DE8006212U1

DE8006212U1 - Sichtweitenmessgeraet

Info

Publication number: DE8006212U1
Application number: DE19808006212U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-02
Filing date: 1980-03-07
Publication date: 1980-08-28
Also published as: US4515477A; JPS5651648A; GB2059575A; DE3008751A1; DE3008751C2; CA1154609A; GB2059575B; CH639770A5; JPS6049857B2

Description

DR.-INg. FRANK FRÜNQEL ' ' '.,^l '..''..''..' 2000 HAMBURQ-56 RISSEN,

HERWIQREDDER 105 A TELEFON (040) 818012 5_

Anmeldung

Sichtweitenmessgeräte

Die Erfindung betrifft ein Sichtweitenmessgerät mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger für in der Atmosphäre gestreutes Senderlicht mit einer Einrichtung zur Messung der Intensität des empfangenen gestreuten Lichts als Mass der dieser entsprechenden Sichtweite.

Solche Geräte arbeiten entweder nach dem Prinzip der Vorwärtsstreuung (forward scatter meter, FSM) oder nach dem Prinzip der Rückwärtsstreuung (backward scatter meter, BSM). Sie erfordern eine Lichtquelle mit guter örtlicher Stabilität der Licht emittierenden Stelle der Lichtquelle un hoher Leuchtdichte.

Die örtliche Stabilität der Lichtemission ist besonders bei Geräten wichtig, uie nach dem Prinzip der Vorwärtsstreuung arbeiten, weil deren Empfänger nicht auf die Aureole der Lichtquelle ansprechen darf, denn dann hätte die Streuung weniger Einfluss auf das empfangene Licht, es würde an den Voraussetzungen einer zuverlässigen Messung fehlen.

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Bisher wurden in Sichtweitenmessgeräten als Lichtquelle Funkenstrecken verwendet, diese haben eine schlechte örtliche Stabilität der Licht emittierenden Stelle, aber eine hohe Leuchtdichte, oder es wurden Gasentladungsblitzlampen verwendet, bei diesen war die örtliche Stabilität der Licht emittierenden Stelle besser,aber die Leuchtdichte geringer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sichtweitenmessgerät der genannten Art zu schaffen, das die bisher nicht miteinander vereinbar gewesenen Eigenschaften örtlich stabiler Lichtemission und hoher Leuchtdichte des Lichtsenders miteinander vereinigt.

Dies wird nach dem n Spruch 1 erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Lichtquelle des Senders eine Gasentladungsblitzlampe ist, bei der eine Kapillare einen Kathodenraum mit einem Anodenraum verbindet und in den Anodenraum hineinragt, die Kathode in einem Abstand von der Mündung der Kapillare im Kathodenraum, die Anode nahe der Eintrittsstelle der Kapillare in den Anodenraum angeordnet und der Anodenraum an seiner dem Kathodenraum abgewandten Seite mit einem ebenen Fenster abgeschlossen ist, und dass diese Gasentladungslampe mit ihrer Kapillare koaxial zur optischen Achse des Lichtsenders angeordnet ist.

Indem auf diese Weise nicht die Lichtstrahlung quer zum Entladungsweg, wo die Leuchtdichte geringer und bei ImpLilsbetrieb, wie er für die Geräte vorliegender Art in Frage kommt, die Leuchtdauer länger ist, sondern die Lichtstrahlung am (anodenseitigen) Ende der mit Plasma gefüllten Kapillare benutzt wird,

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dient der heisseste, praktisch punktförmige vollständig ortsunveränderliche Teil der Entladung als Lichtquelle.

Dabei bleibt auch die im wesentlichen auf Kathodenzerstäubung zurückzuführende Schwärzung der Innenseite des Entladungsgefässes praktisch wirkungslos, weil sie im wesentlichen auf den Kathodenraum beschränkt ist, und die Anode vom in den Anodenraum hineinragenden Teil der Kapillare in Richtung auf die Kathode versetzt ist, kommt es nicht zu eine¹" Schwärzung des Fensters.

Weiterbildungen dieses Sichtweitenmessgerätes sind Gegenstand der Patentansprüche 1 bis 8.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ein nach dem Prinzip der Vorwärtsstreuund arbeitendes Sichtweitenmessgerät in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen teils schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Gerätes, Fig. 2 eine Seitenansicht der Blende des Gerätes von Fig. 1,

Fig. 3 die Gasentladungsblitzlampe des Gerätes in grösserem Ma s s stab.

An der Unterseite eines Trägers 1 sind einander gegenüber ein Lichtsender 2 und ein Lichtempfänger 3 befestigt. In der Mitte zwischen dem Sender 2 und Empfänger 3 ragt eine Blende 4 am Träger 1 aach unten. Der Sender 2 enthält eine von einem Stromversorgungsgerät 5 gespeiste Blitzlampe

mit einer Linsenoptik 7 hinter einem Fenster 8. Der Empfänger 3 enthält hinter einem Fenster 9 eine Fotodiode 10 mit einer Linsenoptik 11. Die Fotodiode 10 ist an eine Schaltung 12 zur Verstärkung und Messung des Fotostromes als Mass der Sichtweite angeschlossen. Die Schaltung 12 enthält ein Filter 13 und ein Verknüpfungsglied 14.

Die Strahlungsrichtung 15 des Senders 2 ist schräg abwärts und die Empfangsrichtung 16 des Empfängers 3 ist schräg aufwärts gerichtet. Die Blende 4 ragt von oben so weit in den Strahlungskegel 17 des Senders 2 und in den Kegel 18, aus dessen Raum der Empfänger 3 Licht empfängt, hinein und ist senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 so breit, dass der Empfänger 3 kein direktes,sondern nur in der Luft,insbesondere an Nebelteilchen gestreutes Senderlicht empfängt, das ein Mass der Trübung und damit der Sichte eite ist.

Das Gasentladungsgefäss der Blitzlampe 6 besteht, wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, aus einem einen Kathodenraum 19 umschliessenden Teil 20 und einem einen Anodenraum 21 umschliessenden Teil 2. Diese Gefässteile 20 und 22 sind durch eine Kapillare 23 miteinander verbunden. Die Kapillare 23 ragt in den .Anodenraum 21 hinein. Die Kathode 24 ist in einem Abstand von der Stelle, an der die Kapillare 23 in den Kathodenraum 19 mündet, angeordnet. Die Anode 25 ist in bezug auf das freie Ende der Kapillare 2 3 im Anodenraum 21 zurückversetzt, d.h. nahe der Eintrittsstelle der Kapillare 23 in den Anodenraum 21 angeordnet. Der Anodenraum 21 ist der Kapillare 23 gegenüber durch ein ebenes Fenster 26 abgeschlossen. Im Gerät

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(Fig. 1) verläuft die Kapillare 23 koaxial zur optischen Achse (Strahlungsrichtung) 15 des Senders 2.

Als Gas für die Blitzlichtgasentladungslampe 6 hat sich Xenon besonders bewährt. Merkwürdigerweise verhält sich Xenon bei Temperaturen unter - 38 C völlig anders als bei Normaltemperatur, nämlich dampfähnlich, weshalb die Gasentladungslampe 6 des Sichtweitenmessgerätes zur Verwendung in Gegenden, in denen so tiefe Temperaturen vorkommen, erforderlichenfalls auf über - 38 C geheizt werden muss.

Die Lampe 6 liegt im Betrieb an einer vom Strom versorgungsgerät 5 gelieferten Spannung von ca. 600 Volt, wobei die Entladung mittels einer Steuer spannung an einer Zündelektrode ausgelöst wird. Die Zündelektrode kann an der Aussenseite des Entladungsgexässes angeordnet, ins besondere ein um den Anodenraum 21 (Teil 22 des Entladungsgefässes gewickelter Draht 27 sein.

Um die günstigen Eigenschaften der mit der Lampe 6 erzeugten Lichtblitze optimal auszunutzen, ist der Empfänger 3 des Sichtweitenmessgerätes mit dem Filter 13 für die den empfangenen Lichtblitzen entsprechenden elektrischen Impulse ausgerüstet und zwar entweder mit einem Hochpassfilter, dessen Grenzfrequenz dicht unterhalb des energiereichsten Teiles des Frequenzspektrums der Impulse liegt oder mit einem Bandpassfilter, dessen Durchlassbereich dem energiereichsten Teil des Frequenzspektrums der Impulse entspricht. Beispielsweise liegt die Grenzfrequenz des Hochpasses bzw. die untere Bandgrenze des Bandpasses bei mindestens 10, zweckmässig 20 Hz,

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die obere Bandgrenze bei ca. 300 kHz. Dadurch können z.B. Störungen durch vorbeifahrende Fahrzeuge mit Benzinmotor und durch vorüberziehende Wolken unterdrückt werden.

Das Frequenzspektrum der Lampe 6 hat, auch bei Xenon-Füllung, einen wenn auch schwachen infraroten Anteil. Die in Lichtempfängern von Geräten der in Frage stehenden Art als lichtelektrische Wandler benutzten Si-Fotodioden, aber auch andere lichtelektrische Wandler, sprechen auch auf Infrarot an. Infrarot wird in der Atmosphäre weniger gestreut als sichtbares Licht. Bei Messung der Sichtweite ■kommt es aber nur auf das sichtbare Licht an. Deshalb würde der Einfluss des Infrarots auf die Sichtweitenmessung zu Fehlern führen. Diese werden dadurch ausgeschlossen, dass der Sender und/oder der Empfänger 3, vorzugsweise der Empfänger' 3, mit einem Infrarotfilter ausgerüstet oder das Fenster 8 bzw. 9 als Infrarotfilter ausgebildet oder die Linsenoptik 7 bzw. 11 aus Infrarot absorbierendem Material ausgeführt ist.

Das Verknüpfungsglied 14 ist ein vom Sender 2 gesteuertes UND-Glied, das den Fotostrom in den Pausen zwischen den Lichtblitzen der Gasentladungslampe 6 unterdrückt (nach dem aus der Schweiz. Patentschrift 566 013 bekannten Prinzip).

Claims

-7- Sprüche

1. Sichtweitenmessgerät mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger für in der Atmosphäre gestreutes Senderlicht mit einer Einrichtung zur Messung der Intensität des empfangenen gestreuten Lichts als Mass der dieser entsprechenden Sichtweite, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle des Senders (2) eine Gasentladungsblitzlampe (6) ist, bei der eine Kapillare (2 3) einen Kathodenraum (19) mit einem Anodenraum (21) verbindet und in den Anodenraum (21) hineinragt, die Kathode (24) in einem Abstand von der Mündung der Kapillare (23) im Kathodenraum (19), die Anode (25) nahe der Eintrittsstelle der Kapillare (23) in den Anodenraum (21) angeordnet und der Anodenraum (21) an seiner dem Kathodenraum (21) an seiner dem Kathodenraum (19) abgewandten Seite mit einem ebenen Fenster (26) abgeschlossen ist, und dass diese Gasentladungslampe (6) mit ihrer Kapillare (23) koaxial zur optischen Achse (15) des Lichtsenders (2) angeordnet ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe (6) eine an der Aussenseite des Entladungsgefässes (20/22) angeordnete Zündelektrode (27) hat.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündelektrode (27) an der Aussenseite des Anodenraumes (21) angeordnet ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (3) sein Hochpassfilter (13) für die dem empfangenen Blitzlicht entsprechenden elektrischen Impulse hat, und die Grenzfrequenz des Hochpasses dicht unter dem energiereichsten Bereich des Frequenzspektrums der Impulse liegt.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (3) ein Bandpassfilter (13) für die den empfangenen Lichtblitzen entsprechenden elektrischen Impulse hat, und dass die untere Bandgrenze des Filters dicht unter und die obere Bandgrenze dicht über dem energiereichsten Bereich des Frequenzspektrums der Impulse liegt.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender oder der Empfänger, vorzugsweise der Empfänger, mit einem Infrarotfilter oder einer infrarote Strahlung absorbierenden Linsencptik \1, 11) oder mit einem infrarote Stiahlung absorbierenden Fenster (8, 9) versehen ist.