JPH10293111A - 道路表面の凍結検知方法ならびに装置 - Google Patents

道路表面の凍結検知方法ならびに装置

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JPH10293111A
JPH10293111A JP11613197A JP11613197A JPH10293111A JP H10293111 A JPH10293111 A JP H10293111A JP 11613197 A JP11613197 A JP 11613197A JP 11613197 A JP11613197 A JP 11613197A JP H10293111 A JPH10293111 A JP H10293111A
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JP
Japan
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coaxial resonator
road surface
dielectric
frequency
detecting
Prior art date
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Application number
JP11613197A
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English (en)
Inventor
Katsumasa Fujii
勝正 藤井
Katsuhisa Shibuno
勝久 渋野
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SANYO DENSHI SYST KK
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SANYO DENSHI SYST KK
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 降雨時や積雪時に道路表面の温度が氷点下に
なると凍結のおそれがあるが、そのような状態を検知判
定する場合に外来光や道路表面の荒れや凸凹の影響を受
けることなく高精度の情報を得る。 【解決手段】 発振器10の信号を特殊な構造の同軸共
振器12へ供給し、その出力信号のレベルの変化と温度
センサ22からの情報とによって制御判定装置20で凍
結のおそれの有無を判定して判定出力24を出力し表示
や警報を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、道路表面が凍結
するおそれがあることの有無を検知して判定する方法お
よびその方法によって道路表面が凍結するおそれがある
ことの有無を判定する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】 道路表面の凍結を検知する方法として
は、(1)非接触光学方式および(2)電極埋設方式等
が良く知られている。 (1)の非接触光学方式の原理は、道路の上方に設けた
投光器と道路表面の正(鏡面)反射を受光する受光器
と、乱反射を受光する受光器を設け、温度センサと組合
わせる事により、道路表面の乾燥、湿潤、凍結の各状態
を判定するものである。 (2)の電極埋設方式の原理は道路表面に埋設した複数
の電極間の電気的特性(抵抗,静電容量,インピーダン
ス等)が、水の有無により変化することを利用し、別に
設けた道路表面の温度センサと組合わせる事により、道
路表面の乾燥,湿潤,凍結を判定するものである。(例
えば特開平3−295454号公報参照)
【0003】
【発明が解決しようとする課題】 前記(1)の非接触
光学方式の場合、投光器および受光器は道路の上方5〜
6mの高さに設置しなければならないため、投光器から
発せられて道路表面で反射されて受光器まで到達する光
は非常に微弱なものとなる。一方、太陽光や自動車のヘ
ッドライトの直射光や、これらの光が濡れた道路表面や
自動車の車体等からの反射光として強い光が受光器へ届
くため誤判定を起こし易いという問題がある。また、道
路表面そのものも舗装直後と継続使用の後では、表面の
荒れや轍のくぼみ等により反射の状態が変化してしま
い、判定精度が低下してしまうという問題もある。
【0004】 前記(2)の電極埋設方式の場合、水に
よる電極間の電気的特性の変化量は水の層の厚さ(深
さ)によっても変わり、厚さが薄い場合には変化量はご
くわずかである。このため道路表面に霜が付いた場合
や、ごく薄く凍結した場合には検知できないという問題
もある。
【0005】 本発明は、このような問題点を解消し、
道路表面が凍結するおそれがあることの有無を高精度に
判定し、その判定結果に基づいて表示信号や警報信号を
出力できる道路表面の凍結検知方法ならびにその方法を
実施する装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】 前述のような従来技術
の問題点を解決するために、本発明では次のような手段
を講じるものである。 開放端を誘電体で密閉し、高周波電力の入力手段と同
出力手段とを付設し、該入力手段に高周波電力を給電す
るように構成した高周波の同軸共振器であって、該誘電
体の表面に水分が付着した場合にその水分の影響で該誘
電体の表面の浮遊容量が増加し、それと同時に該同軸共
振器の共振周波数が低下する。また共振周波数の点でみ
た場合その高周波電力の出力レベルが変化するのでその
変化を検出する検出手段を具備し、該同軸共振器を道路
表面の近傍へ設置するとともに該同軸共振器の近傍に設
置した温度センサと制御判定装置等とで構成する道路表
面の凍結検知方法において、該検出手段からの共振周波
数の変化情報と該温度センサからの温度情報とに基づい
て該制御判定装置で道路表面が凍結するおそれがあるこ
との有無を判定することを特徴とする道路表面の凍結検
知方法。
【0007】 また、本発明は、道路表面の凍結検知装
置を提供するために、次のように構成するものである。 前述の凍結検知方法の実施に使用する道路表面の凍結
検知装置を構成する。
【0008】
【発明の実施の形態】 前記の発明を実施するために、
開放端を誘電体で密閉し、高周波電力の入力手段,同出
力手段を付設した4分の1波長の同軸共振器と、該同軸
共振器へ高周波電力を供給する発振器,該同軸共振器の
共振状態の変化を検出する検出手段(例えばシリコンダ
イオードの検波器で高周波電力の出力レベルを検出す
る),該道路表面の温度を検出する温度センサ,該同軸
共振器の温度管理等を制御したり、測定データに基づい
て道路表面の状態を判定する制御判定装置等で構成し、
該制御判定装置で該検出手段及び該温度センサからのそ
れぞれの検出結果に基づいて道路表面が凍結するおそれ
があることの有無を判定し、その結果を電気信号(無電
圧接点信号を含む)として出力するものである。
【0009】 この発明において、開放端を誘電体で密
閉し、高周波電力の入力手段,同出力手段として内部へ
駆動電極と検出電極を設けた4分の1波長の同軸共振器
に高周波電力を給電し、降雨や結露のために該誘電体の
表面に水膜あるいは水滴が付着すると、その水分の影響
で該誘電体の表面の浮遊容量が増加するので、それにと
もなって該同軸共振器の共振周波数が低下する。
【0010】 再び乾燥するとその共振周波数は水分付
着前(乾燥時)の周波数に戻る。このような共振周波数
の変化を該検出手段で該高周波電力の出力レベルの変化
として検出した情報と道路表面の温度センサからの情報
とに基づいて道路表面が凍結するおそれがあることの有
無を判定することにより、強い外来光や道路表面の荒
れ、水の層の厚さに関係なく高精度に安定して道路表面
が凍結するおそれがあることを判定することができる。
該誘電体の表面に付着した水分により該同軸共振器の共
振周波数が変化する理由は次のとおりである。(図2参
照) 4分の1波長の長さの同軸共振器12の内部導体13
は、短絡端29で該同軸共振器の外部導体と短絡しその
反対側の開放端28は空間に開放し誘電体13で密閉さ
れている。この4分の1波長の同軸共振器は、その波長
に相当する周波数において、この内部導体の短絡端から
開放端へ向かってL0 ・C0 ,L1 ・C1,L2
2 ,……,Ln・Cnから成る分布定数の共振回路を
構成するが、等価的にはL・Cから成る直列共振回路と
見なすことができる。ここでCn・Cは誘電体11の浮
遊容量。(Lはコイル,Cはコンデンサを表わす。)
【0011】 このとき、開放端側の誘電体11の表面
に水分が付着した場合、自然水はイオンを含んでいるの
で導電性があり前記の誘電体の浮遊容量Cに加えて水分
による新たな浮遊容量C′が加わるので、該同軸共振器
の共振周波数は低下することになる。この状態で該誘電
体の表面の温度が氷点下になると前記の水分は氷結する
が、氷点下になって氷結するときは、水滴のうち早く氷
点下になった場所の水から不純物を排除した純水の氷が
成長して行き、不純物は液体部分に濃縮されて純水の結
晶(氷)間に小区分されて閉じ込められてしまうので、
不純物イオンは移動できなくなり、導電性はなくなって
しまう。
【0012】 導電性がなくなると前記の新たな浮遊容
量Cnはなくなり、結果的に乾燥時と同じ共振周波数に
なってしまう。そのため、該誘電体の表面が氷結してい
るにもかかわらず、乾燥時の状態と区別がつかないとい
う問題が生じる。本実施例ではこのような問題点を解消
するために、誘電体11の付近にヒータ26と温度制御
素子27を付設して誘電体11の表面の温度が+2℃以
下にならないように制御判定装置20から制御電源を供
給している。この+2℃の温度はあまり高温であれば、
水分が速やかに乾燥したり、結露が生じなかったりする
ので、氷点に近く、かつ、氷点より僅かに高い+2℃
(±1℃)ぐらいが適当である。
【0013】 同軸共振器の共振周波数の変化に関する
測定方法としては次のような例があり、いずれの方法を
採用してもよいが本実施例では(その1)を採用した。 (その1)同軸共振器12へ一定周波数で一定レベルの
高周波信号(例えば、乾燥平常時にその同軸共振器の共
振周波数と同一か、好ましくはそれより僅かに高い周波
数)を入力し、予め求めておいた共振特性に基づく検出
手段18の出力レベルの変化により共振周波数の変化を
求める方法。 (その2)同軸共振器へ入力する高周波電力の周波数を
変化させながら(いわゆるスイープオシレータ)該同軸
共振器の出力レベルを監視して最高の出力レベルを示す
点の周波数を求め該同軸共振器の共振周波数とみなす方
法。 (その3)同軸共振器本体を周波数決定要素とした自励
発振器を構成して、その発振周波数を周波数カウンタで
測定する方法。
【0014】
【実施例】 以下、本発明の凍結検知方法の実施に使用
する道路表面の凍結検知装置を実施例に基づいて説明す
るが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
図1は、本発明の凍結検知装置の系統図である。同図に
おいて、発振器10は発振周波数約940MHzの高周
波発振器であって、その出力信号の高周波電力を入力手
段14(例えば同軸コネクタ)を介して同軸共振器12
へ供給するように構成した。
【0015】 一方、該同軸共振器12には出力手段1
6を付設し、その出力信号を検出手段18に供給し、該
同軸共振器12の出力レベルを表わす電気信号はワンチ
ップCPU,IC,トランジスタ等で構成した制御判定
装置20に入力するとともに、別に設けた道路表面の温
度を測定する温度センサ22からの温度情報も該制御判
定装置20に入力するように構成した。
【0016】 このように構成した道路表面の凍結検知
装置において、該検出手段18で検出した該高周波電力
の出力レベルの情報と温度センサ22で検出した道路表
面の温度情報に基づいて、制御判定装置20で道路表面
の状態を判定してその結果を道路表面が「乾燥」,「湿
潤」,「凍結のおそれ有り」等の判定結果を判定出力2
4として出力するものである。
【0017】 また、同軸共振器12の開放端28付近
に付設したヒータ26は、前述のように道路表面の温度
が氷点下になった場合でも該制御判定装置20により、
該同軸共振器12の誘電体13の部分が氷点下にならな
いようにするために+2℃(±1℃)以下の温度になら
ないように温度制御素子27からの温度情報に基づいて
制御された保温用の電源を供給するように構成した。
【0018】 図2は、前記の同軸共振器12の構造を
模式的に示したものである。図1と共通な部分について
は同一の符号を付した。本実施例では該同軸共振器12
の寸法は4分の1波長(940MHzで約8cm)で、
共振時の入力手段14及び出力手段16から見たインピ
ーダンスは50Ωになるようにしたが、この例に限らず
他の波長のものであっても、その同軸共振器が使用目的
とする周波数で共振さえすれば良い。(例えば8分の5
波長等)但し、外形寸法が最も短いものができる等の条
件を考慮すれば4分の1波長の方が好ましい。
【0019】
【発明の効果】 以上のように構成して本発明を実施す
ることにより、道路表面の乾燥,湿潤,凍結のおそれ等
の状態を高精度に判定できるとともに、その判定に当た
って道路表面の状態の変化あるいは太陽光や自動車のヘ
ッドライト等の影響を受けることもないという優れた作
用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の凍結検知装置の系統図である。
【図2】 同軸共振器の構造の模式図である。
【符号の説明】
10 発振器 11 誘電体 12 同軸共振器 13 内部導体 14 入力手段 15 駆動電極 16 出力手段 17 検出電極 18 検出手段 20 制御判定装置 22 温度センサ 24 判定出力 26 ヒータ 27 温度制御素子 28 開放端 29 短絡端

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 開放端を誘電体で密閉し、高周波電力の
    入力手段と同出力手段とを付設し、該入力手段に高周波
    電力を給電するように構成した高周波の同軸共振器であ
    って、該誘電体の表面に水分が付着した場合にその水分
    の影響で該誘電体の表面の浮遊容量が増加し、それと同
    時に該同軸共振器の共振周波数が低下することを検出す
    る検出手段を具備し、該同軸共振器を道路表面の近傍へ
    設置するとともに該同軸共振器の近傍に設置した温度セ
    ンサと制御判定装置等とで構成する道路表面の凍結検知
    方法において、該検出手段からの共振周波数の変化情報
    と該温度センサからの温度情報とに基づいて該制御判定
    装置で道路表面が凍結するおそれがあることの有無を判
    定することを特徴とする道路表面の凍結検知方法。
  2. 【請求項2】 開放端を誘電体で密閉し、高周波電力の
    入力手段と同出力手段とを付設し、該入力手段に高周波
    電力を給電するように構成した高周波の同軸共振器であ
    って、該誘電体の表面に水分が付着した場合にその水分
    の影響で該誘電体の表面の浮遊容量が増加し、それと同
    時に該同軸共振器の共振周波数が低下することを検出す
    る検出手段を具備し、該同軸共振器を道路表面の近傍へ
    設置するとともに該同軸共振器の近傍に設置した温度セ
    ンサと制御判定装置等とで構成する道路表面の凍結検知
    装置において、該検知手段からの共振周波数の変化情報
    と該温度センサからの温度情報とに基づいて該制御判定
    装置で道路表面が凍結するおそれがあることの有無を判
    定することを特徴とする請求項1記載の凍結検知方法の
    実施に使用する道路表面の凍結検知装置。
JP11613197A 1997-04-17 1997-04-17 道路表面の凍結検知方法ならびに装置 Pending JPH10293111A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2473888C1 (ru) * 2011-09-22 2013-01-27 Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Способ определения состояния поверхности дороги
KR20170007349A (ko) * 2014-05-16 2017-01-18 우미코레 아게 운트 코 카게 촉매 컨버터의 노화 정도를 검출하기 위한 방법

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