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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Niederschlag, insbesondere Schneefall oder Hagel, die einen Messraum zum Aufnehmen eins Niederschlagsteilchens, zumindest eine Lichtquelle zum Durchstrahlen des Messraums mit Licht, und zumindest einen Sensor zur Erfassung einer Intensität des durch den Messraum hindurchstrahlenden Lichts aufweist, wobei in dem Messraum zumindest zwei untereinander angeordnete Messbereiche vorgesehen sind und die Intensität des durch jeden der Messbereiche hindurchstrahlenden Lichts separat detektierbar ist, und die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, Intensitätsänderungen anhand der zeitlichen Verläufe der Intensitätsänderungen, die das Niederschlagsteilchen beim Durchtreten der Messbereiche erzeugt, einem bestimmten Niederschlagsteilchen zuzuordnen.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung von Niederschlag.
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Eine solche Vorrichtung ist bekannt aus Kruger, Anton and Krajewski, Witold F. (2002). „Two-Dimensional Video Disdrometer: A Description.“ Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 19.602-617. Ein darin beschriebenes Distrometer kann dazu genutzt werden, die Fallgeschwindigkeit, horizontale Geschwindigkeit, Abplattung oder den Wassergehalt von Regentropfen messtechnisch zu ermitteln. Dazu sind zwei Lichtebenen übereinander angeordnet, die jeweils mittels einer Zeilenkamera erfasst werden und zur Erstellung von 3D-Bildern einzelner Partikel zusammengeführt werden.
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Aus
US 2002/0159060 A1 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der Größe, Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung von Wassertropfen bekannt. Ein Messraum wird von zwei fokussierten Lichtstrahlen durchstrahlt, die zwei Teilmessräume bilden.
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Mittels Prismen werden die Lichtstrahlen abgelenkt und gemeinsam von einer Kamera erfasst. Die Teilmessräume werden dabei von den Wassertropfen nacheinander durchwandert.
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Eine Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und Größe von Schwebeteilchen in Fluidströmen ist bekannt aus Wu, Jin (1977). „Fast-moving suspended particles: measurements of their size and velocity.“ Applied Optics 16.3: 596-600. Zwei untereinander angeordnete Laserstrahlen, die den Fluidstrom durchstrahlen, werden jeweils mittels eines Fototransistors erfasst.
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Aus
DE 10 2008 041 330 A1 ist eine Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit von in einem Fluidstrom enthaltenen Partikeln sowie der geometrischen Ausdehnung der Partikel bekannt. Die Vorrichtung umfasst einen Messkanal, der von dem die Partikel enthaltenden Fluidstrom durchströmt werden kann, wobei am Messkanal untereinander zwei Laserquellen angeordnet sind, die jeweils in einer quer zur Strömungsrichtung des Fluids ausgerichteten Messebene einen Laserstrahl aussenden können, und mindestens ein Fotodetektor vorgesehen ist, um das empfangene Licht in ein Messsignal zu wandeln.
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Aus
WO 2005/116610 A1 gehen eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung der Partikelgröße und/oder Partikelgeschwindigkeit hervor, bei der bzw. dem ebenfalls durch eine Lichtquelle und mehrere Detektoren verschiedene Messbereiche gebildet werden, wobei die Messbereiche nebeneinander oder ineinander angeordnet sind.
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Eine Einrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit und der Größe von Partikeln ist aus
DE 199 11 654 C1 bekannt, bei der ebenfalls verschiedene Messbereiche gebildet sind, wobei ein kreisförmiger Messbereich und ein ringförmiger Messbereich vorgesehen ist, die konzentrisch angeordnet sind.
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Eine Vorrichtung, mit der sich unter anderem die Größe und die Geschwindigkeit von Niederschlagsteilchen bestimmen lassen, ist aus
DE 197 24 364 A1 bekannt. Nachteilig ist, dass insbesondere bei unregelmäßig geformten Niederschlagsteilchen die Größe und die Geschwindigkeit oft fehlerhaft ermittelt werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine genauere Messung ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die senkrecht zur Strahlungsrichtung gebildeten Querschnitte der verschiedenen Messbereiche, vorzugsweise aufgrund verschiedener Höhen und/oder Breiten, unterschiedlich groß vorgesehen sind.
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Wenn das Niederschlagsteilchen in den Messraum fällt, verhindert es beim Durchtreten der Messbereiche, dass das Licht vollständig von der Lichtquelle bis zu dem Sensor dringt. Der Sensor erfasst dann zunächst für den oberen, danach für den unteren Messbereich eine Änderung der Lichtintensität, deren zeitlicher Verlauf sich vorzugsweise mittels einer Auswerteeinrichtung bestimmen lässt. Aus dem Quotienten aus vertikalem Abstand der Positionen der Messbereiche voneinander und Zeitabstand der Erfassung der Änderungen der Lichtintensitäten für die Messbereiche lässt sich mittels der Auswerteeinrichtung die Geschwindigkeit, mit der das Niederschlagsteilchen durch den Messraum fällt, ermitteln.
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Die horizontale Länge, d.h. die Breite, des Niederschlagsteilchens beim Durchtreten des Messraums kann anhand der Größe der Änderung der Intensität bestimmt werden, die dadurch verursacht wird, das das Licht auf das Niederschlagsteilchen fällt. Je breiter das Niederschlagsteilchen ist, desto mehr wird der Sensor abgedunkelt und eine entsprechend große Änderung der Lichtintensität erfasst.
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Die vertikale Länge, d.h. die Höhe, des Niederschlagsteilchens beim Durchtreten des Messraums lässt sich dadurch ermitteln, dass die Dauer der Lichtintensitätsänderung beim Durchtreten zumindest eines der Messbereiche mit der wie oben beschrieben ermittelten Fallgeschwindigkeit korreliert wird.
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Die erfindungsgemäße Bestimmung der Fallgeschwindigkeit sowie der Höhe und der Breite des Niederschlagsteilchens erweist sich insbesondere zur Bestimmung von Eigenschaften von Schneeflocken oder Hagelkörnern als vorteilhaft, weil sich deren jeweiligen Höhen und Breiten stärker voneinander unterscheiden als diejenigen von Regentropfen, die beim Fallen eine rundliche Form aufweisen, deren Form in Abhängigkeit von der Größe der Regentropfen bekannt ist. Insbesondere die Formen von Schneeflocken sind aufgrund der vielen verschiedenen sich bildenden Kristallformen sehr variabel.
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Darüber hinaus können anhand der gewonnenen Informationen Aussagen darüber getroffen werden, wie sich die Niederschlagsteilchen auf einem Untergrund anordnen. So kann, da sich aus der Breite und der Höhe ein Volumen der Niederschlagsteichen bestimmen und anhand der Häufigkeit von detektierten Niederschlagsteichen eine Niederschlagsmenge feststellen lässt, eine sich auf einen Untergrund anordnende Niederschlagshöhe bestimmt werden.
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Ferner können anhand des ermittelten Volumens und der ermittelten Fallgeschwindigkeit des Niederschlagsteilchens Aussagen über seine Dichte und für Schneeflocken ggf. über deren Feuchte gemacht werden. Daraus wiederum lässt sich eine Last ermitteln, die die gefallenen Niederschlagsteichen auf den Untergrund ausüben, und/oder Informationen über eine Lawinengefahr gewinnen.
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Es erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft die senkrecht zur Strahlungsrichtung gebildeten Querschnitte der verschiedenen Messbereiche, vorzugsweise aufgrund verschiedener Höhen und/oder Breiten, unterschiedlich groß vorzusehen, wenn lediglich ein einziger Sensor für die zumindest zwei Messbereiche vorgesehen ist. Wenn das Niederschlagsteilchen durch den Messbereich größeren Querschnitts tritt, wird eine geringere Intensitätsänderung festgestellt als wenn das Niederschlagsteilchen durch den Messbereich kleineren Querschnitts tritt. Anhand der zeitlichen Verläufe der Intensitätsänderungen, die das Niederschlagsteilchen beim Durchtreten der Messbereiche erzeugt, und/oder anhand der bekannten Größenverhältnisse der Messbereichsquerschnitte zueinander können die Intensitätsänderungen einem bestimmten Niederschlagsteilchen zugeordnet werden. Vorteilhaft können dadurch Messfehler wegen falscher Zuordnung vermieden werden, die insbesondere dann auftreten, wenn in zeitlich kurzen Abständen voneinander zwei oder mehrere der Niederschlagsteilchen durch die Messbereiche fallen.
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Während es vorstellbar wäre, für jeden der Messbereiche eine eigene Lichtquelle vorzusehen, ist in einer Ausgestaltung der Erfindung für die zumindest zwei Messbereiche lediglich eine einzige Lichtquelle vorgesehen. Das von der Lichtquelle ausgehende Licht wird mittels zumindest eines optischen Bauelements, z.B. einer Linse oder eines Spiegels, derart gelenkt, dass es die zumindest zwei Messbereiche vollständig durchstrahlt. Als die Lichtquelle eignet sich insbesondere eine Leuchtdiode (LED) oder eine Laserdiode.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung vorgesehen derart, dass das Licht die Messbereiche in horizontaler Richtung durchstrahlt, wobei die von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen in den Messbereichen vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind. Während es vorstellbar wäre, die Vorrichtung derart einzurichten, dass sämtliche oder einige der Lichtstrahlen die Messbereiche quer zur Horizontalen, d.h. in einer Richtung mit horizontaler und vertikaler Richtungskomponente durchstrahlen, ist sie in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen derart, dass die Messbereiche genau in horizontaler Richtung durchstrahlt werden.
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Sensor für jeden der Messbereiche vorgesehen. Als besonders kostengünstig für die Herstellung der Vorrichtung hat es sich allerdings erwiesen, für die zumindest zwei Messbereiche lediglich einen einzigen Sensor vorzusehen und das die Bereiche durchstrahlende Licht mittels zumindest eines weiteren optischen Bauelements auf den Sensor zu richten. Der bzw. die Sensoren können durch eine Fotozelle, eine Fotodiode, einen Fototransistor oder durch CMOS- oder CCD-Sensoren gebildet sein.
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Die Messbereiche sind zweckmäßigerweise durch Abschnitte des Messraums gebildet, die von dem auf den Sensor geleitetem Licht durchstrahlt sind.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist eine im Strahlengang der Vorrichtung angeordnete Blende vorgesehen, die vorzugsweise für jeden der Messbereiche eine, bevorzugt rechteckige, Öffnung aufweist. Die Messbereiche sind dann durch die Abschnitte im Messraum gebildet, durch die das Licht dringt, das bis auf den Sensor geleitet wird.
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Weist der Sensor, z.B. der CMOS- oder der CCD-Sensor, mehrere Sensorelemente (Pixel) auf, die die Lichtintensität separat erfassen können, können die Messbereiche dadurch gebildet sein, dass das Licht lediglich in bestimmten Flächenabschnitten, die beispielsweise durch mehrere unmittelbar untereinander angeordnete Reihen der Sensorelemente (Pixelreihen) gebildet sein können, die gemeinsam eine rechteckige Form bilden, erfasst wird.
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Während es vorstellbar wäre, die Messbereiche unmittelbar untereinander zu bilden, sind sie in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einem vertikalen Abstand voneinander angeordnet. Vorteilhaft lässt sich die Geschwindigkeit des Niederschlagsteilchens damit besonders präzise ermitteln.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung steht in Lichtstrahlungsrichtung gesehen zumindest einer der Messbereiche horizontal, vorzugsweise auf beiden Seiten, über den anderen Messbereich vor, um Messfehler zu vermeiden, die dadurch hervorgerufen werden, dass das Niederschlagsteilchen an einem Rand des Messbereichs durch den Messraum fällt und den Messbereich nur teilweise durchtritt („Randdurchgang“). Zur Bestimmung der Niederschlagsteilchen werden lediglich die Messungen herangezogen, bei denen durch die Niederschlagsteilchen eine Abschwächung der Intensität in den beiden Messbereichen erzeugt wird. Insbesondere wenn der eine Messbereich so weit über den anderen vorsteht, dass das Niederschlagsteilchen, selbst wenn es den schmaleren Messbereich lediglich streift, vollständig durch den breiteren fällt, wird sichergestellt, dass das Niederschlagsteilchen in dem breiteren Messbereich vollständig und damit korrekt erfasst wird. Es hat sich als geeignet erwiesen, auf jeder der Seiten den breiteren Messbereich um zumindest 1 cm, vorzugsweise 2 cm, vorstehen zu lassen, um auch größere Schneeflocken möglichst genau messen zu können.
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Vorteilhaft lassen sich bei den mit den mehreren Sensorelementen (Pixeln) versehenen Sensoren die Randdurchgänge direkt erkennen und daraus erlangte Messergebnisse korrigieren oder löschen. Darüber hinaus kann mittels solcher Sensoren erkannt werden, wenn mehrere der Niederschlagsteilchen gleichzeitig durch die Messbereiche fallen. Während auch in diesen Fällen eine Korrektur oder Löschung vorgenommen werden könnte, wäre auch vorstellbar, die durch jeweiligen Niederschlagsteilchen erzeugten Intensitätsänderungen separat auszuwerten.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung zur Bestimmung eines durch die Lichtquelle auf dem Sensor erzeugten Standardsignals einen Lichtquellensensor zur Bestimmung der Intensität der von der Lichtquelle erzeugten Lichtstrahlen und/oder eine Einrichtung zur Messung der Temperatur auf. Der Lichtquellensensor ist vorzugsweise derart angeordnet, dass er die Intensität des von der Lichtquelle ausgehenden Lichts unmittelbar, d.h. ohne zwischen der Lichtquelle und dem Lichtquellensensor angeordnete optischen Bauelemente, messen kann.
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Vorteilhaft können dadurch zur Vermeidung von Messfehlern Intensitätsänderungen, die auftreten, weil sich die von der Lichtquelle abgestrahlte Lichtintensität ändert, bestimmt werden. Wird für Zeitabschnitte, in denen kein Niederschlag in den Messraum fällt, die mittels des Lichtquellensensors ermittelte Intensität mit derjenigen des Sensors für die Messbereiche korreliert, können Informationen über ein in dem Messraum vorhandenes Aerosol, insbesondere Nebel, oder/und über eine Belegung der optischen Bauelemente der Vorrichtung, z.B. durch Tau, Verschmutzung oder den Niederschlag selbst, erlangt werden. Es versteht sich, dass dazu eine Kalibrierungsmessung vorzunehmen ist, wenn die optischen Bauelemente unbelegt sind und der Messraum frei von den Niederschlagsteilchen ist.
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Die genannte Temperaturmesseinrichtung kann vorgesehen werden, um zu kontrollieren, ob die ermittelten Eigenschaften des Niederschlagsteilchens mit der jeweiligen örtlichen Temperatur vereinbar sind.
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In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung zumindest einen Streulichtsensor zur Bestimmung von Streuung des Lichts an dem bzw. den optischen Bauelementen, insbesondere an einem den Messraum abtrennenden Fenster, dem genannten Spiegel oder/und der genannten Linse, aufgrund der Belegung. Durch die mit dem Streulichtsensor gewonnenen Informationen lässt sich die Intensitätsänderung, die durch die Streuung an den Bauelementen verursacht wird, von derjenigen unterscheiden, die durch das Aerosol hervorgerufen wird. Vorteilhaft können dadurch Fehler bei der Messung des Aerosols, insbesondere des Nebels, vermieden werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
- 1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung sowie Details der Vorrichtung,
- 2 Details einer Messung mittels der Vorrichtung nach 1,
- 3 verschiedene Blenden für die Vorrichtung nach 1,
- 4 Details von Messungen mittels der mit den Blenden nach 3 besetzten Vorrichtung nach 1, und
- 5 schematisch weitere erfindungsgemäße Vorrichtungen.
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Eine in 1a gezeigte Vorrichtung 1 umfasst zwei Gehäuseteile 17,18 zwischen denen ein Messraum 2 gebildet ist, der dazu vorgesehen ist, herabfallende Niederschlagsteilchen 3 aufzunehmen. In dem ersten Gehäuseteil 17 sind eine Lichtquelle 4, die z.B. durch eine LED gebildet sein kann, und eine Linse 12, die von der Lichtquelle 4 ausgehendes Licht derart bricht, dass durch die Linse 12 hindurchtretende Lichtstrahlen den Messraum 2 in der Horizontalen sowie parallel zueinander durchlaufen, angeordnet. In dem Gehäuseteil 17, der auf seiner dem Messraum 2 zugewandten Seite mit einer transparenten Fensterscheibe 15 versehen ist, sind ferner ein Lichtquellensensor 9, der zur Bestimmung der von der Lichtquelle 4 ausgehenden Lichtintensität vorgesehen ist, ein Temperatursensor 10 und ein Streulichtsensor 11 angeordnet, mittels dessen sich durch die Fensterscheibe 15 verursachte Lichtstreuung ermitteln lässt.
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In dem zweiten Gehäuseteil 18, der auf seiner dem Messraum 2 zugewandten Seite mit einer transparenten Fensterscheibe 16 versehen ist, ist eine Blende 13 angeordnet, die zwei untereinander angeordnete Öffnungen 19,20 rechteckigen Querschnitts gleicher Größe aufweist. In Lichtstrahlungsrichtung gesehen hinter der Blende 13 ist in dem Gehäuseteil 18 eine Linse 14 angeordnet, die die durch die Blende 13 dringenden Lichtstrahlen auf einen Lichtsensor 5, der z.B. durch eine Fotodiode gebildet sein kann, bricht. Mit dem Lichtsensor 5 ist eine Auswerteeinrichtung 8 verbunden, die dazu vorgesehen ist, mittels des Sensors 5 ermittelte Lichtintensitäten aufzunehmen, zu speichern und auszuwerten. Wie insbesondere 1 b zeigt, in der ein Strahlengang in der Vorrichtung 1 dargestellt ist, wird ein Messbereich 6 durch einen in 1 b durch gestrichelte Linien dargestellten Teil des Messraums 2 gebildet, der von Lichtstrahlen durchdrungen ist, die durch den Messraum 2 und die Öffnung 19 hin zum Sensor 5 reichen. Ein Messbereich 7 ist ein Teil des Messraums 2, der von Licht durchstrahlt wird, das durch den Messraum 2 und die Öffnung 20 hindurch zum Sensor 5 dringt.
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Mittels der Vorrichtung 1 lässt sich Niederschlag wie nachfolgend erläutert messen.
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Fällt ein Niederschlagsteilchen 3 durch den Messraum 2 hindurch, tritt es zunächst in den Messbereich 6 und anschließend in den Messbereich 7 ein. Beim Eintritt in den ersten Messbereich 6 wird mittels des Sensors 5, wie in 2 gezeigt, die Verringerung der gemessenen Lichtintensität erfasst, die dadurch verursacht wird, dass die von der Lichtquelle 4 ausgehenden Lichtstrahlen auf das Niederschlagsteilchen 3 treffen und dadurch verhindert wird, dass die Lichtstrahlen bis zu dem Sensor 5 dringen. Eine Größe der Verringerung der Lichtintensität, die in 2 anhand einer Amplitude einer die Änderung der Lichtintensität darstellenden Kurve bestimmbar ist, lässt sich eine horizontale Länge des Niederschlagsteilchens 3, d.h. seine Breite, bestimmen. Tritt das Niederschlagsteilchen 3 anschließend in den Messbereich 7 ein, detektiert der Lichtsensor 5 in gleicher Weise eine Verringerung der Lichtintensität. Die Auswerteeinrichtung 8 ermittelt die Geschwindigkeit des Messteilchens aus dem Zeitabstand zwischen der Lichtintensitätsverringerung im ersten Messbereich 6 und derjenigen im zweiten Messbereich 7.
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Eine vertikale Länge, d.h. die Höhe, des Niederschlagsteilchens lässt sich nach folgender Formel bestimmen: H = V * T - D,
wobei H = Höhe des Niederschlagsteilchens 3,
V = Geschwindigkeit des Niederschlagsteilchens 3,
T = Dauer der Lichtintensitätsverringerung in einem der Messbereiche 6,7,
und
D = Höhe des jeweiligen Messbereichs 6,7.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich vorteilhaft zur Messung von Schneeflocken benutzen, da insbesondere diese voneinander abweichende Höhen und Breiten aufweisen.
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Darüber hinaus kann die Vorrichtung 1 1 in Zeiträumen, in denen der Messraum frei von Niederschlagsteilchen ist, zur Messung von Aerosol verwendet werden.
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Dazu wird die mittels des Lichtquellensensors 9 ermittelte Lichtintensität bei einer Kalibriermessung, bei der die Fenster 15,16 frei von Belegungen ihrer Oberflächen sind und der Messraum 2 leer ist, mit der mittels des Sensors 5 bestimmten Lichtintensität korreliert, um eine gerätebedingte, durch die Fenster 15,16 verursachte Abweichung der Lichtintensitäten voneinander zu bestimmen. Ferner können mittels des Streulichtsensors 11 Auswirkungen einer Belegung der Fensterscheibe 15,16, die beispielsweise durch Tau oder an der Fensterscheibe 15,16 anhaftende Niederschlagsteilchen verursacht werden, auf die gemessene Lichtintensität ermittelt werden. Wenn in dem Messraum 2 ein Aerosol, z.B. Nebel, vorhanden ist, verringert sich die mittels des Sensors 5 ermittelte Lichtintensität gegenüber derjenigen, die mit dem Lichtquellensensor 9 bestimmt wird. Wird der durch die Belegung verursachte Anteil der Verringerung der Lichtintensität bei der Auswertung der Messergebnisse des Lichtquellensensors 9 und des Sensors 5 berücksichtigt, kann eine Aerosoldichte, insbesondere eine Nebeldichte, in dem Messraum 2 bestimmt werden. Daraus lässt sich mittels der Vorrichtung 1 beispielsweise eine Sichtweite in Nebel bestimmen.
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Es wird nun auf die 3 bis 5 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in den 1 und 2 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils ein Buchstabe beigefügt ist.
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3a zeigt eine Blende 13a mit Öffnungen 19a,20a rechteckigen Querschnitts, die in horizontaler Richtung dieselbe Länge aufweisen und untereinander angeordnet sind. Die untere Öffnung 20a weist in vertikaler Richtung eine größere Länge auf als die obere Öffnung 19a. Wie sich die ermittelte Lichtintensität ändert, wenn in der Vorrichtung 1 nach 1 anstatt der Blende 13 die Blende 13a eingesetzt ist und das Niederschlagsteilchen 3,3' durch den Messraum 2 fällt, ist 4a zu entnehmen. Da die Querschnittsfläche der Öffnung 20a größer ist als diejenige der Öffnung 19a, verursacht das Niederschlagsteilchen 3,3' im oberen Messbereich 6a eine größere Verringerung der Lichtintensität als im unteren Messbereich 7. Vorteilhaft lässt sich dadurch die jeweilig ermittelte Verringerung der Lichtintensität der Anordnung des Niederschlagsteilchens 3,3' eindeutig dem oberen oder dem unteren Messbereich 6,7 zuordnen. Dies erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn in kurzen Zeitabständen nacheinander verschiedene der Niederschlagsteilchen 3,3' in den Messraum 2 eindringen, da aufgrund der sich unterscheidenden Verläufe der Intensitätsänderungen eine Zuordnung der jeweiligen Niederschlagsteilchen 3,3' zu den jeweiligen Messbereichen 6,7 möglich wird.
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Bei einer in 3b gezeigten Blende 13b unterscheiden sich Öffnungen 19b,20b der Blende 13b dadurch, dass die untere Öffnung 20b in horizontaler Richtung eine größere Länge aufweist als die Öffnung 19b und die Öffnung 20b in horizontaler Richtung auf beiden Seiten über die Öffnung 19b vorsteht. Bei der Messung des Niederschlags werden lediglich in den Messraum 2 fallende Niederschlagsteilchen 3,3' berücksichtigt, die sowohl in den durch die Öffnung 19b als auch durch die Öffnung 20b gebildeten Messbereiche 6,7 eindringen und zur Bestimmung der Breite des Niederschlagsteilchens lediglich die Lichtintensitätsänderung berücksichtigt, die das Niederschlagsteilchen 3,3' bei Durchtreten des unteren Messbereichs 7 verursacht. Die Intensitätsänderung im Messbereich 7, die durch das Niederschlagsteilchen 3'' verursacht wird, das nicht in den Messbereich 6 eindringt, wird ignoriert. Dadurch wird sichergestellt, dass die Größe des Niederschlagsteilchens 3,3' stets korrekt ermittelt wird. Falsche Messungen, die dadurch zustande kommen können, dass das Niederschlagsteilchen 3' nur teilweise durch die Messbereiche 6,7 fällt, werden vermieden. Wird die Länge, mit der die untere Öffnung 20b über die obere Öffnung 19b auf den jeweiligen Seiten vorsteht, so groß gewählt, dass das Niederschlagsteilchen 3,3', sofern es den oberen Messbereich 6 nur streift, stets vollständig durch den unteren Messbereich 7 fällt, kann sichergestellt werden, dass das Niederschlagsteilchen 3,3' im unteren Messbereich stets vollständig erfasst wird. 4b zeigt Änderungen der Lichtintensität, die bestimmt werden, wenn das Niederschlagsteilchen 3' den oberen Messbereich 6 nur teilweise durchdringt und vollständig durch den unteren Messbereich 7 fällt. Die Geschwindigkeit des Niederschlagsteilchens 3' kann anhand des zeitlichen Abstands zwischen den Maxima der ermittelten Intensitätsänderungen bestimmt werden. Die vertikale und die horizontale Länge des Niederschlagsteilchens 3' werden wie oben beschrieben anhand der Lichtintensitätsänderung des unteren Messbereichs 7, in dem das Niederschlagsteilchen 4 vollständig erfasst wird, ermittelt.
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In 5 ist eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung 1c gezeigt, die sich von derjenigen nach 1 dadurch unterscheidet, dass anstatt der Blende 13, der Linse 14 und der Fotodiode 5 ein CCD-Sensor 5c vorgesehen ist, der in 5b gezeigte Messelemente 21 (Pixel) aufweist. Zur Bildung der Messbereiche werden lediglich Gruppen 22,23 der Messelemente 21 zur Messung genutzt. Je nachdem, welche Form den Messbereichen durch jeweilige Auswahl der Gruppen 22,23 der Messelemente 21 gegeben wird, erfolgt die Auswertung in analoger Weise wie oben anhand der 1 bis 4 beschrieben.
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Es versteht sich, dass sich ein ähnliches Messergebnis auch dadurch erzielen lässt, dass untereinander zwei verschiedene CCD-Sensoren, die ggf. nur eine einzige Zeile von Sensorelementen aufweisen, gebildet werden könnten.
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Es wird darauf hingewiesen, dass sich die Erfindung durch diverse verschiedene Anordnungen von Strahlengängen verwirklichen lässt. So wäre es vorstellbar, für jeden der Messbereiche eigene Lichtquellen vorzusehen. Ferner könnte für jeden der Messbereiche ein eigener Sensor vorgesehen werden, dessen Messungen mittels der Auswerteeinrichtung getrennt voneinander ausgelesen werden. Ferner wäre vorstellbar, das von der Lichtquelle 4 ausgehende Licht durch Spiegel räumlich voneinander trennen, um es auf einen oder mehrere Sensoren zu lenken, um die Messbereiche zu bilden.
