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Vorrichtung zur automatischen Bestimmung der Sichtweite nach dem Lampenzählverfahren
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Bestimmung der Sichtweite
nach dem Lampenzählverfahren, bei dem Impulslampen vorgegebener Intensität in vorgegebenen
Abständen entlang der Meßstrecke angeordnet sind und die Sichtweite aus der Anzahl
der noch sichtbaren Lampen bestimmt ist.
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Anwendung findet dieses Lampenzählverfahren insbesondere auf Flugplätzen,
wo die Sichtweite im einfachsten Falle visuell dadurch bestimmt werden kann, daß
die dem Auge sichtbaren Landebahnleuchten abgezählt werden. Da diese in konstanten
Abständen entlang der Rollbahn aufgestellt sind, ist die Sichtweite in etwa leicht
zu errechnen. Dieses primitive Verfahren wurde zur automatischen Auswertung weiter
ausgebildet. Prinzipiell ist hierzu nur erforderlich, sowohl den Empfänger als auch
die Lichtquelle zu kalibrieren, d. h. die Lichtquelle mit konstanten Parametern
zu betreiben und die Empfänger auf eine kritische Ansprechschwelle zu justieren.
Dann lassen sich mit dieser Anordnung bei Ausblendung von Streulicht und Ausrichtung
der Empfänger nur auf die Sender Sichtweitenbestimmungen durchführen, indem die
Ansprechschwelle des Empfängers etwa so gelegt wird, wie das menschliche Auge eine
Gleichlichtquelle am gleichen Ort zu beobachten in der Lage wäre. Empfänger und
Lichtquelle müssen also so dimensioniert sein, daß sie die gleiche Nachweis-Empfindlichkeit
liefern wie die Kombination Auge-Gleichlichtleuchte.
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Es sind verschiedene Abwandlungen dieses Verfahrens und der zugehörigen
Vorrichtungen be kanntgeworden, die jedoch alle folgende Mängel aufweisen: Entweder
mußte der Empfänger als Ganzes bewegt werden und mit einer unglaublich präzisen
Winkelmeßmethode der Reihe nach alle sichtbaren Lampen abtasten, wobei das zweckmäßig
modulierte Licht der Lampen durch empfindliche Photomultiplyer empfangen wurde.
Diese Anordnung neigt zu Störungen, da der empfindliche Schwenkmechanismus sehr
dem Klima ausgesetzt ist und sich bei starker Sonneneinstrahlung oder bei Vereisung
usw. leicht verzieht oder festfriert, so daß die Genauigkeit der Messung darunter
leidet. Ein anderes Verfahren besteht darin, daß eine Reihe von Gasentladungslampen
durch ein Vielfachkabel der Reihe nach gezündet wird und mit einem stillstehenden
Empfänger beobachtet wird, die wievielte Lampe noch gerade ein aufnehmbares Signal
liefert. Diese Anordnung ist im Prinzip brauchbar, hat jedoch den Nachteil, daß
ein außerordentlich kostspieliges Vieladerkabel für
die erforderlichen Installationsarbeiten
zu verlegen ist.
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Zweck der Erfindung ist eine Vorrichtung zur automatischen Bestimmung
der Sichtweite nach dem Lampenzählverfahren, bei der, abgesehen von der einmalig
erfolgenden Grundeinstellung, keine weiteren Justierungen erforderlich, also insbesondere
schwierige Winkeljustierungen vermieden sind, die sämtlichen vorkommenden Sichtverhältnissen
leicht angepaßt werden kann und damit bei einfachstem Aufbau und nahezu wartungsfrei
stets Sichtweitenbestimmungen in völlig ausreichender Genauigkeit liefert und zudem
zuverlässig im Betrieb ist.
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Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in
der Bildebene einer feststehenden Abbildungsoptik eine Blendenplatte mit den Lampen
zugeordneten Aperturen angebracht und hinter der Blendenplatte ein an sich bekannter,
aus mindestens einem lichtelektrischen Wandler, einem Breitbandverstärker und einer
Anzeigevorrichtung bestehender lichtelektrischer Empfänger angeordnet ist. Diese
Blendenplatten sind auswechselbar und für Tag-, Dämmerungs- und Nachtsehen mit verschieden
großen Transparenzlöchern ausgeführt, so daß die bei Tageslicht verringerte Lampensicht
durch eine zusätzlich wirksame Abbildung eines entsprechenden Lampen-Umfeldes und
damit verbunden erhöhten Tageslichtrauschpegel im Empfänger nachgebildet ist. Hergestellt
werden diese Blendenplatten z. B. derart, daß nach Aufstellung und Justierung die
Blitzlampen bei klarer Sicht und Dunkelheit am Empfangsort photographiert werden
und die Kontaktkopie als Blendenplatte verwendet wird. Zur Kompensation des abstandsbedingten
Intensitätsabfalles der Impulssignale ist mit dem Blendensystem eine Stufenblende
oder ein Graukeil kombiniert, dessen Transparenz dem Quadrat des Abstandes der zugeordneten
Lampen entspricht. Der Empfangsvorrichtung ist ein Druckwerk zugeordnet, das die
Gesamtzahl der hintereinander empfangenen Lampensignale
sichtweitengerecht
druckt. Zweckmäßig werden als Impulslichtquellen solche verwendet, wie sie durch
das Patent 1019 940 bekannt sind.
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In der Zeichnung ist das Wesentliche eines Ausfti!0run6sbeispiels
der Erfindung für die Anwendung der cwa(etibestimmunß bei bei S pl2en schem tisch
dargestellt. Hierbei zeigt F i g. 1 die Gesamtanordnung, F i g. 2 eine Blendenplatte
und F i g. 3 die Transparenzkurve des der Blendenplatte zugeordneten Graukeiles.
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Entlang der Rollbahn 1 sind die Landeleuchten 2, 3 ...ei... in konstanten
Abständen von z. B. 50 m angeordnet. Mit diesen Landeleuchten sind Impulslampen
baulich vereinigt, die z. B. nach dem Unterbrecherprinzip arbeiten und vorzugsweise
gemäß Patent 1019 940 ausgebildet sind. Diese Impulslampen werden nur der Reihe
nach gezündet, z. B. jede Sekunde eine Lampe. Bei 2000 m Rollbahnlänge und 40 Lampen
in 50 m Abstand werden somit innerhalb von 40 Sek. der Reihe nach alle Lampen einmal
gezündet. Allen diesen Lampen ist ein einziger Empfänger zugeordnet, der zweckmäßig
seitlich vor der Rollbahn 1 aufgestellt ist, und im Wesentlichen aus dem Abbildungsobjektiv
12, der Photozelle 15 mit nachfolgendem Verstärker 16 und Registriergerät 17 mit
Papierstreifen 18 besteht. Durch das Objektiv 12 werden die Impulsleuchten 2...
11 auf eine Blendenplatte 13 abgebildet. Genau an den Stellen der Lampenbilder ....
. 11a ist die Blendenplatte durchbrochen, so daß auf die Photozelle nur das Licht
der Impulsleuchte 2... 11 fällt und keinerlei Streulicht. Sind z. B. die Impulsleuchten
2... 8 sichtbar, so erhält der Empfänger, da alle Leuchten nacheinander zünden,
gerade 7 Lichtimpulse, die von der Photozelle 15 in elektrische Impulse umgewandelt
und nach Verstärkung vom Zählwerk 17 ausgewertet werden Bei fortlaufender Numerierung
der Lampen würde auf den Papierstreifen die Zahl 7 aufgedruckt werden, oder auch
- entsprechend dem im Beispiel angenommenen Abstand der Blitzleuchten von 50 m -
direkt die Sichtweite »350 m«.
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Nun ist aber die Sichtweite für Lampen bei Tag und Nacht sehr verschieden.
Diese Verschiedenheit kann durch ein getrenntes Kalibrieren des Verstärkers eliminiert
werden. Nach der Erfindung ist es aber von Vorteil, um unabhängig von Tag und Nacht
die jeweils dem Auge entsprechende Sichtweite zu erhalten, den Rauschpegel im Verstärker
entsprechend der Umgebungshelligkeit anzuheben oder abzusenken. Dies geschieht derart,
daß neben der Abbildung der eigentlichen Lichtquelle, die am Empfangsort nahezu
ein Punkt ist, gleichzeitig eine Hintergrundfläche mit abgebildet wird, und das
Licht dieser vom Tageslicht beleuchteten Hintergrundfläche ebenfalls dem Verstärker
zugeführt wird. Die Blendenplatte 13 erhält zu diesem Zweck die in F i g. 2 dargestellte
Form. In einen Blechstreifen sind an den Stellen der Lampenbilder 2b, 3 b ... 9b
Löcher 2c, 3C...9C gebohrt, und zwar mit einem Durchmesser, der größer ist als die
Lampenbilder 2 b, 3b... und der zur Berücksichtigung der Umfeldshelligkeit dient.
Ein weiterhin zu berücksichtigender Faktor ist das quadratische Abstandsgesetz,
demzufolge von weiter entfernten Lampen weniger Licht am Empfangsort ankommt, als
bei nahestehenden.
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Dieses wird dadurch kompensiert, daß die Löcher für weiter entfernte
Blitzleuchten je nach vorliegen-
den Verhältnissen größer oder kleiner ausgebildet
werden, so daß deren Licht einer kleineren Störung unterliegt. Es können aber auch
die Löcher mit jeweils winkelkonstantem Umfeld ausgebildet sein und das quadratische
Abstandsgesetz dadurch berücksíchtigt werden, daß zwischen der Glendenplatte Ii
und der Photozelle ein Graukeil 14 geschoben wird, der für die weiter entfernten
Impulslampen eine vollkommene Durchlässigkeit besitzt, für die benachbarten Impulslampen
dagegen zur Vermeidung von Übersteuerungen eine dem quadratischen Abstandsgesetz
entsprechende Absorption aufweist. Eine solche Durchlässigkeitskurve ist in F i
g. 3 dargestellt.
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Solche Blendenplatten werden am einfachsten so hergestellt, daß man
bei Dunkelheit die Vielzahl sämtlicher Impulslampen mit dem optischen System des
Empfängers photographiert, von der entwickelten Platte einen Abzug herstellt und
die Bohrungen in der Blendenplatte entsprechend den auf diesem Abzug gefundenen
punktförmigen Orten vornimmt, die sich dann beim Einschieben in das optische System
absolut genau mit dem Aufstellungsort der Lampen decken und das Streulicht völlig
ausschalten.
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Zur Angleichung zwischen Tag- und Nachtsehen können nun diese Bohrlöcher
beliebig erweitert werden.
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Ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen, kann man, falls z.
B. preisgünstige gedruckte Schaltungen für die Empfänger verwendet werden, auch
für jede einzelne Lampe einen getrennten Empfänger anordnen, mit einem getrennten,
dementsprechend billigeren Linsensystem und die Vielzahl dieser Empfänger an ihren
Ausgängen parallel schalten oder einzeln auswerten, so daß der Empfänger, der noch
die letztmögliche Lampe wahrnimmt, der gemessenen Sichtweite entspricht.
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Eine weitere Vereinfachung in der Anwendung der Erfindung ergibt
sich darin, daß an Stelle der besonders ausgebildeten Impulsleuchten solche benutzt
werden können, die heute vielerorts als Landebahn-Blitzbefeuerung zur Erhöhung der
visuellen Auffälligkeit eingesetzt sind. Die Gasentladungen, die in diesen lichtstarken
Blitzlampen stattfinden, haben einen aperiodischen Charakter und sind Niederdruck-Funkenentladungen.
Diese Blitzlampen befinden sich in der Flugschneise eines Flugplatzes und blitzen
gleichfalls in einer Vielzahl von z. B. 20 Lampen der Reihe nach. An einem entsprechend
gewählten Empfangsort kann nun das Aufblitzen dieser Lampen beobachtet und registiert
werden, und damit unmittelbar und automatisch eine Sichtweitenangabe für die Einflugschneise
erhalten werden.