FI95080C - Menetelmä ja laitteisto levyn pinnalla olevien epäpuhtauksien havaitsemiseksi - Google Patents

Description

, 95080

Menetelmä ja laitteisto levyn pinnalla olevien epäpuhtauksien havaitsemiseksi.

Keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteistoon sähkömagnettista säteilyä läpäisevän levyn pinnalla olevien epäpuhtauksien havaitsemiseksi. Keksinnön erityisenä kohteena on menetelmä ja 5 laitteisto ajoneuvon tuulilasilla olevan veden ja/tai kiinteän lian toteamiseksi sekä menetelmään perustuva tarvepohjainen ohjausautomatiikka lasinpyyhkimen ja pesulaitteen käynnistämiseksi ja pysäyttämiseksi automaattisesti.

Käytännössä esiintyy tarpeita mitata levyn pinnalla esiintyvien epäpuhtauksien peittämää osuutta 10 levyn pinnasta. Monissa sovelluksissa mittauksen ei tarvitse olla erityisen tarkka, vaan vaaditaan yksinkertaisuutta ja toimivuutta vaikeissa ja vaihtelevissa olosuhteissa. Tyypillinen levypinta, jossa halutaan mitata nesteen ja/tai kiinteän lian peittämää osuutta, on ajoneuvon, työkoneen tai vastaavan tuuli- tai takalasi. Onnistuneen mittauksen avulla on tässä sovelluksessa mahdollista automatisoida lasinpyyhkimien ja pesulaitteen toiminta.

15

Kyseisen ajoneuvosovelluksen ratkaisemaan pyrkiviä keksintöjä on patentoitu kymmenittäin. Ajoneuvoihin niitä ei ole kuitenkaan kaupallisesti sovellettu. Tämä johtuu niissä esiintyvistä teknisissä puutteista.

20 Sovellukseen on esitetty neljän tyyppisiä ratkaisuja: kapasitanssiin, sähkömagneettisen säteilyn (lähinnä infrapuna ja näkyvä valo) taittumiseen ja heijastumiseen, mikroaaltojen heijastukseen ja osuvien pisaroiden aiheuttamaan ääneen perustuvia. Kapasitiivisilla menetelmillä ei niin vaihtelevissa olosuhteissa (kosteus ja lämpötila) päästä riittävään tarkkuuteen pienillä vesipitoisuuksilla. Useimmat esitetyt keksinnöt perustuvat sähkömagneettisen säteilyn erilaisten 25 heijastusten tai taittumisen hyväksikäyttöön. Tämä näyttääkin toistaiseksi ainoalta mahdollisuudelta aikaansaada riittävän herkkä, yksinkertainen ja vaihtelevissa oloissa luotettavasti toimiva ratkaisu.

Sähkömagneettiseen säteilyyn perustuvat ratkaisut jakautuvat kahteen pääryhmään: toisessa 30 ryhmässä säteily lähetetään lasin sisäpuolelta vapaasta ilmasta ja se heijastuu/siroaa takaisin vesipisaroista ja/tai lasin pinnalla olevasta kiinteästä liasta. Toisessa taas säteily lähetetään • « lasin sisälle prisman kautta kulmassa, jossa se kokonaisheijastuu lasin sisällä edetessään. Jälkimmäiset keksinnöt perustuvat useimmiten ruotsalaisessa patentissa n:o 353 497 vuodelta 1969 esitettyyn periaatteeseen. Siinä lasin sisälle prisman kautta lähetetty säteily etenee 35 kokonaisheijastuen vuorotellen lasin kummastakin pinnasta. Osa säteilystä otetaan ulos toisen prisman avulla muutaman kokonaisheijastuksen jälkeen. Mikäli säteily kohtaa lasin pinnalla vesipisaran, se kokonaisheijastumisen sijasta pääsee lasista ulos. Tämä aiheuttaa vastaanottavan prisman läpi tulevan säteilyn intensiteetin heikkenemisen, josta voidaan havaita pisaroiden 2 95080 läsnäolo.

Mainitun ruotsalaispatentin mukaisessa menetelmässä on se periaatteellinen ja oleellinen puute, että taustasäteilyn voimakkuus vaihtelee liian paljon verrattuna mitattavaan efektiin. Tästä 5 aiheutuu se, että ilmaisin, joka on riittävän herkkä mittaamaan kiinnostuksen kohteena olevia muutoksia, on niin herkkä, että se ylikuormittuu (kyllästyy) taustasäteilyn noustessa liian suureksi esimerkiksi suorassa auringon valossa. Tämä estää sen toiminnan. Sama koskee lähes kaikkia samaan periaatteeseen perustuvia keksintöjä. Jäljempänä on esitelty yksi poikkeus tähän sääntöön.

10

Keksinnöissä, joissa takaisin tuleva säteily mitataan vapaassa ilmassa olevalla ilmaisimella, on kaikissa muiden ongelmien lisäksi sama periaatteellinen puute (herkän ilmaisimen ylikuormittuminen), jonka takia ne ovat käyttökelpoisia ainoastaan harvoin esiintyvissä olosuhteissa.

15 US patentissa n:o 4 676 638 on esitetty ratkaisu tähän ongelmaan. Siinä on eliminoitu taustasäteilyn pääsy ilmaisimelle kahdella eri periaatteella. Ensimmäinen tapa on käyttää monitahoista prismaa niin muotoiltuna, että taustasäteily joutuu valon kulkureitillä ensimmäisen, prisman pinnasta tapahtuvan kokonaisheijastuksen jälkeen heijastamattomalle pinnalle. Tätä ei tapahdu mittaukseen käytetylle säteilylle, joka pääsee prismassa tapahtuvan toisen heijastuksen 20 jälkeen valoherkälle ilmaisimelle. Toisessa saman patentin taustasäteilyn erottamistavassa on kysymys periaatteessa samasta asiasta. Siinä saadaan suorakulmion muotoisen prisman ja ilmaraon avulla taustasäteily kokonaisheijastumaan prisman päätypinnalta ja näin estetään sen pääsy valoherkälle anturille. Tämä on mahdollista suorakulmaisella prismalla, koska lasin, veden ja ilman taitekertoimet sattuvat olemaan tähän sopivia kuten patentissa on yksityiskohtaisesti 25 osoitettu. Mainittu patentti perustuu edellä esitetyn ruotsalaispatentin periaatteeseen.

Kyseisen patentin mukainen ratkaisu sisältää monia heikkouksia. Yksi tärkeä heikkous johtuu prisman/anturipalan ja asennuksen toleranssivaatimuksista. US-patentin mukaisesti prismat on hiottava pinnoiltaan ja kulmiltaan erittäin tarkasti, jotta taustasäteily ei pääse anturille virheel-30 listen kulmien tai liian karkean pinnan aiheuttaman hajasäteilyn kautta. Samoin ilmarakoihin asennettavien hilojen on oltava erittäin mittatarkkoja ja niiden asennusten on onnistuttava erittäin tarkasti. Lisäksi patentin mukaisen laitteen onnistunut käyttö edellyttää prisman ja hilojen rakentamista yksilöllisesti ja tarkasti tuulilasin paksuuden mukaan.

35 Saksalaisen patentin DE 4229491 mukaisessa laitteessa mittaukseen käytetty säteily lähetetään tuulilasin sisälle lasiin ilman ilmarakoa kiinnitetyn läpinäkyvän palan kautta. Säteily viedään lasin sisälle kulmassa, jossa se kokonaisheijastuu lasin vastakkaisesta pinnasta ja sammuu tulopinnalla olevaan heijastamattomaan varjostimeen. Osa säteilystä kuitenkin mahdollisesti tavoittaa lasin 95080 3 pinnalla olevan vesipisaran ja heijastuu siitä osittain myös lasin sisäpuolelle. Vesipisaran sisäpinnasta kokonaisheijastuneesta säteilystä osa läpäisee lasin sellaisessa kulmassa, että se ei osu varjostimeen. Säteilyn vastaanottava tunnistin on asetettu lasin sisäpuolelle sopivassa kulmassa niin, että osa pisaroista heijastuneesta säteilystä osuu ilmaisimeen. Ilmaisimen 5 tavoittavan säteilyn intensiteetti kasvaa suhteessa lasin pinnalla olevien vesipisaroiden määrään. Ilmaisin on siis tässä keksinnössä vapaassa ilmassa. Vaikka sen paikka voidaan valita melko suojaiseksi taustavalolta, joutuu se ajoneuvokäytössä alttiiksi taustavalolle ja sen vaihtelulle, kuten aikaisemmin on todettu lähes kaikkien keksintöjen tapauksessa.

10 Yleisesti kaikissa tunnetun tekniikan mukaisissa ratkaisuissa tarvitaan lukuisa määrä lähetin-/vastaanotinkomponentteja, jotta mitattava alue on riittävän suuri antamaan edustavan tuloksen myös vähäisillä mitattavilla määrillä. Tämä kasvattaa kustannuksia ja ilmaisinelimen kokoa suhteessa mitattavaan pinta-alaan kohtuuttoman suureksi esimerkiksi ajonevokäyttöä ajatellen.

15 Keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto, jossa on eliminoitu edellämainittujen patenttien ja tunnetun tekniikan mukaisiin ratkaisuihin sisältyvät haittapuolet. Siten keksinnön eräänä kohteena on menetelmä ja laitteisto, jossa valoherkkä ilmaisin on suojassa taustasäteilyltä ja joka on selektiivinen veden ja kiinteän lian suhteen eli samalla laitteistolla voidaan todeta sekä veden että lian läsnäolo esimerkiksi tuulilasin pinnalla riippumatta vaihtelevista ulkoisista olosuhteista, 20 esimerkiksi valaistuseroista päivä- ja yöaikaan tai kohtaavien ajoneuvojen valoista. Siten keksinnön avulla on mahdollista toteuttaa sekä pyyhkimien että pesulaitteen automaattinen ohjaus. Vielä eräänä keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto, jossa mittauspinta-aia on suuri vaikka ilmaisimen (lasiin liimatun anturipalan) kokoa ei kasvateta, koska mittauspinta-ala on periaatteessa riippuvainen keksinnön mukaisesti vain siitä, miten suurelle alalle mittaussäteilyä la het e-25 tään. Vielä eräänä keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto ajoneuvon tuulilasinpyyhkimen ja pesulaitteen ohjaamiseksi automaattisesti ilman tarvetta nykyisin käytettäviin moniasentoisiin kytkimiin ja ajastimiin sekä useampinopeuksisiin pyyhkimen moottoreihin. Tästä seuraa, että uuteen ajoneuvoon sovellettuna keksinnön avulla voidaan kokonaiskustannuksia mahdollisesti jopa alentaa nykyisin käytössä olevaan tekniikkaan verrattuna ja samalla saadaan turvallisempi, 30 helppokäyttöisempi ja käyttökustannuksiltaan alhaisempi ratkaisu. Turvallisuus lisääntyy merkittävästi, kun kuljettaja voi keskittyä ajamiseen näkyvyyden säilyessä automaattisesti , hyvänä olosuhteiden nopeissakin muutoksissa, kuten ohitustilanteissa, kohdattaessa toinen ajoneuvo kurakelillä tai sohjossa jne.

35 Edellä mainittujen kohteiden saavuttamiseksi keksinnön avulla aikaansaadaan menetelmä levyn pinnalla olevan nesteen ja/tai lian toteamiseksi, jossa menetelmässä osa ainakin yhdestä sähkömagneettisesta säteilylähteestä peräisin olevasta säteilystä siirtyy levyn sisällä kokonaisheijastuvana säteilynä ja vastaanotetaan ainakin yhdessä sähkömagneettiselle säteilylle 95080 4 herkässä ilmaisimessa, jolloin läpinäkyvän levyn ulkopinnalla olevan nesteen ja/tai lian läsnäolo havaitaan muutoksena ilmaisimen vastaanottaman säteilyn intensiteetissä. Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että säteilylähde on sijoitettu levyn pintaan nähden siten, että sen lähettämä säteily läpäisee levyn ja sen pinnat sen ollessa kuiva ja/tai puhdas, mutta osittain koko* 5 naisheijastuu levypinnalla olevista nestepisaroista ja/tai siroaa likapisaroista takaisin levyn sisään ja siirtyy osittain levyn sisässä levypinnoista kokonaisheijastuvana säteilynä ilmaisimeen ja todetaan säteilyintensiteetin kasvuna.

Keksinnön avulla aikaansaadaan myös laitteisto läpinäkyvän levyn pinnalla olevan nesteen ja/tai 10 kiinteän lian toteamiseksi, jossa laitteistossa ainakin yhdestä sähkömagneettisesta säteilylähteestä peräisin olevaa säteilyä kuljetetaan levyn sisällä levypinnoista kokonaisheijastuvana säteilynä, jolloin läpinäkyvän levyn pinnalla olevan nesteen ja/tai lian läsnäolo havaitaan muutoksena säteilyn intensiteetissä. Keksinnön mukainen laitteisto on tunnettu siitä, että laitteistossa on ainakin yksi säteilyä lähettävä elin sijoitettuna levyn pintaan nähden 15 siten, että sen lähettämä säteily läpäisee levyn sen ollessa kuiva ja/tai puhdas, mutta ainakin osa säteilystä heijastuu levypinnalla olevista nestepisaroista ja/tai siroaa likapisaroista takaisin levyn sisään ja siirtyy osittain sen sisällä levypinnoista kokonaisheijastuvana säteilynä, sekä säteilyä vastaanottavat elimet, jotka on sovitettu vastaanottamaan levyn sisässä kokonaisheijastuneena siirtyvää säteilyä ja ilmaisemaan levypinnalla oleva neste ja/tai lika 20 vastaanotetun säteilyn intensiteetin kasvamisena.

Oleellista keksinnön toimintaperiaatteessa on se, että mittaussäteily lähetetään vapaan ilman kautta levypinnan mittausalueelle, jolloin se kokonaisuudessaan läpäisee levyn, mikäli sen tielle ei osu mitattavia esteitä, mutta heijastuu levyn pinnalla olevista esteistä, kuten vedestä tai liasta 25 takaisin levyn sisään ja kulkeutuu sen sisässä levypinnoista kokonaisheijastuen edelleen ilmaisimeen. Siten saadaan myös mittauspinta-ala suureksi, vaikka itse anturi on pieni, koska mittauspinta muodostuu itse levypinnasta siltä alalta, mihin tuleva säteily osuu. Tunnetun tekniikan mukaisissa ratkaisuissa, joissa mittaussäteily johdetaan lasille esimerkiksi prisman kautta, mittauspinta-ala ja mittaukseen käytettävissä olevan valon määrä verrattuna 30 taustasäteilyyn on hyvin pieni. Edelleen keksinnölle on olennaista, että mitattava säteily erotetaan taustasäteilystä ottamalla ilmaisinelimelle vain mittausikkunan kautta kokonaisheijastus-kulmassa tuleva säteily. Mitään apuneuvoja mittauskohdassa ei tarvita, toisin kuin niissä keksinnöissä, joissa mittaussäteily tuodaan lasiin prisman tai vastaavan avulla.

35 Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa sekä läpinäkyvällä levypinnalla olevien nestepisaroiden, esimerkiksi vesipisaroiden, toteamiseen että levypinnalla olevien likapisaroiden toteamiseen. Edellisessä tapauksessa säteilylähde sijoitetaan levypintaan nähden siten, että mittaussäteen ja levypinnan välinen, ilmaisinelintä kohti aukeava kulma SI on välillä 90-180°.

ti 95080 5 Näiden kulmien rajoissa levypintaan osuva säde läpäisee levypinnan kokonaan sen ollessa kuiva. Jos ievypinnalla on vesipisaroita, säteilyn tulokulmasta ja pisaroiden muodosta riippuva osa levyn läpi menneestä säteilystä kohtaa vesipisaran ja ilman rajapinnan sellaisessa kulmassa, että se kokonaisheijastuu takaisin ja palaa levypinnan sisälle muodostaen levypinnan kanssa kulman, 5 jossa se edelleen kokonaisheijastuu. Näin käyttäytyvät säteet jatkavat sen jälkeen kulkuaan levyn sisässä kokonaisheijastuen vuorotellen sen pinnoista ja niiden intensiteetti voidaan ilmaista jäljempänä kuvatuilla tavoilla.

Mitattaessa Ievypinnalla, esimerkiksi ajoneuvon tuulilasilla olevaa, kiinteää likaa mittaukseen 10 käytettävä säteily lähetetään edelliseen nähden vastakkaisessa suunnassa johtuen likapisaroiden erilaisesta vaikutuksesta lasin läpäisevän säteilyn käyttäytymiseen, kuten jäljempänä yksityiskohtaisemmin selostetaan. Tässä tapauksessa säteilylähde sijoitetaan levypintaan nähden siten, että mittaussäteen ja levypinnan välinen, ilmaisinelintä kohti aukeava kulma 62 on välillä 0-90°.

15

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan kumpaakin edeltä esitettyä tapaa käytetään yhtä aikaa ja aikaansaadaan siten esimerkiksi tuulilasin pyyhin/pesulaitteen tarvepohjainen automatiikka.

Levypinnan sisällä vesi- ja/tai likahiukkasista heijastuneena ja levy pinnoista kokonaisheijas-20 tuvana säteenä siirtyvä mittaussäteily todetaan ilmaisinelimessä. Tämä voidaan keksinnön mukaisesti toteuttaa monilla eri tavoilla. Se käsittää mittaussäteilylle herkän ilmaisimen ja elimet, joiden avulla mittaussäteily saadaan ilmaisimelle.

Erään yksinkertaisen suoritusmuodon mukaan ilmaisin on kiinnitetty levyn reunapintaan joko 25 suoraan tai säteilyä kokoavan elimen, esimerkiksi linssin välityksellä. Esimerkiksi ajoneuvon tuulilasin tapauksessa mittauselin voi siten olla esimerkiksi tuulilasin jossakin reunassa lasilevyn reunapintaan kiinnitettynä, jolloin se voi olla esimerkiksi tuulilasin tiivisteen peitossa kokonaan näkymättömissä. Ilmaisinelin voi olla myös kokonaan tai osittain upotettuna levypinnan sisälle.

30 Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan ilmaisinelimenä käytetään säteilyä läpäisevää anturipalaa, joka on kiinnitetty tuulilasin sopivaan kohtaan, jolloin ilmaisin on kiinnitetty • · anturipalan ulkopintaan tai sen sisälle joko suoraan tai säteilyä siirtävän elimen ja/tai kokoavan optiikan välityksellä. Tällöin anturipalan ja levypinnan välissä on edullisesti säteilyä läpäisemätön kerros, johon on muodostettu aukko tai ikkuna, joka mahdollistaa mittaussäteen siirtymisen 35 anturipalaan. Kiinnitysaineen ja anturipalan sopivalla materiaalivalinnalla saadaan kokonaisheijastunut säteily siirtymään ikkunan kautta anturipalan sisälle. Ilmaisin on kiinnitettynä anturipalan sellaiseen kohtaan, että ainoastaan levypinnan sisässä kokonaisheijastuneena siirtynyt säteily osuu siihen, mutta muualta tuleva, ikkunan läpäisevä säteily, esimerkiksi 95080 6 taustavalo, ei pääse ilmaisimeen. Taustavalo ja mittaussignaali ovat erotettavissa toisistaan, koska kokonaisheijastunut säteily tulee aina rajapinnan normaaliin nähden suuremmassa kulmassa kuin levyn ulkopuolelta tullut säteily.

5 Tässä suoritusmuodossa on anturipalan ulkopinta, lukuunottamatta mainittua ikkunaa ja ilmaisimen kiinnityskohtaa, sisäpuolelta varustettu edullisesti heijastamattomalla kerroksella. Tähän kerrokseen sammuu kaikki muu säteily paitsi ilmaisimeen osuva säteily, joka edeiläolevan mukaisesti on vain levyn sisällä kokonaisheijastuneena siirtyvää, vesi- ja/tai likapisaroista peräisin olevaa säteilyä.

10

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan sekä säteilylähde että ilmaisin voivat kumpikin sijaita suhteellisen etäällä mittauskohteesta. Tällöin säteilyn siirtämiseen voidaan käyttää esimerkiksi optista kuitua. On myös mahdollista lähettää sekä mittaukseen lähetettävä säteily mittauskohtaan että mittauselimestä, esimerkiksi anturipalasta, lähtevä säteily ilmaisimelle 1 5 samaa optista kuitua pitkin.

Keksinnön mukaisesti mittaukseen käytetty säteily lähetetään säteilylähteistä edullisesti eri aikoina ja mitataan samassa iimaisiueiimessä vastaavina aikoina. Toisin sanoen mitlaussäteet lähetetään pulsseina ja sopivan elektroniikan avulla ajoitettuina luetaan ilmaisinelimessä, jolloin voidaan todeta, kummastako säteilylähteestä peräisin olevasta säteilystä on kysymys. Tällöin 20 laitteisto soveltuu esimerkiksi ajoneuvon tuulilasilla olevan veden ja lian selektiiviseen ilmaisemiseen ja tuulilasin pyyhkimen ja pesulaitteen tarvepohjaiseen käynnistämiseen ja pysäyttämiseen yhdellä ilmaisinelimellä ja pääosin yhteisellä elektroniikalla varustettuna.

Keksintöä ja sen erilaisia suoritusmuotoja kuvataan yksityiskohtaisemmin seuravassa viittaamal-25 la oheisiin kuvioihin, joissa

Kuviot 1 a ja Ib esittävät yksityiskohtaisesti mittaukseen käytetyn säteilyn kulkua,

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaista mittausmenetelmää ja järjestelyä kaavamaisesti, 30

Kuvio 3 esittää kaavamaisesti mittaukseen käytetyn säteilyn vastaanottoa ja ilmaisua, . . *

Kuviot 4a, 4b ja 4c esittävät keksintöön perustuvia erilaisia mittausjärjestelyjä kaavamaisesti, 35 Keksinnön toimintaperiaatteen valaisemiseksi kuviossa la tarkastellaan aluksi täysin sileän ja tasapaksun, säteilyä läpäisevän levyn 1 pinnalle 2 missä tahansa suunnassa sitä ympäröivästä homogeenisesta aineesta tulevan säteilyn säteen a käyttäytymistä. Vaikka ympäröivän aineen (esimerkiksi ilman) taitekerroin on pienempi kun kyseisen levyn 1, tuleva säteily ei voi kokonais- 95080 7 heijastua levyn 1 sisällä sen pinnoista 2 tai 3, vaan läpäisee levyn 1 niin, että rajapinnan 2 normaalin ja tulevan säteilyn a välinen kulma ai on yhtä suuri kuin rajapinnan 3 normaalin ja lähtevän säteilyn a välinen kulma a2. Mikäli edellä esitetyt olettamukset ovat voimassa, mittaukseen käytetty säteily a läpäisee kokonaisuudessaan levyn 1, eikä pääse keksinnön mukaisesti 5 ilmaisinelimelle, jolle voi päästä vain levyn 1 sisällä kokonaisheijastuvana siirtyvä säteily.

Kuviossa la säde ai läpäisee levyn 1 ja sen pinnalla 3 olevan pisaran 4 samaan tapaan kuin säteily a läpäisee levyn 1 kohdasta, jossa sen pinnat ovat paljaat.

10 Samassa kuviossa säde b edustaa sitä säteilyn kulkureittiä, jota keksinnössä hyödynnetään nesteen, esimerkiksi vesipisaran 4 ilmaisuun levyn 1 pinnalla 3. Jos kuviossa oletetaan kaasu-tilaksi ilma, levyn 1 materiaaliksi lasi ja levyn 1 pinnalla 3 oleva neste vedeksi, näiden taitekertoimet näkyvälle valolle ovat: ilma n. 1.0, lasi n. 1.5 ja vesi n. 1.3. Kun säde b tulee kuvion mukaisesti ilman ja lasin rajapintaan 2, se taittuu lasin 1 sisälle siirtyessään siten, että 15 rajapintaan 2 tulevan ja siitä lähtevän säteen pinnan 2 normaalin kanssa muodostamat kulmat γΐ ja γ2 ovat sellaiset, että näiden kulmien sinien suhde on yhtä suuri kuin vastaavien taitekertoimien suhteen käänteisarvo. Taittuminen seuraavassa rajapinnassa 3 (lasi/vesi) noudattaa samaa sääntöä. Kun säde b saavuttaa veden ja ilman rajapinnan 5, kuvion tapauksessa se kokonaisheijastuu rajapinnasta 5 takaisin veden sisälle, koska osumiskohdassa 6 säteen b ja 20 veden pinnan 5 normaalin välinen kulma on suurempi kuin kokonaisheijastuksen rajakulma. Tämän jälkeen säde b taittuu jälleen veden ja lasin rajapinnassa 3 kohdassa 7 edellä kuvatun taittumislain mukaisesti. Kun se saapuu seuraavan kerran lasin ja ilman rajapintaan 2 kohdassa 8, se kokonaisheijastuu takaisin lasin sisälle samasta syystä kuin edellä kuvattiin veden ja ilman rajapinnassa. Tämän jälkeen se jatkaa lasin sisällä kokonaisheijastuen vuorotellen sen kum-25 mastakin pinnasta, kunnes se tavoittaa lasin 1 reunan tai lasin 1 pinnalla olevan aineen, jonka taitekerroin on riittävän suuri päästämään sen ulos lasista. Tällainen on esimerkiksi anturipala ja sen kiinnitykseen käytetty materiaali.

Kuviossa la säde c osuu ensin tulopuolella vesipisaraan 9. Se noudattaa ilma/vesi ja vesi/lasi 30 rajapinnoissa taittumislakia ja kokonaisheijastuu sen jälkeen lasin ja ilman rajapinnoista 3 ja 2 samasta syystä kuin edellä säteen b tapauksessa on kuvattu. Näin se mahdollistaa veden mittaamisen myös tulopuolen pinnalla.

Kuvion Ib avulla havainnollistetaan keksinnön menetelmää levyn 1 pinnalla optisesti sopivassa 35 väliaineessa esiintyvän kiinteän aineen havaitsemiseksi. Tällainen kiintoaine esiintyy 'likapisaroissa' useimmiten joko pieninä hiukkasina tai epätasaisena kiintoainepintana. Kuviossa on havainnollisuuden vuoksi esitetty vain kaksi kiinteää hiukkasta s1 ja s2 levyn 1 pinnalla 3 8 95080 olevassa nesteessä 4. Tarkastellaan näihin hiukkasiin osuvan säteilyn sirontaa eri suuntiin.' Säteilyn d sironnan voimakkuutta hiukkasesta sl on havainnollistettu eri suuntiin lähtevien nuolien s pituuksilla. On osoitettu, että mikäli hyvin pieniä hiukkasia on runsaasti, sironta on voimakkainta tarkalleen säteilyn tulosuunnan vastakkaisessa suunnassa ja vaimenee poikkeaman 5 kasvaessa tästä suunnasta. Kuviossa Ib on piirretty näkyviin yhden sellaisen s1:stä sironneen säteen dl kulkureitti, joka lähtee kokonaisheijastuneena levyn 1 sisällä lähes säteilyn tulosuuntaan. Tämä säde d1 käyttäytyy sironnan jälkeen täsmälleen samoin kuin säde b kuviossa la. Tällaisen säteilyn voimakkuudesta voidaan pääteitä kiintoaineen määrä. Kiintoainehiukkaseen s2 osuva säteily e siroaa samoin kuin edellä kuvattiin säteilystä d. Erona on vain se, että ennen 10 sirontaa säteily e kulkee levyn 1 sisällä kokonaisheijastuen sen pinnoista 2 ja 3. On myös mahdollista, että se kohtaa kiinteän hiukkasen ennen kuin se on kokonaisheijastunut levyn 1 sisäpinnoilta. Vastakkaissuuntainen nuolen kärki kuvaa säteen e tulosuuntaan sironnutta sädettä el. Tähän suuntaan sironta on voimakkainta. Tämä esimerkki vastaa kuviossa 4c esitettyä keksinnön suoritusmuotoa. Säteily d ja sen siroaminen esittää muita keksinnön suoritusmuotoja.

15

Kuviossa 2 on esitetty kaksi mittaukseen käytettävää, säteilyä lähettävää lähdettä 10 ja 11 sopivissa kulmissa säteilyn läpäisevään levyyn, esimerkiksi seuraavassa käsiteltyyn ajoneuvon tuulilasiin 1 ja mittaussäteilyn vastaanottamiseen käytettyyn anturipalaan 12 nähden.

20 Kuvion mukaisesti säteilyä lähetetään mittausalueelle kahdella erillisellä säteilylähteellä 10 ja 11 vinosti tuulilasin 1 läpi. Lähteestä 10 tuleva säteily jatkaa kulkuaan lasin toisella puolella alkuperäiseen suuntaan lasin ollessa kuiva. Tällaisia säteitä on kuviossa merkitty kirjaimella a. Kun lasin 1 ulkopinnalla on nestepisaroita 4, osa niihin osuvasta säteilystä jatkaa niiden läpi taittuen pisaran muodon edellyttämällä tavalla. Osa pisaroihin osuvasta säteilystä kuitenkin koko-25 naisheijastuu pisaran ja ilman välisestä rajapinnasta. Osa tästä kokonaisheijastuneesta säteilystä palaa lasin 1 sisälle muodostaen lasin pinnan kanssa kulman, jossa se edelleen kokonaisheijastuu. Tämä osa valosta jatkaa kulkuaan lasin 1 sisällä kokonaisheijastuen vuorotellen sen kummastakin pinnasta 2 ja 3, kuten kuviossa la on esitetty.

30 Lasin 1 sisäpinnalle 2 on kiinnitetty anturipala 12 sopivalla kiinnitysmenetelmällä (liima tms.}. Kiinnitysaineen ja anturipalan 12 sopivalla materiaalivalinnalla (taitekertoimet suunnilleen samat . kuin lasilla) saadaan myös kokonaisheijastunut säteily siirtymään anturipalan 12 sisälle. Koska tämä kokonaisheijastunut säteily tulee rajapinnan normaaliin nähden suuremmassa kulmassa kuin lasin ulkopuolelta tuleva säteily, se voidaan erotella anturipalan 12 ja lasin 1 välisellä ik-35 kunoinnilla ja käyttämällä heijastamattomia pintoja, kuten kuviossa 3 on tarkemmin esitetty. Näin saadaan voimakkaasti vaihtelevasta taustasäteilystä riippumaton, intensiteetiltään pisaroiden määrästä riippuva säteilysignaali. Tämä signaali mitataan säteilylle herkällä komponentilla 14 (=ilmaisin) ja vahvistetaan. Signaalin kasvaessa riittävän suureksi se muutetaan esimerkiksi it 95080 9 pyyhkimiä ohjaavaksi kytkinsignaaliksi. Pyyhkimien toiminta poistaa nestepisarat lasin pinnalta ja näin automaattisesti pysäyttää pyyhkimet, kunnes tarve uusiutuu.

Säteilylähteen 11 lähettämä säteily mahdollistaa myös kiintoaineen ilmaisun selektiivisesti lasin 5 1 ulkopinnoilta 2 ja 3. Kun säteily d lähetetään kuvassa osoitetussa tulokulmassa, saadaan samal le ilmaisimelle 14 vastaava ilmiö aikaan kiintoainepartikkeleista tapahtuneesta sironnasta, kuten kuviossa Ib on esitetty. Tämä edellyttää, että kiintoaine on sekoittunut nesteeseen tai lasin 1 pinnalla olevaan muuhun läpinäkyvään väliaineeseen. Tämän tiedon perusteella voidaan tuulilasin pesulaitetta ja pyyhkimiä ohjata yhtä aikaa automaattisesti saman periaatteen mukaan kuin edellä 10 kuvattiin pyyhkimien automaattista toimintaa veden poistamiseksi. Kun säteilypulsseja lähetetään ja vastaanotetaan vuorotellen kummastakin tulokulmasta nopeaan tahtiin, saadaan aikaan jatkuva selektiivinen pyyhin/pesuautomatiikka samaa yhteistä ilmaisinelintä käyttämällä. Selektiivisyyttä ei tähän mennessä esitetyillä keksinnöillä ole edes väitetty mahdolliseksi.

15 Kuviossa 3 on kuvattu kaavamaisesti mittaukseen käytetyn säteilyn ilmaisun eräs suoritusmuoto.

Lasikerroksen 1 sisällä kokonaisheijastuneena kulkeva, mittaussignaalin tasoa kuvaava säteily b otetaan siinä lasista ulos. Tämä tapahtuu levyyn kiinnitetyn anturipalan 12 avulla. Kun anturipalan 12 ja sen kiinnitykseen käytetyn väliaineen taitekertoimet ovat sopivia, säteily 20 poistuu levystä 1 anturipalaan 12. Lasin tai lähellä lasin taitekerrointa olevien materiaalien käyttö on edullista. Erilaiset taitekertoimet aiheuttavat jäljempänä kuvattujen kulmien erilaisuuden. Mikäli taitekertoimet pienenevät kerroksesta toiseen siirryttäessä, myös kokonaisheijastuminen rajapinnasta on mahdollista.

25 Myös lasin 1 ulkopuolelta tuleva, vaihteleva taustasäteily t läpäisee lasin 1 ja anturipalan 12 rajapinnan. Tämä haitallinen ja voimakkaasti vaihteleva säteily on erotettava anturipalassa heikosta mittaussignaalista. Tähän voidaan käyttää kahta pääasiallista menetelmää ja/tai niiden yhdistelmiä. Toisen menetelmän mukaisesti tevypinnan sisällä kokonaisheijastuvana siirtyvä säteily otetaan mittausta varten ulos levystä erilliseen anturipalaan ja toisessa menetelmässä 30 tämä säteily mitataan suoraan levyn sisällä tai levyn reunapinnassa olevan ilmaisimen avulla.

. Kuva 3 esittää menetelmää, jossa erottelu tapahtuu lasin 1 ja anturipalan 12 välisen ikkunoinnin ja kulmien valinnan avulla. Kuviossa on esitetty leikkauskuva lasista 1 ja siihen kiinnitetystä anturipaiasta 12. Anturipala on tässä tapauksessa pitkittäisleikkaukseltaan kolmiomainen pala, 35 jonka nurkkapisteitä on merkitty kirjaimilla A, B ja C. Anturipalan 12 sivu A-C on kiinnitetty

lasin 1 pintaan 2. Anturipalan 12 sivu A-C eli anturipalan ja lasin 1 liitospinta on väliltä A-D

käsitelty säteilyn sammuttavalla tai takaisin heijastavalla väliaineella. Siten ainoastaan välillä D-C oleva liitospinta on säteilyä läpäisevä ja muodostaa ikkunan, jonka kautta lasin 1 sisällä koko- ,ο 95080 naisheijastuvana kulkeva säteily otetaan anturipalan 12 kautta ilmaisimelle 14. Anturipalan sivuun A-B on kiinnitetty ilmaisinelin 14. Keksinnön kannalta on samantekevää, onko liitospinta välillä A-D säteilyn sammuttava tai heijastava. Jälkimmäisessä tapauksessa on etuna se, että esimerkiksi auringon säteilyn anturipalaa 12 lämmittävä vaikutus on pienempi.

5

Mittausta edustava kokonaisheijastunut säteily voi edetä ikkunasta D-C vasemmalle kaikissa kulmissa, joissa se osuu säteilyn ilmaisimeen 14. Ulkoa tulevan säteilyn kuljettua anturipalan 12 läpi se voidaan sammuttaa anturipalan 12 ulkopinnalle B-C heijastamattoman pinnoitteen avulla. Toinen mahdollisuus on jättää pinta B-C läpinäkyväksi, jolloin taustasäteily t pääsee vapaasti ulos 10 anturipalasta 12. Tässä tapauksessa anturipala on muotoiltava niin, että taustasäteily ei voi (kokonais)heijastua sen pinnasta ilmaisimelle. Tällöin se ei aiheuta anturipalan lämpenemistä.

Ilmaisin 14 on sijoitettu edullisesti anturipalan 12 sivulle A-B siten, että ikkunan D-C (-13) ilmaisimen 14 puoleisesta reunasta D ilmaisimen 14 yläreunaan vedetty suora muodostaa levyn 15 kanssa pienemmän kulman a kuin edellä mainittu kokonaisheijastuksen rajakulma Θ. Tällä tavalla ikkunan D-C kautta anturipalaan tuleva taustasäteily t ei missään olosuhteissa pääse ilmaisimelle 14.

Lasiin kiinnitetyn anturipalan muoto voi keksinnön toiminnan kannalta olla lähes mielivaltainen, 20 kunhan edellä esitetyt, taustasäteilyn ja mittaussäteilyn erottamisen kannalta välttämättömät ehdot toteutuvat.

Kuvio 4 esittää erilaisia muita anturi- ja säteilylähdejärjestelyjä, jotka kaikki perustuvat keksinnön toimintaperiaatteeseen, mutta ovat eri tavoin käyttökelpoisia eri sovelluksissa.

25

Kuviossa 4a mittaussäteily ilmaistaan lasin 1 reunasta, jolloin varsinaista anturipalaa ei erikseen tarvita. Ilmaisinelin 14 on tässä tapauksessa kiinnitetty lasin 1 reunatiivisteen 15 alle. Tällöin tiivisteen 15 ja lasin 1 väliin voidaan muodostaa ilmarako 16, joka estää mittasäteen b siirtymisen ja sammumisen lasipinnasta 2 kumiin. Tiivisteen 15 alueella lasin pinnat 2 ja 3 voivat 30 olla myös peilipinnalla varustettuja, jolloin ilmarakoa 16 ei tarvita. Tiivisteen 15 reunaosan 17 alueella pinnat 2 ja 3 on edullisesti varustettu säteilyn sammuttavalla kerroksella 18, joka estää . taustasäteilyä t etenemästä esimerkiksi heijastumalla lasin 1 sisällä peilipintojen välissä ilmaisinelimeen 14 asti.

35 Kuviossa 4b anturipalan muoto on perusmallista poikkeava ja anturipala 12 voidaan sijoittaa joko kokonaan tai osittain lasin 1 sisälle. Ilmaisinelintä 14 taustasäteilyltä suojaavat kulmat a ja heijastamattomat pinnat 18 ovat siinäkin olemassa.

li ,, 95080

Kuviossa 4c on esitetty sovellus, jossa nesteen ilmaisemiseen tarkoitettu säteily tuodaan mittauskohtaan optista kuitua 20 käyttämällä ja jossa kuvion 3 mukaisesta mittaussäteily siirretään anturipalasta 12 optista kuitua 21 käyttämällä kauempana sijaitsevaan ilmaisimeen (ei esitetty). Siten optista kuitua, esimerkiksi lasikuitua 20 pitkin ohjataan mittasäde peiliin 22, 5 joka suuntaa säteilyn levyn 1 pinnalle 2 anturipalan 12 suuntaan. Anturipala 12 on rakenteeltaan ja toiminnaltaan samanlainen kuin kuviossa 3 on esitetty, paitsi että tässä tapauksessa siihen on sijoitettu valoa ohjaava elin, esimerkiksi linssi 23, josta mittaussäteily siirretään optista kuitua 21 pitkin edelleen ilmaisimeen (ei esitetty). Peilin 22 käyttäminen ei ole välttämätöntä siinä tapauksessa, että kuitu 20 tuo säteilyn alun perin tarvittavasta suunnasta. Edellä esitetetyssä 10 vaihtoehdossa komponentit on helpompi koota yhdeksi kokonaisuudeksi.

Samassa kuviossa on esitetty myös vaihtoehto, jossa kuitu 21 on haaroitettu kuiduksi kl ja k2. Tällöin kiintoaineen mittaukseen käytetty säteily ei tule levypinnalle 2 ilman kautta kuten perusratkaisussa, vaan kuidun k2 ja anturipalan 12 välityksellä ja täsmälleen vastakkaisessa 15 suunnassa kuin mittaussignaalina kuituhaaran kl kautta palaava säteily. Koska sironnut säteily on intensiteetiltään voimakkainta juuri säteilyn tulosuunnan vastakkaisessa suunnassa, saavutettu herkkyys on näin mahdollisimman suuri.

Tässä suoritusmuodossa ilmaisinelin ja elektroniikkaosa voidaan haluttaessa sijoittaa kokonaan ympäristöolosuhteiltaan mahdollisimman edulliseen paikkaan ja se voidaan valmistaa kompaktina 20 yksikkönä.

Pyyhin- ja pesuautomatiikkaan tarvittava elektroniikka voi käsittää säteilypulssien lähetys- ja vastaanotto-osat sekä pulssin korkeuden mittauksen ja pyyhkimien ja pesulaitteen ohjauksen. Nämä toiminnot on mahdollista toteuttaa tunnettuja tekniikoita käyttäen.

25

Keksintö ei ole rajoitettu edellä kuvattuun ajoneuvosovellukseen eikä selityksissä ja piirustuksissa esitettyyn suoritusmuotoon, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Mainittuja materiaaleja on käytetty vain esimerkkeinä periaatteen havainnollistamiseksi ja tärkeimmän sovelluksen kuvaamiseksi. Väliaineen (esimerkissä lasi) ei 30 välttämättä tarvitse olla tasapaksu, kunhan kokonaisheijastukseen liittyvät oletukset toteutuvat. Esitetyissä kuvissa on oletettu yksinkertaisuuden vuoksi, että anturipalan taitekerroin on sama . kuin levypinnan, mikä ei ole toiminnan kannalta välttämätöntä.

35

Claims (15)

1. Menetelmä läpinäkyvän levyn pinnalla olevan nesteen ja/tai kiinteän lian toteamiseksi, jossa menetelmässä ainakin yhdestä sähkömagneettisesta säteilylähteestä (10,11) peräisin olevaa 5 säteilyä kuljetetaan levyn (1) sisällä kokonaisheijastuvana säteilynä ja vastaanotetaan ainakin yhdessä sähkömagneettiselle säteilylle herkässä ilmaisimessa (14), jolloin läpinäkyvän levyn (1) pinnalla (2,3) olevan nesteen ja/tai lian läsnäolo havaitaan muutoksena ilmaisimen (14) vastaanottaman säteilyn intensiteetissä, tunnettu siitä, että säteilylähde (10,11) on sijoitettu levyn (1) pintaan (2) nähden siten, että sen lähettämä säteily osuu kaasutilasta levyn (1) pinnan 10 mittausalueelle, jolloin se läpäisee levyn (1) tämän ollessa kuiva ja/tai puhdas, mutta taittuu osittain levypinnalla (2) olevista nestepisaroista ja/tai osittain kokonaisheijastuu levypinnalla (3) olevista nestepisaroista (4) ja/tai siroaa levyn pinnalla säteilyä läpäisevässä väliaineessa olevasta kiintoaineesta takaisin levyn (1) sisään siten, että osa tästä säteilystä siirtyy levyn (1) sisässä levypinnoista (2,3) kokonaisheijastuvana säteilynä ilmaisimeen (14) ja todetaan 15 säteilyintensiteetin kasvuna.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittaukseen käytettävä säteily lähetetään kahdesta eri lähteestä, joista toinen säteilylähde (10), jota käytetään nesteen ilmaisemiseen, on sijoitettu siten, että mittaussäteen ja levypinnan (2) välinen, mittauselintä 20 (14) kohti oleva kulma B1 on välillä 90°-180° ja toinen säteilylähde (11), jota käytetään kiinteän aineen ilmaisemiseen, on sijoitettu siten, että vastaava kulma 62 on välillä 0°- 90°, tai kiinteän aineen ilmaisuun käytetty säteily tuodaan levyn sisään esimerkiksi anturipalan välityksellä niin, että se etenee mittauskohdassa kokonaisheijastuen levyn pinnoista (2,3).

3. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ilmaisin (14) on sijoitettu mainittuun läpinäkyvään levyyn (1) nähden siten, että se vastaanottaa levyn (1) sisällä kokonaisheijastuvana siirtyvää säteilyä levyn (1) reunapinnan kautta.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 30 ilmaisinelin (14) käsittää levypintaan (2) kiinnitetyn tai osittain tai kokonaan levyn (1) sisällä olevan, läpinäkyvää materiaalia olevan anturipalan (12) ja siihen kiinnitetyn ilmaisimen (14), . jolloin levyn (1) sisässä kokonaisheijastuneena siirtyvää säteilyä siirtyy levystä (1) anturipalaan (12) ja sen läpi ilmaisimeen (14).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että anturipalan (12) levypintaa (2) vastassa olevaan säteilyä läpäisemättömään pintaan on muodostettu ikkuna (13) ja ilmaisin (14) on sijoitettu anturipalan (12) ikkunaan (13) nähden siten, että ainoastaan levyn (1) sisässä kokonaisheijastuneena siirtynyt säteily pääsee ilmaisimelle (14). 95080

6. Patenttivaatimuksien 4-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säteily säteilylähteestä mittauskohtaan ja/tai säteily anturipalasta (12) ilmaisimeen (14) siirretään optisen kuidun (20,21) välityksellä.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittaamiseen käytetään haaroitettua optista kuitua (21) niin, että kiinteän lian mittaukseen käytettävä säteily lähetetään mittauskohteeseen pitkin samaa kuitua kuin mittaussäteily lähtee anturista (12) ilmaisinelimeen 04).

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittaussäde lähetetään kahdesta eri säteilylähteestä (10,11) pulsseina eri aikoina ja vastaanotetaan yhdessä ilmaisimessa (14) ja että ilmaisinelimen (14) vastaanottama säteilymäärä mitataan pulssin aikana tai sen jälkeen, jolloin saadaan aikaan nesteen ja kiinteän lian selektiivinen mittaus yhdellä ilmaisimella. 15

9. Laitteisto läpinäkyvän levyn pinnalla olevan nesteen ja/tai kiinteän lian toteamiseksi, jossa laitteistossa ainakin yhdestä sähkömagneettisesta säteilylähteestä peräisin olevaa säteilyä kuljetetaan levyn (1) sisällä levypinnoista (2,3) kokonaisheijastuvana säteilynä, jolloin läpinäkyvän levyn (1) pinnalla (2) ja/tai pinnalla (3) olevan nesteen ja/tai lian läsnäolo havaitaan 20 muutoksena säteilyn intensiteetissä, tunnettu siitä, että laitteistossa on ainakin yksi säteilyä lähettävä elin (10,11) sijoitettuna levyn (1) pintaan (2) nähden siten, että säteily siirtyy ilmasta levyn (1) pinnan mittausalueelle ja että sen lähettämä säteily läpäisee levyn (1) sen ollessa kuiva ja/tai puhdas, mutta ainakin osa säteilystä taittuu levypinnalla (2) olevista nestepisaroista ja/tai kokonaisheijastuu levypinnalla (3) olevista nestepisaroista (4) ja/tai siroaa likapisaroista 25 takaisin levyn (1) sisään ja siirtyy sen sisällä levypinnoista (2,3) kokonaisheijastuvana säteilynä, sekä säteilyä vastaanottava ilmaisin (14), joka on sovitettu vastaanottamaan levyn (1) sisässä kokonaisheijastuneena siirtyvää säteilyä ja ilmaisemaan levypinnalla (2) ja/tai levypinnalla (3) oleva neste ja/tai lika vastaanotetun säteilyn intensiteetin kasvamisena.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto sisältää kaksi säteilyä lähettävää elintä, joista toinen säteilylähde (10), jota käytetään nesteen ilmaisemiseen, . on sovitettu siten, että mittaussäteen ja levypinnan (2) välinen, säteilyä vastaanottavaa elintä (14) kohti oleva kulma 81 on välillä 90°-180‘ ja toinen säteilylähde (11), jota käytetään kiinteiden partikkelien ilmaisemiseen, on sovitettu siten, että vastaava kulma 82 on välillä 0°-35 90°, tai kiinteiden partikkelien ilmaisuun käytetty säteily tuodaan levyn sisään esimerkiksi anturipalan välityksellä niin, että se etenee mittauskohdassa kokonaisheijastuen levyn pinnoista (2,3). 95080

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 9-10 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että säteilyä vastaanottava elin käsittää levyn (1) reunaan kiinnitetyn säteilylle herkän ilmaisimen (14).

12. Jonkin patenttivaatimuksen 9-10 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että säteilyä vastaanottavat elimet käsittävät mittaussäteilyä läpäisevää materiaalia olevan anturipalan (12) ja siihen suoraan tai säteilyä siirtävän elimen (20,21) ja/tai kokoavan optiikan (23) välityksellä liitetyn ilmaisimen (14), jolloin levyn (1) sisässä kokonaisheijastuvana siirtyvää säteilyä siirtyy levystä (1) anturipalaan (12) ja sen kautta ilmaisimeen (14). 10

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että anturipala (12) on ulkopinnaltaan varustettu säteilyä läpäisemättömällä ja sisäliepäin heijastamattomalla kerroksella ja että anturipalan (12) levypintaa (2) vastassa olevaan pintaan on muodostettu ikkuna (13) ja ilmaisin (14) on sijoitettu anturipalan (12) ikkunaan (13) nähden siten, että 15 ainoastaan levyn (1) sisässä kokonaisheijastuvana siirtynyt säteily pääsee ilmaisimelle (14), jolloin anturipalan (12) ulkopinta sekä levypinnan (2) ja anturipalan (12) liitospinta on mainittua ikkunaa (13) lukuunottamatta säteilyä läpäisemätön sellaiselta alueelta, että ikkunan (13) ilmaisimen (14) puoleisesta reunasta (D) ilmaisinelimen (14) yläreunaan kulkeva suora muodostaa levypinnan kanssa kulman (a), joka on pienempi kuin kokonaisheijastuksen rajakulma (Θ). 20

14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 9-13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mittaamiseen käytetään haaroitettua kuitua (kl ,k2) niin, että kiinteän lian mittaamiseen käytetty säteily tulee mittauskohteeseen pitkin samaa kuitua (21) kuin mittaussäteily lähtee mittauskohteesta ilmaisinelimelle (14). 25

15. Jonkin patenttivaatimuksen 9-14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että se sisältää elimet mittaussäteen lähettämiseksi säteilylähteestä (10,11) pulsseina sekä elimet ilmaisinelimen (14) vastaanottaman säteilymäärän toteamiseksi pulssin aikana tai sen jälkeen ja vertaamiseksi asetettuun arvoon, jolloin poikkeamaa asetetusta arvosta voidaan käyttää esimer- 30 kiksi tuulilasin pyyhkimen käynnistykseen ja/tai pysäytykseen. 1 il Patenttivaatimuksen 15 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että se sisältää elimet mittaussäteen lähettämiseksi kahdesta säteilylähteestä (10,11) pulsseina eri aikoina sekä elimet pulssien vastaanottamiseksi vastaavasti eri aikoina, jolloin laitteisto soveltuu esimerkiksi ajo- 35 neuvon tuulilasilla olevan veden ja kiinteän lian selektiiviseen ilmaisemiseen ja tuulilasin pyyhkimen ja pesulaitteen tarvepohjaiseen käynnistämiseen ja pysäyttämiseen. 95080