JPH0285744A - 降雨降雪判別センサ - Google Patents

降雨降雪判別センサ

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JPH0285744A
JPH0285744A JP63237308A JP23730888A JPH0285744A JP H0285744 A JPH0285744 A JP H0285744A JP 63237308 A JP63237308 A JP 63237308A JP 23730888 A JP23730888 A JP 23730888A JP H0285744 A JPH0285744 A JP H0285744A
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JP
Japan
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polarized light
light
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rain
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Shigetoshi Abe
安部 重敏
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Japan Radio Co Ltd
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Japan Radio Co Ltd
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02A90/10Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

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  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、偏光を用いて降雨と降雪を判別するセンサに
関するものである。
【従来の技術】
降雨、降雪を最も正確かつ迅速に判断できるのは観天望
気であるが、無人の地点での観測ができないことやII
J、続的な観測が困難であることから。 各種の機器による観測が開発されている。例えば高速道
路などに雨雪を観測する機器を設置し、その現場での気
象情報をリアルタイムに管理場所へ流すようにしておく
、その情報を通行中の車両へ標識などで知らせることが
可能となる。 雨雪を観測する機器として雨量計や路上の積雪を超音波
や電磁波で直接測定し情報を得て雨雪を判断する機器か
ある。これらのIl器は、降り始めてから一定時間経過
しないと、雨や雪が降っているかを判断できない、その
ため気象情報の提供や・、その地域の道路などに必要な
安全管理上の対策に迅速性が欠ける場合があった。雪を
降り始めに観測できれば、積雪前に事前通報が可能にな
るので安全性は格9段に向上する。 雪を降り始めに観測できる機器として光学式センサを用
いた機器がある。光学式センサの機器には、パルス光源
からの光軸路を雪が遮断するのを検知する透過型センサ
や、パルス光源を空中に照射して雪に反射させその反射
信号強度によって検知する反射型センサの機器がある。 [発明が解決しようとする課題] 上記した従来の光学式センサを用いた雨雪を観測する機
器には、以下のような欠点があった。透過型センサの機
器は、光軸路と平行な風が強い状況では降雪を検知でき
ない、また反射型センサの機器は、降雨を検知できない
ため別途に降雨だけを観測できる機器を併設する必要が
あった。 本発明は、これらの欠点を解消するためになされたもの
で、1台の機器で降雨降雪の有無、雨か雷かの判定、降
雨から降雪への変化、その逆であるか、降雨強度(ml
)や降雪強度(量)はどうかを検知することができる降
雨降雪判別センサを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明を適用する降雨降雪判
別センサを、実施例に対応する第1図により説明する。 同図に示すように、本発明の降雨降雪判別センサは、光
学要素として空中にむけて偏光7を投光する光学系3・
4・6・8、偏光7が空中の雨または雪9で反射した反
射光11を受光し一〇垂直偏光13と水平偏光14とに
分離する光学系10・12および15と16を何してい
る。電気回路要素として垂直偏光13と水平偏光14の
夫々を光電変換する光電変換器17・19と18・20
、および取直偏光13の光電変換出力eと水平偏光14
の光電変換出力fとを比較する比較器24・25を有し
ている。
【作用】
この降雨降雪判別センサで光学系3・4・6・8から偏
光7が空中にむけて投光され、雨が降っている場合、偏
光が殆ど揃ったま\反射される。 雪が降っている場合、雪により散乱して反射光は、偏光
が乱れて自然光と同じ状態になる。前者の場合、垂直偏
光13の強度が水平偏光14より強く、光電変換器17
・19と光電変換出力eは、光電変換器18・20の光
電変換出力fより大きい。したがって出力eとfとを比
較器24・25で比較するとelfとなり、降雨である
ことが解る。後書の場合、反射光は自然光と同じである
から垂直偏光13の強度と水平偏光14は等しい、した
がって光電変換器17・19の光電変換出力eと光電変
換器18・20の光電変換出力fを比較器24・25で
比較すると略等しく、降雪であることが解る。
【実施例】
第1図は本発明を適用する降雨降雪判別センサの実施例
のブロック図である。 同図の1はパルス発振器、2は発光ダイオードf1.E
Dl  ドライバ、3は発光ダイオード(LED) 、
 4は焦光レンズ、5は平行光線、6は垂直偏光ビーム
スプリッタ、7は平行垂直偏光、8は投光レンズ、9は
雨または雪、IOは受光レンズ、11は受光光線、12
は偏光ビームスプリッタ、13は垂直偏光成分、14は
水平偏光成分、15は垂直偏光成分のコンデンサレンズ
、16は水平偏光成分のコンデンサレンズ、17は垂直
偏光フォトダイオード、18は水平偏光フォトダイオー
ド。 19は垂直偏光受信器、20は水平偏光受信器、24.
25.268よび27は比較器、28は温度センサ、2
9は増幅比較器、30は雨相聞器、31は雪相関器、3
2は積分器である。 上記の回路ブロックで発振器lからパルス信号を発光ダ
イオードドライバ2に送り、発光ダイオード3を動作さ
せる0発光ダイオード3からの光を焦光レンズ4によっ
て平行光線5にする。この平行光線5は自然光であるか
らあらゆる偏光成分を含み、垂直偏光ビームスブリック
6によって垂直偏光成分のみ直進させ他の偏光成分は光
路外に反射してしまう、直進した垂直偏光7は、投光レ
ンズ8によって約lO°程度の開角に広げられ空間に投
光される。投光された垂直偏光は、空間の雨または雪9
によって反射または屈折する。巾の場合、垂直偏光の一
部が雨滴の滑らかな表面でそのまま反射し、一部が雨滴
の内部へ屈折してから雨滴の外部へ屈折して出るか反射
して出る6反射した光は、偏光が殆ど揃ったま\受光レ
ンズlOへ向かう、しかし雪の場合は表面の無限に近い
凹凸によって乱臣qオシたり、一部が結晶内で屈折反射
を繰り返す、そのために垂直偏光は散乱して、受光レン
ズlOへ向かって反射して(る光は、偏光が乱れている
。 雨または雪9によって反射してきた光を受光レンズlO
で集め、平行光11にして分離用偏光ビームスプリッタ
12に送る。分離用偏光ビームスプリッタ12では垂直
偏光成分13と水平偏光成分14に分離する。垂直偏光
成分13はコンデンサレンズ15によって焦光され)オ
ドダイオード17で電気信号に変換され垂直偏光受信器
19で受光レベルに対応した雨反射信号eが出力される
。水平偏光成分14はコンデンサレンズ16によって焦
光されフォトダイオード18で電気信号に変換され垂直
偏光受信器20で受光レベルに対応した雪反射信号fが
出力される。なお垂直偏光受信器19および水平偏光受
信器20は、パルス発振器lから発光ダイオード3を動
作させる動作させる時間や周波数だけ受信するようにパ
ルス発振器1から同期信号dによって動作し、いわゆる
同期検波がなされる。 降雨のあるときは、垂直偏光受信器19からの出力信号
eが水平偏光受信器20の出力信号fよりも大きい、こ
の差を比較器24が判定して雨であることの出力を出す
、降雪のときには垂直偏光受信器19の出力と水平偏光
受信器20の出力に差がな(なる。このことを比較器2
5が夫々の入力から判定して雪であることの出力を出す
。 一方、温度センサ28によって気温を観測し、増幅比較
器29によって雨が降る気温(4℃程度以上)と雪が降
る気温(4℃程度以下)を内部で比較する。雨が降る気
温の出力は比較器26に送られ、雪が降る気温の出力は
比較器27に送られる。比較器24から出力されている
雨信号は比較器26でさらに確認され完全な雨信号aと
して出力される。比較器25から出力された雪信号は比
較器27でさらに確認され完全な雪信号すとして出力さ
れる。 第2図には、雨が降り始め雪に変わり、−旦止んでから
再び雪が降り、雨に変わった気象変化の(a)雨信号お
よび(b)雪信号につき信号変化のタイムチャートを示
しである。 雨相関器30および雪相関器31は、第3図に示すよう
な夫々用相関曲線および雪相面曲線が設定されている。 これらの相関曲線は、夫々用反射信号の強度と降雨強度
、雪反射信号の強度と降雪強度の関係を実測試験から求
めた結果である。したがって垂直偏光受信器19からの
雨反射信号eは雨相関器30を通って降雨強度に変換さ
れ、水平偏光受信器20からの雪反射信号fの出力は雪
相関器31を通って降雪強度に変換される。これらの降
雨強度および降雪強度の信号は積分器32に入力し、一
定時間(数秒〜数分)積分されて降雨降雪強度の出力信
号Cとして出力される。 上記の実施例による降雨降雪判別センサは、降雨降雪に
ついての諸情報を検知できることは勿論1発光ダイオー
ド3による投光をドライバ2によりパルス発光させてい
るため発光強度が増大してフォトダイオード17および
18の受光感度が向上し、僅かな降雨降雪でも的確に検
知できる。 また投光光である平行垂直偏光7を投光レンズ8によっ
て約lO°程度の開角に広げているため、空間の捕捉率
が向上し、局部的に降雨降雪があったときでも的確に検
知できる。尚、この開角はあまり広げすぎると雨滴から
の反射光の受光に際し、偏光が乱れる傾向になるため、
適度な角度に留める必要がある。 なお受信器や比較器の性能を向上すればみぞれ、霧など
の判定も出来、雨量計としても使用できる。
【発明の効果】
以上説明したように1本発明を適用した降雨降雪判別セ
ンサは、無人地帯でも継続的に気象状態を観測できる。 1台の機器により降雨降雪の有無のみならず、雨か雪か
の判定、降雨から降雪への変化、降雨強度、降雪強度、
降雨量、積雪量を的確かつ迅速に検知することが可能と
なる。そのため気象情報の提供や、その地域の道路など
に必要な安全管理上の対策に迅速に対応できるようにな
る。特に雪が降り始めに強度も観測でき、積雪前に事前
通報が可能になるので安全性は格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用する降雨降雪判別センサの実施例
のブロック図、第2図は両信号および雪信号の変化を示
すタイムチャート図、第3図は反射信号の強度と降雨、
降雪強度の相関関係図である。 l・・・パルス発振器 2・・・発光ダイオードドライバ 3・・・発光ダイオード  4・・・焦光レンズ5・・
・平行光線 6・・・垂直偏光ビームスプリッタ 7・・・平行垂直偏光   8・・・投光レンズ9・・
・雨または雪   10・・・受光レンズ11・・・受
光光線 12・・・偏光ビームスプリッタ 13・・・垂直偏光成分  14・・・水平偏光成分+
5・・・垂直偏光成分のコンデンサレンズ16−・・水
平偏光成分のコンデンサレンズ17・・・垂直偏光フォ
トダイオード 18・・・水平偏光フォトダイオード 1つ・・・垂直偏光受信器 20・・・水平偏光受信器
、24・25・26・27・・・比較器 28・・・温度センサ   29・・・増幅比較器30
・・・由相関器    31・・・雪相関器32−・・
積分器 a・・・両信号     b・・・雪信号C・・・降雨
雪強度の出力信号 d・・・同期信号    e・・・雨反射信号f・・・
雪反射信号

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、空中にむけて偏光を投光する光学系および該偏光が
    空中の雨または雪で反射した反射光を受光して垂直偏光
    と水平偏光とに分離する光学系、該垂直偏光と該水平偏
    光の夫々を光電変換する光電変換器および該垂直偏光の
    光電変換出力と該水平偏光の光電変換出力とを比較する
    比較器を有し、該垂直偏光と該水平偏光の強度を比較す
    ることにより雨または雪の判別をすることを特徴とする
    降雨降雪判別センサ。
JP63237308A 1988-09-21 1988-09-21 降雨降雪判別センサ Expired - Lifetime JPH0774780B2 (ja)

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