JPH02300689A - 降雨降雪測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は所望の空間位置における降雨、降雪を検知し
、雨量、積雪量を計測する気象用センサ装置に関し、特
にノイズの影響を除去した降雨降雪測定装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 第１図はこの発明の一実施例を示す構成図であるが、第
１図において同期信号（１５）を省略すれば本願出願人
が別途に出願した発明（以下、別途出願発明という）と
同様てあり、本願発明はこの別途出願発明を先行技術と
する発明であるので、第１図を用いて別途出願発明を従
来の装置として説明する。

第１図において（１）は投光器用電気回路、（２）は光
源、（３）は投光器用レンズ、（４）は偏光器、（５）
は投光された光ビーム、（６）は反射物体、く７）は反
射光、（８）は受光器用レンズ、くっ）は偏光分離器、
（１０）は垂直受光素子、（１１）は水平受光素子、（
１２）は垂直受信機、（１３）は水平受信機、（１４）
は信号処理部であり、（８）〜（１３）て受光器が構成
されている。

偏光された光ビーム（５〉が投射されて、反射物体く６
）からの反射光（７）か受光器で受光され、偏光分離器
（９）で垂直偏光成分と水平偏光成分とに分離され、垂
直偏光成分は垂直受光素子（１０）で電気信号に変換さ
れ、水平偏光成分は水平受光素子（１１）で電気信号に
変換される。

垂直受光素子（１０）と水平受光素子（１１）との出力
は、それぞれ垂直受信機（１２）と水平受信機（１３）
とにより増幅され、信号処理部（］４）に入力される。

信号処理部（１４）では垂直受信機（１２）の出力と水
平受信機（１３）の出力とを処理することによって、反
射物体の性質を判断する。

例えば水平受信機（１３）の出力が垂直受信機（１２）
の出力に比し充分に小さい場合には、反射物体（６）で
偏光面の散乱が生じてないことを意味し、従ってその反
射物体（６）は雪でないと判定することができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の降雨降雪測定装置は以上のように構
成されているので、垂直受信機（１２）の出力にも水平
受信機（１３）の出力にもノイズが混入して測定精度を
低下させるという問題がある。

即ち、投光した光ビーム（６）に対する反射光（７）以
外の外部からの光が受光素子（１０）、（１１）に人力
されたり、また受光素子（１０）。

（１１）、受信機（１，２）、（１３）で発生するノイ
ズが混入して測定精度を低下させてしまう。

このようなノイズを除去するため、従来は光源（２）で
投射する光ビーム（５）の強さを特定の周波数で変調し
、受信機（１２＞、（１，３）の出力から変調した周波
数成分の出力だけを抽出するバンドパスフィルタを用い
ているが、装置が複雑になりノイズの除去も充分でない
という問題点があった。

この発明は、従来の装置における上述の課題を解決する
ためになされたちのて、簡単な構成でノイズの除去を充
分に行え、正確な測定ができる降雨降雪測定装置を得る
ことを目的としている。

「課題を解決するための手段］ この発明にかかる降雨降雪測定装置は、投光器から投光
する光ビームをパルス変調し、そのパルス変調光ビーム
に対する反射光が入力される時点の受信機出力から、パ
ルス変調光ビームに対する反射光が入力されない時点の
受信機出力を減算することによってノイズの除去を行う
こととした。

［作用］ パルス変調光ビームに対する反射光が入力されない時点
の受信機出力はノイズであり、パルス変調光ビームに対
する反射光が入力される時点の受信機出力は検知信号に
ノイズが重畳したものであるから、減算することによっ
て検知信号だけを抽出することが可能となる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面を用いて説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す構成図で、（１５）は投
光器用電気回路（１）と受信器（１２）、（１３）との
同期をとるための同期信号である。同期信号く１５）に
関係する回路以外の回路については既に説明した通りで
ある。

第２図は第１図の同期信号（１５）の動作を示すブロッ
ク図て、第２図において第１図と同一符号は同一部分を
示し、（１２ａ）は垂直受信機（１２）内の垂直増幅回
路、（１３ａ）は水平受信機（１３）内の水平増幅回路
、（１５ａ）は光源変調パルス、（１５ｂ）は同期信号
（１５）のうちの信号グー１〜パルス、（］、　５　ｃ
　）は同期信号（１５〉のうちのノイズゲートパルス、
（１６）は同期回路、（１７）は変調回路、（１８）、
（１９）、（２３＞、（２４）はそれぞれアントゲ−１
へ、（２０）は第１の垂直ホールド回路、（２１）は第
２の垂直ホールド回路、（２２）は垂直用減算器、（２
５）は第１の水平ホールド回路、（２６）は第２の水平
ホールド回路、（２７）は水平用減算器である。

第１図と第２図との対応においては、（１６）。

（１７）が投光器用電気回路（１）を構成し、（１２ａ
）、（１，８）〜（２２）で垂直受信機（１２）を構成
し、（１３ａ）、（２３）〜（２７）で水平受信機（１
３）を構成する。

各アンドゲートは、それらのアントゲ−１〜に後続する
ホールド回路と共に、いわゆるサンプルアンドホールド
回路を形成し、サンプル時点における増幅回路（１２ａ
＞、（１，３ａ）の出力のピーク値をホールドする。

第３図は第２図の各部の電圧波形を示す波形図であるが
、水平受信機（１３）の動作は垂直受信機（１２）の動
作と同様であるので、第３図では垂直受信機（１２）に
関する部分だけを示す。

第３図において（１，５ａ　）　、　　（］、　５　ｂ
　）　、　　（１５ｃ）は第２図の同一符号の信号の信
号波形を表し、（１２ｓ　）　、　　（］、　８　ｓ　
）　、　　（１，９ｓ　）　、　　（２０ｓ）、（２１
ｓ）はそれぞれ（１２ａ）、（１ｇ）、（１９）、（２
０）、（２１）の出力波形を示す。

光源変調パルス（１５ａ）はパルス繰り返し周期Ｔでパ
ルス幅でのパルスを発生する。このパルスによって変調
されて光源（２）が発光すると、垂直増幅回路（１，２
ａ　＞の出力（１２ｓ）は第３図に示す通りになる。（
１２ｓ）の底部はノイズであり、反射波は投光の都度ノ
イズに重畳するパルス波として現れる。

光源変調パルス（１５ａ）と反射波パルスとの立ち上が
り点の時間差ｔ１は、主として垂直増幅回路（１，２ａ
　）による時間遅延であり、従って信号ゲートパルス（
１５ｂ）は、光源変調パルス（１５ａ）からはｔｌだけ
遅れた位相で発生するように設計する。また光源（２）
の発光が停止した後も反射波パルスは相当時間継続する
ので、ノイズに対するサンプリングは反射波パルスが充
分に一つ− 減衰した後て行う必要がある。

ノイズゲートパルス（１５ｃ）は第３図に示す例ではｔ
またけ光源変調パルス（１，５ａ　）から遅延させてい
る。アンドゲート（１８）、（１９）の出力はそれぞれ
（１８ｓ）、（１９ｓ）に示す通りになり、ホールド回
路（２０）、（２１）の出力はそれぞれ（２０ｓ＞、（
２１ｓ）に示す通りになり、減算機（２２）で（２０ｓ
）から（２Ｉｓ）を減算してノイズを除去した信号のピ
ーク値を信号処理部（１４）に入力することができる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したように、投光器から投光する光
ビームをパルス変調し、そのパルス変調光ビームに対す
る反射光が入力される時点の受信機出力から、パルス変
調光ビームに対する反射光が入力されない時点の受信機
出力を減算することによってノイズの除去を行うことと
したのて、簡単な構成で、雨滴や雪片などからの反射光
の強さをノイズに影響されることなく測定することがで
き、正確なデータが得られると共に、降雨、降雪−１０
＝ の判定たけでなく、ノイズのレベルを比敦することによ
って昼夜の区別や、晴天か曇りかなどの気象状況の判定
も可能になる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は第
１図の同期信号の動作を示すブロック図、第３図は第２
図の電圧波形を示す波形図。 （１）・・・投光器用電気回路、（２）・・・光源、（
３）・・・投光器用レンズ、（４）　・・偏光器、（５
）・・・光ビーム、（６〉・・・反射物体、（７）・・
・反射光、（８）・・・受光器用レンズ、（９）・・・
偏光分離器、（１０）・・・垂直受光素子、（１１）・
・・水平受光素子、（１２）・・・垂直受信機、（１３
）・・水平受信機、（］、　２　ａ　）・・・垂直増幅
回路、（１３ａ）・・・水平増幅回路、（１４）・・・
信号処理部、（１−５ａ　）・・・光源変調パルス、（
１５ｂ）・・・信号ゲートパルス、（１５ｃ）・・・ノ
イズゲートパルス、（２０）・・・第１の垂直ホールド
回路、（２」）・・・第２の垂直ホールド回路、（２２
）　　・・垂直用減算器、（２５）・・・第１の水平ホ
ールド回路、（２６）・・　第２の水平ホールド回路、
（２７）・・・水平用減算器。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の偏光波面に偏光された光ビームを空中に投光し、
   この光ビームが当該光ビーム内に存在する雨滴、雪片等
   の反射物体で反射された反射光を受光し、受光した反射
   光を垂直偏光成分と、この垂直偏光とは偏光方向が９０
   度相違する水平偏光成分とに分離し、垂直偏光成分を垂
   直受光素子で検出し、水平偏光成分を水平受光素子で検
   出し、上記垂直受光素子と水平受光素子の出力を入力し
   て上記反射物体の性質を判定する信号処理を行う降雨降
   雪測定装置において、 所定のパルス繰り返し周期で所定のパルス幅の光源変調
   パルスを発生する手段、 投光する光ビームを上記光源変調パルスにより変調する
   手段、 投光側および受光側の所定の電気回路による遅延時間に
   相当する時間だけ上記光源変調パルスから遅延した信号
   ゲートパルスを発生する手段、上記パルス繰り返し周期
   の中で投光の影響のない位相内てノイズゲートパルスを
   発生する手段、上記垂直受光素子の出力を増幅する垂直
   増幅回路の出力を上記信号ゲートパルスでサンプルして
   そのピーク値をホールドする第１の垂直ホールド回路、 上記垂直増幅回路の出力を上記ノイズゲートパルスでサ
   ンプルしてそのピーク値をホールドする第２の垂直ホー
   ルド回路、 上記第１の垂直ホールド回路の出力から上記第２の垂直
   ホールド回路の出力を減算する垂直用減算器、 上記水平受光素子の出力を増幅する水平増幅回路の出力
   を上記信号ゲートパルスでサンプルしてそのピーク値を
   ホールドする第１の水平ホールド回路、 上記水平増幅回路の出力を上記ノイズゲートパルスでサ
   ンプルしてそのピーク値をホールドする第２の水平ホー
   ルド回路、 上記第１の水平ホールド回路の出力から上記第２の水平
   ホールド回路の出力を減算する水平用減算器、 この水平用減算器の出力と上記垂直用減算器の出力とを
   入力して信号処理を行う信号処理部、を備えたことを特
   徴とする降雨降雪測定装置。