JP2681827B2 - Raindrop measuring device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自然界の雨滴の体積及び径を計測するため
の雨滴計測装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a raindrop measuring device for measuring the volume and diameter of a raindrop in nature.
［従来の技術］ 従来、大気中から地上に落下する雨の雨量を測定する
雨量計のうちで、個々の雨滴について、その径を測定す
ることができ、雨滴径分布を求めることのできる方法と
しては、濾紙によって捕集し、濾紙上の“しみ”から雨
滴の径を推定する方法が採用されている。この方法は、
“しみ”の径を求めるのも人間の目視に頼っているの
で、多数の雨滴の分布を出す時には困難が伴う。[Prior Art] Conventionally, among rain gauges that measure the amount of rain falling from the atmosphere to the ground, as a method that can measure the diameter of each raindrop and determine the raindrop diameter distribution. , A method is used in which the diameter of raindrops is estimated from the "spots" on the filter paper collected by the filter paper. This method
Since the size of "spots" is also determined by human eyes, it is difficult to obtain a large number of raindrop distributions.
この雨滴を濾紙によって捕集する方法の欠点を解消し
たものとして、スイスのディストロメット（Distrome
t）社から、商品名．ディストロメータ（Distrometer）
として市販されているマイクロフォン雨滴計がある。As a solution to the drawback of the method of collecting these raindrops with a filter paper, Distromet of Switzerland (Distrome
t) Company name. Distrometer
There is a microphone raindrop meter marketed as.
このマイクロフォン雨滴計として、第５図のようにデ
ィストロメータは、径20cmの円筒50に、雨受け板51が被
せてあり、雨受け板51への雨滴の52衝突による振動がバ
ネ53に支えられた中央の軸を通って、マイクロフォン54
に伝えられる。雨滴52が雨受け板51の中央と端に当たっ
たときの応答の差、雨受け板51が濡れているときの小雨
滴の応答、変換器の特性などいくつか問題がある（村山
信彦，“これからの気象観測",p44,東京堂出版（1983）
参照。以下、参考文献イと呼ぶ）。As shown in FIG. 5, as the microphone raindrop meter, the distrometer has a cylinder 50 having a diameter of 20 cm covered with a rain receiving plate 51, and a spring 53 supports vibration caused by a rain drop 52 colliding with the rain receiving plate 51. Microphone 54 through the central axis
Conveyed to. There are some problems such as the difference in response when the raindrop 52 hits the center and the edge of the rain catcher plate 51, the response of the light raindrop when the rain catcher plate 51 is wet, and the characteristics of the converter (Nobuhiko Murayama, “ Meteorological observations in the future ", p44, Tokyodo Publishing (1983)
reference. Hereinafter referred to as reference document a).
一方、雨滴によって生じる光のシンチレーションを使
い光伝播路上を平均降水量と粒径分布を逆算する光雨量
計がある。この光雨量計では、数mWのHe−Neレーザビー
ムを遮って雨滴が生じさせるシンチレーションパターン
の落下速度を，光風速計と同様の方法で求める。光雨量
計において、地上付近の雨滴の大きさと終速度の関係か
ら、伝播路上の平均降水量と粒径分布を逆算することが
可能である。この場合、雨滴による光強度変化から同様
に雨滴径を求めることができる。On the other hand, there is a light rain gauge that uses the scintillation of light generated by raindrops to back-calculate the average precipitation and particle size distribution on the light propagation path. In this light rain gauge, the drop velocity of the scintillation pattern that a He-Ne laser beam of several mW is blocked and raindrops are generated is obtained by the same method as that of the optical anemometer. In a light rain gauge, it is possible to back-calculate the average precipitation amount and particle size distribution on the propagation path from the relationship between the size of the raindrop near the ground and the final velocity. In this case, the raindrop diameter can be similarly obtained from the change in light intensity due to the raindrop.
また、第６図に示すように、光雨量計の別のタイプと
して、イリングワース（ILIHZWORTH）らによる光シャド
ウグラフの原理を利用したものがある（A.J.ILLINGWORT
H＆C.J.STEVENS;J.Atmos.Oceanic Technol;４（1987）4
41.）。As shown in Fig. 6, another type of light rain gauge is the one using the principle of the optical shadowgraph by Illingworth (ILIHZWORTH) and others (AJILLINGWORT).
H &C.J.STEVENS; J.Atmos.Oceanic Technol; 4 (1987) 4
41.).
この方法も、雨滴によって発生するパルス対のパルス
の高さと雨滴径との関係により、雨滴径を求めるいるの
であり、直接的に計測しているのではない。Also in this method, the raindrop diameter is obtained from the relationship between the pulse height of a pulse pair generated by raindrops and the raindrop diameter, and is not directly measured.
以上のべた、光強度変化やパルス高さを求める方法
は、長期にわたる計測においては、システム全体の安定
性（アンプ等のゲインの変動を少なくする）を要求さ
れ、高価なシステムになる欠点がある。The above methods for obtaining the change in light intensity and the pulse height require the stability of the entire system (reducing the fluctuation of the gain of the amplifier, etc.) in the long-term measurement, and have the drawback of becoming an expensive system. .
原子炉内等における滴下液滴の径を計測する方法とし
て、第７図に示す一次光センサを用いた方法がある（特
開昭61−16511号）。この方法は、滴下する液滴72に平
行光線70を照射し、その反射光及び透過屈折光を光学結
像系74により結像させ、一次元光センサ73上の反射光及
び透過屈折光の２つの輝点間の距離r1＋r2を検出するも
のである。As a method for measuring the diameter of the dropped liquid droplets in a nuclear reactor or the like, there is a method using a primary optical sensor shown in FIG. 7 (Japanese Patent Laid-Open No. 61-16511). In this method, a droplet 72 to be dropped is irradiated with a parallel light beam 70, and reflected light and transmitted refracted light thereof are imaged by an optical imaging system 74. The distance r 1 + r 2 between two bright points is detected.
具体的に説明すると、この検出方法は、第８図（ａ）
に示すように、各液滴に平行光線70を照射することによ
って得られる反射光及び透過屈折光が夫々の輝点となっ
て液滴から出射することを利用したものである。ここ
で、各液滴から得られる反射光及び透過屈折光の液滴中
心からの距離を夫々R1及びR2とすると、両輝点間の距離
は、R1＋R2となる。More specifically, this detection method is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the reflected light and the transmitted refracted light obtained by irradiating each droplet with the parallel rays 70 serve as respective bright spots and are emitted from the droplet. Here, if the distances of the reflected light and the transmitted refracted light obtained from each droplet from the center of the droplet are R 1 and R 2 , respectively, the distance between both bright points is R 1 + R 2 .
一方、両輝点位置は液滴の屈折率及び入射光の液滴に
対する入射角によって、一義的に定まるから、距離R1＋
R2から液滴の系を求めることができる。実際には、液滴
からの反射光及び透過屈折光は、光学結像系74により拡
大されて、第８図（ｂ）に示す一次元光センサ73に与え
られる。On the other hand, since the positions of both bright spots are uniquely determined by the refractive index of the droplet and the incident angle of the incident light with respect to the droplet, the distance R 1 +
The system of droplets can be determined from R 2 . Actually, the reflected light and the transmitted refracted light from the droplet are magnified by the optical imaging system 74 and are given to the one-dimensional optical sensor 73 shown in FIG. 8 (b).
一次元センサ73上の反射光及び透過屈折光の２つの輝
点間の距離r1＋r2は、反射光及び透過屈折光の夫々の入
射角θ1,θ２及び光学結像系の倍率ｍとから、液滴の半
径Ｒ（＝r/m）は次式（第１式）により算出される。The distance r 1 + r 2 between the two bright points of the reflected light and the transmitted refracted light on the one-dimensional sensor 73 is determined by the incident angles θ 1 and θ 2 of the reflected light and the transmitted refracted light and the magnification m of the optical imaging system. Therefore, the radius R (= r / m) of the droplet is calculated by the following equation (first equation).
但し、θ1,θ2,は、 θ１＝（π−θ）/2 ……（第２式） θ２＝（θ＋２φ）/2 ……（第３式） より算出される。 However, θ1 and θ2 are as follows: θ 1 = (π−θ) / 2 …… (Formula 2) θ 2 = (θ + 2φ) / 2 …… (Formula 3) It is calculated from:
［発明が解決しようとする課題］ この方法による滴下液滴の検出装置を雨量計に適用し
たときに、下記（い）〜（は）のような問題点が生じ
る。[Problems to be Solved by the Invention] The following problems (i) to () occur when the dropping liquid drop detection device according to this method is applied to a rain gauge.
（い）液滴径の検出限界と、光源の必要強度。(Ii) Detection limit of droplet size and required intensity of light source.
第９図は、一次元センサーとして、4096画素CCDセン
サを用いて直径5mmのボールレンズを計測したときの画
素ごとの出力波形を示す図である。ここでは、光源とし
て直線偏光を用いた場合の計測結果を示している。この
図において、一般的に反射光は、透過屈折光のピーク光
量（図の一番高い所の光量の）1/10以下の大きさであ
る。液滴径を求める為には、反射光及び透過屈折光の両
方が適当な強度を有する必要がある。FIG. 9 is a diagram showing an output waveform for each pixel when a ball lens having a diameter of 5 mm is measured using a 4096 pixel CCD sensor as a one-dimensional sensor. Here, the measurement result when linearly polarized light is used as the light source is shown. In this figure, the reflected light is generally 1/10 or less of the peak light quantity (of the highest light quantity in the figure) of the transmitted refracted light. In order to obtain the droplet diameter, both the reflected light and the transmitted refracted light need to have appropriate intensities.
一方、本発明者らは試験研究による知見から、反射光
や透過屈折光のピーク光量は、液滴径に比例することが
判明している。光源の光強度を増すと、微小液滴の検出
は可能となるが、今度は大きな液滴の透過屈折光が、飽
和する欠点がある。On the other hand, the inventors of the present invention have found that the peak light amount of reflected light and transmitted refracted light is proportional to the droplet diameter, based on the findings of the test study. Increasing the light intensity of the light source enables detection of minute droplets, but this time has the drawback that the transmitted refracted light of large droplets is saturated.
（ろ）光源強度プロフィルの平坦性。(B) Flatness of light source intensity profile.
He−Neレーザの強度プロフィル（光束断面光量分布）
はガウス分布であるため、平行光線の強度プロフィルも
ガウス分布となる。即ち、光軸中心近くでは、光の強さ
は大きいが、端に近づくと低下してしまう。He-Ne laser intensity profile (light flux cross-section light intensity distribution)
Has a Gaussian distribution, the intensity profile of parallel rays also has a Gaussian distribution. That is, the intensity of light is large near the center of the optical axis, but decreases near the end.
このため、光軸中心付近では、微小液滴からの散乱光
を検出できるが、端に近づくと、大きな液滴しか検出で
きない。検出が可能な液滴径が光軸中心と端では差が生
じてしまい、液滴径分布を正確に求められないという致
命的な欠点を有する。For this reason, scattered light from minute droplets can be detected near the center of the optical axis, but only large droplets can be detected near the edge. There is a fatal defect that the detectable droplet diameter differs between the center and the end of the optical axis, and the droplet diameter distribution cannot be accurately obtained.
（は）ダイナミックレンジ 第７図の滴下液滴検出装置は、人が直接近づくことの
できない原子炉格納容器内などで使用するこを前提に開
発されたものであり、光源のHe−Neレーザの強度をいく
ら大きくしても、人体に対する危険性は考慮しなくても
良い。(Ha) Dynamic range The drip-droplet detection device in Fig. 7 was developed on the assumption that it will be used in a reactor containment vessel, etc. where people cannot directly access it. No matter how great the strength is, it is not necessary to consider the danger to the human body.
しかし、このような構成の滴下液滴検出装置を利用し
た雨量計においては、自然界の降雨を計測するため、あ
る限られた場所に設置されるとはいえ、人が接近するこ
とも予測される。こんのめ、光源の光強度は低いものが
望ましい。また、一般的に雨量計の使用は、気象観測な
どにおいて、長期連続することが多い。このため、前述
のように、強力なレーザ光源を用いない場合において
も、消費電力の小さい光源が必要とされる。However, in a rain gauge using the droplet drop detection device having such a configuration, since it is installed in a limited place in order to measure rainfall in the natural world, it is predicted that a person will approach it. . As a matter of fact, it is desirable that the light intensity of the light source is low. In addition, the use of rain gauges is often continuous for a long period of time, such as in weather observation. Therefore, as described above, a light source with low power consumption is required even when a strong laser light source is not used.
そこで、本発明の技術的課題は、強力なレーザ光源を
使用しないので安全、また、消費電力の少なく経済的な
雨滴計測装置を提供することにある。Therefore, a technical object of the present invention is to provide a raindrop measuring device which is safe and economical with less power consumption because it does not use a powerful laser light source.
［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、落下する雨滴に平行光線を入射させ
る平行光線発生部と、該雨滴により散乱される反射光と
該雨滴を透過する透過屈折光との２つの輝点間の距離を
検出する検出部と、該検出部により検出された輝点間の
距離の値から雨滴の径を計測する演算部とを有し、前記
検出部は、前記２つの輝点間の距離を光学結像系により
前記透過屈折光と前記反射光とを一次元センサ上に結像
させて検出し、前記演算部は、前記光学結像系の倍率と
前記一次元光センサ上の前記２つの輝点間の距離から雨
滴の径を演算する構成を備えた雨滴計測装置において、
前記平行光線発生部は、ガウス分布型の強度プロフィル
を持つレーザ光を均一な強度プロフィルを持つ平行光線
に変える凹レンズと凸レンズとからなる第１の光線変換
部と、前記第１の光線変換部からの平行光線をスリット
状平行光線に変換する第２の光線変換部とを有し、前記
スリット状平行光線は、前記雨滴を検出する範囲を均一
な強度で照明することを特徴とする雨滴計測装置が得ら
れる。[Means for Solving the Problem] According to the present invention, there are provided a parallel light ray generation unit for making parallel light rays incident on a falling raindrop, a reflected light scattered by the raindrop, and a transmitted refracted light transmitted through the raindrop. The detector includes a detector that detects a distance between two bright spots, and a calculator that measures the diameter of a raindrop from the value of the distance between the bright spots detected by the detector. The distance between points is detected by forming an image of the transmitted refracted light and the reflected light on a one-dimensional sensor by an optical imaging system, and the arithmetic unit is a magnification of the optical imaging system and the one-dimensional optical sensor. In a raindrop measuring device having a configuration for calculating the diameter of a raindrop from the distance between the above two bright spots,
The parallel light beam generation unit includes a first light beam conversion unit including a concave lens and a convex lens that converts a laser beam having a Gaussian distribution intensity profile into a parallel light beam having a uniform intensity profile, and the first light beam conversion unit. And a second light ray conversion unit for converting parallel rays of light into slit-shaped parallel rays, and the slit-shaped parallel rays illuminate the raindrop detection range with uniform intensity. Is obtained.
本発明によれば、落下する雨滴に平行光線を入射させ
る平行光線発生部と、該雨滴により散乱される反射光と
該雨滴を透過する透過屈折光との２つの輝点間の距離を
検出する検出部と、該検出部により検出された輝点間の
距離の値から雨滴の径を計測する演算部とを有し、前記
検出部は、前記２つの輝点間の距離を光学結像系により
前記透過屈折光と前記反射光とを一次元センサ上に結像
させて検出し、前記演算部は、前記光学結像系の倍率と
前記一次元光センサ上の前記２つの輝点間の距離から雨
滴の径を演算する構成を備えた雨滴計測装置において、
前記平行光線発生部は、前記一次元光センサの光軸に対
し、互いに対称となる角度より２方向から入射させる一
対の光源を備え、前記演算部は前記一対の光源の一方か
らの平行光線による反射光と、前記一対の光源の他方か
らの平行光線による透過光とが完全に重なるときには、
その重なりの結果、得られる２つの輝点の間の距離か
ら、前記一対の光源の一方からの平行光線による反射光
と、前記一対の光源の他方からの平行光線による透過光
とが明確に区別できるときには、光強度の強い各々の光
源による透過屈折光による２つの輝点間の距離から、前
記雨滴の径を夫々演算することを特徴とする雨滴計測装
置が得られる。According to the present invention, a distance between two bright spots of a parallel light ray generation unit for making parallel light rays incident on a falling raindrop and a reflected light scattered by the raindrop and a transmitted refracted light passing through the raindrop is detected. The detection unit and a calculation unit that measures the diameter of the raindrop from the value of the distance between the bright points detected by the detection unit, and the detection unit determines the distance between the two bright points by the optical imaging system. The transmitted and refracted light and the reflected light are imaged and detected on a one-dimensional sensor, and the calculation unit calculates the magnification between the optical imaging system and the two bright points on the one-dimensional optical sensor. In a raindrop measuring device having a configuration for calculating the diameter of a raindrop from a distance,
The parallel light ray generation unit includes a pair of light sources that are incident from two directions at an angle symmetrical to each other with respect to the optical axis of the one-dimensional optical sensor, and the calculation unit uses parallel light rays from one of the pair of light sources. When the reflected light and the transmitted light by the parallel rays from the other of the pair of light sources completely overlap,
As a result of the overlap, from the distance between the two bright points obtained, reflected light by parallel rays from one of the pair of light sources and transmitted light by parallel rays from the other of the pair of light sources are clearly distinguished. When possible, it is possible to obtain a raindrop measuring device characterized in that the diameter of each raindrop is calculated from the distance between two bright points due to the transmitted refraction light from each light source having a high light intensity.
本発明によれば、落下する雨滴に平行光線を入射させ
る平行光線発生部と、該雨滴により散乱される反射光と
該雨滴を透過する透過屈折光との２つの輝点間の距離を
検出する検出部と、該検出部により検出された輝点間の
距離の値から雨滴の径を計測する演算部とを有し、前記
検出部は、前記２つの輝点間の距離を光学結像系により
前記透過屈折光と前記反射光とを一次元センサ上に結像
させて検出し、前記演算部は、前記光学結像系の倍率と
前記一次元光センサ上の前記２つの輝点間の距離から雨
滴の径を演算する構成を備えた雨滴計測装置において、
前記平行光線発生部は、前記一次元光センサの光軸に対
し、互いに対称となる角度より２方向から入射させる一
対の光源を備え、前記一対の光源は、ガウス分布型の強
度プロフィルを持つレーザ光を均一な強度プロフィルを
持つ平行光線に変える第１の光線変換部と、前記第１の
光線変換部からの平行光線をスリット状平行光線に変換
する第２の光線変換部とを有し、前記スリット状平行光
線は、前記雨滴を検出する範囲を均一な強度で照明し、
前記演算部は前記一対の光源の一方からの平行光線によ
る反射光と、前記一対の光源の他方からの平行光線によ
る透過光とが完全に重なるときには、その重なりの結
果、得られる２つの輝点の間の距離から、前記一対の光
源の一方からの平行光線による反射光と、前記一対の光
源の他方からの平行光線による透過光とが明確に区別で
きるときには、光強度の強い各々の光源による透過屈折
光による２つの輝点間の距離から、前記雨滴の径を夫々
演算することを特徴とする雨滴計測装置が得られる。According to the present invention, a distance between two bright spots of a parallel light ray generation unit for making parallel light rays incident on a falling raindrop and a reflected light scattered by the raindrop and a transmitted refracted light passing through the raindrop is detected. The detection unit and a calculation unit that measures the diameter of the raindrop from the value of the distance between the bright points detected by the detection unit, and the detection unit determines the distance between the two bright points by the optical imaging system. The transmitted and refracted light and the reflected light are imaged and detected on a one-dimensional sensor, and the calculation unit calculates the magnification between the optical imaging system and the two bright points on the one-dimensional optical sensor. In a raindrop measuring device having a configuration for calculating the diameter of a raindrop from a distance,
The parallel light beam generation unit includes a pair of light sources that are incident from two directions at an angle symmetrical to each other with respect to the optical axis of the one-dimensional photosensor, and the pair of light sources is a laser having a Gaussian distribution intensity profile. A first light ray conversion unit for converting light into parallel light rays having a uniform intensity profile, and a second light ray conversion unit for converting the parallel light rays from the first light ray conversion unit into slit-shaped parallel light rays, The slit-shaped parallel light illuminates the raindrop detection range with uniform intensity,
When the reflected light by the parallel light rays from one of the pair of light sources and the transmitted light by the parallel light rays from the other of the pair of light sources completely overlap with each other, the calculation unit obtains two bright spots as a result of the overlap. When the reflected light by the parallel light rays from one of the pair of light sources and the transmitted light by the parallel light rays from the other of the pair of light sources can be clearly distinguished from the distance between the light sources, A raindrop measuring device characterized in that the diameters of the raindrops are respectively calculated from the distance between two bright points due to the transmitted refracted light.
［作 用］ 本発明に雨滴計測装置においては、平行光線発生部は
落下する雨滴に平行光線を入射させる。[Operation] In the raindrop measuring apparatus according to the present invention, the parallel light ray generation unit causes the parallel light rays to enter the falling raindrops.
検出部は、光学結像系と一次元光センサとを有する。
光学結像系はこの落下する雨滴により散乱される反射光
と該雨滴を透過する透過屈折光とを結像させ。一次元光
センサは、この光学結像系により結像した前記反射光及
び前記透過屈折光とに対応した２つの輝点間の距離を検
出する。The detection unit has an optical imaging system and a one-dimensional optical sensor.
The optical imaging system forms an image of the reflected light scattered by the falling raindrops and the transmitted refracted light that passes through the raindrops. The one-dimensional optical sensor detects a distance between two bright points corresponding to the reflected light and the transmitted refracted light imaged by the optical imaging system.
演算部はこの光学結像系の倍率とこの一次元光センサ
により検出された輝点間の距離の値から雨滴の径を計測
する。The arithmetic unit measures the diameter of the raindrop from the magnification of the optical imaging system and the value of the distance between the bright spots detected by the one-dimensional optical sensor.
そして、前記平行光線発生部は、第１の光線変化部と
第２の光線変換部とを有する。第１の光線変換部は、ガ
ウス分布型の強度プロフィルを持つレーザ光を均一な強
度プロフィルを持つ平行光線に変え、第２の光線変換部
は、前記第１の光線変換部からの平行光線をスリット状
平行光線に変換する。このスリット状平行光線は、前記
雨滴を検出する範囲を均一な強度で照明する。The parallel light ray generation section has a first light ray changing section and a second light ray converting section. The first light ray conversion unit changes the laser light having a Gaussian distribution intensity profile into parallel light rays having a uniform intensity profile, and the second light ray conversion unit changes the parallel light rays from the first light ray conversion unit. Convert to slit parallel rays. The slit-shaped parallel rays illuminate the raindrop detection range with uniform intensity.
さらに、本発明においては、演算部は、前記平行光線
の一対を一次元光センサの光軸に対し、互いに対称とな
る角度より２方向から入射させ、前記一対の平行光線の
一方の光源による反射光と、前記一対の平行光線の残り
の光源による透過光とが完全に重なるときには、その重
なりの結果、得られる２つの輝点の間の距離から、前記
一対の平行光線の一方の光源による反射光と、前記一対
の平行光線の残りの光源による透過光とが明確に区別で
きるときには、光強度の強い夫々の光源による透過屈折
光による２つの輝点の間の距離から、雨滴の径を夫々演
算する。Further, in the present invention, the arithmetic unit causes the pair of parallel rays to be incident from two directions from angles that are symmetrical to each other with respect to the optical axis of the one-dimensional optical sensor, and reflects the pair of parallel rays by one of the light sources. When the light completely overlaps the transmitted light of the remaining light source of the pair of parallel rays, the distance between the two bright points obtained as a result of the overlap causes the reflection of the pair of parallel light rays by one of the light sources. When the light and the light transmitted by the remaining light sources of the pair of parallel light rays can be clearly distinguished, the diameters of the raindrops are respectively determined from the distances between the two bright points due to the refracted light transmitted by the light sources having high light intensity. Calculate
［実施例］ 本発明の実施例について説明する。[Example] An example of the present invention will be described.
第１図（ａ）は本発明の実施例に係る雨滴計測装置の
一構成例を示す図である。図示された雨滴計測装置は、
光学結像系１と、一次元光センサ２とを有する検出部10
と、この光学結像系１及び光センサ２の光軸３に対して
θの角度をなす平行光線４を放射する第１の平行光源20
と、光軸３の逆側で、この光軸３に対してθの角度をな
す平行光線５を放射する第２の平行光源20′とを有する
平行光線発生部とを備えている。FIG. 1 (a) is a diagram showing a configuration example of a raindrop measuring device according to an embodiment of the present invention. The illustrated raindrop measuring device
Detection unit 10 having optical imaging system 1 and one-dimensional optical sensor 2
And a first parallel light source 20 for emitting a parallel light beam 4 forming an angle θ with respect to the optical axis 3 of the optical imaging system 1 and the optical sensor 2.
And a second parallel light source 20 ', which emits a parallel light beam 5 that forms an angle θ with respect to the optical axis 3 on the opposite side of the optical axis 3.
第１及び第２の平行光源20及び20′からの夫々の平行
光線５及び６の夫々の反射光及び透過屈折光は、光学結
像系１を通って、一次元光センサ上２に結像し、夫々の
輝点に対応した情報を演算部30に送り出す。The reflected light and the transmitted refracted light of the respective parallel rays 5 and 6 from the first and second parallel light sources 20 and 20 'are imaged on the one-dimensional photosensor 2 through the optical imaging system 1. Then, the information corresponding to each bright spot is sent to the arithmetic unit 30.
演算部30では、第８図（ａ）及び（ｂ）で説明したも
のと同様に検出部10からの入射角θ1,θ２及び輝点間距
離r1＋r2の情報から、前述の第１式により、液滴の径Ｒ
を算出する。Similar to that described with reference to FIGS. 8A and 8B, the calculation unit 30 uses the information on the incident angles θ 1 and θ 2 from the detection unit 10 and the inter-bright spot distance r 1 + r 2 to determine the above-mentioned values. From formula 1, drop diameter R
Is calculated.
第１図（ｂ）は本発明の実施例に係る雨滴計測装置の
他の構成例を示す図である。FIG. 1 (b) is a diagram showing another configuration example of the raindrop measuring apparatus according to the embodiment of the present invention.
第１図（ｂ）に示された雨滴計測装置は、光学結像系
１と一次元光センサ２とを有する検出部10と、この光学
結像系１及び光センサ２の光軸３に対してθの角度をな
す平行光線４を放射する平行光源20と、この平行光線４
の放射方向に配された半透過鏡７と、互いに反射面が直
角に交差するように配された全反射鏡8,8′と、検出部1
0に接続された演算部30とを有している。The raindrop measuring apparatus shown in FIG. 1 (b) has a detector 10 having an optical imaging system 1 and a one-dimensional optical sensor 2, and an optical axis 3 of the optical imaging system 1 and the optical sensor 2. And a parallel light source 20 that emits a parallel light beam 4 that forms an angle θ.
The semi-transmissive mirrors 7 arranged in the radiation direction, the total reflection mirrors 8 and 8 ′ arranged so that their reflection surfaces intersect each other at a right angle, and the detection unit 1
And the arithmetic unit 30 connected to 0.
半透過鏡７は、平行光源20からの平行光線４の放射方
向に対して一定の角αだけ傾斜しており、入射した平行
光線の一部4aは透過して光軸に対してθの角度をなして
光軸と交差し、交差位置６にある液滴に入射する。The semi-transmissive mirror 7 is tilted by a constant angle α with respect to the emission direction of the parallel light beam 4 from the parallel light source 20, and a part 4a of the incident parallel light beam is transmitted to form an angle θ with respect to the optical axis. And intersects the optical axis, and is incident on the droplet at the intersection position 6.
一方、半透過鏡７に入射した平行光線４の他の一部4b
は反射して、全反射鏡８にこの反射面の法線方向に対し
てβの角度をなして入射及び反射し、反射光4cとなっ
て、全反射鏡８′にこの反射面の法線方向に対してγの
角度をなして入射及び反射して反射光4dとなり、光軸に
対してθの角度をなして、光軸に対して前述の平行光線
の一部4bとは逆側から光軸３と交差し、交差位置６にあ
る液滴に入射する（但し、各角度間の関係は、α−β−
γ−π＝θで与えられる）。On the other hand, another part 4b of the parallel light beam 4 incident on the semi-transmissive mirror 7
Is reflected and is incident on and reflected by the total reflection mirror 8 at an angle of β with respect to the normal direction of this reflection surface, and becomes reflected light 4c, which is reflected on the total reflection mirror 8'by the normal line of this reflection surface. Incident and reflected at an angle of γ with respect to the direction to be reflected light 4d, and at an angle of θ with respect to the optical axis, from the side opposite to the part 4b of the parallel rays described above with respect to the optical axis. It intersects with the optical axis 3 and is incident on the droplet at the intersection position 6 (however, the relationship between the angles is α-β-
γ-π = θ).
平行光源20からの夫々の平行光線４の一部4a及びもう
一つの一部4cは、液滴に入射し、夫々の反射光及び透過
屈折光となり光学結像系１を通って、一次元光センサ上
２に夫々結像し、夫々の輝点に対応した情報を演算部30
に送り出す。A part 4a and another part 4c of each of the parallel rays 4 from the parallel light source 20 are incident on the droplet and become reflected light and transmitted refracted light, respectively, and pass through the optical imaging system 1 to generate one-dimensional light. An image is formed on each of the sensors 2 and information corresponding to each bright spot is calculated by the arithmetic unit 30.
To send out.
演算部30では、検出部10からの入射角θ1,θ２及び輝
点間距離r1＋r2の情報から、前述の第１式により、液滴
の径Ｒを算出する。The calculation unit 30 calculates the diameter R of the droplet from the information of the incident angles θ 1 and θ 2 from the detection unit 10 and the inter-bright spot distance r 1 + r 2 by the above-described first equation.
第１図及び第２図に示された平行光源20は、第２図
（ａ）又は第２図（ｂ）に示された光学系と、第２図
（ｃ）に示された光学系との組み合わせによって、構成
される。The parallel light source 20 shown in FIGS. 1 and 2 includes the optical system shown in FIG. 2 (a) or 2 (b) and the optical system shown in FIG. 2 (c). It is configured by a combination of.
即ち、第２図（ａ）において、He−Neレーザからのビ
ームは、２枚の全反射ミラーにより方向転換され、ビー
ムエキスパンダ部111で拡大され、第１のシリンドリカ
ルレンズ，第２をシリンドリカルレンズからなる光線変
換部を透過して、スリット状の平行光線からなる。一
方、第２図（ｂ）において、He−Neレーザからのビーム
は、２枚の全反射ミラーにより方向転換され、ビームエ
キスパンダ部111で拡大され、第1,第2,第3,及び第４の
プリズムを夫々透過して、第２図（ａ）と同様のスリッ
ト状の平行光線になる。That is, in FIG. 2A, the beam from the He-Ne laser is redirected by the two total reflection mirrors, expanded by the beam expander unit 111, and the first cylindrical lens and the second cylindrical lens are used. The light beam is transmitted through the light beam conversion unit consisting of, and is composed of slit-like parallel light beams. On the other hand, in FIG. 2 (b), the beam from the He-Ne laser is redirected by the two total reflection mirrors, expanded by the beam expander unit 111, and the first, second, third, and After passing through the prisms No. 4 respectively, it becomes a slit-like parallel light beam similar to FIG.
ここで、本発明の実施例に係る平行光源20,は、第２
図（ａ）及び（ｂ）のビームエキスパンダ部111に、第
２図（ｃ）のような平行光線変換部を有する。従って、
２種の光線変換部を有することになる。Here, the parallel light source 20 according to the embodiment of the present invention is
The beam expander unit 111 in FIGS. 2A and 2B has a parallel light beam conversion unit as shown in FIG. Therefore,
It has two kinds of light ray conversion parts.
第２図（ｃ）において、平行光線変換部は、一対の非
球面レンズ21及び22を有する。一方の非球面レンズ21は
凹面、他方の非球面レンズ22は凸面を夫々有する。In FIG. 2C, the parallel light beam conversion unit has a pair of aspherical lenses 21 and 22. One aspherical lens 21 has a concave surface, and the other aspherical lens 22 has a convex surface.
左方から入射した、光強度がガウス分布のプロフィル
をもつ入射光23は、この２枚の非球面レンズ21及び22を
透過して、均一な強度プロフィルを有する平坦光24に変
換される。Incident light 23, which is incident from the left and has a profile with a Gaussian distribution of light intensity, passes through these two aspherical lenses 21 and 22 and is converted into flat light 24 having a uniform intensity profile.
第３図（ａ）は第１図（ａ）及び（ｂ）の雨滴計測装
置を使用した場合において、反射光と、透過光とが一致
した場合の入射角θと光強度との関係を模式的に示す図
である。FIG. 3 (a) is a schematic view of the relationship between the incident angle θ and the light intensity when the reflected light and the transmitted light match when the raindrop measuring device of FIGS. 1 (a) and 1 (b) is used. FIG.
第３図（ａ）において、第１の光源による輝点（上
図）と第２の光源による輝点（中図）とが一致した場合
（下図）において、実際の液滴の半径は、次式により算
出できる。In FIG. 3 (a), when the bright spot (upper diagram) by the first light source and the bright spot (middle diagram) by the second light source match (lower diagram), the actual radius of the droplet is It can be calculated by a formula.
ここで、 r1＋r2はセンサ上の２つの輝点間の距離 θ１は反射光の入射角 θ２は透過屈折光の入射角 を夫々示す。 Here, r 1 + r 2 is the distance between two bright points on the sensor, θ 1 is the incident angle of reflected light, and θ 2 is the incident angle of transmitted refracted light.
第３図（ｂ）は第１図（ａ）及び（ｂ）の装置を使用
した場合において、反射光と、透過光とが完全に分離で
きる場合の入射角θと光強度との関係を示す図である。
この図において、上図は第１の平行光源による輝点、中
図は第２の平行光源による輝点、下図は第１及び第２の
平行光源による輝点を示す。FIG. 3 (b) shows the relationship between the incident angle θ and the light intensity when the reflected light and the transmitted light can be completely separated when the device of FIGS. 1 (a) and 1 (b) is used. It is a figure.
In this figure, the upper diagram shows the bright spots by the first parallel light source, the middle diagram shows the bright spots by the second parallel light source, and the lower diagram shows the bright spots by the first and second parallel light sources.
第３図（ｂ）のように、透過屈折光のみで、Ｒを求め
るには、θ２のみとなるために、（１）式を次の（２）
式のように読み替えることができる。As shown in FIG. 3 (b), in order to obtain R from only the transmitted refracted light, only θ2 is necessary. Therefore, the equation (1) is changed to the following (2)
It can be read like an expression.
第３図（ａ），第３図（ｂ）のいずれかを用いる理由
は、２つのピークが近接した位置にある場合において
は、ピークが一つの山か、２つの山かの判別が必要にな
り、更に、ピークの位置も不明確になるためである。両
者ともに一次光センサの光軸中心から雨滴の位置が外れ
た場合には、計算により、入射角度の補正を行う必要が
ある（特願昭63−268802号）。 The reason for using either FIG. 3 (a) or FIG. 3 (b) is that when two peaks are close to each other, it is necessary to determine whether the peaks are one peak or two peaks. This is because the position of the peak becomes unclear. In both cases, when the position of the raindrop deviates from the center of the optical axis of the primary optical sensor, it is necessary to correct the incident angle by calculation (Japanese Patent Application No. 63-268802).
更に、第２図（ｃ）に示したビームエキスパンダ部を
有する本発明の実施例に係る雨滴計の効果を説明する。Further, the effect of the raindrop meter according to the embodiment of the present invention having the beam expander section shown in FIG. 2 (c) will be described.
ビームエキスパンダ部で光強度を均一分布にする場合
につれて説明する。The case where the light intensity is uniformly distributed in the beam expander will be described.
第２図（ｃ）に示すように、本発明の実施例に係る雨
滴計では、光強度を均一分布にしているため、ビーム径
の1/e（ｅは自然対数の底）の点までのエネルギーを利
用することができて、エネルギー利用率は、63％程度と
なる。As shown in FIG. 2 (c), in the raindrop meter according to the embodiment of the present invention, since the light intensity is evenly distributed, the beam diameter up to the point 1 / e (e is the base of the natural logarithm). Energy can be used, and the energy utilization rate is about 63%.
一方、第２図で示すようなビームエキスパンダ111を
使用せずビームを単に拡大するだけの場合、第４図で示
すように、ビーム中心の値の−４％即ち100〜96％の点
までのエネルギーしか利用できない。On the other hand, when the beam is simply expanded without using the beam expander 111 as shown in FIG. 2, as shown in FIG. 4, the beam center value is -4%, that is, 100 to 96%. Only the energy of can be used.
1/eの点まで示したビーム径を1mmとすれば、96％の点
までの径は、約0.2mmとなり、エネルギー利用率は、約1
6％に過ぎない。If the beam diameter shown up to the point of 1 / e is 1 mm, the diameter up to the point of 96% is about 0.2 mm, and the energy utilization rate is about 1
Only 6%.
従って、本発明の実施例に係る装置を用いた場合に
は、約４倍の効率が得られることになる。また、従来の
ように、1/e点までの単に拡げただけで用いると、エネ
ルギー利用率は、同じであるが、光軸中心と端部との光
量比は、1:0.37であり、均一光とすることにより、1/0.
37＝2.7倍の光強度を得たのと等価となる。Therefore, when the device according to the embodiment of the present invention is used, an efficiency of about 4 times is obtained. Also, when used by simply expanding to the 1 / e point as in the past, the energy utilization rate is the same, but the light quantity ratio between the center of the optical axis and the end is 1: 0.37, which is uniform. By making it light, 1/0.
This is equivalent to obtaining a light intensity of 37 = 2.7 times.
本発明の実施例に係る装置を用いた場合には、第１図
（ａ）のように、２方向から入射することにより、反射
光と、透過屈折光との強度比を1:Aとして、両者が重な
る角度を選択した時には、強度を１＋Ａに、また、両者
が分離した角度θを選択した時でも、強度をＡ倍に高め
ることができる。Ａ≒10であり、光強度を１桁上げるこ
とが可能となる。In the case of using the device according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1 (a), the intensity ratio of the reflected light and the transmitted refracted light is set to 1: A by entering from two directions. When the angle at which they overlap is selected, the strength can be increased to 1 + A, and even when the angle θ at which they are separated is selected, the strength can be increased to A times. Since A≈10, the light intensity can be increased by one digit.
次に、第１図（ｂ）のように、1/2分割した後に、入
射する場合を考える。強度比を前述の1:Aとすると、 1.反射光と、透過屈折光とが重なる角度θについては、 1/2＋A/2 2.両者が分離した角度θについては、 A/2 となり、Ａ≒10であることから、約５倍以上に光強度を
高めることができる。Next, as shown in FIG. 1 (b), consider a case where the light is incident after being divided into ½. Assuming that the intensity ratio is 1: A, 1. The angle θ at which the reflected light and the transmitted refracted light overlap is 1/2 + A / 2. 2. The angle θ at which they are separated is A / 2. Since ≈10, the light intensity can be increased about 5 times or more.
また、ビームエキスパンダで光強度を均一分布にする
と、等価的に2.7倍の光強度が得られる。Moreover, if the light intensity is uniformly distributed by the beam expander, light intensity of 2.7 times is equivalently obtained.
これを、上記の２方向から、入射光を組合せることに
より、１つの平行光源を1/2分割する場合についてで
も、 2.7×５＝13.5倍 の光強度が得られることになる。By combining this with incident light from the above two directions, a light intensity of 2.7 × 5 = 13.5 times can be obtained even when one parallel light source is divided into halves.
第１図（ａ）及び（ｂ）いずれについても、検出すべ
き２つの輝点は、同じ強さであり、ダイナミックレンジ
は、Ａ倍に拡がることになる。In both FIGS. 1 (a) and 1 (b), the two bright spots to be detected have the same intensity, and the dynamic range is expanded A times.
即ち、光量的には大きい液滴を6mmとすれば、下は0.1
mmまでの検出が可能となる。That is, if the droplet size is 6 mm, the lower one is 0.1
It is possible to detect up to mm.
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、強力なレーザ
光源を使用しないので安全で、また、消費電力の少なく
経済的な雨滴計測装置を提供することができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since a powerful laser light source is not used, it is possible to provide a safe raindrop measuring device with low power consumption.
第１図（ａ）は本発明の実施例に係る雨滴計測装置の一
構成例を示す図、第１図（ｂ）は本発明の実施例に係る
雨滴計測装置の他の構成例を示す図、第２図（ａ），
（ｂ），（ｃ）は本発明の実施例に係る平行光源を説明
するための図、第３図（ａ）は第１図（ａ）及び（ｂ）
の雨滴計測装置を使用した場合において、反射光と、透
過光とが一致した場合の入射角θと光強度との関係を模
式的に示す図、第３図（ｂ）は第１図（ａ）及び（ｂ）
の装置を使用した場合において、反射光と、透過光とが
完全に分離できる場合の入射角θと光強度との関係を示
す図、第４図は平行光線のエネルギー利用率を示す図、
第５図は従来の雨量計の一例を示す図、第６図は従来の
光雨量計の一例を示す図、第７図は従来の滴下液滴の検
出装置の一構成例を示す図、第８図（ａ）は第７図の滴
下液滴の検出装置の構成原理を示す図、第８図（ｂ）は
第７図の滴下液滴の検出装置の一次元センサ上の像を示
す図、第９図は4096画素CCDセンサの検出波形を示す図
である。 図中、１は光学結像系、２は一次元光センサ、３は光
軸、４及び５は平行光線、７は半透鏡、８及び８′は全
反射鏡、10は検出部、20及び20′は平行光源、21及び22
は非球面レンズ、23は入射光、24は出射光、30は演算
部、50は円筒、51は雨受け板、53はバネ、54はマイクロ
ホン、70は光、71は平行光源、72は滴下液滴、73は一次
元光センサ、74は光学結像系、111はビームエキスパン
ダである。1 (a) is a diagram showing a configuration example of a raindrop measuring device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) is a diagram showing another configuration example of a raindrop measuring device according to an embodiment of the present invention. , FIG. 2 (a),
(B) and (c) are views for explaining a parallel light source according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 (a) is FIG. 1 (a) and (b).
FIG. 3 (b) is a diagram schematically showing the relationship between the incident angle θ and the light intensity when the reflected light and the transmitted light match when the raindrop measuring device of FIG. ) And (b)
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the incident angle θ and the light intensity when the reflected light and the transmitted light can be completely separated when the device of FIG.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a conventional rain gauge, FIG. 6 is a diagram showing an example of a conventional optical rain gauge, and FIG. 7 is a diagram showing an example of a configuration of a conventional dropping droplet detection device. FIG. 8 (a) is a diagram showing the configuration principle of the dropped droplet detection device of FIG. 7, and FIG. 8 (b) is a diagram showing an image on a one-dimensional sensor of the dropped droplet detection device of FIG. , FIG. 9 is a diagram showing a detection waveform of a 4096 pixel CCD sensor. In the figure, 1 is an optical imaging system, 2 is a one-dimensional optical sensor, 3 is an optical axis, 4 and 5 are parallel rays, 7 is a semi-transparent mirror, 8 and 8'are total reflection mirrors, 10 is a detector, 20 and 20 'is a parallel light source, 21 and 22
Is an aspherical lens, 23 is incident light, 24 is outgoing light, 30 is a calculation unit, 50 is a cylinder, 51 is a rain plate, 53 is a spring, 54 is a microphone, 70 is light, 71 is a parallel light source, and 72 is a drip. A droplet, 73 is a one-dimensional optical sensor, 74 is an optical imaging system, and 111 is a beam expander.
Claims (3)
光線発生部と、 該雨滴により散乱される反射光と該雨滴を透過する透過
屈折光との２つの輝点間の距離を検出する検出部と、 該検出部により検出された輝点間の距離の値から雨滴の
径を計測する演算部とを有し、前記検出部は、前記２つ
の輝点間の距離を光学結像系により前記透過屈折光と前
記反射光とを一次元センサ上に結像させて検出し、前記
演算部は、前記光学結像系の倍率と前記一次元光センサ
上の前記２つの輝点間の距離から雨滴の径を演算する構
成を備えた雨滴計測装置において、 前記平行光線発生部は、ガウス分布型の強度プロフィル
を持つレーザ光を均一な強度プロフィルを持つ平行光線
に変える凹レンズと凸レンズとからなる第１の光線変換
部と、前記第１の光線変換部からの平行光線をスリット
状平行光線に変換する第２の光線変換部とを有し、前記
スリット状平行光線は、前記雨滴を検出する範囲を均一
な強度で照明することを特徴とする雨滴計測装置。1. A parallel light ray generation unit for making parallel light rays incident on a falling raindrop, and a detection for detecting a distance between two bright points of reflected light scattered by the raindrop and transmitted refracted light passing through the raindrop. And a calculation unit that measures the diameter of the raindrop from the value of the distance between the bright points detected by the detection unit, wherein the detection unit determines the distance between the two bright points by an optical imaging system. The transmitted refracted light and the reflected light are imaged and detected on a one-dimensional sensor, and the arithmetic unit calculates a magnification of the optical imaging system and a distance between the two bright points on the one-dimensional optical sensor. In the raindrop measuring device having a configuration for calculating the diameter of a raindrop from the parallel light beam generation unit, the parallel light beam generation unit includes a concave lens and a convex lens that convert a laser beam having a Gaussian distribution intensity profile into a parallel light beam having a uniform intensity profile. A first light ray conversion section, and the first light ray A second light ray conversion unit for converting a parallel light ray from the conversion section into a slit-like parallel light ray, wherein the slit-like parallel light ray illuminates a range in which the raindrop is detected with a uniform intensity. Raindrop measuring device.
光線発生部と、 該雨滴により散乱される反射光と該雨滴を透過する透過
屈折光との２つの輝点間の距離を検出する検出部と、 該検出部により検出された輝点間の距離の値から雨滴の
径を計測する演算部とを有し、前記検出部は、前記２つ
の輝点間の距離を光学結像系により前記透過屈折光と前
記反射光とを一次元センサ上に結像させて検出し、前記
演算部は、前記光学結像系の倍率と前記一次元光センサ
上の前記２つの輝点間の距離から雨滴の径を演算する構
成を備えた雨滴計測装置において、 前記平行光線発生部は、前記一次元光センサの光軸に対
し、互いに対称となる角度より２方向から入射させる一
対の光源を備え、 前記演算部は前記一対の光源の一方からの平行光線によ
る反射光と、前記一対の光源の他方からの平行光線によ
る透過光とが完全に重なるときには、その重なりの結
果、得られる２つの輝点の間の距離から、 前記一対の光源の一方からの平行光線による反射光と、
前記一対の光源の他方からの平行光線による透過光とが
明確に区別できるときには、光強度の強い各々の光源に
よる透過屈折光による２つの輝点間の距離から、 前記雨滴の径を夫々演算することを特徴とする雨滴計測
装置。2. A parallel light ray generation unit for making parallel light rays incident on a falling raindrop, and a detection for detecting a distance between two bright points of reflected light scattered by the raindrop and transmitted refracted light passing through the raindrop. And a calculation unit that measures the diameter of the raindrop from the value of the distance between the bright points detected by the detection unit, wherein the detection unit determines the distance between the two bright points by an optical imaging system. The transmitted refracted light and the reflected light are imaged and detected on a one-dimensional sensor, and the arithmetic unit calculates a magnification of the optical imaging system and a distance between the two bright points on the one-dimensional optical sensor. In the raindrop measuring device having a configuration for calculating the diameter of a raindrop, the parallel light beam generation unit includes a pair of light sources that are incident from two directions at mutually symmetric angles with respect to the optical axis of the one-dimensional optical sensor. The computing unit is configured to reflect the parallel light rays from one of the pair of light sources. When the emitted light and the transmitted light by the parallel light rays from the other of the pair of light sources completely overlap, the parallel light rays from one of the pair of light sources are calculated from the distance between the two bright points obtained as a result of the overlap. Light reflected by
When it is possible to clearly distinguish the transmitted light by the parallel rays from the other of the pair of light sources, the diameter of the raindrop is calculated from the distance between the two bright points by the transmitted refracted light by each light source having a high light intensity. A raindrop measuring device characterized in that
光線発生部と、 該雨滴により散乱される反射光と該雨滴を透過する透過
屈折光との２つの輝点間の距離を検出する検出部と、 該検出部により検出された輝点間の距離の値から雨滴の
径を計測する演算部とを有し、前記検出部は、前記２つ
の輝点間の距離を光学結像系により前記透過屈折光と前
記反射光とを一次元センサ上に結像させて検出し、前記
演算部は、前記光学結像系の倍率と前記一次元光センサ
上の前記２つの輝点間の距離から雨滴の径を演算する構
成を備えた雨滴計測装置において、 前記平行光線発生部は、前記一次元光センサの光軸に対
し、互いに対称となる角度より２方向から入射させる一
対の光源を備え、 前記一対の光源は、ガウス分布型の強度プロフィルを持
つレーザ光を均一な強度プロフィルを持つ平行光線に変
える第１の光線変換部と、前記第１の光線変換部からの
平行光線をスリット状平行光線に変換する第２の光線変
換部とを有し、 前記スリット状平行光線は、前記雨滴を検出する範囲を
均一な強度で照明し、 前記演算部は前記一対の光源の一方からの平行光線によ
る反射光と、前記一対の光源の他方からの平行光線によ
る透過光とが完全に重なるときには、その重なりの結
果、得られる２つの輝点の間の距離から、 前記一対の光源の一方からの平行光線による反射光と、
前記一対の光源の他方からの平行光線による透過光とが
明確に区別できるときには、光強度の強い各々の光源に
よる透過屈折光による２つの輝点間の距離から、 前記雨滴の径を夫々演算することを特徴とする雨滴計測
装置。3. A parallel light ray generation unit for making parallel light rays incident on a falling raindrop, and a detection for detecting a distance between two bright points of reflected light scattered by the raindrop and transmitted refracted light passing through the raindrop. And a calculation unit that measures the diameter of the raindrop from the value of the distance between the bright points detected by the detection unit, wherein the detection unit determines the distance between the two bright points by an optical imaging system. The transmitted refracted light and the reflected light are imaged and detected on a one-dimensional sensor, and the arithmetic unit calculates a magnification of the optical imaging system and a distance between the two bright points on the one-dimensional optical sensor. In the raindrop measuring device having a configuration for calculating the diameter of a raindrop, the parallel light beam generation unit includes a pair of light sources that are incident from two directions at mutually symmetric angles with respect to the optical axis of the one-dimensional optical sensor. , The pair of light sources has a Gaussian intensity profile. A first light ray conversion unit for converting the laser light into parallel light rays having a uniform intensity profile, and a second light ray conversion unit for converting the parallel light rays from the first light ray conversion unit into slit-shaped parallel light rays. The slit-shaped parallel light illuminates a range in which the raindrop is detected with a uniform intensity, and the calculation unit reflects the parallel light from one of the pair of light sources and the other of the pair of light sources. When the transmitted light by the parallel rays completely overlaps with each other, as a result of the overlap, from the distance between the two bright spots obtained, the reflected light by the parallel rays from one of the pair of light sources,
When it is possible to clearly distinguish the transmitted light by the parallel rays from the other of the pair of light sources, the diameter of the raindrop is calculated from the distance between the two bright points by the transmitted refracted light by each light source having a high light intensity. A raindrop measuring device characterized in that
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| JP1134544A JP2681827B2 (en) | 1989-05-30 | 1989-05-30 | Raindrop measuring device |
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| JP1134544A JP2681827B2 (en) | 1989-05-30 | 1989-05-30 | Raindrop measuring device |
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