FI108084B - Menetelmä ja laite tien pinnan ominaisuuksien mittaamiseksi - Google Patents

Description

108084

Menetelmä ja laite tien pinnan ominaisuuksien mittaamiseksi

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaίο nen menetelmä tien pinnan ominaisuuksien mittaamiseksi.

5

Tien pinnan ominaisuuksien mittauslaitteistot on tarkoitettu miehittämättömään tien pinnan laadun mittaukseen tarkoituksena parantaa liikenneturvallisuutta ja helpottaa kunnossapito-organisaatioiden voimavarojen jakoa. Mittauslaitteisto-10 jen tehtävänä on antaa mahdollisimman luotettavaa tietoa tien pinnan peitteestä, sen laadusta ja määrästä. Esimerkiksi tien jäätymisen ennakkovaroitukset ovat osa mittauslaitteiden tehtävistä.

15 Tunnetun tekniikan mukaisesti tien pinnan ominaisuuksia mitataan tien pintaan upotetuilla antureilla, joilla pinnan ominaisuuksia kuten esimerkiksi lämpötilaa, lämpötilan muutosnopeutta ja sähkönjohtavuutta arvioidaan kapasitiivisten ja resistiivisten anturien avulla. Tienpinta-anturit sisäl-20 tävät usein myös lämmityselementtejä.

Sähköisten mittausanturien heikkous on mittaus tilanteissa, joissa tien pinnan johtavuus on laskenut pieneksi. Tämä tapahtuu tilanteissa, joissa tien pinnalla on erityisen ohut 25 suolapitoinen kerros tai kun sataa voimakkaasti, jolloin vesikerros on paksu, mutta suolakonsentraatio vähäinen.

* · ·

Tien pinnan olosuhteita heijastus- ja absorptio-ominaisuuksien perusteella mittaavia kaukomittauslaitteita on kehitet-30 ty ainakin mikroaaltotekniikkaa ja lähi-infrapuna-alueen optiikkaa hyväksikäyttäen. Saadut tulokset ovat olleet varsin lupaavia niin vesikerroksen paksuuden, suolaliuoksen :* konsentraation kuin veden olomuodon mittauksen osalta.

Kaukomittauslaitteistot ovat kuitenkin suhteellisen monimut-35 kaisia eikä niillä pystytä mittaamaan luotettavasti tien pinnan lämpötilaa. Tiehen asennettavissa tienpinta-antureissa on eräissä tapauksissa käytetty ultraäänitekniikkaa vesi-ja jääkerroksen paksuuden mittaamiseksi. Ultraäänimenetelmä perustuu tien pinnan tasolla olevasta anturin pinnasta ja 2 108084 vesi-ilma tai jää-ilma rajapinnasta heijastuvien kaikujen välisen vaihe-eron mittaamiseen. Menetelmällä on pystytty määrittämään vesikerroksen paksuus luokkaa yksi mm ja sitä paksummilla kerroksilla tarkkuuden ollessa ±0,25 mm. Tiellä 5 yleisimmin esiintyvät ja siten suolakonsentraation laskemi sen kannalta tärkeimmät vesikerroksen paksuudet ovat kuitenkin vain mm:n kymmenysten luokkaa. Tien pinnalle kertyneen veden jäätymispisteen alenema voidaan määrätä joko epäsuorasti suolakonsentraatiomittauksen perusteella tai suoralla 10 menetelmällä, jossa käytetään aktiivista jäähdytinelementtiä ja siihen yhdistettyä lämpötilamittausta. Näissä ns. termisesti aktiivisissa tienpinta-antureissa tien pintakerrosta jäähdytetään voimakkaasti, kunnes sähkönjohtavuusmittauksen avulla pinnan havaitaan jäätyneen. Mittaamalla juuri synty-15 neen jään lämpötila saadaan selville veden jäätymispisteen alenema. Tienpinnan annetaan tämän jälkeen lämmetä ja mittaus toistetaan olosuhteiden vakiinnuttua. Tyypillisesti Peltier-elementillä toteutetun jäähdyttimen hyötysuhde on vain noin 50 % luokkaa, mistä johtuen jäähdytinelementin 2 0 synnyttämä lämpö häiritsee jossain määrin lämpötilamittausta ja myös tien pinnan todellisia olosuhteita.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvattujen tekniikoiden puutteellisuudet ja aikaansaada aivan uuden-.. 25 tyyppinen menetelmä ja laitteisto tien pinnan ominaisuuksien mittaamiseksi.

Keksintö perustuu siihen, että tiehen upotetusta anturista kohdistetaan ylös kohti tienpintaa optinen signaali, jonka 30 aiheuttama, tienpinnasta takaisin heijastunut optinen sig- :: naali mitataan.

• « Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 35 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle laitteelle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 8 tunnusmerk- 3 108084 kiosassa.

Keksinnön avulla saavutetaan tunnettuihin tekniikoihin nähden huomattavia etuja.

5

Kuituoptisella mittauksella saavutetaan merkittävää lisäinformaatiota erityisesti talvisissa keliolosuhteissa, joissa perinteiset anturityypit eivät toimi riittävän luotettavasti kuivan lumen ja loskan havainnoinnissa. Hyviin tuloksiin 10 keksinnön mukaisella anturilla päästään myös tilanteissa, joissa tiellä on paksu vesikerros tai ohut, 0,1 - 0,2 mm paksu vesikerros, jonka suolakonsentraatio on vähäinen. Kuituoptinen anturi on lisäksi mekaanisesti kestävä, koska kuidunpäiden kuluminen tai katkeaminen ei vaikuta anturin 15 suorituskykyyn.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten kuvioiden mukaisten suoritusesimerkkien avulla.

20 Kuvio la esittää sivukuvantona yhtä keksinnön mukaista tienpinta-anturia.

Kuvio Ib esittää yksityiskohtaa kuvion la anturista.

... 25 Kuvio 2 esittää yläkuvantona kuvion 1 mukaista anturia.

Kuvio 3 esittää yläkuvantona yhtä keksinnön mukaista kuitu-järjestelyä.

30 Kuvio 4 esittää yläkuvantona toista keksinnön mukaista ' : kuitujärjestelyä.

«

Kuvio 5a esittää yläkuvantona kolmatta keksinnön mukaista kuitujärjestelyä.

Kuvio 5b esittää yläkuvantona neljättä keksinnön mukaista kuitujärjestelyä.

35 4 108084

Kuvio 5c esittää yläkuvantona viidettä keksinnön mukaista kuituj ärj estelyä.

Kuvio 6 esittää lohkokaaviona yhtä keksinnön mukaista mit-5 tausjärjestelyä.

Kuvio 7 esittää lohkokaaviona yhtä keksinnön mukaista mit-tauselektroniikkaa.

10 Kuvio 8 esittää graafisesti tulkintaa yhden keksinnön mukai sen mittauslaitteiston mittaustuloksista.

Kuvio 9 esittää graafisesti kuvion 5b mukaisella katujärjestelyllä saatavaa vastekäyrää.

15

Kuvioiden 1 a-b ja 2 mukaisesti tienpinta-anturi 1 on sijoitettu tien pintamateriaalin 2 sisään siten, että anturin 1 yläpinta on tien pinnan 4 tasalla. Anturin 1 alapinnalla olevalla lämpötila-anturilla 10 mitataan maan lämpötilaa ja 20 anturin 1 yläpinnalle on puolestaan sijoitettu tien pinta-lämpötilan mittausanturi 9, mustan jään ilmaisin 8 sekä keksinnön mukainen optinen mittausanturi, joka käsittää lähettävän kuidun 5 sekä kaksi vastaanottavaa kuitua 6 ja 7. Anturissa 1 on myös sähkönjohtavuusmittaus ja sähkökemialli-25 sen polarisaation mittaus elektrodeilla suolakonsentraation « ja vesikerroksen paksuuden mittaamiseksi. Keksinnön mukainen optinen vesikerroksen paksuusmittaus perustuu vastaanottaviin kuituihin vesikerroksen 30 pinnasta heijastumalla tai siroamalla kytkeytyvän valotehon riippuvuuteen vesikerroksen 30 30 paksuudesta. Kuivan lumen, loskan ja monikiteisen jään : hevaitseminen puolestaan perustuu siihen, että lumi ja * jääkiteet sirottavat voimakkaasti valoa, minkä vaikutuksesta tällaisilla keleillä anturista saatava signaali poikkeaa voimakkuudeltaan vesikelillä saatavasta signaalista. Lähet-35 tävällä kuidulla 5 tien pintaan kohdistetaan optinen signaa li alhaaltapäin ja vastaanottokuitujen 6 ja 7 avulla mitataan tien pinnan 4 päällä olevasta kerroksesta 30, tyypillisesti kerroksen 30 yläpinnasta takaisin heijastunut tai 5 108084 kerroksesta 30 sironnut optinen signaali. Tässä yhteydessä lähettävää kuitua kutsutaan 5 myös lähettimeksi ja vastaavasti vastaanottokuituja 6 ja 7 vastaanottimiksi. Esimerk-kianturin mitat ovat 80 x 80 x 30 mm3 (korkeus x leveys x 5 syvyys). Mittausherätteet sekä tarvittava sähköteho johde taan anturiin 1 kaapelilla 3 ja myös mittaussignaalit samaa tietä edelleen mittauslaitteiston käsiteltäväksi. Keksinnön mukaisessa anturissa käytetään tyypillisesti signaalin vastaanottamiseen kahta kuitua tai kuitukimppua. Tien pin-10 nalla olevan vesikerroksen 30 paksuudesta sekä pinnan tilas ta tehtäviin päätelmiin vaikuttavat sekä saatavat kaksi mittaussignaalia erikseen, että näiden kahden signaalin suhde. Kun vesikerroksen paksuutta mitataan signaalien suhteen perusteella, saavutetaan seuraavia etuja: 1) valo-15 lähteen ikääntyminen ei vaikuta mittaustulokseen. 2) Mit tauksen lämpötilariippuvuudet saadaan poistumaan. 3) Kuitujen pään rosoisuuden vaihtelut eivät vaikuta mittaustuloksiin. 4) Veden epäpuhtauksien vaikutus tulokseen vähenee. Kun signaalien suhteiden lisäksi tarkkaillaan myös yksittäi-20 siä signaaleja, roskien aiheuttamat virhetulkinnat poistuvat ja myös tien pinnan lumisuus ja loskaisuus voidaan havaita.

Kuvion 3 mukaisesti voidaan optiset mittauskuidut sijoittaa toisiinsa nähden ympyräsymmetrisesti siten, että keskellä ... 25 oleva kuitukimppu 14 koostuu satunnaiseen järjestykseen sekoitetuista valoa lähettävistä ja valoa vastaanottavista kuiduista. Tällaisten kuitujen halkaisija voi olla esimerkiksi 50 μτη. Keskialuetta 14 ympäröi pienen kannaksen 13 erottamana kehä 12, joka koostuu pelkästään vastaanottavista 30 kuiduista. Kuitukehää 12 ympäröi vielä kaapelin suojavaippa • : 11. Keskialueelta 14 saatava signaali saavuttaa maksiminsa ! · kehältä 12 saatavaa signaalia huomattavasti ohuemmalla . vesikerroksella. Tämä aiheutuu mittapään rakenteen synnyttä mistä eroista keskimääräisessä etäisyydessä valoa lähettä-35 västä kuidusta vastaanottavaan kuituun. Leventämällä kannasta 13 kehälle 12 sijoitetuista kuiduista saatavan signaa-Iin maksimi siirtyy vastaamaan paksumpaa vesikerrosta. Samalla signaalin voimakkuus heikkenee, mitä voidaan kompen- 6 108084 soida lisäämällä vastaanottavien kuitujen lukumäärää. Keskialueen 14 poikkipinta-ala oli prototyypissä 1,77 mm2 ja kehän 12 poikkipinta-ala vastaavasti välillä 0,92 - 1,3 mm2.

5 Optista tehoa syötettiin keskialueella 14 oleviin lähettä viin kuituihin lähi-infrapuna-alueella toimivilla LED-valo-lähteellä. Yhden sopivan komponentin tyyppi oli Siemensin SFH487P-2.

10 Kuvion 4 mukaisessa ratkaisussa keskenään sekoitetuista, valoa lähettävistä ja vastaanottavista kuiduista koostuvan kuitukimpun 14 viereen on sijoitettu pelkästään vastaanottavista kuiduista koostuva kuitukimppu 12, jolloin saadaan jälleen aikaan kaksi vesikerroksen paksuuteen eri tavalla 15 reagoivaa signaalia.

Kuvion 5a mukaisessa rakenteessa on olennaista, että mittaussignaalit saadaan käyttäytymään eri tavalla sijoittamalla toinen vastaanottava kuitu 6 lähettimen 5 viereen ja 20 toinen 7 erilleen lähettävästä kuidusta 5. Kuvion 5a yksit täisistä, halkaisijaltaan suurista kuiduista (halkaisija esim. 1000 μιη) kuiduista koostuvan anturin lähetinkuituun 5 syötettiin prototyypissä optista tehoa Siemensin lähetinkom-ponentilla SFH450V.

25 • ·

Kuvion 5b mukaisessa rakenteessa on olennaista, että mittaussignaalit saadaan käyttäytymään eri tavalla käyttämällä, signaalin vastaanotossa kahta halkaisijaltaan erilaista kuitua 6 ja 7, joiden halkaisijoiden suhde on esimerkiksi n.

30 1:2. Tällä rakenteella saatavien mittaussignaalien suhde .* kasvaa lineaarisesti vesikerroksen paksuuden funktiona, joten suhdemittaus on helppo toteuttaa kuten kuviosta 9 käy ilmi.

35 Kuvion 5c mukaisessa rakenteessa on olennaista se, että mittaussignaalit saadaan käyttäytymään eri tavalla käyttämällä signaalin vastaanotossa kahta numeeriselta apertuuril-taan eli signaalin vastaanottokeilaltaan erilaista kuitua 7 108084 6 ja 7. Sekä kuvion 5b että 5c vastaanottokuidut 6 ja 7 ovat kiinni lähetinkuidussa 5.

Keksinnön mukaisesti kaikki yksittäisillä paksuilla kuiduil-5 la toteutetut rakenteet voidaan yhtä hyvin toteuttaa korvaamalla kukin yksittäinen kuitu kuitukimpulla, joka on yhtä suuri halkaisijaltaan kuin vastaava yksittäiskuitu ja jossa kuitujen numeeriset apertuurit ovat samat kuin vastaavissa yksittäiskuiduissa.

10

Kuvion 6 mukaisesti kuituanturin mittapäältä 15 johdetaan signaali mittauselektroniikkaan 16, jota kuvataan myöhemmin tarkemmin. Mittauselektroniikkaa syötetään jännitelähteellä 19, joka antaa +/- 5V:n käyttöjännitteet. Mittauselektronii-15 kaita 16 saadaan kaksi analogista signaalia, jotka muutetaan binääriseen muotoon tiedonkeruuyksiköllä 17. Tiedonkeruuyk-sikön tehonsyötöstä huolehtii jännitelähde 20. Digitoidut jännitesignaalit lähetetään RS-232 sarjaväylän välityksellä tietokoneelle 18, jossa tiedot vastaanotetaan ja talletetaan 20 haluttuun tiedostoon.

Kuviossa 7 on esitetty yksityiskohtaisemmin keksinnön mukaista mittauselektroniikkaa. Valo kytkeytyy lähettävästä kuidusta tai kuitunipusta 5 vastaanottaviin kuituihin 6 ja 25 7 vesi-ilma-rajapinnasta heijastumalla tai siroamalla lumi- • · .

kiteistä. Saatava signaali on varsin heikko, joten lähettävää valosignaalia on moduloitava jollakin taajuudella ja signaalin vastaanotossa on taustavalon aiheuttama kohina pystyttävä suodattamaan pois. Mittaus voidaan toteuttaa 30 esimerkiksi vaiheherkällä vahvistuksella. Käytännön sovel- ..· luksessa on todettu saatavan valolähteistä kytkeytymään kuitukimppuun luokaa 100 μνΐ oleva valoteho. Valon edettyä kuidussa 5 anturin mittapäähän 1 (lähettimeen) tämä teho on vaimentunut, kuidun laadusta ja pituudesta riippuen, enim-35 millään kymmeniä prosentteja. Mitattavan vesikerroksen vesi- ilma rajapintaan saapuvasta valotehosta noin kaksi prosenttia heijastuu takaisin veteen ja tästä tehosta ehkä kymmenesosa kytkeytyy mittapään 1 valoa keräävään kuituun 8 108084 (vastaanottimeen) tai kuitukimppuun 6, 7. Tämän jälkeen valoteho vaimentuu vielä kuidussa sekä kuidun ja ilmaisimen välisissä kytkentähäviöissä. Näin ollen valoilmaisimen aktiiviselle pinnalle päätyvän mittaus-signaalin voimakkuus 5 on korkeintaan mikrowatin kymmenesosien luokkaa. Näin heikon signaalin mittaaminen auringon valon aiheuttaman taustakohinan alaisissa olosuhteissa edellyttää mittauksen kaistanleveyden rajoittamista. Keksinnön yhdessä edullisessa suoritusmuodossa kaistanleveyden rajoittaminen toteutettiin 10 edellä mainitun vaiheherkän vahvistuksen avulla.

Vaiheherkässä vahvistuksessa mitattavaa signaalia moduloidaan lähetettäessä sini-muotoisella aaltomuodolla suhteellisen korkealla taajuudella. Kohinaista signaalia vastaanotet-15 taessa hyötysignaalia matalammat taajuudet poistetaan ensim mäistä vahvistinastetta seuraavalla ylipäästösuodattimella (AC-kytkennällä) . Tämän jälkeen signaali kerrotaan hyötysig-naalin kanssa samantaajuisella ja samaan vaiheeseen tahdistetulla sini-signaalilla, minkä jälkeen lopullinen mittaus-20 signaali saadaan erottamalla signaalista DC-taso alipääs-tösuodatuksella. Kohina suodattuu tehokkaasti pois, koska kerrottaessa signaalia tahdistetulla sini-signaalilla hyö-tysignaaliin nähden satunnaisessa vaiheessa oleva kohina ei aiheuta muutoksia DC-tasoon. Taajuudeksi keksinnön mu-25 kaisessa esimerkissä valittiin n. 4,25 kHz ja alipääs- tösuodatuksen kaistanleveydeksi n. 23,4 Hz, jolloin optisen signaalin mittaamisessa ei esiintynyt kohinaongelmia.

Kuvion 7 kytkentä toimii pääpiirteittäin seuraavasti: Oskil-30 laattori 28 on tehty yhdistämällä invertterillä, vastuksilla . ja kondensaattorilla aikaansaatu värähtelijä D-kiikkuun, jonka lähtö sitten ohjaa signaalin lähetystä 29 ja kertomisen vaiheistamista 25. Tällaisen oskillaattorin 28 tuottama suorakaideaalto on erittäin symmetristä, mikä yksinkertais-35 taa kytkentää referenssi- ja mittaussignaalin kertomisen osalta. Lähettimessä 29 olevan LED:in lähetysteho eli LED:in ... läpi kulkeva virta määräytyy lähettimen 29 transistorin, kahden diodin ja vastuksen muodostaman ohjattavan virta- 9 108084 generaattorin avulla (LED-virta max. n. 50 mA). Valoilmaisimen 21 ja 22 PIN-diodit saavat bias-jännitteensä elektroniikan käyttöjännitteestä +(-) 5 Vdc (kuvion 6 lohko 19) . Signaalin vastaanoton kaistanleveys rajoittuu PIN-diodin ka-5 pasitanssin ja kuormavastuksen RC-vakion perusteella n. 5,3 MHz:iin. Esivahvistuksen 23 jälkeen signaali ohjataan kondensaattorin ja vastuksen muodostaman ylipäästösuodattimen 24 (3 dB:n rajataajuus n. 184 Hz) kautta seuraavaan vahvistin-asteeseen 26. Vahvistetun signaalin kertominen tahdis-10 tetulla referenssisignaalilla tehdään analogiakytkimen ja operaatiovahvistimen kytkennällä 25. Oskillaattorin 28 tuottaman suorakaideaallon nouseva reuna ohjaa samanaikaisesti LED:n syöttövirran päälle ja analogiakytkimen tilaan, jossa signaali tulee operaatiovahvistimen molempiin ottoi-15 hin. Signaalia siis kerrotaan tässä tilassa ykkösellä.

Oskillaattorin 28 tuottaman suorakaideaallon laskeva reuna sammuttaa LED:in ja ohjaa analogiakytkimen tilaan, jossa operaatiovahvistimen plusotto kytkeytyy signaalimaahan. Nyt signaalia kerrotaan miinus ykkösellä. Kun hyötysignaali on 20 näin kerrottu positiiviseksi tasajännitteeksi, se voidaan erottaa kohinasta alipäästösuodattimella 27.

Elektroniikkakomponenttien valinnassa pyrittiin siihen, että kaksi ensimmäistä vahvistin-astetta 23 ja 26 olisivat toi-25 minnaltaan mahdollisimman nopeita, eivätkä siten vääristäisi hyötysignaalin muotoa. Signaalin kerrontaan 25 osallistuvalta operaatiovahvistimelta ei vaadita nopeutta, mutta sen ottojen välisen offset-jännitteen tulee olla mahdollisimman pieni. Kyseisen vahvistimen offset-jännite aiheuttaa nimit-30 täin offset-jännitteen myös mittaus-signaaliin. Analogiakyt- . .·, kimeltä vaaditaan puolestaan nopeaa kytkentäaikaa ja vähäi- ·’* siä liitoskapasitansseja, jotta signaalin kertomisessa kertoimen vaihtuminen tapahtuisi oikea-aikaisesti ja ilman suuria jännitepiikkejä. Näistä signaalin kerronnan ongelmis-35 ta johtuen signaalin taajuutta ei kannattanut nostaa 4,25 kHz:ä korkeammaksi.

Kuvion 8 mukaisesti tien pinnan laadun tulkinta toteutetaan 10 108084 kahden signaalin jännitearvojen perusteella. Ykkössignaali saadaan tyypillisesti joko valoa lähettävän kuitukimpun sekaan sijoitetuista vastaanottokuiduista tai vastaavasti lähettävää kuitua lähinnä olevista kuiduista ja vastaavasti 5 kakkossignaali lähettävästä kuidusta kauempana olevista vastaanottokuidusta. Kuvion mukaisesti voidaan tehdä seuraa-via tulkintoja esimerkinomaisista signaaliarvoista:

Signaali 1 Signaali 2 Tulkinta 10 400 mV 1000 mV Pakkaslumi 150 mV 460 mV Loska tai moniki- teinen jää 10 mV 200 mV Vesi tai yksiki teinen jää 15 Keksinnön mukaisesti voidaan käyttää myös kolmea tai useampaa vastaanottavaa kuitua tai kuitunippua.

Claims (13)

1. Menetelmä tien pinnan ominaisuuksien mittaamiseksi, jossa menetelmässä tien (2) pintakerroksen (4, 30) ominaisuuksia , 5 mitataan tien (2) sisään, yläpinnaltaan oleellisesti tien yläpinnan (4) tasalle sijoitetulla mittalaitteella (1) , jossa menetelmässä - tien pintakerrokseen (30) kohdistetaan alhaalta 10 päin optinen signaali, - mitataan optisen signaalin takaisinheijastumista ja siroamista tien pinnasta (4) käsin ja 15. määritetään takaisinheijastuneen ja sironneen signaalin perusteella tien pinnan (30) keliolosuh- teita, tunnettu siitä, että 20 käytetään ainakin kahta erillistä takaisinheijastunutta tai sironnutta signaalia ja • - takaisinheijastuneet tai sironneet signaalit • · 25 ohjataan mittausjärjestlemään ainakin kahden oleellisesti tien yläpinnan (4) tasalle sijoitetun optisen kuidun avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu t 30 siitä, että optinen signaali tuodaan tien pintaan ympyräsymmetrisellä optisella kuitunipulla (11, 12, 13, 14) ja takaisinheijastunut signaali mitataan samalla ympyräsymmetrisellä mittapäällä (11, 12, 13, 14).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu < I I ' 108084 12 siitä, että optinen signaali johdetaan tien pintaan (4, 30) ja siitä pois kahdella rinnakkaisella optisella kuitunipulla (14, 12) .

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että optinen signaali tuodaan tien pintaan (4, 30) yhdellä yksittäisellä kuidulla ja siitä pois ainakin kahdella rinnakkaisella yksittäisellä optisella kuidulla (5, 6, 7) . 10

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että optinen signaali johdetaan pois tien pinnasta (4, 30) kuiduilla tai kuitunipuilla (6, 7), joiden hal kaisijat ovat toisistaan poikkeavat. 15

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että optinen signaali johdetaan pois tien pinnasta (4, 30) kuiduilla tai kuitunipuilla (6, 7), joiden numeeriset apertuurit poikkeavat toisistaan. 20

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittaus toteutetaan vaihelukittuna vaihtosähkö- mittauksena.

8. Laitteisto tien pintakerroksen (4, 30) ominaisuuksien mittaamiseksi, joka laitteisto käsittää tien (2) sisälle, yläpinnaltaan oleellisesti tien pinnan (4) tasalle sijoitetun anturin (1), joka 30. käsittää ainakin yhden kuituoptisen lähettimen (5), jolla tien pinnasta (4) ylöspäin on kohdistettavissa optinen signaali, tunnettu siitä, että 35 • ·« 13 108084 - anturi (1) käsittää lisäksi vähintään kaksi oleellisesti tien yläpinnan (4) tasalle sijoitettua kuituoptista vastaanotinta (6, 7) lähettimeltä (5) lähteneen, tien pintakerroksesta (30) ta-5 kaisinheijastuneen tai sironneen signaalin vas taanottamiseksi .

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnet -t u siitä, että lähetin/vastaanotin (12, 14) muodostuu ym- 10 pyräsymmetrisestä optisesta kuitunipusta.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että lähetin/vastaanotin muodostuu kahdesta rinnakkaisesta optisesta kuitunipusta (12, 14). 15

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että lähetin/vastaanotin muodostuu kolmesta rinnakkaisesta yksittäisestä optisesta kuidusta (5, 6, 7) . 20

11 108084

12. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kuidut tai kuituniput (5, 6, 7) ovat sellaista materiaalia, että ne anturin toiminnan kär- • simättä voivat kulua anturin (1) ja tien (2) mukana. • · 25

13. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää vaihelukitun ilmaisimen. • «« • v 14 1 08084