DE4135930C1

DE4135930C1 - Measuring strength of spray mist formation for motor vehicle travelling on wet road - projecting EM radiation in fan shaped distribution pattern with receiver kept at constant relative position

Info

Publication number: DE4135930C1
Application number: DE19914135930
Authority: DE
Inventors: Karl Dr. 7000 Stuttgart De Pfahler; Peter 6272 Niedernhausen De Schreiner; Lothar Dipl.-Ing. 7045 Nufringen De Kassing; Hans Dipl.-Ing. Goetz; Egon 7030 Boeblingen De Trompeter; Eberhard Dipl.-Phys. 7257 Ditzingen De Sautter
Original assignee: Mercedes Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 1992-11-12
Anticipated expiration: 2011-11-01

Abstract

After being influenced by the spray mist, the e.m. radiation is at least partly detected. This influence is measured and the density of the spray mist accordingly assigned. The irradiation of the e.m. radiation in the spray mist (5) and the detecting of the radiation influenced by the spray mist, takes place in a constant relative position to the travelling vehicle (11), and to the spray mist trail. The radiation is carried out using a fan shaped light beam (4) from a light source (2), pref. a halogen or mercury vapour lamp. The start of the spray mist trail is close behind the wheel casing. ADVANTAGE - Higher and longer enduring useful signal can be measured to ensure higher measurement value representation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Ausmaßes der Sprühnebelbildung eines auf einer nassen Fahrbahn fahrenden Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie es aus der DE-Z: Automobiltechnische Zeitschrift, Heft 10 (1990), Seite 604 bis 610, "Messung der Sprühnebelbildung bei schweren Nutzfahrzeugen", Rudolf Sagerer, als bekannt hervorgeht.The invention relates to a method for measuring the extent the spray formation of a vehicle traveling on a wet road according to the preamble of claim 1 as it from the DE-Z: automotive engineering magazine, notebook 10 (1990), pages 604 to 610, "Measurement of spray formation for heavy commercial vehicles ", Rudolf Sagerer, emerges as known.

Bei dem vorbekannten Verfahren wird auf der einen Seite einer Fahrbahn ein Laser mit dazugehöriger Fotodiode aufgestellt, wobei der Laser in Richtung eines Spiegels abstrahlt, der auf der anderen Fahrbahnseite aufgestellt ist. Dieser Spiegel re flektiert das vom Laser emittierte Licht auf die Fotodiode. Soll nun die Sprühnebelbildung ermittelt werden, fährt auf der zuvor befeuchteten Fahrbahn das Fahrzeug entlang. Nachdem das Fahrzeug die Lichtmeßstrecke durchfahren hat, wird der vom Fahrzeug gebildete Sprühnebel mit dem Laserlicht punktuell be aufschlagt. Durch diese Messung ergibt sich somit ein zeit licher Verlauf des Abklingens des Sprühnebels, da das Fahrzeug weiterhin fortbewegt wird und sich damit von der Lichtmeß strecke entfernt. Da nur eine punktuelle Einstrahlung erfolgt und damit auch nur die auf dieser Lichtlinie bewirkte Beeinflussung des Lichtes durch den Sprühnebel gemessen werden kann, ist diese Messung nur von qualitativer Bedeutung. Werden mit einem solchen Verfahren unterschiedliche Maßnahmen zur Reduzierung der Sprühnebelbildung untersucht, ist es sogar denkbar, daß qualitative Veränderungen aufgrund des Einstrahlortes des Laserlichtes nicht erkannt werden.In the previously known method on the one hand A laser with the associated photodiode, the laser emitting in the direction of a mirror that is on on the other side of the road. This mirror right reflects the light emitted by the laser onto the photodiode. If the spray formation is now to be determined, drive on the previously moistened roadway along the vehicle. After that Vehicle has passed through the light measuring section, the from Vehicle-formed spray mist with the laser light hits. This measurement gives a time liche course of the decay of the spray as the vehicle continues to move and thus away from the light measurement stretch away. Because there is only selective radiation and thus only the influencing of the Light that can be measured through the spray is this Measurement only of qualitative importance. Be with one such procedures different measures to reduce the spray formation examined, it is even conceivable that qualitative changes due to the irradiation location of the laser light cannot be recognized.

Aus ATZ Automobiltechnische Zeitschrift, 92, 1990, S. 398-409, ist die Anbringung von Sensoren zum Erfassen von Fahrzeugeigenschaften, z. B. zum Erfassen der für das Außengeräusch relevanten Parameter, direkt am Fahrzeug bekannt. Unter anderem wird hierbei der Rollgeräuschanteil bestimmt. Ein Hinweis des Einsatzes dieser Meßapparatur bzw. des zugrundeliegenden Verfahrens zur Bestimmung der Sprühnebelbildung ist hieraus jedoch nicht erkennbar.From ATZ Automobiltechnische Zeitschrift, 92, 1990, p. 398-409, is the attachment of sensors for detecting Vehicle properties, e.g. B. for detection the parameters relevant to external noise, known directly on the vehicle. Among other things, the roll noise component is determined here. A Notice of the use of this measuring apparatus or the underlying one Procedure for determining the formation of spray is however not recognizable from this.

Aus dem Sonderdruck aus "Archiv für technisches Messen", Lieferung 396, Januar 1969, Seiten 1-6, V 1122-14 Lfg. 396 DK 551.508.92, ist ein bewegliches Meßgerät bekannt, mit dem unter Zuhilfenahme einer gepulsten Strahlung und deren Rückstreuung die atmosphärische Trübung und die Sichtweite bestimmbar ist. Hierbei ist eine Impuls-Lichtquelle und ein Empfänger in dem Gerät installiert, wobei sich deren optische Achse nach einigen Metern schneiden. Die Wellenlänge des Lichtes entspricht ungefähr dem des gestreuten Tageslichtes, weshalb die Sichtweitenbestimmung sehr gut der Realität entspricht. Zur Bestimmung der Dichte der Nebeltröpfchen ist diese Methode jedoch ungeeignet.From the special print from "Archive for technical measurement", delivery 396, January 1969, pages 1-6, V 1122-14 line 396 DK 551.508.92, a movable measuring device is known with which under Using pulsed radiation and its backscattering the atmospheric haze and visibility can be determined. Here is a pulse light source and a receiver in the Device installed, whereby their optical axis after some Meters. The wavelength of the light corresponds approximately that of the scattered daylight, which is why the visibility range is determined corresponds very well to reality. To determine the However, this method is unsuitable for the density of the fog droplets.

Aus J. Phys. E: Sci. Instrum., 21, 1988, S. 955-958 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ortsfest eine Bestimmung eines Wasserfilmes auf einer Fahrbahn durch Reflexion von Mikrowellen erfolgt. Da die Höhe des Wasserfilmes aber nur zum Teil einen Einfluß auf die Dichte des Sprühnebels hat, ist auch dieser Schrift kein Lösungshinweis zur quantitativen Erfassung der Sprühnebelbildung von auf regennassen Fahrbahnen fahrenden Fahrzeugen zu entnehmen.From J. Phys. E: Sci. Instrum., 21, 1988, pp. 955-958 is a Known method in which a fixed determination of a water film on a road by reflection of microwaves he follows. Because the height of the water film is only partially one Has an influence on the density of the spray mist Scripture no solution to the quantitative Detection of the spray formation on wet roads from moving vehicles.

Die Aufgabe der Erfindung ist es das Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dahingehend zu verbessern, daß ein höheres und zeitlich länger andauerndes Nutzsignal gemessen werden kann und somit eine höhere Meßwert-Repräsentanz gewährleistet ist.The object of the invention is the method according to the preamble of claim 1 to improve that a higher and longer time continuous useful signal can be measured and thus a higher Representation of measured values is guaranteed.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritten gelöst. Da die die elektromagnetische Strahlung einstrahlende Quelle und der diese Strahlung messende Empfänger mit einer Relativgeschwindigkeit von Null zum Fahrzeug mitbewegt werden, wird zu jedem Zeitpunkt stets an der gleichen Stelle bezogen auf das Fahrzeug das Ausmaß der Sprühnebelbildung gemessen. Damit dieses Signal ein gutes Signal/Rauschverhältnis aufweist und damit auch eine noch höhere Meßwert-Repräsentanz gewährleistet, ist es sinnvoll, diese Strahlung aufzufächern.The task is inventively with the characterizing part of claim 1 specified method steps solved. There the source emitting the electromagnetic radiation and the receiver measuring this radiation with a relative speed Being moved from zero to the vehicle becomes everyone Time always in the same place related to the vehicle the extent of spray formation measured. So that signal has a good signal / noise ratio and therefore also a guaranteed even higher measured value representation, it makes sense to fan out this radiation.

Prinzipiell stehen für dieses Verfahren unterschiedliche Wel lenlängenbereiche des elektromagnetischen Spektrums zur Verfü gung. Sinnvoll ist es jedoch für die Wellenlänge der elek tromagnetischen Strahlung den Bereich des optischen Spektrums mit angrenzendem Infrarot- und Ultraviolett- oder den Mikro wellenbereich zu wählen. Diese Bereiche sind daher sinnvoll, da hier die größtmögliche Beeinflussung der elektromagneti schen Strahlung durch den Sprühnebel erfolgt, wobei insbeson dere beim Mikrowellenbereich, im Gegensatz zum optischen Be reich, nur die Beeinflussung durch das Wasser des Sprühnebels eingeht und nicht, wie beim optischen Bereich, auch eventuell durch die Räder mit hochgestreute Schmutzpartikel.In principle, there are different worlds for this process length ranges of the electromagnetic spectrum supply. However, it makes sense for the wavelength of the elek tromagnetic radiation the range of the optical spectrum with adjacent infrared and ultraviolet or the micro wave range to choose. These areas are therefore useful because here the greatest possible influence on the electromagnetic radiation occurs through the spray, in particular the microwave range, in contrast to the optical loading rich, only influenced by the water of the spray incoming and not, as with the optical area, possibly through the wheels with highly scattered dirt particles.

Weitere sinnvolle Verfahrensschritte sind den Unteransprüchen entnehmbar. Im übrigen wird das Verfahren anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden erläutert.Further sensible procedural steps are the dependent claims removable. Otherwise, the procedure is based on in the Drawings shown embodiments in the following explained.

Dabei zeigtIt shows

Fig. 1 eine Meßvorrichtung für das optische Verfahren in der Draufsicht, Fig. 1 shows a measuring apparatus for the optical method in the plan view,

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in Seitenansicht und Fig. 2 shows the device of FIG. 1 in side view

Fig. 3 eine Vorrichtung für das Verfahren im Mikrowel lenbereich. Fig. 3 shows a device for the process in the microwave lenbereich.

In Fig. 1 ist ein Fahrzeug 11 dargestellt, bei dem im Bereich des vorderen fahrerseitigen Rückspiegels eine Lichtquelle 2, ins besondere eine Halogen- oder Quecksilberdampflampe angeordnet ist, deren emittiertes, im optischen Bereich liegendes Licht durch einen Spalt gebündelt und quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges gefächert abgestrahlt wird. Dadurch wird ein Licht fächer 4 in den Sprühnebel 5 eingestrahlt, der aus dem Sprüh nebel 5 einen Lichtschnitt 1 ausschneidet. Das aus dem Licht schnitt 1 reflektierte bzw. gebeugte Licht wird von dem im Be reich des hinteren, fahrerseitigen Rückfensters angeordneten Detektor 3 gemessen, der diese Meßwerte einer Auswerteeinheit zuführt. Somit werden die Meßwerte stets aus einem in bezug auf das Fahrzeug 11 quasistationären Bereich entnommen, womit eine quantitative Bestimmung des Ausmaßes der Sprühnebelbildung er möglicht ist. Natürlich ist die Anordnung der Lichtquelle 2 wie auch die des Detektors 3 nicht unbedingt auf diese genannten Örtlichkeiten beschränkt. Je nach Meß- und Auswertestrategie sind auch andere Orte, so z. B. im Bereich des hinteren Kot flügels interessant.In Fig. 1, a vehicle 11 is shown, is arranged in the in the region of the front driver-side rearview mirror, a light source 2, an in particular halogen or mercury vapor lamp of which light emitted, lying in the optical field of light condensed by a gap and transversely to the direction of travel of the vehicle is radiated fanned out. Thus, a light is irradiated fan 4 in the mist 5 which cuts out a light section 1 from the spray mist. 5 The light cut or reflected from the light 1 is measured by the detector 3 arranged in the area of the rear driver's rear window, which feeds these measured values to an evaluation unit. Thus, the measured values are always taken from a quasi-stationary area with respect to the vehicle 11 , which enables a quantitative determination of the extent of the spray formation. Of course, the arrangement of the light source 2 as well as that of the detector 3 is not necessarily limited to these locations. Depending on the measurement and evaluation strategy, other locations are also available, e.g. B. in the area of the rear feces wing interesting.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit der Lichteinstrahlung ist es, das von einer Lichtquelle ausgestrahlte Licht mit einem Lichtfaserbündel aufzufangen, und die Enden der Lichtleiter entlang einer Linie auszurichten. Die derart aufgefächerten, "geleiteten" Lichtbündel werden dann einer Zylinderlinse zuge leitet, die diese Lichtbündel als einen nahezu rechteckigen Lichtfächer 4 in den Sprühnebel abstrahlt. Insbesondere hat sich bei dieser Art der Einstrahlung als günstig erwiesen, die Messung bei einer Lichtführung durch den Sprühnebel 5 von oben nach unten vorzunehmen. Diese vertikale Lichtführung ist jedoch nicht nur auf diese Art der Einstrahlung beschränkt.A further advantageous possibility of light irradiation is to collect the light emitted by a light source with a light fiber bundle and to align the ends of the light guides along a line. The fanned out, "guided" light beams are then supplied to a cylindrical lens which emits these light beams as an almost rectangular light fan 4 in the spray. In particular, with this type of irradiation it has proven to be advantageous to carry out the measurement when the light is guided through the spray 5 from top to bottom. However, this vertical direction of light is not only limited to this type of irradiation.

Um zu verhindern, daß sich von den Rädern hochgeschleuderte Schmutz- und Staubpartikel negativ auf das dargestellte op tische Verfahren auswirken, ist es sinnvoll, anstatt elektro magnetische Strahlung aus dem optischen Bereich zu wählen, den Sprühnebel 5 mit einer Strahlung aus dem Mikrowellenbereich zu beaufschlagen. Der Mikrowellenbereich hat hierbei den Vorteil, daß das Wasser, bedingt durch seinen Dipolcharakter, diese Mi krowellenstrahlung beeinträchtigt, da sie im Absorptionsspek trum des Wassers liegt. Somit wird das Wasser des Sprühnebels 5 von der Mikrowellenstrahlung zu Schwingungen angeregt, womit die Strahlungsdichte der von einem Mikrowellensender 6 über eine Sendeantenne 7 ausgestrahlten Mikrowellenstrahlung ge ringer wird. Diese leistungs- bzw. energieärmere Strahlung wird von einer Empfangsantenne 8 aufgefangen, einem Detektor 3 zu geführt und anschließend ausgewertet. Hierbei ist es ferner günstig, daß durch die Formgebung der Sendeantenne 7 sowie der Empfangsantenne 8 ganz bestimmte Einstrahlfächer 9 vorgebbar sind. Des weiteren kann, wenn der Detektor 3 mit der Empfangs antenne 8 über einen Galgen 10 an dem Fahrzeug der Sendeantenne 7 gegenüberliegend befestigt ist, nahezu der gesamte Sprühnebel 5 während des Verfahrens in Art von Schnitten gemessen werden. Eine günstige Auswertung der Messung ist insbesondere dann möglich, wenn entweder anstelle oder aber auch zusätzlich zu der Absorption auch noch die Phasenlage der transmittierten Mikrowellenstrahlung gemessen wird.In order to prevent that dirt and dust particles thrown up by the wheels have a negative impact on the illustrated optical method, it makes sense, instead of choosing electromagnetic radiation from the optical range, to apply spray 5 with radiation from the microwave range. The microwave range has the advantage that the water, due to its dipole character, affects this microwave radiation because it lies in the absorption spectrum of the water. Thus, the water of the spray 5 is excited to vibrate by the microwave radiation, whereby the radiation density of the microwave radiation emitted by a microwave transmitter 6 via a transmission antenna 7 is reduced. This low-power or low-energy radiation is collected by a receiving antenna 8, fed to a detector 3 and then evaluated. It is also advantageous that the shape of the transmitting antenna 7 and the receiving antenna 8 allow certain radiation compartments 9 to be predetermined. Furthermore, if the detector 3 is attached to the receiving antenna 8 via a gallows 10 on the vehicle opposite the transmitting antenna 7 , almost the entire spray 5 can be measured in the manner of cuts during the method. A favorable evaluation of the measurement is possible in particular if the phase position of the transmitted microwave radiation is also measured instead of or in addition to the absorption.

Claims

1. A method for measuring the extent of spray formation of a vehicle traveling on a wet roadway, in which electromagnetic radiation is radiated into the spray mist and, after being influenced by the spray mist, at least partially absorbed and the influence of which is measured by the spray mist and assigned to the density of the spray mist , and from the extent to which the electromagnetic radiation is influenced by the spray mist to its extent, characterized in that the radiation of the electromagnetic radiation into the spray mist ( 5 ) and the collection of the radiation influenced by the spray mist ( 5 ) in a constant manner Relative position to the moving vehicle ( 11 ) and the spray mist takes place, the irradiation of the electromagnetic radiation fan-shaped it follows.

2. The method according to claim 1, characterized, that the electromagnetic radiation at the beginning of the spray train, namely is irradiated close behind the wheel arch.

3. The method according to claim 1, characterized, that the electromagnetic radiation is transverse to the direction of travel is irradiated.

4. The method according to claim 1, characterized, that as a wavelength of electromagnetic radiation Wavelength from the visible or its adjacent spectra tral ranges is selected.

5. The method according to claim 4, characterized, that influencing the radiated radiation in reflection is measured.

6. The method according to claim 5, characterized, that the direction of measurement of the reflected radiation from the direction of the radiated electromagnetic radiation deviates.

7. The method according to claim 6, characterized in that the reflected from the observed surface of the spray trail re electromagnetic radiation on a detector ( 3 ), preferably a photodiode array, is imaged.

8. The method according to claim 1, characterized, that a monochromatic and / or clocked electromagnetic Radiation is used.

9. The method according to claim 1, characterized, that ver a wavelength for the electromagnetic radiation is applied within the spectrum of the resonance radiation of water, preferably in the microwave range.

10. The method according to claim 9, characterized in that the absorption of the resonance radiation between the of a transmitting antenna ( 7 ) and a receiving antenna ( 8 ) limited representative area and / or the phase position of the received resonance radiation to the emitted resonance radiation is measured ge.