsrate in am/h, und/oder · eine Anzeige der Niederschlagsmenge in mm möglich und die erforderliche Sendeleistung liegt in der Praxis bei nur etwa 1.0. mW. -
Es empfiehlt sich , bei der erfindungsgemäßen Anordnung eine interne Eicheinrichtung im Rückstrahlmeßgerät vorzusehen, die die periodische Ausregelung von Driften (Tempe-« ratur, Frequenz/ Leistung) ermöglicht, .indem zur Eichung periodisch ein vorgegebener Bruchteil der Sendeenergie dem Empfangskanäl unmittelbar zugeführt und dessen Terstärkung , auf seinen Eichwert nachgefegelt wirdo :
Die Abbildung zeigt ein vorteilhaftes Äusführüngsbeispiel ' der Erfindung im Blöcksch,altbildf hiernach gelangt, das Osziliatorsignal über die Sendeantenne in den. freien Baum und wird dort· zo B0 an Regentropfen reflektierto Das re~ ■ flektierte Signal wird an der Empfangsantenne empfangen, in einem Detektor gleichgerichtet, anschließend verstärkt, daraufhin beispielsweise mittels eines Tiefpasses TP (100 Hz) bandbegrenzt und-mittels eines regelbaren Verstärkers schließ lich zur Anzeige verstärkt^ E-Ln Integrator, beispielsweise ein digitaler Integrator mit nachgeschaltetem Zählen zeigt die Niederschlagsmenge E_. .an9 während ein
- 6
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Ampere-Meter die Niederschlagsrate R anzeigt.
Zur Eichung der Anlage wird· ein definierter Teil des Osziilatorsignals periodisch auf den Detektor geschaltet. Dabei sperrt das PIN-Dämpfungsglied I, während 2 öffnet. Die Verstärkung wird nun so nachgeregelt, daß die Ausgangsspannung die Niederschlagsräte anzeigt, der der überkoppelte Leistungsanteil entspricht.
- 7

Claims (8)

  1. - 7 - UL 73/122
    P at θ η t ans prü c h e
    [ 1 .y Anordnung zum Bestimmen der Niederschlagärate Von Regen, Hagel und/oder Schnee nach dem Rüclcstrahlungsprinzip mittels elektromagnetischer Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß bei gewünschter Kenntnis der nahe dem Bestimmungsort existierenden Niederschlagsrate ein mit ununterbrochenen elektromagnetischen Wellen arbeitendes Kückstrahlmeßgerät (CW-Gerät) vorgesehen ist, dessen Betriebsfrequenz so hoch gewählt ist, daß bei der Reflexion seiner Sendeschwingungen an dem Regen, Hagel und/oder Schnee gerade noch keine Resonanzerscheinungen auftreten, die die reflektierte Leistung
    - ι erhöhen, sondern daß angenähert ein linearer. Zusammenhang zwischen Niederschlagsmenge und Reflexionsleistung besteht, und daß an den Empfangsteil des ßückstrahlmeßgerätes ein Empfangsleistungsmesser angeschlossen ist, dessen jeweilige Meßgröße charakteristisch fiir die gesuchte Niederschlagsrate
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsfrequenz im Ka-Band gewähltisti beispielsweise zu 35 GHz. -
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das Rückstrahlmeßgerät gegenseitig entkoppelte,
    z. B. mit mindestens 80 dB entkoppelte, Sende/Empfangsan-
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    tennen vorgesehen sind. ;
    .;.:"■■".■■■ V- ■ - 8 -
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  4. 4-, Anordnung nach Anspruch Λ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das Rückstrahlmeßgerät eine gemeinsame Antenne mit statischer Kompensation vorgesehen ist.
  5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche Λ "bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstrahlmeßgerät für zirkularpolarisierte Wellen ausgelegt ist, so daß in an sieh "bekannter Weise statische Reflexionen ausgeblendet werden.
  6. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 "bis 5} dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsmesser aus einem an den Empfangsgleichrichter über einen Tief- oder Bandpaß und ggf. einen zusätzlichen Verstärker angeschlossenen Integrator "besteht, letzterer "bei Ausbildung als digitaler Integrator mit nachgeschaltetem Zähler zur direkten Anzeige der Niederschlagsmenge und "bei Ausbildung z. B. als Ampere-Meter zur direkten Anzeige der Niederschlagsrate verwendbar ist.
  7. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine interne Eicheinrichtung im Sückstrahlmeßgerät vorgesehen ist, die die periodische Ausregelung von Driften (Temperatur, Frequenz, Leistung) ermöglicht, indem zur Eichung periodisch ein vorgegebener Bruchteil der Sendeenergie dem Empfangskanal unmittelbar zugeführt und dessen
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    '- 9 - IJL 73/122 .-.
    Verstärkung auf seinen Eichwert nachgeregelt wird.
  8. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» gekennzeichnet durch eine Sendeleistung von größenordnungsmäßig 10 mV.
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    Leerseite
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0422553A1 (de) * 1989-10-09 1991-04-17 Europäische Wirtschaftsgemeinschaft (E.W.G.) Niederschlagsmesser
US10569116B2 (en) 2012-03-30 2020-02-25 Goodwin Plc Fire extinguisher and fire extinguisher medium

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0422553A1 (de) * 1989-10-09 1991-04-17 Europäische Wirtschaftsgemeinschaft (E.W.G.) Niederschlagsmesser
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