DE60111143T2

DE60111143T2 - Vorrichtung zur bestimmung der werte mindestens eines teilchenparameters, insbesondere von wassertröpfchen

Info

Publication number: DE60111143T2
Application number: DE60111143T
Authority: DE
Inventors: Sandrine Roques; Christian Lopez
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2000-04-07
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2021-03-22
Also published as: WO2001077644A1; EP1183518B1; US20020159060A1; CA2372297C; FR2807522A1; ES2240433T3; EP1183518A1; RU2226671C2; AU4428501A; BR0106106A; DE60111143D1; FR2807522B1; US6813020B2; CA2372297A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Werte mindestens eines Teilchenparameters, insbesondere der Größe, z.B. von Wassertröpfchen.
Obwohl nicht ausschließlich, wird besagte Vorrichtung speziell zur Feststellung und Charakterisierung von Vereisungsbedingungen an Luftfahrzeugen angewendet, hauptsächlich bei zivilen Verkehrsflugzeugen, indem die Messung der Größe und der Anzahl der besonders in den von einem Luftfahrzeug durchquerten Wolken und Nebelfeldern vorhandenen Wassertröpfchen ermöglicht wird.
Es ist bekannt, dass das Problem der schnellen Eisbildung auf einem Luftfahrzeug ein ernsthaftes Problem ist, das bei plötzlichem Auftreten und nicht rechtzeitiger Feststellung zu Unfällen führen kann.
Durch die Dokumente US-5 484 121, EP-O 405 625 und GB-2 158 939 sind Vorrichtungen bekannt, die das Auftreten von Eis (oder Reif) an den äußeren Teilen eines Luftfahrzeuges, besonders den Flügeln, feststellen, sobald sich dieses Eis gebildet hat. Bei diesen Vorrichtungen werden zu diesem Zweck Strahlenbündel verwendet und die Reflektion dieser Strahlenbündel berücksichtigt, um das Vorhandensein von Eis festzustellen. Erforderlichenfalls wird ein Signal ausgegeben, um den Piloten darüber zu informieren, dass es nötig ist, eine Enteisungsvorrichtung auszufahren.
Diese bekannten Vorrichtungen haben hauptsächlich den Nachteil, dass sie den Piloten erst dann warnen, wenn sich das Eis bereits gebildet hat. Sie geben dann keine Möglichkeit mehr, dem Phänomen der Eisbildung zuvorzukommen und auf die klimatischen Bedingungen ausgerichtete Entscheidungen zu treffen, bevor ein Problem auftritt.
Es sind andere Vorrichtungen zur Charakterisierung von Vereisungsbedingungen bekannt, besonders bei Entwicklungs- oder Versuchsflügen. Es ist bekannt, dass bei den Entwicklungsflügen bewiesen werden muss, dass die vorgefundenen Bedingungen sehr wohl mit den von den Überwachungsbehörden erlassenen vorschriftsmäßigen Anforderungen übereinstimmen, womit dann das Verhalten des Flugzeuges unter solchen Bedingungen für funktionstüchtig erklärt wird.
Die bekannten Vorrichtungen, die zu diesem Zweck verwendet werden, sind im Allgemeinen dazu bestimmt, die Korngrößenverteilung der Wolken zu bestimmen, d.h., die Größe, die Anzahl und die Form der in diesen Wolken vorhandenen Wassertröpfchen, und sie können in zwei Kategorien eingeteilt werden:

– die Teilchenmessgeräte, die die Eigenschaften eines jeden, einzeln genommenen Teilchens bestimmen, und
– die Integratoren, die die Summe der Anteile aller in einem Messvolumen vorhandenen Teilchen bilden.

Diese bekannten Vorrichtungen können ebenso je nach Funktionsweise ihres Messprinzips klassifiziert werden, und zwar speziell in:

– die Bildgebung oder Schattenaufnahme
– der Dopplereffekt, oder
– die Diffusion des Lichtes (Messung entsprechend der gegebenen Winkel).

Zu Illustrationszwecken können einige Beispiele von bekannten Vorrichtungen angeführt werden, die die Prinzipien der Bildgebung und Schattenaufnahme umsetzen und z.B. wie Teilchenmessgeräte vorgehen/funktionieren.
Zunächst eine Vorrichtung, die unter der englischen Bezeichnung „Optical Array Probe" bekannt ist, die auf herkömmliche Weise das besagte Prinzip der Schattenaufnahme in Reihe anwendet. In diesem Fall erzeugt ein Teilchen, das ein kollimiertes Strahlenbündel passiert, einen direkt mit seinem Durchmesser verbundenen Schatten auf einer Reihe von in gleichmäßigen Abständen verteilten Detektoren. Wenn es in dem betrachteten Messvolumen kein Teilchen mehr gibt, beleuchtet das Strahlenbündel alle Detektoren. Wenn im Gegenzug ein Teilchen dieses besagte Messvolumen durchquert, wird durch einen Lichtverlust aufgrund von Diffusion, Brechung und Absorption des Teilchens beim Verlassen der Detektoren ein Signal ausgelöst. Die Anzahl von Detektoren, die eine Amplitudenänderung über eine bestimmte Grenze (z.B. von 50%) hinaus anzeigen, wird summiert und ergibt somit direkt die Größe des Teilchens. Jedoch weist diese bekannte Vorrichtung einen begrenzten Messbereich auf und kann die Teilchen, die einen Durchmesser von weniger als 100 μm haben, nicht genau messen.
Als Zweites eine Vorrichtung, die unter der englischen Bezeichnung „Cloud Particle Imager" bekannt ist, die zwei Laserbündel erzeugt. Der Schnittpunkt dieser zwei Laserbündel ergibt einen rechteckigen Probenentnahmebereich. Jedes Teilchen, dass diesen rechteckigen Probenentnahmebereich passiert, wird fokussiert und löst eine Beleuchtung durch einen Bildgebungslaser aus, um eine Bildaufnahme vorzunehmen: sie ermöglichen es, das Passieren von Teilchen durch die Messung der beim Passieren dieser Teilchen erzeugten Intensitätsminderung festzustellen. Die Messung des Durchmessers der Teilchen wird anhand des gut fokussierten Bildes des Teilchens vorgenommen. Jedoch nimmt diese bekannte Vorrichtung viel Platz ein und hat einen zu großen Rauminhalt, als dass sie eine Verbesserung gegenüber den weiter unten genannten operationellen Schwierigkeiten bedeutet, mit denen die gegenwärtig im Flugversuch verwendeten Vorrichtungen verbunden sind.
Drittens ist durch das Dokument FR-2 689 247 eine Messvorrichtung bekannt, die sich hauptsächlich zusammensetzt aus:

– einem Rohr, das eine Messzone enthält, die dazu bestimmt ist, die zu analysierenden Teilchen aufzunehmen; Beleuchtungsinstrumente, die dazu geeignet sind, die besagte Messzone mittels mindestens eines Strahlenbündels zu beleuchten;
– Instrumente zur Bildaufnahme, die dazu geeignet sind, Bilder von besagter, durch die genannten Beleuchtungsinstrumente beleuchteter Messzone anzufertigen; und
– Bearbeitungsinstrumente, die dazu geeignet sind, die Werte des besagten Parameters ausgehend von den genannten Bildern zu bestimmen.

Genauer gesagt, sendet diese letzte bekannte Vorrichtung ein gepulstes Leuchtbündel aus, das per Lichtleitfaser transportiert und auf die Messzone fokussiert wird. Der Transport des Bildes erfolgt auch per Lichtleitfaser bis zu einem Strahlenteiler, der das Bündel teilt und auf die Instrumente zur Bildaufnahme ausrichtet, die zwei CCD-Sensoren haben. Ein erstes Bild wird aufgenommen, entlang einer bestimmten Zielachse auf einem der Sensoren. Nach einer sehr kurzen Zeit wird ein zweites Bild gespeichert, entlang der gleichen Zielachse auf dem anderen Sensoren. Ausgehend von der Subtraktion dieser beiden Bilder erhält man einen verdunkelten/hellen Dipol, der sich gut vom einförmigen Hintergrund abhebt, und anhand dessen es möglich ist, die Größe und die Schnelligkeit der abgebildeten Teilchen abzuleiten. Diese bekannte Vorrichtung erlaubt es, den Großteil der Hintergrundmängel auszuschalten. Die Instrumente zur Bildaufnahme mit doppeltem Sensor verhalten sich tatsächlich wie ein Kameraverschluss und sehen das Feld nur während zwei sehr kurzer Zeitspannen.
Jedoch hat diese bekannte Vorrichtung ein reduziertes Messvolumen. Es ist bekannt, dass das pro Sekunde analysierte Messvolumen gleich dem mit jedem Bild verbundenen Messvolumen ist, multipliziert mit der Bildaufnahmefrequenz der Instrumente zur Bildaufnahme.
Das mit jedem Bild verbundene Messvolumen ist wiederum mit der (durch die Vergrößerung dividierte) Größe des Sensors und mit der Tiefenschärfe verbunden.
Folglich ist die durch das Dokument FR-2 689 247 verbreitete bekannte Vorrichtung besonders aufgrund ihres reduzierten Messvolumens nicht für die mit der vorliegenden Erfindung ins Auge gefassten Anwendungen hinsichtlich der Parametermessung von Wassertröpfchen eingerichtet, da besonders aufgrund der häufig recht schwachen Konzentration der Wassertröpfchen, die sich in den anhand von Versuchen analysierten Wolken befinden, für eine solche Anwendung ein größeres Messvolumen erforderlich ist.
Man wird übrigens bemerken, dass die verschiedenen bekannten Vorrichtungen diverse störende Nachteile für die vorgenannte bevorzugte Anwendung aufweisen. Tatsächlich sind die bekannten Vorrichtungen im Allgemeinen schlecht auf die ins Auge gefassten messtechnischen und operationellen Druckbelastungen eingerichtet, besonders aufgrund folgender Schwierigkeiten: eine lange und schwierige Installation in einem Luftfahrzeug, sehr große Ausmaße, eine schwierige Ausnutzung der Ergebnisse, usw. Außerdem weist die Mehrheit dieser bekannten Vorrichtungen einen reduzierten Messbereich der Größe der Tröpfchen auf, und sie sind hauptsächlich nicht dazu in der Lage, gleichzeitig die kleinen und die großen unterkühlten Tröpfchen (Wasser mit einer Temperatur von unter 0°C), auch bekannt unter der englischen Bezeichnung „Super Cooled Large Droplet", festzustellen und zu analysieren, die, wie man weiß, die Eisbildung begünstigen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Werte mindestens eines Teilchenparameters, hauptsächlich der Größe, insbesondere von Wassertröpfchen, durch die es möglich ist, die vorstehend genannten Nachteile auszugleichen, und die hauptsächlich ein vergrößertes Messvolumen umfasst.
Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung die besagte Einrichtung, die Folgendes enthält:

– ein Messwerk mit einer Messzone, die zur Aufnahme der Teilchen bestimmt ist;
– Beleuchtungsinstrumente, die dazu geeignet sind, eine Beleuchtung der besagten Messzone vorzunehmen;
– Instrumente zur Bildaufnahme, die mit mindestens einer Kamera ausgestattet sind, die geeignet ist, mindestens ein Bild von der besagten, durch die genannten Beleuchtungsinstrumente beleuchteten Messzone anzufertigen; und
– Bearbeitungsinstrumente, die dazu geeignet sind, die Werte des besagten Parameters ausgehend von dem von der Kamera angefertigten Bild zu bestimmen, deshalb so bemerkenswert, weil die besagten Beleuchtungsinstrumente so gestaltet sind, dass sie eine punktartige Beleuchtungsquelle erzeugen können, und zwar mittels eines Strahlenbündels, dessen Lichtstrahlen auf eine Objektivlinse der Instrumente zur Bildaufnahme fokussiert werden.

So wird dank dieser punktartigen Beleuchtung der Kontrast (auf das oder die angefertigten Bilder) des Schattens der in der Messzone befindlichen Teilchen erhöht. Diese Kontrasterhöhung bringt eine bessere Sichtbarkeit der Teilchen mangels Scharfeinstellung und somit eine Erhöhung der Tiefenschärfe mit sich, denn das Bild bleibt für die wichtigsten Defokussierungswerte sichtbar. Dieser Erhöhung der Tiefenschärfe bringt ihrerseits eine Steigerung des Messvolumens mit sich, das, wie vorstehend gesagt wurde, von der Größe des Sensors und der Tiefenschärfe abhängt.
In einer bevorzugten Ausführungsart zur Durchführung der besagten punktartigen Beleuchtung sind die besagten Beleuchtungsinstrumente mit mindestens einer optischen Einheit ausgestattet, die Folgendes enthält:

– eine Lichtquelle, vorzugsweise eine Laserquelle, die dazu geeignet ist, ein Strahlenbündel zu erzeugen;
– eine Lichtleitfaser, die an einem ersten äußeren Ende mit besagter Lichtquelle verbunden und geeignet ist, ein von dieser Letzteren erzeugtes Strahlenbündel zu übertragen;
– eine Feldoptik, die an einem zweiten äußeren Ende angeordnet ist, das sich entgegengesetzt dem erwähnten ersten äußeren Ende der besagten Lichtleitfaser befindet, die das aus der besagten Lichtleitfaser austretende Strahlenbündel in die Mitte der Objektivoptik der Kamera der besagten Instrumente zur Bildaufnahme fokussiert. Vorzugsweise ist diese Lichtleitfaser eine Monomode-Faser, d.h., eine Faser, die so aufgebaut ist, dass sie ein Laserbündel nur auf eine einzige Art und Weise überträgt. Dadurch kann das Auftreten von störenden Nebeneffekten verhindert werden.

Außerdem, um das Messvolumen weiter auf vorteilhafte Art zu erhöhen:

– die besagten Beleuchtungsinstrumente sind mit einer Lichtquelle ausgestattet, die ein kohärentes Strahlenbündel erzeugt, wodurch die Erhöhung des eingangs erwähnten Kontrastes ermöglicht wird; und/oder
– man verwendet eine Kamera, die eine gesteigerte Bildaufnahmefrequenz aufweist; und/oder
– die besagte Kamera enthält Instrumente, die eine Öffnung dieser Kamera zwecks Anfertigung eines Bildes vornehmen, die besagten Beleuchtungsinstrumente nehmen eine Beleuchtung in Form von Lichtblitzen vor und sind so gesteuert, dass sie mindestens zwei Lichtblitze während ein- und derselben Öffnung der Kamera bei Bildaufnahme erzeugen. So wird das während der Dauer der Öffnung der Kamera beobachtete Messvolumen vervielfacht.

Um diese letzte Eigenschaft umzusetzen, sind die besagten Beleuchtungsinstrumente vorzugsweise mit einem Impulslaser mit sättigbarem Absorber ausgestattet, um die besagten Lichtblitze zu erzeugen, d.h., ein Laser, der es ermöglicht, Lichtblitze von sehr kurzer Dauer auszusenden. Dies erlaubt es, unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit der Teilchen zu sein. Tatsächlich bringt der Lichtblitz die Teilchen zum Erstarren.
Um übrigens den Bereich der gemessenen Teilchengrößen, besonders der Wassertröpfchen, auf vorteilhafte Weise zu erhöhen, werden die besagten Beleuchtungsinstrumente so eingerichtet, dass sie in Sequenzform mindestens zwei Strahlenbündel aussenden, die zu Messung unterschiedlicher Durchmesser bestimmt sind.
Um dies in einer bevorzugten Ausführungsart zu tun, sind die besagten Beleuchtungsinstrumente mit zwei Laserquellen ausgestattet, die jeweils mit unterschiedlichen Vergrößerungsoptiken verbunden sind, und die besagten Instrumente zur Bildaufnahme sind mit einer Kamera und optischen Instrumenten ausgestattet, die es ermöglichen, die beiden von den besagten zwei Laserquellen ausgesendeten Laserbündel auf die besagte Kamera zu lenken.
Um den Messbereich noch mehr zu steigern, sind die besagten Bearbeitungsinstrumente so eingerichtet, dass sie den besagten Parameter durch Schattenaufnahme bestimmen. Übrigens sind die besagten Beleuchtungsinstrumente auf vorteilhafte Weise so aufgebaut, dass sie zwei Lichtblitze im Abstand einer vorher festgelegten Dauer aussenden, die besagte Kamera ist so aufgebaut, dass sie bei Aussendung jedes einzelnen Lichtblitzes jeweils ein Bild macht, und die besagten Bearbeitungsinstrumente sind so gestaltet, dass sie als Parameter den Geschwindigkeitsvektor der besagten Teilchen ausgehend von der Überlagerung von zwei Bildern bezüglich der besagten beiden Lichtblitze und der vorab festgelegten Dauer bestimmen.
Zu diesem Zweck sind die besagten Beleuchtungsinstrumente vorzugsweise mit einer Lichtquelle und einer Lichtleitfaser ausgestattet, die an die besagte Lichtquelle angeschlossen ist.
Außerdem beinhaltet die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafterweise weiterhin:

– einen Interferenzfilter, der am Eingang der besagten Kamera angeordnet ist, um unerwünschtes Licht auszuschalten, das die Kamera erreichen könnte; und/oder
– eine Entspiegelung, um Interferenzen zu vermeiden; und/oder
– eine Messzone, der durch mindestens eine Luke begrenzt ist; und/oder
– Instrumente zur Erzeugung eines vorzugsweise gefilterten Luftstroms, die sich an der Außenseite der besagten Luke befinden, wodurch das Auftreten von Verschmutzung an besagter Luke verhindert wird.

In einer bevorzugten Ausführungsart ist das besagte Messwerk ein Rohr, das mit einer vorzugsweise durchgehenden Öffnung an dem ersten seiner äußeren Enden versehen ist, wobei die besagte durchgehende Öffnung die besagte Messzone enthält.
Weiterhin ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung vorzugsweise außerdem mit einer nachfolgend genauer erläuterten Schutzvorrichtung ausgestattet, die die gesamte genannte Vorrichtung vor den besagten, generell in Bewegung befindlichen Teilchen schützt, mit Ausnahme von zumindest des ersten äußeren Endes des Rohrs, das direkt in das Umfeld hineinreicht, welches die besagten Teilchen enthält.
Weiterhin ist vorteilhafterweise mindestens das besagte erste äußere Ende des Rohres elektrisch isoliert, so dass die Vorrichtung gemäß der Erfindung wenig blitzschlaggefährdet ist, z.B. im Falle der Anbringung der besagten Vorrichtung auf einem Luftfahrzeug, wie nachfolgend beschrieben.
Man wird übrigens feststellen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders gut dazu geeignet ist, um Überwachungsbehörden vertrauenswürdige und wertvolle Informationen zu den von einem Luftfahrzeug bei Versuchsflügen vorgefundenen Bedingungen zu liefern. Außerdem bieten sich ihm andere Verwendungsmöglichkeiten an, wie die Hubschrauberüberwachung bei stationären Flügen, die Überprüfung der in gefrierenden Gebläsen erzeugten Bedingungen, Messungen am Boden bei schlechten Sichtverhältnissen (Nebel, usw.) usw.
Eine andere interessante Anwendung betrifft die Vorbeugung und Vorwegnahme von Vereisungsbedingungen an einem Luftfahrzeug. In der Tat ist es so wie vorstehend angegeben, dass die meisten der bestehenden Vorrichtungen den Piloten nur einmal darauf hinweisen, dass sich auf den empfindlichen Zonen des Luftfahrzeuges Eis gebildet hat. Im Gegenteil, die Kenntnis der zur Eisbildung führenden Bedingungen durch Untersuchung der Wassertröpfchen in der Wolke ermöglichen es in Verbindung mit Informationen zu Temperaturen, dieser Eisbildung hervorzukommen. Dank der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die die Untersuchung der Wassertröpfchen anhand eines ganzen zu berücksichtigenden Messbereichs gestattet, ist es daher möglich, den Piloten auf die wahrscheinliche Entstehung von Eis hinzuweisen, bevor sich dieses an den empfindlichen Zonen des Luftfahrzeuges bilden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso ein Luftfahrzeug, besonders ein ziviles Verkehrsflugzeug, was dahingehend bemerkenswert ist, dass es eine solche vorgenannte Vorrichtung trägt, um die Werte des genannten Parameters der an den Außenflächen des besagten Luftfahrzeuges befindlichen Wassertröpfchen zu bestimmen.
Das besagte Luftfahrzeug ist außerdem vorteilhafterweise mit einer Ummantelung ausgestattet,

– die im Rumpf des Luftfahrzeuges so angeordnet ist, dass sie eine durchgehende Öffnung bildet;
– die einen Durchmesser aufweist, der gemäß der Erfindung an den Durchmesser des vorgenannten Rohres der Vorrichtung angepasst ist, und zwar so, dass dieses Rohr auf abdichtende Weise in besagter Ummantelung angebracht werden kann; und
– die dazu geeignet ist, bei Fehlen des besagten Rohres abdichtend geschlossen zu werden. Auf diese Weise kann die Vorrichtung, um die es bei dieser Erfindung geht, leicht und schnell aufgebaut und abmontiert werden. Zudem wird die Aerodynamik des Luftfahrtzeuges nur leicht verändert.

Die Abbildungen der beigefügten Zeichnung verdeutlichen sehr gut, wie die Erfindung in die Tat umgesetzt werden kann. Auf diesen Abbildungen beschreiben gleich lautende Referenzen ähnliche Bestandteile.
Die 1 stellt schematisch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung dar.
Die 2 ist eine optische Skizze, durch die ein Funktionsprinzip der die Erfindung betreffenden Vorrichtung dargestellt werden kann.
Die 3 und 5 sind schematische Ansichten, jeweils von der Seite und von unten, einer bevorzugten Ausführungsart der die Erfindung betreffenden Vorrichtung.
Die 4 ist ein schematisches Profil entlang der Linie IV-IV der 3.
Die 6 stellt schematisch eine besondere Ausführungsart der Erfindung dar.
Die 7 und 8 zeigen teilweise den Rumpf eines Luftfahrzeuges, der dafür vorgesehen ist, eine erfindungsgemäße Vorrichtung zu erhalten, jeweils bei Vorhandensein und bei Fehlen einer solchen Vorrichtung.
Die Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung ist dazu bestimmt, mindestens einen Parameter von Teilchen, z.B. Wassertröpfchen, zu bestimmen, wie Größe, Schnelligkeit oder Strömungsrichtung dieser Teilchen.
Zu diesem Zweck ist besagte Vorrichtung wie in einer auf den 3 und 5 dargestellten bevorzugten Ausführungsart auf bekannte und allgemeine Weise ausgestattet mit:

– einem Messwerk 2, das eine Messzone ZM umfasst, die dazu bestimmt ist, die besagten Teilchen aufzunehmen;
– nachfolgend näher beschriebenen Beleuchtungsinstrumenten M1, die dazu geeignet sind, die besagte Messzone ZM mittels mindestens eines Strahlenbündels 7A, 7B zu beleuchten;
– Instrumenten zur Bildaufnahme M2, ausgestattet mit mindestens einer Kamera 3, die in der Lage ist, mindestens ein Bild der durch die besagten Beleuchtungsinstrumente M1 beleuchteten Messzone ZM anzufertigen; und
– eine Bearbeitungseinheit 4, die mittels einer Verbindung 5 an den besagten Instrumenten zur Bildaufnahme M2 angeschlossen ist, welche dazu geeignet sind, vorzugsweise durch Schattenaufnahme die Werte des besagten Parameters anhand des von Kamera 3 gemachten Bildes zu bestimmen.

Gemäß der Erfindung sind die besagten Beleuchtungsinstrumente M1 so aufgebaut, dass sie eine punktartige Beleuchtung vornehmen können, mittels eines Strahlenbündels 7A, 7B, das Lichtstrahlen RA, RB enthält, die auf die unten beschriebene Weise fokussiert werden. Zu diesem Zweck sind die besagten Beleuchtungselemente M1 in einer bevorzugten Ausführungsart, wie schematisch in 1 dargestellt, mit mindestens einer optischen Einheit 5A, 5B ausgestattet, die Folgendes enthält:

– eine Lichtquelle 6A, 6B, vorzugsweise eine Laserquelle, die geeignet ist, ein Strahlenbündel 7A, 7B zu erzeugen;
– eine Lichtleitfaser 8A, 8B, die an einem äußeren Ende 9A, 9B mit besagter Lichtquelle 6A, 6B verbunden und geeignet ist, ein durch Letztere erzeugtes Strahlenbündel 7A, 7B zu übertragen; und
– eine Feldoptik 10A, 10B, die mit einem zweiten äußeren Ende 11A, 11B verbunden ist, das dem besagten ersten äußeren Ende 9A, 9B der besagten Lichtleitfaser 8A, 8B entgegengesetzt ist und das aus besagter Lichtleitfaser 8A, 8B austretende Strahlenbündel 7A, 7B auf eine Objektivoptik 12A, 12B der Kamera 3 der besagten Instrumente zur Bildaufnahme M2 fokussiert.

Die Feldoptik 10A, 10B fokussiert das aus der Lichtleitfaser 8A, 8B austretende Strahlenbündel 7A, 7B, vorzugsweise ein Laserbündel, in die Mitte der Objektivoptik 12A, 12B, d.h., sie kanalisiert die Strahlen RA, RB des besagten austretenden Strahlenbündels 7A, 7B.
Die Objektivoptik 12A, 12B erzeugt das Bild des Gegenstandes auf konjugierter Ebene. Um diese Eigenschaft zu verdeutlichen, wurde auf der 2 der Objektplan P1 und Plan P2 der Kamera 3 dargestellt.
Dank dieser „punktartigen" Beleuchtung wird der Kontrast (auf dem oder den gemachten Bildern) des Schattens der in der Messzone ZM (Plan P1) befindlichen Teilchen erhöht. Diese Erhöhung des Kontrastes bringt eine bessere Wahrnehmbarkeit der Teilchen bei fehlender Scharfeinstellung mit sich und somit eine Erhöhung der Tiefenschärfe, denn das Bild bleibt für wichtigste Defokussierungswerte sichtbar. Diese Erhöhung der Tiefenschärfe bringt ihrerseits eine Zunahme des Messvolumens mit sich, dass auf bekannte Weise gleichzeitig von der Größe des Sensors, vorzugsweise eines CCD-Sensors, der Kamera 3 und der Tiefenschärfe abhängt.
Man wird feststellen, dass mit einer herkömmlichen Schattenaufnahme durch nicht punktartige Beleuchtung (oder diffuse Beleuchtung), wie es z.B. in dem zitierten Dokument FR-2 689 247 verbreitet wurde, sich die von jedem Punkt der Lichtquelle getragenen Schatten nicht exakt übereinander legen. Der Schatten des Objektes wird hierbei durch das von besagter Quelle ausgehende störende Licht erhellt, was für den Kontrast wirklich sehr nachteilig ist. Dank der vorliegenden Erfindung wird diesem Problem wirksam entgegengewirkt.
Gemäß der Erfindung ist die Lichtleitfaser 8A, 8B eine Monomode-Faser. Diese Faserart erlaubt konstruktionsgemäß, das Strahlenbündel 7A, 7B nur auf eine Weise zu übertragen, womit jegliche Nebeneffekte vermieden werden. Die Oberfläche der "Quelle" ist jetzt auf einen Durchmesser von einigen Mikrometern reduziert. Die Verwendung einer Lichtleitfaser ermöglicht es zudem, die Lichtquelle 6A, 6B leicht in einem geschützten Bereich zu installieren, z.B. in einer Kabine eines Flugzeuges.
Außerdem können gemäß der Erfindung die Feldoptik 10A, 10B und die Objektivoptik 12A, 12B einfache Linsen oder ein Linsensatz sein.
Weiterhin ist der Durchmesser der Objektivoptik 12A, 12B so bemessen, dass die Präzision der Messungen nicht durch Brechungsphänomene geschmälert wird. Diese Phänomene sind mit der Größe der Eintrittspupille (Durchmesser der Objektivoptik) und der verwendeten Wellenlänge verbunden. Zur Vermeidung von solchen Brechungsproblemen verwendet man außerdem bevorzugt eine YAG-Laserquelle, verdoppelt bei einer bevorzugten Wellenlänge von 532 nm.
Vorteilhafterweise und mit dem Ziel, das Messvolumen noch weiter zu steigern, besonders indem zur Erhöhung des Kontrastes beigetragen wird:

– sind die besagten Beleuchtungsinstrumente M1 mit mindestens einer Lichtquelle 6A, 6B, bevorzugt einer Laserquelle, ausgestattet, die ein kohärentes Strahlenbündel 7A, 7B erzeugt, wodurch es möglich ist, den vorgenannten Kontrast zu erhöhen;
– verwendet man eine Kamera 3, die eine gesteigerte Bildaufnahmefrequenz aufweist, z.B. eine Kamera vom Typ „CAD6", die eine Aufnahmefrequenz von 262 Auslösungen/Sekunde mit einer Auflösung von 512 × 512 Pixeln ermöglicht; und
– in einer besonderen Ausführungsart umfasst die besagte Kamera 3 bekannte und nicht dargestellte Instrumente, die eine Öffnung dieser Kamera zwecks Bildaufnahme vornehmen, wobei die besagten Beleuchtungsinstrumente M1 eine Beleuchtung in Form von Lichtblitzen vornehmen und so gesteuert sind, dass mindestens zwei Lichtblitze während einer Öffnung der Kamera 3 bei einer Bildaufnahme ausgesendet werden. So wird das während der Öffnungsdauer der Kamera 3 beobachtete Messvolumen vervielfacht.

Dies ist nur möglich, indem die Intensität des Laserbündels verringert wird, um die Kamera 3 nicht zu übersättigen. In der Praxis zieht man es vor, die Anzahl der Lichtblitze auf zwei oder drei zu begrenzen, weil diese Technik den Nachteil hat, das Signal/Rauschverhältnis zu verringern. Man multipliziert so das während der Öffnungszeit der Kamera beobachtete Volumen mit der Anzahl der pro Bild vorgesehenen Lichtblitze.
Man wird feststellen, dass die zeitlichen Abstände dieser Lichtblitze der Leerlaufzeit der Pixel der Kamera 3 Rechnung tragen (Leerlauf, während dem keine neue Bildaufnahme möglich ist).
Zudem macht es die Verwendung von Lichtblitzen von kurzer Dauer möglich, von der Fortbewegungsgeschwindigkeit der Teilchen unabhängig zu sein. Tatsächlich bringt ein solcher Lichtblitz das Teilchen zu Erstarren. Die Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung ermöglicht daher die Messung der Eigenschaften von Teilchen wie Wassertröpfchen auf der Grundlage von nicht wahrnehmbaren Geschwindigkeiten bis hin zu großen Geschwindigkeiten (V > 150 m/s). Dennoch ist es für erhöhte Geschwindigkeiten erforderlich, die Tröpfchen durch Lichtblitze von ausreichend kurzer Dauer zu beleuchten, um sie in ihrer Fortbewegung zum Erstarren zu bringen. Für Geschwindigkeiten der Luft in einer Größenordnung von 100 bis 150 m/s darf die Dauer des Blitzes 5 bis 10 ns nicht überschreiten. Aus diesem Grund ist die bevorzugte Laserquelle ein Impulslaser mit sättigbarem Absorber (vom Typ „Q-switch"), der Impulse von einer Dauer von weniger als 1 ns erzeugt. Diese Laserquelle hat außerdem den Vorteil, leicht und platzsparend zu sein. Um übrigens den Messbereich der Größe der Teilchen oder Wassertröpfchen zu erhöhen, sind die Beleuchtungsinstrumente M1 gemäß der Erfindung, wie auf den 1 und 5 dargestellt, mit den zwei vorgenannten optischen Einheiten 5A und 5B ausgestattet, die jede in Sequenzform einen Laserstrahl 7A und 7B mit unterschiedlichem Durchmesser aussenden, der an das beobachtete Feld angepasst ist. Dieser Durchmesserunterschied, der hauptsächlich durch unterschiedliche Vergrößerungen der Optiken 12A, 12B hervorgerufen wird, ist auf der 1 durch Quader 13A und 13B von unterschiedlicher Größe dargestellt.
Zu Illustrationszwecken können die Optiken 12B und 12A so reguliert werden, um jeweils eine an die Beobachtung von kleinen Tröpfchen (von 10 μm bis ungefähr 50 μm) angepasste Vergrößerung von 3 herbeizuführen, die in einem ersten, in 4 dargestellten Messraum ZM1 auftreten, sowie eine Vergrößerung von 0,66, die geeignet ist, große Tröpfchen (von 50 μm bis 600 μm) zu beobachten, die sich in einem zweiten Messraum ZM2 befinden, wodurch ermöglicht wird, insgesamt einen Messbereich von 10 μm bis 600 μm zu erzielen. Außerdem ermöglichen es diese Vergrößerungen, den gesamten Durchmesserbereich ohne Verzerrung im Überschneidungsbereich abzudecken. In der bevorzugten Ausführungsart ist die Vorrichtung 1 mit einer einzigen Kamera 3 und mit Instrumenten zur Bildaufnahme M2 ausgestattet, die außerdem, wie auf 1 und 5 dargestellt, versehen sind mit:

– einem Strahlenprisma 14 herkömmlicher Art, der auf der Wegstrecke eines ersten Strahlenbündels 7A der besagten Bündel 7A, 7B angeordnet ist, und
– einer halbreflektierenden Platte 16 herkömmlicher Art, die auf der Wegstrecke des zweiten Strahlenbündels 7B sowie auf der Rücklaufstrecke des zweiten Bündels 7A angeordnet ist, unterhalb des Strahlenprismas 14.

Man wird feststellen, dass die Wellenlänge, die Größe der Optiken und die Vergrößerung es ermöglichen, die minimalen Ausmaße der messbaren Teilchen zu bestimmen. Der Durchmesser des Diffraktionsringes oder Airy-Scheibchens ist mit der Wellenlänge und dem Durchmesser der Pupille verbunden. Die Vergrößerung ermöglicht es, die Pixelanzahl auszuwählen, die von dem kleinsten Teilchen, das man beobachten möchte, bedeckt werden. Um Teilchen zu beobachten, die kleiner oder größer als der vorgenannte Messbereich sind, ist es daher angebracht, die optischen Eigenschaften zu verändern, die da wären: Wellenlänge, Durchmesser der Optiken und/oder Vergrößerung.
Die Tiefenschärfe wird noch mehr gesteigert, wenn man das bekannte Prinzip der Schattenaufnahme verwendet, um die Größe anhand der durch die Instrumente zur Bildaufnahme M2 aufgenommenen Bilder zu bestimmen. Geeignete und übliche Algorithmen sind zu diesem Zweck in die Bearbeitungseinheit 4 integriert.
In der auf den 3 bis 5 dargestellten bevorzugten Ausführungsart ist die Vorrichtung 1 außerdem ausgestattet mit:

– einem Messwerk 2 in Form eines Rohrs, das in der Nähe seines freien äußeren Endes 2A mit einer durchgehenden Öffnung 19 versehen ist, die die Messzone ZM enthält, die die zwei vorgenannten Messräume ZM1 und ZM2 umfasst. Die zu messenden Teilchen durchqueren die Öffnung 19 in einer Strömungsrichtung E;
– zwei Paar Luken 20A, 20B und 21A, 21B, die die optischen Elemente der Vorrichtung 1 in Bezug auf die besagte Teilchenbewegung/Teilchenstrom, -fluss schützen;
– zwei Strahlenprismen 20 und 23, um jeweils die Strahlenbündel 7A und 7B auf die Messräume ZM2 und ZM1 zurückzuwerfen;
– einem System 24 mit Filterluftstrom, teilweise dargestellt in der 3, das z.B. mittels eines Knopfes 25 manuell gesteuert wird und bevorzugt eine Vielzahl von nicht dargestellten Injektoren enthält, um die Luft, wie anhand der Pfeile f dargestellt, auf die Außenseiten der Luken 20A, 20B, 21A und 21B zu blasen, um auf diese Weise jegliche Schmutzablagerung (die optisch störend sein könnte) auf diesen Luken zu verhindern. Das Gebläsesystem 24 ermöglicht außerdem, falls erforderlich, die Enteisung der Luken 20A, 20B, 21A und 21B. Die geblasene Luft hat daher eine Temperatur, die ausreichend ist, um jegliche Vereisung auf den besagten Luken zu beseitigen;
– einem nicht dargestellten Interterenzfilter, der am Eingang der Kamera 3 angebracht ist und der es ermöglicht, störenden Lichteinfall zu beseitigen, der auf die besagte Kamera 3 einwirken könnte; und
– einem Steuerknopf 26, der die Beleuchtungsinstrumente M1 und die Instrumente zur Bildaufnahme M2 steuert, entsprechend dargestellt anhand von Verbindungen 27 und 28. Weiterhin werden sämtliche Optiken der Vorrichtung 1 zur Vermeidung von Interferenzen vorzugsweise einer Entspiegelung unterzogen.

Übrigens, in einer besonderen Ausführungsart, die teilweise und schematisch auf 6 dargestellt ist:

– sind die besagten Beleuchtungsinstrumente M1 so aufgebaut, dass sie zwei Lichtblitze 7B in einem vorher festgelegten zeitlichen Abstand aussenden;
– ist die besagte Kamera 3 ist so aufgebaut, dass sie bei Aussendung jedes der besagten Lichtblitze 7B ein Bild aufnehmen kann; und
– ist die besagte Bearbeitungseinheit 4 so aufgebaut, dass der Geschwindigkeitsvektor der Teilchen bestimmt werden kann, anhand der zwei Bilder bezüglich der zwei besagten Lichtblitze 7B und anhand der besagten vorher bestimmten Dauer.

Um zwei Lichtblitze 7B in einem vorher festgelegten zeitlichen Abstand auszusenden, sind die Beleuchtungsinstrumente M1 mit einer einzigen Lichtquelle 6B und einer Lichtleitfaser 8B ausgestattet, die mit besagter Lichtquelle 6B verbunden ist. Eine Verzögerungslinie 15, die eine vorzugsweise aufgespulte Lichtleitfaser enthält, kann parallel an die besagte Lichtleitfaser 8B angebracht werden, unter Zwischenschaltung von optischen Kopplern 17, 18.
Wenn die Laserquelle 6B einen Lichtimpuls ausstößt, wird eine erste Hälfte von diesem Lichtimpuls, die einem ersten Lichtblitz entspricht, direkt an die Kamera 3 durch die Lichtleitfaser 8B gerichtet und die andere Hälfte, die dem zweiten Lichtblitz entspricht, dringt in Höhe des Kopplers 17 in die Verzögerungslinie 15 ein, die z.B. eine Länge von 200 m hat, und wird sofort über den Koppler 18 und die Lichtleitfaser 8B auf die Kamera 3 gerichtet, mit einer Verzögerung, die der Verzögerungs- bzw. Durchquerungszeit der Verzögerungslinie 15 entspricht.
Der so gemessene Geschwindigkeitsvektor der Teilchen kann verwendet werden, um die Vorrichtung 1 so zu kalibrieren, um repräsentative Angaben zur Strömung in der Messzone ZM im Verhältnis zur Strömung in der Umgebung, durch die das Rohr 2 führt, zu erhalten. Die Verzögerungslinie 15 ermöglicht die Kalibrierung der Vorrichtung, indem die Angabe des Geschwindigkeitsvektors der Teilchen erfolgt. Diese Angabe macht es möglich zu bestimmen, ob das Rohr 2 in Bezug auf die Strömung der Umgebung, in der es sich befindet, gut positioniert ist. Sobald die gute Position ermittelt und jegliches Risiko einer Strömung, die sich schädlich auf die Qualität der Messung auswirken könnte, ausgeschaltet wurde, wird die Verzögerungslinie entfernt.
In einer bevorzugten Anwendungsart wird die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 auf ein Luftfahrzeug montiert, z.B. ein ziviles Verkehrsflugzeug, von dem man ausschließlich einen Teil des Flugzeugrumpfes F auf den 7 und 8 dargestellt hat, um die Größe der außen am Luftfahrzeug vorhandenen Wassertröpfchen zu bestimmen, und zwar so, dass man Vereisungsbedingungen charakterisieren und gegebenenfalls den oder die Piloten des Luftfahrzeugs auf die Notwendigkeit hinweisen kann, ein Enteisungssystem auszufahren.
In diesem Fall ist der Flugzeugrumpf F des Luftfahrzeuges mit einer Ummantelung 29 versehen:

– die in dem besagten Flugzeugrumpf F so angebracht ist, dass sie eine durchgehende Öffnung bildet;
– die einen an den Durchmesser des Rohrs 2 der Vorrichtung 1 angepassten Durchmesser aufweist, so dass das Rohr auf abgedichtete Weise in besagter Ummantelung 29 angebracht werden kann (7); und
– die dazu geeignet ist, bei Fehlen des besagten Rohrs 2 mittels eines geeigneten und herkömmlichen Knopfes 30 abdichtend geschlossen zu werden (8).

Folglich kann die Vorrichtung 1, auf die sich die Erfindung bezieht, schnell und einfach auf- und abgebaut werden. Außerdem wird die Aerodynamik des Luftfahrzeuges so wenig wie möglich verändert.
Außerdem, mit Ausnahme des Teils 2B (das mindestens das äußere Ende 2A umfasst) des sich außerhalb des Flugzeugrumpfes F befindlichen Rohrs 2, wird der Rest der Vorrichtung 1 durch den besagten Flugzeugrumpf F vor der äußeren Umgebung geschützt, besonders vor den besagten Teilchen.
Außerdem ist der besagte Teil 2B des Rohrs 2 elektrisch so isoliert, dass die Vorrichtung 1 kaum blitzschlaggefährdet ist.
Folglich ermöglicht die Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung in der vorstehend beschriebenen Anwendung hauptsächlich Folgendes:

– die Messung der Größe der in den Wolken vorhandenen Wassertröpfchen;
– die Messung der Konzentration der Tröpfchen, d.h., Zählung ihrer Anzahl pro Volumeneinheit. Das erfordert eine genaue Kenntnis des Volumens der Messräume ZM1, ZM2;
– Weitergabe in Realzeit der zur Führung von Versuchsflügen notwendigen Daten an den Piloten;
– Speicherung sämtlicher Informationen an Bord des Luftfahrzeuges. Zu diesem Zweck ist die Bearbeitungseinheit 4 mit mindestens einer nicht dargestellten Speichereinheit ausgestattet oder verbunden;
– Unterscheidung der Wassertröpfchen und der Kristalle; und
– Messung der Schnelligkeit (auf einer Fläche) der besagten Wassertröpfchen.

Eine bevorzugte Anwendung der Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung betrifft daher die Vorbeugung und Vorwegnahme von Vereisungsbedingungen an einem Luftfahrzeug. Jedoch können zahlreiche andere Anwendungen in Betracht gezogen werden, so wie die Versorgung der Überwachungsbehörden mit vertrauenswürdigen und hochwertigen Informationen zu den durch ein Luftfahrzeug bei Versuchsflügen vorgefundenen Bedingungen, die Hubschrauberüberwachung bei stationären Flügen, die Überprüfung von in gefrierenden Gebläsen erzeugten Bedingungen, Messungen am Boden bei schlechten Sichtverhältnissen (Nebel, usw.), usw.usf..

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung der Werte mindestens eines Teilchenparameters, insbesondere der Größe, z.B. von Wassertröpfchen, wobei besagte Vorrichtung (1) ausgestattet ist mit: – einem Messelement (2) mit einer Messzone (ZM), die dazu bestimmt ist, die besagten Teilchen aufzunehmen; – Beleuchtungsinstrumenten (M1), die geeignet sind, eine Beleuchtung der besagten Messzone (ZM) vorzunehmen; – Instrumenten zur Bildaufnahme (M2), die mit mindestens einer Kamera (3) ausgestattet sind, die geeignet ist, mindestens ein Bild von der besagten Messzone (ZM), die von den besagten Beleuchtungsinstrumenten (M1) beleuchtet wird, anzufertigen; und – Bearbeitungsinstrumenten (4), die geeignet sind, anhand des von der Kamera (3) angefertigten Bildes die Werte des besagten Parameters zu bestimmen, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass die besagten Beleuchtungsinstrumente (M1) so aufgebaut sind, dass sie eine punktartige Lichtquelle mittels eines Strahlenbündels (7A, 7B) erzeugen, dessen Lichtstrahlen (RA, RB) auf eine Objektivoptik (12A, 12B) der Instrumente zur Bildaufnahme (M2) fokussiert werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Beleuchtungsinstrumente (M1) mindestens eine optische Einheit (5A, 5B) enthalten, die Folgendes umfasst: – eine Lichtquelle (6A, 6B), die geeignet ist, ein Strahlenbündel (7A, 7B) zu erzeugen; – eine Lichtleitfaser (8A, 8B), die an einem ersten äußeren Ende (9A, 9B) mit besagter Lichtquelle (6A, 6B) verbunden und geeignet ist, ein von Letzterer erzeugtes Strahlenbündel (7A, 7B) zu übertragen; und – eine Feldoptik (10A, 10B), die an einem zweiten äußeren Ende (11A, 11B) angebracht ist, das sich entgegengesetzt zu dem besagten ersten äußeren Ende (9A, 9B) der besagten Lichtleitfaser (8A, 8B) befindet, und die das aus der besagten Lichtleitfaser (8A, 8B) austretende Strahlenbündel in die Mitte der Objektivoptik (12A, 12B) der Instrumente zur Bildaufnahme (M2) fokussiert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Lichtleitfaser (8A, 8B) eine Monomode-Faser ist.
Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Beleuchtungsinstrumente (M1) mit mindestens einer Lichtquelle (6A, 6B) ausgestattet sind, die ein kohärentes Strahlenbündel erzeugt.
Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Kamera (3) mit Mitteln ausgestattet ist, die eine Öffnung dieser Kamera zwecks Bildaufnahme vornehmen, dass die besagten Beleuchtungsinstrumente (M1) eine Beleuchtung in Form von Lichtblitzen vornehmen, und dass die besagten Beleuchtungsinstrumente (M1) so gesteuert sind, dass sie mindestens zwei Lichtblitze während ein- und derselben Öffnung der Kamera (3) während einer Bildaufnahme aussenden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Beleuchtungsinstrumente (M1) mit mindestens einem Impulslaser mit sättigbarem Absorber ausgestattet sind, um die besagten Lichtblitze auszusenden.
Vorrichtung gemäß jedes beliebigen der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Beleuchtungsinstrumente (M1) so gestaltet sind, dass sie in Sequenzform mindestens zwei Strahlenbündel (7A, 7B) mit unterschiedlichen Durchmessern aussenden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Beleuchtungsinstrumente (M1) mit zwei Laserquellen (6A, 6B) ausgestattet sind, die jeweils mit Optiken (12A, 12B) von unterschiedlicher Vergrößerung verbunden sind, und dass die besagten Instrumente zur Bildaufnahme (M2) mit einer einzigen Kamera (3) und optischen Instrumenten (14, 16) ausgestattet sind, die es ermöglichen, die beiden, von den besagten Laserquellen (6A, 6B) ausgesendeten Strahlenbündel (7A, 7B) auf die besagte Kamera (3) zu lenken.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsinstrumente (4) so ausgebildet sind, dass sie den Parameter durch Ombroskopie bestimmt.
Vorrichtung gemäß jedes beliebigen der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Beleuchtungsinstrumente (M1) so aufgebaut sind, dass sie zwei Lichtblitze in einem vorher festgelegten Abstand aussenden, und dass die besagte Kamera (3) so aufgebaut ist, dass sie ein Bild bei Aussendung eines jeden der beiden Lichtblitze anfertigt, und dass die besagten Bearbeitungsinstrumente (4) so aufgebaut sind, dass sie als Parameter den Geschwindigkeitsvektor der besagten Teilchen bestimmen, anhand von zwei Bildern bezüglich der beiden Lichtblitze und anhand der besagten vorab festgelegten Dauer.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Beleuchtungsinstrumente (M1) mit mindestens einer Lichtquelle (6B) und einer mit besagter Lichtquelle (6B) verbundenen Lichtleitfaser (8B) ausgestattet sind.
Vorrichtung gemäß jedes beliebigen der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Interferenzfilter ausgestattet ist, der am Eingang der besagten Kamera (3) angebracht ist.
Vorrichtung gemäß jedes beliebigen der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Entspiegelung ausgestattet ist.
Vorrichtung gemäß jedes beliebigen der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Messzone (ZM) mit mindestens einer Luke (20A, 20B, 21A, 21B) abgeschlossen ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Instrumenten (24) zur Erzeugung von Luftstrom auf der Außenseite der besagten Luke (20A, 20B, 21A, 21B) ausgestattet ist.
Vorrichtung gemäß jedes beliebigen der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem besagten Messelement (2) um ein Rohr handelt, das mit einer durchgehenden Öffnung (19) an einem ersten (2A) seiner beiden äußeren Enden versehen ist, wobei diese durchgehende Öffnung (19) die besagte Messzone (ZM) enthält.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Schutz (F) ausgestattet ist, der diese gesamte Vorrichtung (1) vor den besagten Teilchen schützt, mit Ausnahme zumindest des genannten ersten äußeren Endes (2A) des Rohrs (2), das in eine Umgebung hineinreicht, die die besagten Teilchen enthält.
Vorrichtung gemäß eines der Ansprüche 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das besagte erste äußere Ende (2A) des Rohrs (2) elektrisch isoliert ist.
Luftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es mit mindestens einer Vorrichtung (1) wie unter jedem einzelnen der Patentansprüche 1 bis 18 beschrieben ausgestattet ist, um die Werte des besagten Parameters von den außerhalb des besagten Luftfahrzeugs vorhandenen Wassertröpfchen zu bestimmen.
Luftfahrzeug gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Vorrichtung (1) ausgestattet ist, die unter jedem einzelnen der Patentansprüche 16 bis 18 genauer beschrieben wurde, und dass sie außerdem mit einer Ummantelung (29) ausgestattet ist: – die so im Flugzeugrumpf (F) des Luftfahrzeuges angebracht ist, dass sie eine durchgehende Öffnung bildet; – die einen Durchmesser aufweist, der an den Durchmesser des besagten Rohrs (2) dergestalt angepasst wurde, dass dieses Rohr auf abdichtende Weise in besagter Ummantelung (29) angebracht werden kann; – die geeignet ist, bei Fehlen des besagten Rohrs (2) auf abdichtende Weise verschlossen zu werden.