JP4099485B2 - Apparatus and method for measuring atmospheric permeability and determining meteorological visibility - Google Patents
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Description
本発明は、大気透過率を測定するため及び気象学的視程を決定するための装置及び方法に関し、この際、これらの装置及び方法は特に着陸滑走路において使用される。 The present invention relates to an apparatus and method for measuring atmospheric permeability and determining meteorological visibility, wherein these apparatuses and methods are used in particular on landing runways.
透過率計の光送信器ユニットと光受信器ユニットは、固定間隔、即ち所謂測定基底長をおいて互いに対峙している。航空輸送において要求される視程測定範囲に基づき、５０ｍ及びそれ以上の典型的な標準測定基底長が得られ、それにより透過率測定の結果が、誤差耐性をもって、対応する視程に変換され得る。 The optical transmitter unit and the optical receiver unit of the transmittance meter face each other with a fixed interval, that is, a so-called measurement base length. Based on the visibility measurement range required in air transport, typical standard measurement base lengths of 50 m and higher can be obtained, whereby the transmission measurement results can be converted into corresponding visibility with error tolerance.
また、組み合わされた光送信／受信ユニットを基底長上のミラーユニットと組み合わせる実施形態も知られている。この際、送信器光は区間を２度に渡って通過する。 Also known are embodiments in which the combined optical transmission / reception unit is combined with a mirror unit on the base length. At this time, the transmitter light passes through the section twice.
各事例において前記の機器部分の双方は、着陸滑走路表面上で２.５ｍという測定の定格高さを実現するために、適切なスタンド構造物上に構成されている。光学的な方向付けのための安定性の理由から、これらのスタンド構造物は、通常、中実の堅牢なコンクリート基盤上に固定されている。 In each case, both said equipment parts are constructed on a suitable stand structure in order to achieve a rated height of measurement of 2.5 m on the landing runway surface. For reasons of stability for optical orientation, these stand structures are usually fixed on a solid solid concrete base.
飛行稼動時の最も高いカテゴリー（ＣＡＴ ＩＩＩｂ）のために要求される全視程測定範囲を達成するためには、通常、異なる２つの測定基底長が互いに組み合わされる。追加的な所謂短基底（測定基底長１０ｍ〜１５ｍ）は、極めて小さい視程の範囲（＜１００ｍ）のための測定値を提供し、これらの測定値は、標準測定基底長（５０ｍ〜１００ｍ）に関してはもはや誤差耐性をもって生成可能であるとは言えない。通常、光送信器は２つの光受信器と組み合わされ、また、光送信／受信装置と２つのミラーシステムとを有する装置も知られている。 In order to achieve the full visibility measurement range required for the highest category in flight (CAT IIIb), usually two different measurement base lengths are combined with each other. Additional so-called short bases (measured base lengths of 10 m to 15 m) provide measurements for a very small range of visibility (<100 m), these measurements being relative to the standard measurement base length (50 m to 100 m) Can no longer be generated with error tolerance. Usually, an optical transmitter is combined with two optical receivers, and devices having an optical transmission / reception device and two mirror systems are also known.
更に、３００ｍに至るまでの測定基底長を有する所謂長基底透過率計が知られていて、これらの長基底透過率計は特に１０ｋｍに至るまでの視程測定範囲のために使用される。 In addition, so-called long-base transmissometers with measuring base lengths up to 300 m are known, and these long-base transmissometers are used especially for visibility measurement ranges up to 10 km.
周囲光による影響を排除するために送信器光は強度変調され、光受信器は、好ましくはその周知の変調をもって入射する光に反応する。この変調は周期的に又はパルス状で実施され得る。光源としては、好ましくは、機械的に（チョッパー機構）又は極めて低周波に変調されているハロゲン源、低周波にパルシングされているキセノン・フラッシュランプ、また、赤外発光ダイオードやレーザ光源なども知られている。 The transmitter light is intensity modulated to eliminate the effects of ambient light and the optical receiver is responsive to incident light, preferably with its known modulation. This modulation can be carried out periodically or in pulses. As the light source, preferably, a halogen source mechanically (chopper mechanism) or modulated to an extremely low frequency, a xenon flash lamp pulsed to a low frequency, an infrared light emitting diode or a laser light source is also known. It has been.
大気透過率のための測定結果から、コントラスト限界値を基礎にし、気象学的視程ＭＯＲ（気象光学距離：Meteorological Optical Range）が以下のように計算される： From the measurement results for atmospheric transmission, on the basis of the contrast limit value, the meteorological visibility MOR (Meteorological Optical Range) is calculated as follows:
この際、
Ｋ＝０.０５（５％のコントラスト限界値）、
Ｂ＝メートル表示における測定基底長、及び、
Ｔ＝標準化された大気透過率である。
On this occasion,
K = 0.05 (contrast limit value of 5%),
B = measured base length in metric display, and
T = standardized atmospheric transmission.
透過率計の設置と稼動開始と稼動は、問題をはらみ熟知が困難な多数の個々の観点を含んでいて、また透過率計の測定精度は様々な環境影響により望まれずに損なわれるので、設置及び／又は稼動開始を簡素化するため並びに透過率計に対する望まれない環境影響を減少させるための異なる措置が知られている。 The installation and start-up and operation of a transmissometer involves a number of individual aspects that are problematic and difficult to understand, and the measurement accuracy of the transmissometer is undesirably impaired by various environmental effects. And / or different measures are known to simplify start-up and to reduce unwanted environmental impacts on the transmissometer.
光送信器と光受信器は別個のコンクリート基盤上に設置されるので、精密な光学的な方向付けが先ずは絶対必要である。この際、設置及び実施における固有の偏倚は方向付けにより補整される。中実で堅牢なコンクリート基盤ですら、それらの位置が互いに常に正確に不変のままでいるということを保証しない。コンクリート基盤の各々のずれ（ドリフト）は光学的な方向付けのずれを導き、このことは絶対に実際作業においてたび重なって観察されるもので、それにより必然的に視程測定想定誤差を導き、これらの視程測定誤差は、光学外面の汚染により発生する誤差と同一のものと表される。この理由から方向付けは定期的に検査され、場合により修正されなくてはならない。この際、光学補助手段が使用され、これらの補助手段は、方向付けの質を検査するために光路内に取り入れられる。そのために通常では測定が中断されなくてはならない。設置個所で光送信器と光受信器に介入することは、どの場合にも必要であり、時間のかかるものであり、場合により飛行稼動を妨害することになる。他の誤差源は光学外面の汚染であり、この汚染は、認識され、その後、適切な措置により補整又は排除されなくてはならない。これらの光学外面は連続的な汚染にさらされ、この汚染は、発生が僅かな場合にでさえ機器プレート（例えば機器ガラス板）の透明度を損なわせ、特に上側の測定範囲終端において多大な視程測定誤差を導いてしまう。定期的に必要であり通常では頻繁に実施すべき機器プレートの洗浄の他に、この汚染及びそれに起因する相当の整備手間を減少させるための様々な構成上の措置が知られている。例えば、システムが測定を実施する間、光学外面を時折に限って露出させるフラップ（跳ね蓋）が使用される。この方法は、外側領域において持続的に移動される部材により不利であり、フラップ故障の場合の完全な機能損失により不利であり、更に、この技術が汚染の知覚可能な減少を達成すべき場合には少ない測定シーケンスにより不利である。この種の実施形態は実際の使用においてもはや格別のことではない。特許文献１は、光路内に旋回挿入可能な要素のための前記のような機構を記載している。防水フードは標準規格に属し、実際に各実施形態において見ることができる。これらのフードの保護作用は実質的に光学外面前のそれらの伸張範囲に依存するが、防水フードの長さは、光学システムのために必要な視野と、増加する受風面とにより制限されている。 Since the optical transmitter and optical receiver are installed on separate concrete foundations, precise optical orientation is essential first. At this time, the inherent bias in installation and implementation is compensated by orientation. Even solid and solid concrete foundations do not guarantee that their positions always remain exactly unchanged from one another. Each deviation of the concrete base (drift) leads to an optical misorientation, which is absolutely observed in actual work, which inevitably leads to the visibility measurement assumption errors, these The visibility measurement error is expressed as the same error as that caused by contamination of the optical outer surface. For this reason, the orientation must be checked regularly and possibly modified. In this case, optical auxiliary means are used and these auxiliary means are incorporated into the optical path in order to check the quality of the orientation. For this reason, measurements usually have to be interrupted. Intervention of the optical transmitter and optical receiver at the installation site is necessary in all cases, is time consuming, and may interfere with flight operations. Another source of error is optical outer surface contamination, which must be recognized and then corrected or eliminated by appropriate measures. These optical outer surfaces are subject to continuous contamination, which can impair the transparency of instrument plates (eg instrument glass plates) even if they occur only slightly, especially in the high visibility range at the end of the upper measurement range. An error is introduced. In addition to the equipment plate cleaning that is required regularly and usually frequently, various constructional measures are known to reduce this contamination and the resulting considerable maintenance effort. For example, a flap is used that only occasionally exposes the optical outer surface while the system performs the measurement. This method is disadvantageous by members that are continuously moved in the outer region, disadvantageous by complete loss of function in the event of a flap failure, and if this technique should achieve a perceptible reduction in contamination. Is disadvantageous due to the small measurement sequence. This type of embodiment is no longer exceptional in actual use. Patent document 1 describes such a mechanism for an element that can be pivotally inserted into an optical path. The waterproof hood belongs to a standard and can actually be seen in each embodiment. Although the protective action of these hoods is substantially dependent on their extension range in front of the optical outer surface, the length of the waterproof hood is limited by the field of view required for the optical system and the increased wind receiving surface. Yes.
防水フードによっては、降水と関連する激しい汚染作用だけが減少され得る。埃及び超微粒子による汚染の恒常的な増加は著しく影響されることはない。機器プレート上又は機器プレート前に空気流を発生させるファン（送風機）は実際の使用において幾つかの実施形態により知られている。これらのファンは、埃及び超微粒子をも光学外面から部分的に遠ざけておくことができるという長所を有する。しかし汚染の恒常的な増加はここでも回避されることはない。空気流内の渦流に基づき、ある程度の汚染粒子が常に機器プレート上に到達し、そのように構成されている透過率計の測定性能を損なわせる。特許文献２からは、必要に応じ、その都度、円形状の機器プレートのクリーンな区域（セグメント）が光送信器及び光受信器において光学光路内へとこのプレートを回転することにより取り入れられ得るという装置が知られている。この措置は、使用可能な区域の数に応じて洗浄間の時間間隔を延長させることに適している。ところが、クリーンな区域を汚染から保護すること、及び、外側領域において頻繁に移動しすぎる部材の存在は、問題がないものであるとは言えない。それらの周知の実施形態の各々において、いずれにせよ、機器プレートの洗浄は、汚染作用を除去するために信頼性のある唯一の手段である。汚染の完全な防止は不可能である。汚染を防止する又は減少させる記載した可能性の他に、屋外使用における光学測定システムの光学外面の汚染度を検出する様々な方法及び装置が知られている。特許文献１からは、汚染粒子による機器プレートの全反射の変化が評価される方法及び装置が知られている。全反射の角度のもと、プレートエッジにおいて、光が別個の光送信器を使って結合される。この光の流れは、内側の両方のプレート境界面間における典型的なジグザグ状の経過をもって全プレートを通り抜ける。汚染粒子が表面上にあると、光の一部がプレートから散乱して出てゆく。光結合とは反対側のプレートエッジには付属の光受信器が設けられていて、この光受信器は残っている光の流れを検知する。プレートの通過後の光信号の消滅から、その汚染度が推測され得る。 Depending on the waterproof hood, only severe pollution effects associated with precipitation can be reduced. The permanent increase in contamination by dust and ultrafine particles is not significantly affected. Fans (blowers) that generate an air flow on or in front of an instrument plate are known in some embodiments in actual use. These fans have the advantage that dust and ultrafine particles can also be kept partially away from the optical outer surface. However, a permanent increase in pollution cannot be avoided here. Based on the vortex flow in the air flow, some contamination particles always reach the instrument plate and impair the measurement performance of the permeation meter so configured. From US Pat. No. 6,057,089, a clean section of a circular instrument plate can be incorporated as needed by rotating the plate into the optical optical path at the optical transmitter and receiver. The device is known. This measure is suitable for extending the time interval between washes depending on the number of areas available. However, protecting clean areas from contamination and the presence of members that move too often in the outer region are not without problems. In each of these well-known embodiments, in any case, cleaning of the instrument plate is the only reliable means to remove contamination effects. It is impossible to completely prevent contamination. In addition to the described possibilities of preventing or reducing contamination, various methods and apparatus are known for detecting the degree of contamination of the optical outer surface of an optical measurement system in outdoor use. From Patent Document 1, a method and an apparatus are known in which changes in the total reflection of the instrument plate due to contaminant particles are evaluated. Under the angle of total reflection, light is combined at the plate edge using a separate optical transmitter. This light flow passes through the entire plate with a typical zigzag course between both inner plate interfaces. If contaminating particles are on the surface, some of the light will scatter out of the plate. An attached optical receiver is provided on the plate edge opposite to the optical coupling, and this optical receiver detects the remaining light flow. The degree of contamination can be inferred from the extinction of the optical signal after passing through the plate.
特許文献２からは、必要に応じ、その都度、円形状の機器プレートのクリーンな区域が光送信器及び光受信器において光学光路内へとこのプレートを回転することにより取り入れら得るという方法及び装置が知られている。汚染されているプレート区域における測定値と、一時的に取り入れられたクリーンなプレート区域における測定値とを比較することにより、現存する汚染度に関する情報が得られる。この方法の短所は、汚染度の検出の目的でその都度必要となる透過度測定の中断、及び、装置において必然的に頻繁に移動される機械的な要素である。 From Patent Document 2, a method and apparatus is provided in which a clean section of a circular instrument plate can be incorporated in each case by rotating the plate into the optical optical path at the optical transmitter and receiver as needed. It has been known. By comparing the measurements in the contaminated plate area with the measurements in the cleanly taken plate area, information on the existing degree of contamination is obtained. The disadvantages of this method are the interruption of permeability measurement that is required each time for the purpose of contamination detection and the mechanical elements that are inevitably frequently moved in the apparatus.
特許文献３からは、透過率測定装置のために２つの光送信／受信器において曲げられて取り付けられる機器プレートの備え付けを意図し、これらの機器プレートの透明度を別個のプレート送信器ユニット及びプレート受信器ユニットを用いて検出し、これらの両方の現存する測定結果を用いて大気透過率に対して関連付けを行うという方法及び装置が知られている。 From US Pat. No. 6,047,017, it is intended to provide instrument plates that are bent and mounted in two optical transmitter / receivers for the transmittance measuring device, and the transparency of these instrument plates is defined as separate plate transmitter units and plate receivers. There are known methods and apparatus for detecting using a unit and correlating to atmospheric transmission using both of these existing measurement results.
この方法のためには必ず２つの機器ユニットが必要であり、これらの機器ユニットは、両方とも、異なる機器プレートを通じる別個の２つの経路上で大気透過率を測定するために光送信器と光受信器とを必要とする。 This method always requires two instrument units, both of which are optical transmitters and optical transmitters for measuring atmospheric transmission on two separate paths through different instrument plates. Requires a receiver.
透過率計は、設置と方向付けの後、大気透過率及びそれから得られる視程値のためにそれらの透過率計によって検出された測定値を設置個所における実際の視界状況に適合させることを必要とする。この適合プロセスは、通常、校正（キャリブレーション）と称される。完璧に校正された稼動状態で透過率計は無限に良好な視程において１００％の透過率値を達成すべきであるという事実を特に考慮し、校正は、通常、１０ｋｍよりも大きな極めて良好な視界状況において実施され、それにより、要求されている校正条件が少なくとも近似的に達成され、その理由は、ほぼ無限に良好な視程を有する状況が通常はめったに遭遇されるものではないためである。 Permeability meters need to be adapted to the actual visibility situation at the site of installation, after installation and orientation, due to the atmospheric transmission and the visibility values obtained from them. To do. This adaptation process is usually referred to as calibration. With special consideration given to the fact that the transmissometer should achieve 100% transmission values in infinitely good visibility under perfectly calibrated operating conditions, calibration is usually a very good field of view greater than 10 km. Performed in a situation, whereby the required calibration conditions are at least approximately achieved, because a situation with almost infinitely good visibility is usually rarely encountered.
つまり、事実、現在の視程が訓練された観察人物により査定され、該当する透過率計において透過率のための測定値が測定基底長に応じて調節される。 That is, in fact, the current visibility is assessed by a trained observer, and the measured value for the transmittance is adjusted according to the measured base length in the corresponding transmittance meter.
この調節は、たび重なり、純粋に手動で受信器における電子「感度調節」として又は光送信器強度の調整により行われる。 This adjustment is often overlapped, purely manually, as an electronic “sensitivity adjustment” at the receiver or by adjustment of the optical transmitter intensity.
電子データ処理の流れにより、校正のための純粋に計算による方法も可能とされている。透過率計により提供された測定値が補助的な校正係数（校正ファクタ）を用いて付勢される。この校正係数は、観察者により検出されている視程により提供され、観察者視程のキーボート入力後にデータ処理ユニットにより自動的に計算される。 With the flow of electronic data processing, purely computational methods for calibration are also possible. The measurement provided by the transmissometer is activated using an auxiliary calibration factor. This calibration factor is provided by the visibility being detected by the observer and is automatically calculated by the data processing unit after entering the observer visibility keyboard.
本発明の基礎となる課題は、従来技術の短所を排除し得る装置及び方法を創作することである。 The problem underlying the present invention is to create an apparatus and method that can eliminate the disadvantages of the prior art.
この課題は、本発明に従い、各々の立て管構造物上に固定されている送信ユニット及び受信ユニットを用い、大気透過率を測定するため及び気象学的視程を決定するための装置において、次のことにより解決される。即ち、立て管構造物が、支持用の内管と、機械的に完全に未連結であり内管を保護する外管とから構成され、内管には、測定のために必要であり特に送信ユニット及び受信ユニットの光学的な方向付けのために責任を負っている全てのユニットが装着されていること、更に外管には、自重又は風荷重又は一方的な日光照射によりそれらの位置に関して変更され得る全構造物要素が装着されていて、それにより、光学的な方向付けがそれらの作用により影響されないままであること、散乱光測定装置が、透過率測定装置の組込構成要素であり、外管と直接的な接続状態にあること、送信ユニット及び受信ユニットには、各々、光学及び電子構成部品の汚染を保護するためにＶ字形状に９０°で互いに位置決めされている機器プレート（例えば機器ガラス板）が前置されていること、Ｖ字形状の各機器プレート装置には、機器プレートの汚染度を検出する透明度測定のための固有の透過率測定機が付設されていること、及び、送信器の光学システムも受信器の光学システムもカルダン式で位置調節可能に支持されて配設されていること。送信装置にも受信装置にも、機器プレートに対して指向される降水粒子の飛行軌道が衝突前に地面の方向へと偏向されるように掃除空気システムが装備されていると有利であると示されていて、それにより、雨滴や雪片のような降水粒子が光学外面に到達してしまうことはない。設けられている散乱光測定装置は降水の存在を検知するので、この情報は、掃除空気システムの稼動開始のために利用され得る。従って継続稼動が回避され、また降水の存在時には機器プレートにおいて発生し得る沈積が防止される。散乱光測定装置は、好ましくは前方散乱測定装置として形成されている。送信器光源として白色発光ダイオードの使用は特に有利である。更に、受信器では同期復調が使用可能であり、受信器が送信器の変調周波数と固定式で同期されていると有利であると示されている。 In accordance with the present invention, this object is achieved in an apparatus for measuring atmospheric transmission and determining meteorological visibility using a transmission unit and a reception unit fixed on each riser structure. Is solved. That is, the vertical pipe structure is composed of an inner pipe for support and an outer pipe that is completely unconnected and protects the inner pipe. All units responsible for the optical orientation of the unit and the receiving unit are fitted, and the outer tube is changed with respect to its position by its own weight or wind load or unilateral sunlight irradiation All structural elements that can be mounted, so that the optical orientation remains unaffected by their action, the scattered light measuring device is a built-in component of the transmittance measuring device; Being in direct connection with the outer tube, the transmitting unit and the receiving unit each have equipment plates (eg Machine The glass plate) is prefixed to the respective devices plate device of the V-shaped, the inherent permeability measuring machine for the transparency measurements for detecting the degree of contamination of the device plate is attached, and, Both the transmitter optical system and the receiver optical system are supported in a cardan fashion and are adjustable. It is advantageous if both the transmitter and the receiver are equipped with a cleaning air system so that the flight trajectory of precipitation particles directed against the instrument plate is deflected towards the ground before the collision. Thus, precipitation particles such as raindrops and snowflakes do not reach the optical outer surface. Since the provided scattered light measuring device detects the presence of precipitation, this information can be used to start operation of the cleaning air system. Thus, continuous operation is avoided and deposition that may occur on the instrument plate in the presence of precipitation is prevented. The scattered light measuring device is preferably formed as a forward scattering measuring device. The use of white light emitting diodes as the transmitter light source is particularly advantageous. Furthermore, synchronous demodulation can be used at the receiver, and it has been shown to be advantageous if the receiver is fixedly synchronized with the modulation frequency of the transmitter.
更に前記課題は、本発明に従い、大気透過率を測定するため及び気象学的視程を決定するための方法を用い、次のことにより解決される。即ち、自動的に選択されている状況において校正係数が決定され、この校正係数が、散乱光測定装置により提供されていて等価の透過率値に換算された視程値と、大気透過率のための測定値との商形成により形成されること、自動的に選択されている状況の間において、汚染に起因する修正係数が決定され、この修正係数が、送信器前及び受信器前に設けられている機器プレートの恒常的な透明度測定により検出されること、検出された修正係数の認識と、校正係数とから、方向付け係数が検出され、この方向付け係数が、送信器と受信器の間の光学的な方向付けが変化したことに対する等価値であること、透過率測定装置により検出された大気透過率のための測定値が、校正係数及び修正係数で付勢されること、及び、受信器と送信器の間の初期調節を復元するために、検出された方向付け係数が利用されること。 Furthermore, according to the present invention, the above problems are solved by using the method for measuring atmospheric permeability and determining meteorological visibility by: That is, a calibration factor is determined in a situation that is automatically selected, and this calibration factor is provided by the scattered light measurement device and converted to an equivalent transmittance value and the atmospheric transmittance. During the situation that is formed by quoting with the measured values and automatically selected, a correction factor due to contamination is determined, and this correction factor is provided before the transmitter and before the receiver. The orientation factor is detected from what is detected by the constant transparency measurement of the instrument plate, the recognition of the detected correction factor and the calibration factor, and this orientation factor is determined between the transmitter and the receiver. Equivalent to changing optical orientation, measurements for atmospheric transmission detected by the transmission measuring device are activated with calibration and correction factors, and receiver Between transmitter and transmitter To restore the initial adjustment, the detected orientation coefficient is utilized.
本発明は、実践から知られている全ての障害影響を一方で回避し、他方では詳細に検知し且つ場合により補整することが可能な状況にある。 The present invention is in a situation where all fault effects known from practice can be avoided on the one hand, and on the other hand can be detected in detail and possibly compensated.
それにより、飛行場における気象学的視程の決定のために、整備をほぼ必要としない透過率測定装置が得られる。 Thereby, a transmittance measuring device is obtained that requires little maintenance for determining meteorological visibility at the airport.
次に、実施形態に基づき、本発明を詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in detail based on embodiments.
透過率計の基本原理に従い、図２から見てとれるように、そこでは、立て管構造物１上に設置され、防水フード２で保護されている送信ユニット３及び受信ユニット４が互いに対峙して設置されている。本事例において、両ユニット間の間隔、所謂測定基底長は３０ｍであり、この際、５０ｍ及び７５ｍという他の標準測定基底長が同様に実現可能である。 According to the basic principle of the transmissometer, as can be seen from FIG. 2, there are a transmission unit 3 and a reception unit 4 which are installed on the riser structure 1 and protected by a waterproof hood 2 facing each other. is set up. In this case, the distance between the two units, the so-called measurement base length, is 30 m. In this case, other standard measurement base lengths of 50 m and 75 m can be realized as well.
必要な２.５ｍの測定高さ達成するために送信ユニット３及び受信ユニット４は立て管構造物１に装着されている。これらの立て管構造物１は、特に一方的な日光照射及び風荷重によって起こり得る捩れに関し、特に高い安定性を保証する。 In order to achieve the required measuring height of 2.5 m, the transmission unit 3 and the reception unit 4 are mounted on the riser structure 1. These standpipe structures 1 ensure a particularly high stability, especially with respect to torsion that can occur due to unilateral sunlight exposure and wind loads.
立て管構造物１の実施形は二重管構造物を意図していて、この際、内管５と外管６の間の機械的な唯一の接触部は底板の領域で実現されている。 The embodiment of the riser structure 1 is intended for a double-pipe structure, in which the only mechanical contact between the inner tube 5 and the outer tube 6 is realized in the region of the bottom plate.
この新式の実施形態は、測定にとって重要な光電子ユニット（オプトエレクトロニクス・ユニット）を、構造物の他の部分から機械的に完全に分離することを可能にする。光電子ユニットは、機械的に未連結である内管５により支持される。外管６は、内管５を保護するために用いられ、全ての重い構成部品、或いは、周辺環境に特にさらされている全ての構成部品を支持し、特に、取付湾曲体を有するサポート構造物７、ファン８、防水フード２である（図４参照）。 This new embodiment makes it possible to mechanically completely separate the optoelectronic unit (optoelectronic unit) important for the measurement from the rest of the structure. The optoelectronic unit is supported by an inner tube 5 that is mechanically unconnected. The outer tube 6 is used to protect the inner tube 5 and supports all heavy components or all components that are particularly exposed to the surrounding environment, in particular a support structure having a mounting curve. 7, a fan 8, and a waterproof hood 2 (see FIG. 4).
防水フード２は、この新式の実施形態に基づき、特に長く及びそれにより効果的に実施され得て、その理由は、発生する風荷重が本発明に従う立て管構造物１により光電子ユニットの光学的な方向付けに影響を及ぼさないためである。それにも拘らず、防水フード２が下方に向かって開いているという実施形態により、機器プレート（例えば機器ガラス板）９は洗浄の目的で整備員に対して容易に接近可能な状態にある。 The waterproof hood 2 is based on this new embodiment and can be implemented particularly long and thereby effectively because the generated wind load is caused by the vertical structure 1 according to the invention from the optical unit of the optoelectronic unit. This is because it does not affect the orientation. Nevertheless, with the embodiment in which the waterproof hood 2 is open downward, the equipment plate (eg equipment glass plate) 9 is easily accessible to maintenance personnel for cleaning purposes.
内管５上の光電子ユニット及び外管６上のサポート構造物７は、管軸線を中心に粗い方向付けの目的で垂直方向において回動され得て、最終的な位置で固定するための固定ネジ或いは固定ボルトを有している。 The optoelectronic unit on the inner tube 5 and the support structure 7 on the outer tube 6 can be rotated in the vertical direction for the purpose of rough orientation about the tube axis, and are fixed screws for fixing in the final position. Or it has a fixing bolt.
サポート構造物７における照準装置は粗い方向付けを支援し、更に粗い方向付けは補助的に音響的に支援される。送信器及び受信器の光電子ユニット内の高性能信号発信器が、信号サイクルの増加に基づき、精密な方向付けにとって十分である送信器光信号が光受信器光学系に達する場合を認識させる。 The aiming device in the support structure 7 supports coarse orientation, and the coarse orientation is supplementarily acoustically assisted. A high performance signal transmitter in the optoelectronic unit of the transmitter and receiver recognizes when the transmitter optical signal, which is sufficient for precise orientation, reaches the optical receiver optics based on the increase in signal cycles.
送信器及び受信器の光電子ユニット内の光学システム１０の実施形は、送信器及び受信器の自動的な精密な方向付けを可能にする。光学システム１０はレンズの領域でカルダン懸架部１７を介して支持されていて、光学システム１０の焦点距離の領域に偏心要素１２を有するギヤモータ１１は、光学軸線の非常に精密で且つ遊びのない電気機械式の位置調節可能性を保証する。適切な制御要素を利用し、ギヤモータ１１はマイクロプロセッサにより駆動され得る。偏心要素１２の位置、従って光学軸線の位置は、ポテンショメータ１３を用いて水平調節及び垂直調節のために別個に検出され、アナログ／デジタル変換の後、制御ユニットのマイクロプロセッサにより検知される。（図５） The implementation of the optical system 10 in the optoelectronic unit of the transmitter and receiver allows for automatic and precise orientation of the transmitter and receiver. The optical system 10 is supported in the area of the lens via a cardan suspension 17, and the gear motor 11 with the eccentric element 12 in the area of the focal length of the optical system 10 is a very precise and play-free electric axis of the optical axis. Guarantees mechanical position adjustment. Using appropriate control elements, the gear motor 11 can be driven by a microprocessor. The position of the eccentric element 12, and thus the position of the optical axis, is detected separately for horizontal and vertical adjustment using the potentiometer 13, and after analog / digital conversion, is detected by the microprocessor of the control unit. (Fig. 5)
自動的な精密な方向付けの間、送信器光学系及び受信器光学系は相前後して垂直方向でも水平方向でも位置調節される。位置調節プロセスの間、持続的に且つ同時に光学システムの機械的な位置もそれに付属する受信信号も記録される。位置調節の系統的な進行により、送信器の強度プロフィールを検出することも受信器の感度配分を検出することも可能とされる。 During automatic precision orientation, the transmitter and receiver optics are repositioned both vertically and horizontally. During the position adjustment process, the mechanical position of the optical system and the received signals associated with it are recorded continuously and simultaneously. The systematic progression of position adjustment makes it possible to detect the intensity profile of the transmitter and the sensitivity distribution of the receiver.
個々のプロフィールの記録後、得られる最善の状態の水平方向及び垂直方向の光学軸線の中央位置が、送信器のためにも受信器のためにも自動的に調節される。光学システムのこの最善の方向付けのために、それに付属する偏心要素１２の位置が制御ユニット内で消去不能（永久的）に保存され、つまり要求に応じていつでも再度使用可能な状態にある。 After recording individual profiles, the best obtained horizontal and vertical optical axis center positions are automatically adjusted for both the transmitter and the receiver. For this best orientation of the optical system, the position of the eccentric element 12 associated with it is stored in a non-erasable (permanent) manner in the control unit, i.e. it can be used again at any time on demand.
透過率測定装置の光電子要素を保護するために送信器においても受信器においても透明な機器プレートが設けられていて、これらの機器プレートは光学光路を制限することはない。本実施形態において新式の掃除空気システムは、特に防水フード２では防がれなかった風で吹き付けられる降水粒子により光学外面が湿潤することを防止する。 In order to protect the optoelectronic elements of the transmission measuring device, transparent instrument plates are provided in both the transmitter and the receiver, which do not limit the optical path. In this embodiment, the new cleaning air system prevents the optical outer surface from being wetted by precipitation particles that are blown by wind, which was not prevented by the waterproof hood 2.
埃及び超微粒汚染粒子の持続的な循環に対して掃除空気システムにより対抗するため、及び、機器プレート上にそのような粒子が沈積する危険性に対抗するために、掃除空気システムのファンは、降水がある場合にだけ作動される。降水情報は、図２から見てとれるように送信ユニットのサポート構造物に装着されている散乱光測定装置により生成され、この散乱光測定装置は、現在天気のために必要な検知性能を有している。 In order to counter the persistent circulation of dust and ultrafine contaminant particles by the cleaning air system and to counter the risk of such particles depositing on the instrument plate, the fan of the cleaning air system is Only activated when there is precipitation. The precipitation information is generated by a scattered light measuring device attached to the support structure of the transmission unit as can be seen from FIG. 2, and this scattered light measuring device has the detection performance necessary for the current weather. ing.
掃除空気システムのファン流は、地面に向かって指向される空気流が機器プレート前の領域に発生するように流路形成されている。降水粒子は機器プレート到達以前に確実に下方に向かって偏向され、この際、空気流は、地面の方向への粒子の運動を支援及び加速する。 The fan flow of the cleaning air system is formed so that an air flow directed toward the ground is generated in a region in front of the equipment plate. Precipitation particles are reliably deflected downward before reaching the instrument plate, where the air flow assists and accelerates the movement of the particles in the direction of the ground.
掃除空気システムの空気流路１４は光電子ユニットのカバー構造物の構造上の構成要素である。この空気流路１４はファン部分から機械的に完全に未連結状態にある。従ってファン８により発生する振動が、測定装置、特に光学軸線に対して影響を及ぼすことはない（図６）。 The air flow path 14 of the cleaning air system is a structural component of the cover structure of the optoelectronic unit. This air flow path 14 is completely unconnected from the fan portion. Therefore, the vibration generated by the fan 8 does not affect the measuring device, particularly the optical axis (FIG. 6).
散乱光測定装置は本発明に従う装置の組込構成要素であり、この散乱光測定装置を使い、透過率測定の校正の質の連続的なコントロールが実施され得る。 The scattered light measurement device is an integrated component of the device according to the invention, and with this scattered light measurement device, continuous control of the quality of the transmission measurement calibration can be performed.
送信ユニット３及び受信ユニット４は取付湾曲体を有し、この取付湾曲体は、ファン８及び防水フード２のために外側の保護管に取り付けられているサポート構造物７の構成要素である。この湾曲体には散乱光測定装置１５が取り付けられていて、それによりこの散乱光測定装置１５は、本方法のために必要な比較測定を透過率測定区間の直接的な空間近傍で実施し得る。視程を制限する天気現象は、典型的には不均質な空間配分を有するので、透過率計及び散乱光測定装置の測定容積のこの直接的な近傍は、他の配置構成よりも優先されなくてはならない。 The transmission unit 3 and the reception unit 4 have an attachment curved body, which is a component of the support structure 7 attached to the outer protective tube for the fan 8 and the waterproof hood 2. A scattered light measuring device 15 is attached to the curved body, so that the scattered light measuring device 15 can perform a comparative measurement necessary for the method in the vicinity of a direct space in the transmittance measuring section. . Because weather phenomena that limit visibility typically have an inhomogeneous spatial distribution, this direct neighborhood of the measurement volume of the transmissometer and scattered light measurement device may not be prioritized over other arrangements. Must not.
使用されている散乱光測定装置の作動方式及びその基礎を成す方法は従来技術に対応するものである。より信頼性のある測定性能に基づき、光学前方散乱測定法による測定装置が光学後方散乱測定法よりも好まれる。それに加え、使用されている前方散乱測定装置は、目下の天気の検知を可能にし、この関連として、掃除空気システムの制御のためのものであり、また引き続いて説明する校正係数の検出時における降水事象に関する情報を生成する。 The operating system of the scattered light measuring device used and the method underlying it correspond to the prior art. On the basis of more reliable measurement performance, a measuring device with an optical forward scattering measurement method is preferred over an optical backscattering measurement method. In addition, the forward scatter measurement device used allows the detection of the current weather, and in this connection is for the control of the cleaning air system, and the precipitation at the time of detection of the calibration factor, which will be explained later. Generate information about the event.
前方散乱測定装置は、その原理に基づき、汚染に起因する測定誤差に対してとても抵抗力があり、それに加え、典型的なこととして、１０ｋｍ及びそれ以上の極めて高い視程をも信頼性をもって検出するという可能性を有し、このことは、透過率測定装置では、測定基底長が極めて長い場合にだけ（２００ｍより小さい必ず必要な視程範囲が欠如するという短所を有する）、その際には汚染に起因する測定誤差に対して抵抗力の無さが更に増加してしまうが可能である。 Based on its principle, the forward scatter measurement device is very resistant to measurement errors due to contamination, and in addition, typically detects extremely high visibility of 10 km and higher. This means that the transmissivity measuring device can be contaminated only when the measurement base length is very long (having the disadvantage that the necessary visibility range smaller than 200 m is lacking). It is possible to further increase the absence of resistance against the resulting measurement error.
散乱光測定装置における誤差源は、主として、視程決定のために援用される空気容積であって比較的小さく従って常に代表的であるとは限らない典型的には１リットルよりも少ない空気容積、並びに、様々な降水現象時に視界混濁度を代表的なものとしてではなく測定するという問題点に基づき、このことは、飛行場で安全上重要なほぼ３ｋｍより小さい視程測定範囲にとって代表的な透過率計の使用を好ましいものとする。 The sources of error in scattered light measurement devices are primarily air volumes that are incorporated for visibility determination and are relatively small and therefore not always representative, typically less than 1 liter of air volume, and Based on the problem of measuring visibility turbidity rather than as a representative during various precipitation events, this is a typical transmissometer for a visibility measurement range of less than about 3 km, which is important for safety at airfields. Use is preferred.
その際、本実施形態では、散乱光測定装置の視程測定値も、透過率測定からの結果との比較のために、好ましくは以下の場合に使用される：
− 散乱光測定装置の視程測定値が１０ｋｍを超過する場合、
− 散乱光測定装置の視程測定値の変化が観察時間内の平均値のまわりで決して±１０％を超過しなかった場合、
− 降水が散乱光測定装置により検知されなかった場合、
− 散乱光測定装置の稼動中断がない場合、
− 透過率測定値の変化が観察時間内の平均値のまわりで決して±１％を超過しなかった場合、
− 透過率測定装置の稼動中断がない場合。
In this case, in this embodiment, the visibility measurement value of the scattered light measurement device is also preferably used in the following cases for comparison with the result from the transmittance measurement:
-If the visibility measurement of the scattered light measuring device exceeds 10km,
-If the change in the visibility measurement of the scattered light measurement device never exceeds ± 10% around the average value during the observation time,
-If no precipitation is detected by the scattered light measurement device,
− If there is no interruption of the scattered light measurement system,
-If the change in transmittance measurement never exceeds ± 1% around the average value within the observation time,
-When there is no interruption in the operation of the transmittance measuring device.
透過率測定のために設置されている測定基底長の認識に基づき、これらの選択された状況において、散乱光測定装置の視程のための測定値が等価の透過率値に換算され、この透過率値が透過率測定装置の測定値と比較され、両方からの商が計算される。この際、測定値として、好ましくは、経過した分内における透過率測定装置及び散乱光測定装置の各々の測定容積内における変調周波数に依存する全ての個別サンプリングの平均値、及び、それから変換される大気透過率及び／又は視程のための情報が使用される。その際、計算された商からは、透過率測定値のための校正係数ＫＦが導き出される。 Based on the recognition of the measurement base length installed for the transmittance measurement, in these selected situations, the measured value for the visibility of the scattered light measuring device is converted into an equivalent transmittance value, and this transmittance The value is compared with the measured value of the transmission measuring device and the quotient from both is calculated. In this case, the measured value is preferably the average value of all the individual samplings depending on the modulation frequency in the measuring volume of each of the transmittance measuring device and the scattered light measuring device within the elapsed time, and is converted therefrom. Information for atmospheric transmission and / or visibility is used. At that time, a calibration coefficient KF for the transmittance measurement value is derived from the calculated quotient.
校正係数は、その次の測定の間、特に１０ｋｍ未満の視界混濁度の間、適用される。校正係数は、新たな校正係数が上記の方式で検出されるに至るまで、その有効性を維持する。 The calibration factor is applied during the next measurement, in particular during a field turbidity of less than 10 km. The calibration factor maintains its effectiveness until a new calibration factor is detected in the manner described above.
説明した計算処理は透過率計の制御ユニット内のマイクロプロセッサにより実施され、校正係数の変更は、一時的な中断に基づく誤りの発展に対抗する最大ステップ幅への制限を免れない。各々の校正係数は制御ユニット内で消去不能に保存されている。 The described calculation process is carried out by a microprocessor in the control unit of the transmissometer, and the change of the calibration factor is subject to a limitation on the maximum step width against the development of errors due to temporary interruptions. Each calibration factor is stored in the control unit in a non-erasable manner.
透過率計の測定範囲上限の上方の範囲内だけで校正係数を検出する目的のために散乱光測定装置の測定値を援用することにより、及び、説明した環境影響に基づいて発生する透過率計の視程測定誤差がより小さい視程によって減少するという事実を援用することにより、透過率計により使用されている視程測定範囲にとって常に最善の測定精度が達成される。 Transmittance meter generated by using the measured value of the scattered light measurement device for the purpose of detecting the calibration coefficient only within the range above the upper limit of the measurement range of the transmittance meter and based on the environmental influence described By taking advantage of the fact that the visibility measurement error is reduced with smaller visibility, the best measurement accuracy is always achieved for the visibility measurement range used by the transmissometer.
今しがた説明した方法は、訓練された観察者による透過率計校正の手順に従うものであるが、そこには、昼夜いつでも可能な各々の校正状況が透過率計の測定性能の最適化のために援用されるという差がある。結果としてこの方法は、利用される多数の校正事象を導き、これらの校正事象は、観察者により支援される周知の校正法では決して達成されることはない。透過率測定時の校正係数の自動的な検出及び適用は、透過率計の測定性能を制限する影響の持続的で完全な補整を一度に可能にする。 The method just described follows the procedure for transmissometer calibration by trained observers, where each calibration situation possible anytime day or night is used to optimize the measurement performance of the transmissometer. There is a difference. As a result, this method leads to a large number of calibration events that are utilized, and these calibration events are never achieved with known calibration methods assisted by observers. The automatic detection and application of calibration factors during transmission measurements allows for a continuous and complete correction of the effects that limit the measurement performance of the transmission meter at one time.
図７に従い、Ｖ字形状に９０°で互いに位置決めされている２つの機器プレート９が見てとれる。これにより、２つの軸線による１つの同じプレートの通り抜けが可能とされる。主軸は、大気透過率測定のための光路の方向を表し、それとは９０°ずらされた副軸は、機器プレートの別個の透明度測定のための光路を示している。両方の光学軸線は、一方の機器プレートをプレート面に対して各々４５°の角度で且つ同じプレート領域内で通り抜け、この際、他方のプレートは、副軸に従う光路によってのみ通り抜けが成される。 According to FIG. 7, two instrument plates 9 can be seen that are positioned in a V shape at 90 ° to each other. This allows one same plate to pass through by two axes. The major axis represents the direction of the optical path for atmospheric transmittance measurement, and the minor axis offset by 90 ° indicates the optical path for separate transparency measurement of the instrument plate. Both optical axes pass through one instrument plate at an angle of 45 ° with respect to the plate surface and in the same plate area, with the other plate being passed only by an optical path following the minor axis.
この配置構成は、本当のプレート透明度を連続的に測定することを可能とし、測定性能を制限する万一の汚染の影響を迅速に正確に補整することを可能にする。プレート汚染を検出するために測定が中断される必要はなく、それによりクリーンな基準プレートとの比較が可能とされ、またプレートの散乱特性から導き出される経験上の変換値が使用される必要もない。 This arrangement makes it possible to continuously measure the true plate transparency and to quickly and accurately compensate for the possible contamination effects that limit the measurement performance. The measurement does not have to be interrupted to detect plate contamination, thereby allowing a comparison with a clean reference plate and no need to use empirical conversion values derived from the scattering properties of the plate .
使用されている長尺の防水フード２に基づき、両方のプレートの均等な汚染が前提とされ得る。従って、説明した透明度測定に基づく大気透過率測定の修正は、たとえ大気透過率測定が各々の機器プレート９だけで影響されるとしても許容し得るものである。 Based on the long waterproof hood 2 used, uniform contamination of both plates can be assumed. Therefore, the modification of the atmospheric transmittance measurement based on the described transparency measurement is acceptable even if the atmospheric transmittance measurement is affected only by each instrument plate 9.
更に本発明に従う装置は、別個のプレート測定受信器ユニット１６を使用せず、このプレート測定受信器ユニット１６は、制御電子装置の組込構成要素である。光電子ユニットのハウジングにおいて対応的に形成されている部分を介し、光束は機器プレートを横切った後に制御ユニットの光学受信装置の方向へと偏向される（図７参照）。 Furthermore, the device according to the invention does not use a separate plate measurement receiver unit 16, which is a built-in component of the control electronics. Through a correspondingly formed part in the housing of the optoelectronic unit, the beam is deflected in the direction of the optical receiver of the control unit after traversing the instrument plate (see FIG. 7).
プレート透明度に関する測定結果から、制御ユニットのマイクロプロセッサは、汚染に起因する、透過率測定のための修正係数（修正ファクタ）を決定する。この修正係数は送信ユニット３及び受信ユニット４のために別個に決定される。この際、以下の式が有効である： From the measurement results on the plate transparency, the control unit microprocessor determines a correction factor (correction factor) for the transmittance measurement due to contamination. This correction factor is determined separately for the transmitting unit 3 and the receiving unit 4. The following formula is valid:
この際、
ＶＳは、送信器における、汚染に起因する修正係数である。
ＶＥは、受信器における、汚染に起因する修正係数である。
ＴＰＳは、送信器の光電子ユニットにおけるプレート透明度測定による標準化された測定結果である。
ＴＰＥは、受信器の光電子ユニットにおけるプレート透明度測定による標準化された測定結果である。
On this occasion,
VS is a correction factor due to contamination at the transmitter.
VE is a correction factor due to contamination at the receiver.
TPS is a standardized measurement result by measuring plate transparency in the optoelectronic unit of the transmitter.
TPE is a standardized measurement result by measuring plate transparency in the optoelectronic unit of the receiver.
汚染に起因する両方の修正係数は全汚染係数ＶＧにまとめられる： Both correction factors due to contamination are combined into a total contamination factor VG:
クリーンな機器プレートにおいてＶＧは１になる。 VG is 1 on a clean instrument plate.
同様の機構を用いて係数ＶＧｔｅｍｐが計算されるが、この係数は、ＶＧと比べ、新たな校正係数の各検出により再び１に標準化される。その際、汚染に起因する一時的なこの修正係数は、校正係数と並び、透過率測定結果に直接的に適用される。 A factor VGtemp is calculated using a similar mechanism, but this factor is standardized again to 1 with each detection of a new calibration factor compared to VG. At this time, this temporary correction coefficient due to contamination is directly applied to the transmittance measurement result along with the calibration coefficient.
この際、
ＴＭｃｏｒｒは、修正されている、大気透過率の測定結果である。
ＴＭｍｅｓｓは、修正されていない、大気透過率の測定結果である。
ＶＧｔｅｍｐは、汚染に起因する一時的な修正係数である。
ＫＦは、校正係数である。
On this occasion,
TMcorr is a corrected measurement result of atmospheric transmittance.
TMmess is an uncorrected measurement result of the atmospheric transmittance.
VGtemp is a temporary correction factor due to contamination.
KF is a calibration coefficient.
このようにして、プレート汚染に起因する透過率測定の影響が、新たな校正係数が検出される状況間で、透明度測定を利用して補整される。新たに検出された各校正係数は、ＶＧにより表されるプレート汚染に起因する影響をも自動的に補整する。 In this way, the effect of transmittance measurement due to plate contamination is compensated using transparency measurements between situations where a new calibration factor is detected. Each newly detected calibration factor automatically compensates for the effects due to plate contamination represented by VG.
上記の校正係数の認識と共にＶ字形状に配設されている機器プレートの既述の透明度測定に基づく光学外面の汚染度の明確な認識は、方向付けに起因する透過率測定誤差及びそれによる視程測定誤差と、汚染に起因する透過率測定誤差及びそれによる視程測定誤差との分離を初めて可能にする。 The recognition of the contamination degree of the optical outer surface based on the above-described transparency measurement of the instrument plate arranged in the V shape together with the recognition of the calibration coefficient described above is the transmittance measurement error caused by the orientation and the visibility due thereto. For the first time, it is possible to separate a measurement error from a transmittance measurement error due to contamination and a visibility measurement error caused by the error.
校正係数は、透過率測定値のための、方向付けに起因する修正係数と、汚染に起因する修正係数とからまとめられるが、汚染に起因する修正係数に関する個別の認識があるので、校正係数において方向付けに起因する部分が直接的に計算され得る。 The calibration factor is summarized from the correction factor due to orientation and the correction factor due to contamination for the transmittance measurement, but there is a separate recognition of the correction factor due to contamination, so in the calibration factor The part due to orientation can be calculated directly.
この際、
ＫＡは、校正係数において方向付けに起因する部分である。
ＫＦは、校正係数である。
ＶＧは、全汚染係数である。
On this occasion,
KA is a portion resulting from orientation in the calibration coefficient.
KF is a calibration coefficient.
VG is the total contamination factor.
ＫＡ及びＶＧの認識に基づき、紹介されている本発明は、方向付けの質及び機器プレートの汚染の程度に関する詳細なインフォメーションを可能にする。ＶＧｔｅｍｐを用い、発生するプレート汚染の計算上の補整は、散乱光測定装置の測定値の援用のための条件が満たされることに基づいて新たな校正係数ＫＦが検出され得るという状況間の時間間隔の間にも可能である。校正係数の各々の新計算により、方向付けの質も新たに判断される。従って使用者は、機器プレート汚染の程度に関しても方向付けの質に関しても情報提供され得る。 Based on the recognition of KA and VG, the introduced invention allows for detailed information regarding the quality of orientation and the degree of contamination of the instrument plate. Using VGtemp, the computational correction of the generated plate contamination is the time interval between situations in which a new calibration factor KF can be detected on the basis that the conditions for the incorporation of the scattered light measurement device are met. Is also possible between. With each new calculation of the calibration factor, the orientation quality is also newly determined. Thus, the user can be informed about the degree of instrument plate contamination as well as the quality of the orientation.
ＫＡとＶＧのために実施形態特有の適切な限界値を導入することにより、いつ機器プレートが洗浄されなくてはならないか、また、送信器及び／又は受信器の光学軸線の新たな方向付けが必要であるか否かが明白に定義される。その際、新たな方向付けは、使用者によって開始されるか又は完全自動で行われる。完全自動の新たな方向付けは、好ましくは以下の場合に実施される：
− 散乱光測定装置の視程測定値が１０ｋｍを超過する場合、
− 散乱光測定装置の視程測定値の変化が観察時間内の平均値のまわりで決して±１０％を超過しなかった場合、
− 降水が散乱光測定装置により検知されなかった場合、
− 散乱光測定装置の稼動中断がない場合、
− 透過率測定値の変化が観察時間内の平均値のまわりで決して±１％を超過しなかった場合、
− 透過率測定装置の稼動中断がない場合。
By introducing suitable limit values specific to the embodiment for KA and VG, when the instrument plate must be cleaned, and a new orientation of the optical axis of the transmitter and / or receiver It is clearly defined whether it is necessary or not. In this case, the new orientation is initiated by the user or is fully automatic. Fully automatic reorientation is preferably performed when:
-If the visibility measurement of the scattered light measuring device exceeds 10km,
-If the change in the visibility measurement of the scattered light measurement device never exceeds ± 10% around the average value during the observation time,
-If no precipitation is detected by the scattered light measurement device,
− If there is no interruption of the scattered light measurement system,
-If the change in transmittance measurement never exceeds ± 1% around the average value within the observation time,
-When there is no interruption in the operation of the transmittance measuring device.
校正係数ＫＦと、汚染に起因する一時的な修正係数ＶＧｔｅｍｐとを本発明に従って検出することは、いつでも、最善の透過率測定性能と、最終的には、実用的な整備自由度を有することと同時に気象学的視程のために今までは達成されなかった測定精度とを提供する。 Detecting the calibration factor KF and the temporary correction factor VGtemp due to contamination according to the invention at any time has the best transmission measurement performance and ultimately a practical maintenance freedom. At the same time, it provides measurement accuracy not previously achieved due to meteorological visibility.
光受信器を光送信器の変調周波数と持続的に同期することは、ノイズのある小さな信号のための測定特性を周知のように改善すると共に、受信された強度変調されている光信号の、文献から知られている同期復調を可能とする。より良くは０.０００１％の分解能に応じる百万以上の増分（インクレメント）を用いたアナログ／デジタル変換の後、光受信器信号は制御電子装置のマイクロプロセッサに更なる処理のためにデジタル方式で提供される（図３参照）。 Sustained synchronization of the optical receiver with the modulation frequency of the optical transmitter improves the measurement characteristics for small noisy signals, as is well known, as well as the received intensity modulated optical signal. Enables synchronous demodulation known from the literature. Better after analog / digital conversion with over a million increments depending on a resolution of 0.0001%, the optical receiver signal is digitally processed by the control electronics microprocessor for further processing. (See FIG. 3).
送信器光源としては白色発光ダイオードが使用され、この白色発光ダイオードは、許容最大電流の遥か下方に減少されている稼動電流に基づき５０.０００時間以上の寿命を達成し得る。発光ダイオードは周期的に所謂変調周波数を用いて強度変調される。多数のサンプリングを生成するために変調周波数は典型的に１０００Ｈｚより高いところに位置し、このことは測定の安定性の役に立つ。 A white light emitting diode is used as the transmitter light source, and this white light emitting diode can achieve a lifetime of more than 50000 hours based on the operating current being reduced far below the maximum allowable current. The light emitting diode is periodically intensity modulated using a so-called modulation frequency. To generate a large number of samplings, the modulation frequency is typically located above 1000 Hz, which helps measurement stability.
光強度は、ゼロと、固定された稼動電流との間で５０％のデューティ比をもって変調される。稼動電流の平均値は数ミリアンペアだけである。光源の強度は、電子精密調整回路を用い、高安定性をもって維持される。 The light intensity is modulated with a duty ratio of 50% between zero and a fixed operating current. The average operating current is only a few milliamps. The intensity of the light source is maintained with high stability using an electronic precision adjustment circuit.
実施形態で使用されている白色発光ダイオードのスペクトルは、色発光ダイオード又は赤外発光ダイオード又はレーザ光源のような単色光源に対し、国際民間航空機関（ＩＣＡＯ）により視程透過率計における光源のために推奨されている波長範囲を完全に表すという長所を有する。機械的に変調されているハロゲン光源、又は、推奨されているスペクトル範囲を通常は有する、低周波にパルシングされているキセノン・フラッシュランプに対し、遥かに高い変調周波数の実現に長所があり、それと関連し、平均値形成における測定結果のためにより多くの値が得られるという長所がある。 The spectrum of white light emitting diodes used in the embodiments is for a light source in a visibility transmittance meter by the International Civil Aviation Organization (ICAO) versus a monochromatic light source such as a color light emitting diode or an infrared light emitting diode or a laser light source. It has the advantage of fully representing the recommended wavelength range. Compared to mechanically modulated halogen light sources or low frequency pulsated xenon flash lamps, which usually have the recommended spectral range, there are advantages to achieving a much higher modulation frequency, and There is an advantage that more values can be obtained for the measurement result in the average value formation.
１ 立て管構造物
２ 防水フード
３ 送信ユニット
４ 受信ユニット
５ 内管
６ 外管
７ サポート構造物
８ ファン
９ 機器プレート
１０ 光学システム
１１ ギヤモータ
１２ 偏心要素
１３ ポテンショメータ
１４ 空気流路
１５ 散乱光測定装置
１６ プレート測定受信器ユニット
１７ カルダン懸架部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stand pipe structure 2 Waterproof hood 3 Transmitter unit 4 Receiving unit 5 Inner pipe 6 Outer pipe 7 Support structure 8 Fan 9 Equipment plate 10 Optical system 11 Gear motor 12 Eccentric element 13 Potentiometer 14 Air flow path 15 Scattered light measurement apparatus 16 Plate Measurement receiver unit 17 Cardan suspension
Claims (13)
− 当該装置は、各々の立て管構造物上に固定されている送信ユニット及び受信ユニットから構成されていること、
− 送信ユニット及び受信ユニットには、各々、光学及び電子構成部品の汚染を保護するためにＶ字形状に９０°で互いに位置決めされている機器プレートが前置されていること、
− Ｖ字形状の各機器プレート装置には、透明度測定のための固有の透過率測定機が付設されていること、
− 立て管構造物が、支持用の内管と、機械的に完全に未連結であり内管を保護する外管とから構成され、内管には、測定のために必要であり送信ユニット及び受信ユニットの光学的な方向付けのために責任を負っている全てのユニットが装着されていること、更に外管には、自重又は風荷重又は一方的な日光照射によりそれらの位置に関して変更され得る全構造物要素が装着されていて、それにより、光学的な方向付けがそれらの作用により影響されないままであること、
− 散乱光測定装置が、透過率測定装置の組込構成要素であり、１０ｋｍ及びそれ以上の高い視程の認識と決定のために、外管と直接的な接続状態にあること、
及び、
− 各V字形状の機器プレート装置に付設された透過率測定機が、透過率測定装置の組込構成要素であること、
− 送信ユニットの送信器の光学システムも透過率測定装置の受信ユニットの受信器の光学システムもカルダン式で位置調節可能に支持されて配設されていること、
の各特徴を備えた装置。 In an apparatus for measuring atmospheric permeability and determining meteorological visibility,
-The device consists of a transmitting unit and a receiving unit fixed on each riser structure;
-The transmitting unit and the receiving unit are each preceded by an instrument plate that is positioned at 90 ° in a V-shape to protect the contamination of the optical and electronic components;
-Each V-shaped instrument plate device is equipped with a unique transmission measuring device for measuring transparency,
The vertical structure consists of a supporting inner tube and an outer tube that is completely unconnected and protects the inner tube, which is necessary for the measurement and includes a transmission unit and All units responsible for the optical orientation of the receiving unit are fitted, and the outer tube can be changed with respect to their position by its own weight or wind load or unilateral sunlight irradiation All structural elements are mounted, so that the optical orientation remains unaffected by their action;
-The scattered light measuring device is an integral component of the transmittance measuring device and is in direct connection with the outer tube for recognition and determination of high visibility of 10 km and above ;
as well as,
-The transmittance measuring machine attached to each V-shaped instrument plate device is an integral component of the transmittance measuring device;
- that it is a receiver optical system be positioned adjustably supported by cardanic arrangement of the receiving unit of the optical system also transmittance measuring apparatus of the transmitter of the transmitting unit,
A device with the following features.
− 送信器のためにも受信器のためにも最善状態の水平方向及び垂直方向の光学軸線の中央位置が自動的に選択されている状況において校正係数が決定され、この校正係数が、散乱光測定装置により提供された視程値が透過率に換算された値と、大気透過率の測定値との商形成により形成されること、
− 自動的に選択されている状況の間において、汚染に起因する修正係数が決定され、この修正係数が、送信器前及び受信器前に設けられている機器プレートの恒常的な透明度測定により検出されること、
− 検出された修正係数の認識と、校正係数とから、方向付け係数が検出され、この方向付け係数が、送信器と受信器の間の光学的な方向付けが変化したことに対する等価値であること、
− 透過率測定装置により検出された大気透過率のための測定値が、校正係数及び修正係数で付勢されること、及び、
− 受信器と送信器の間の初期調節を復元するために、検出された方向付け係数が利用されることを特徴とする方法。 For measuring atmospheric transmission and determining meteorological visibility using the transmitting unit and receiving unit according to claim 1 fixed on each riser structure according to claim 1. In the method
A calibration factor is determined in the situation where the center position of the best horizontal and vertical optical axes is automatically selected for both the transmitter and the receiver , and this calibration factor is The visibility value provided by the measuring device is formed by the quotient formation of the value converted into the transmittance and the measured value of the atmospheric transmittance;
-During the automatically selected situation, a correction factor due to contamination is determined and this correction factor is detected by a constant transparency measurement of the instrument plates provided in front of the transmitter and receiver. Being
-From the recognition of the detected correction factor and the calibration factor, a direction factor is detected, which is equivalent to the change in the optical direction between the transmitter and the receiver. thing,
-The measured value for the atmospheric transmittance detected by the transmittance measuring device is activated with a calibration factor and a correction factor; and
A method characterized in that the detected orientation factor is used to restore the initial adjustment between the receiver and the transmitter;
− 各々とられた位置が、その際に記録された受信値を用いて保存されること、及び、
− そのようにして記録された送信器の強度プロフィールと、受信器の感度プロフィールとが、送信器と受信器の間の空間内で最良位置を調節するために利用されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。 -After the installation and rough orientation of the transmitter and receiver units, automatic and precise methoding is carried out, in which the transmitter is first positioned next to the receiver both vertically and horizontally. ,
-Each taken position is stored using the received value recorded at that time, and
The transmitter intensity profile and the receiver sensitivity profile so recorded are used to adjust the best position in the space between the transmitter and the receiver, The method of claim 8.
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