[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2002522787A - 特に雨計測のための、運動粒子の大きさを計測する装置 - Google Patents

特に雨計測のための、運動粒子の大きさを計測する装置

Info

Publication number
JP2002522787A
JP2002522787A JP2000565381A JP2000565381A JP2002522787A JP 2002522787 A JP2002522787 A JP 2002522787A JP 2000565381 A JP2000565381 A JP 2000565381A JP 2000565381 A JP2000565381 A JP 2000565381A JP 2002522787 A JP2002522787 A JP 2002522787A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measuring
light
receiving
raindrops
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000565381A
Other languages
English (en)
Inventor
ジャン‐イブ、デラエイ
ジャック、ラベルニァ
ジャン‐ポール、ラウル、バンソン
テオドール、ダンギ
Original Assignee
サントル、ナショナール、ド、ラ、ルシェルシュ、シアンティフィク、（セーエヌエルエス）
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by サントル、ナショナール、ド、ラ、ルシェルシュ、シアンティフィク、（セーエヌエルエス） filed Critical サントル、ナショナール、ド、ラ、ルシェルシュ、シアンティフィク、（セーエヌエルエス）
Publication of JP2002522787A publication Critical patent/JP2002522787A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は、計測空間（１１０）を通過する個別の雨滴（Ｇ）の直径を計測するための雨計測装置であって、光学的発信手段（１００）と、少なくとも１つの発信手段から出る光の少なくとも一部を当該光が前記計測空間を通過した後に受容する少なくとも１つのセンサを備えた受容手段と、前記センサ（１２０）の出力時に信号を受容すると共に雨滴の個別の直径を測定する処理手段（２０、３０）と、を備える雨計測装置に関する。本発明は、受容手段が前記発信手段から出る光の部分を受容する少なくとも２つのセンサ（１２４ａ、１２４ｂ）を有し、当該部分は粒子の全体の運動方向に沿って重ねられ、処理手段（２０、３０）は前記センサの出力時の信号に相関処理を実施する、ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、全体に、雨の特性、例えば所定の場所に落ちる雨滴の大きさや速度
の分布及び前記雨滴の到着の回数の分布、の実験的測定による雨量計測のための
装置に関している。
【０００２】 雨量計測装置は、既に知られている。そこでは、計測が、例えば空輸のための
気象状況の実時間の形成（modeling）または雨により引起こされる遠距離通信特
にはマイクロ周波数波に対する混乱の予測などの応用のために利用される。
【０００３】 これらの装置は、種々の物理的な原理を実現している。主要なものは、 ・容器内の雨滴の収集 ・レーダ検出 ・膜上の雨滴の衝撃に対応する超音波パルスの検出 ・光ビームを通る滴の通過の光学的検出 （滴を収集する）伝統的な雨量計も、レーダ検出雨量計も、検出される滴の大
きさや通過の瞬間についての個別の測定を得ることを可能にしない。
【０００４】 他の技術が関連する限りにおいて、それらは各雨滴の個別の情報にアクセスす
ることを可能にするが、それらは小滴の大きさを計測すること（特に０．５ｍｍ
より小さい滴径を計測すること）を可能にしない。
【０００５】 この限定は、以下に関して不利である。
【０００６】 ・降雨の一般的な評価に関して。なぜなら、０．５ｍｍより小さい径を有する
滴は、大多数の降雨スペクトルの無視できない比率を構成するからである。
【０００７】 ・さらに、遠距離通信に対する雨の影響を決定することに関して。小径の滴は
この領域でかなりの影響を有する。
【０００８】 本発明の目的は、０．５ｍｍより小さい滴の径について、運動する雨滴のスペ
クトル及びそれらの到着の回数の分布を取得することが可能な装置を製造するこ
とを可能にすることである。
【０００９】 本発明は、計測空間を通過する雨滴の個別の直径を計測するための雨量計測装
置であって、光学的放射手段と、前記放射手段から出る光の少なくとも一部を当
該光が前記計測空間を通過した後に受容する少なくとも１つのセンサを備えた受
容手段と、前記センサの出力時に信号を受容すると共に雨滴の個別の直径を測定
する処理手段と、を備え、受容手段が前記放射手段から出る光の部分を受容する
少なくとも２つのセンサを有し、当該部分は粒子の運動の全体の方向に沿って重
ねられ、処理手段は前記センサの出力時の信号に相関処理を実施する、ことを特
徴とする雨量計測装置を提供する。
【００１０】 以下の文章で与えられる、本発明の典型的な実施の形態の記述を通して理解さ
れるように、このような装置は、運動する小径（０．１ｍｍ以下に至る）の雨滴
を検出することを可能にする。
【００１１】 更には、これら粒子の速度及びそれらの運動の方向を測定することを可能にす
る。
【００１２】 好適であるが限定するもので無い本発明による装置の特徴は、以下の通りであ
る。
【００１３】 −放射手段は、発光ダイオードと、前記ダイオードにより発光される光を平行
ビームに直線化するための光学手段と、を備える。
【００１４】 −受容手段は、粒子の運動の全体の方向に沿って重ねられると共に計測空間を
通過した光を２つのセンサの一方及び他方にそれぞれ送られる２つの部分に分離
する少なくとも２つのスリットを備える。
【００１５】 −受容手段は、スリットの下流において、センサ上に受容される光を集めるた
めの光学手段を備える。
【００１６】 −それは、受容手段の光学手段を加熱するための手段を備える。
【００１７】 −それは、装置を取り囲む周囲の光の放射からセンサを保護するための手段を
備える。
【００１８】 −処理手段は、雨滴の速度を測定するための手段を備える。
【００１９】 −処理手段は、雨滴の到着の瞬間を測定するための手段を備える。
【００２０】 −処理手段は、雨滴の運動の方向を測定するための手段を備える。
【００２１】 本発明の他の特徴、目的及び利点は、例として与えられた以下の実施の形態を
添付の図面を参照しつつ読むことでより明らかである。
【００２２】 −図１は、本発明による装置の一実施の形態の概略図である。前記実施の形態
は、雨量計測を実施することが意図されている。
【００２３】 −図２は、本装置に用いられる光学鎖（optical chain ）の概略図である。
【００２４】 −図３ａ乃至図３ｃは、雨滴の通過によって発生される信号の時間特性を示し
ている。
【００２５】 −図４は、数滴の雨滴の通過によって発生される信号の２つの曲線を示してい
る。
【００２６】 図１に示された雨量計測装置は、雨滴Ｇの計測空間１１０を通る通過において
特徴的な信号を得るための光電モジュール１０と、前記モジュールの制御及びそ
れが得ることを可能にする前記信号の処理のための図１において２０、３０、４
０、５０と付された種々の手段と、を備えている。
【００２７】 獲得モジュール１０は、９０度に近い角度で雨滴を遮断するために、平坦な水
平シートに沿って延びる平行な光ビーム１１を発生する放射箱１００を有してい
る。
【００２８】 このビームは、細長い水平スリット（図には表されていない）を通って放射箱
から出る。このスリットは、８ｍｍの全体の高さを有しており、そのうちの６ｍ
ｍが測定の有用な厚みに対応している。１ｍｍが頂部の保護部（safeguard ）と
して、１ｍｍが底部の保護部として、放射箱と受容箱との間の機械的な変動を考
慮に入れている。それは４２ｍｍの全体の幅を有しており、１ｍｍが左側の保護
部として、１ｍｍが右側の保護部として、そのうちの４０ｍｍが測定のための有
用な幅である。ビーム１１の波長は、赤外線のそれに近い。
【００２９】 放射箱を出ると、ビーム１１は計測空間１１０を通って伝わる−これは、モジ
ュール１０がその中央部分で提示すると共に、それを通って雨滴が落下し得る開
放空間である。
【００３０】 雨滴は、従って、この計測空間１１０においてビーム１１を通過する。
【００３１】 ビームは、この後、受容箱１２０に受容される。それはその入口部において、
２つの鉛直方向に重ねられた水平の長方形スリットを提示する。このスリットは
、前記ビームを前記箱１２０の光学手段によって２つのフォトダイオード上に収
集される２つの部分に分離する。
【００３２】 従って、計測空間１１０を通過するビーム１１は、その情報が用いられない中
間部分によって分離された２つの重ねられた活性部分（図１で１１ａ及び１１ｂ
と付されている）からなっていると見なされ得る。
【００３３】 落下中、雨滴は上方活性部分１１ａ、中間部分、そして下方部分１１ｂを連続
的に通過する。雨滴は、ビームの３つのシートを、前記シートの平面に対して９
０度に略等しい角度で通過する。
【００３４】 図２は、獲得モジュール１０の光学要素の図である。前記要素は、ビーム１１
を出して、それが計測空間１１０を通過した後でビームの活性部分１１ａ、１１
ｂの光をそれぞれ集めるための光学鎖（optical chain ）を構成している。
【００３５】 放射箱１００は、発光ダイオードである光源１０２を備えている。
【００３６】 このダイオード１０２によって発せられる光は、アプラナート凹凸レンズ（ap
lanatic meniscus）及び２つの対向するダブレット（doublet ）からなる第１組
立体１０３によって受容される。
【００３７】 ある変形として、光源１０２はレーザであり得る。
【００３８】 この組立体１０３は、光源１０２からの光を源孔（source hole ）１０４上に
光を集める。源孔１０４から出るビーム１１は、水平平行ビームを構成すべくト
リプレット１０５によって直線化される。その後、それは、前記され図２ｂで１
０１と付された長方形スリットを通って放射箱１００を出る。
【００３９】 放射箱１００を出る時、ビーム１１は計測空間１１０を通過して、箱１２０に
よって提示された２つの水平な長方形入口スリットを介して箱１２０に入る。こ
れらのスリットは、１２１ａ及び１２１ｂと付されている。それらは、４０×２
ｍｍの大きさであり、２ｍｍによって分離されている。
【００４０】 箱１２０に入った後、２つの活性部分１１ａ及び１１ｂの光は、プリズム１２
２及びトリプレット１２３によって、二重光電受容器１２４の２つのフォトダイ
オード１２４ａ及び１２４ｂの上にそれぞれ収集される。
【００４１】 さらに、図１で示されるように、雨量計測装置は、獲得モジュールと関連して
以下を備える。
【００４２】 ・受容器１２４から出るアナログ信号を連続のデジタル信号に変換するインタ
フェース１９。
【００４３】 ・獲得モジュール１０に連結されたインタフェース２０。このインタフェース
は、インタフェース１９から出るデジタル信号を平行信号に変換する。
【００４４】 ・前記デジタル信号を再生し、これらの信号を処理してそこから獲得モジュー
ルの計測空間を通過する雨の情報を推定し、当該情報を表示して記憶するために
前記インタフェース２０に連結された管理コンピュータ３０。
【００４５】 ・コンピュータ３０と獲得モジュール１０との間に相互接続された較正制御モ
ジュール４０。この較正制御モジュールは、管理コンピュータから指示を受容し
て、それに応じてモジュール１０に較正信号を伝送する。
【００４６】 ・獲得モジュールに連結された電源５０。
【００４７】 箱１００によって発せられる光の強度レベルは、計測の持続に亘って一定とみ
なされ得るため、２つの活性部分のビーム１１ａ及び１１ｂのうちの１つを通る
滴の通過は、当該ビームの部分に対応するフォトダイオードに収集される光度に
おける低下をもたらす。
【００４８】 ビーム１１ａ及び１１ｂを通っての雨滴Ｇの降下が図３ａに示されており、当
該降下中の、フォトダイオード１２４ａ及び１２４ｂによって受容される光度Ｉ a 及びＩb に対する修正が図３ｂ及び図３ｃのグラフに示されている。
【００４９】 計測領域内における雨滴の不在時には、強度Ｉa 及びＩb は、シート状のビー
ム１１ａ及び１１ｂの全体の光にそれぞれ対応する参照値Ｉ0a及びＩ0bである。
【００５０】 滴Ｇが上方ビームシート１１ａの鉛直方向の厚みに入る時、Ｉa の値は、滴が
完全に当該部分１１ａの厚み内に入ってＩa が値ＩGaにて安定するまで、時間間
隔△ＴDaの間に下方傾斜Ｄａに従って減少する。
【００５１】 滴Ｇがその降下を続けると、それはシート１１ａの厚みを去って、Ｉa は上方
傾斜Ｍａに従ってＩGaからＩ0aまで時間間隔△ＴMaの間に増大する。
【００５２】 滴Ｇが下方ビームシート１１ｂの厚みに入る時、Ｉb の値は、Ｉ0bからＩGbま
で時間間隔△ＴGbの間に減少する。最後に、滴がビームシート１１ｂの下方端を
去る時、Ｉb が△ＴMbの間の変化を介してその参照値Ｉ0bを取り戻す。
【００５３】 滴によって吸収されるまたはそらされる光の量は、前記滴の大きさに依存する
。値ＩGb及びＩGaを滴Ｇの特徴的な大きさ、例えばその等価な直径、と連結する
ことが可能である。当該等価な直径は、もしそれがその降下のために空気力学上
の負荷及びその結果としての変形を経験しないならば球状の滴が有するであろう
直径である。
【００５４】 受容される光度と滴の大きさとの間のこのような関係の確立は、それ自体は知
られているが（例えばフランス国特許ＦＲ２２９３７１８号参照）、各々が信号
を提供する２つの重ねられたビームの本発明による使用は、管理コンピュータ３
０の処理手段によって、信号Ｉa 及びＩb の良好な較正を実施することを有利に
可能にする。
【００５５】 信号Ｉa 及びＩb の典型的な記録が、図４のグラフにプロットされている。
【００５６】 各信号は、小さい滴の信頼性ある検出を困難にするノイズを有することが指摘
され得る。
【００５７】 同一の滴Ｇの計測空間の通過中に２つのビームにより伝送される信号ＩGa及び
ＩGbについての管理コンピュータによって実行される較正処理は、例えば実質的
にその等価の直径が約０．１ｍｍほどに小さい値を有し得る滴を特徴付けること
によって計測の精度が改良されることを許容する。
【００５８】 較正処理は、任意のタイプであり得る。それは、例えば高速フーリエ変換（当
業者の専門用語でのＦＦＴ）による較正処理からなる。
【００５９】 前述の説明は２ｍｍよりも小さい直径の滴を扱っている、ということが指摘さ
れる。しかしながら、当該計測の原理は、もし隠された表面領域がスリットの表
面領域と粒子の表面領域との間の交差に比例するという事実を当該処理が考慮す
るならば、より大きい直径の粒子に等しく適用される。
【００６０】 図４において、円で囲まれた値は、ビームを通過する滴の等価の半径である（
ｍｍ単位）。前述のように、これらの値は、管理コンピュータ３０と関連付けら
れた処理手段から出る。前記処理手段は、装置の２つのフォトダイオードによっ
て受容される信号の間で較正を実施する。
【００６１】 更に、２つのビームを使用することによって、前記ビームの厚みを低減するこ
と及び共に降下する２つの異なる滴がビームを通過する時に単一の信号であるよ
うに見える信号を発生する可能性を低減することが可能である。
【００６２】 更に、装置の処理手段は、傾斜Ｄa 及びＭa 、ビーム内の滴の滞在の持続、及
び、滴の降下の速度を推定することを可能にする。
【００６３】 本発明による装置の更なる利点は、２つの信号を使用することによって、滴の
運動の方向を明瞭に測定することが可能である、ということである。このことは
、フランス国特許２２９３７１８号に記載されたような従来技術の装置における
事例ではなかった。この利点は、対流によって運ばれて、多数の雨滴が装置を底
部から頂部に上方に通過する限りにおいて無視できない。
【００６４】 図示されていない変形例によれば、モジュール１０の２つの箱は、図１の電源
５０に連結された、光学要素を加熱するための手段を有している。この変形例で
は、加熱手段は、光学の縮合（condensation）の効果を低減することを可能にす
る。
【００６５】 本発明の他の変形例によれば、雨量計測への応用の場合において、周囲の放射
がビーム部分１１ａ及び１１ｂの光の計測を妨げることを防止すると共に箱１２
０の要素を水はね（water splashes）から保護するために、箱１２０の２つのス
リットを取り囲む不透明なフラップのような手段が設けられている。本発明によ
る装置を実施する時、獲得モジュールは、特徴付けられるべき滴（または粒子）
の流れの中に置かれる。
【００６６】 装置の他の要素は、雨量計測の場合に保護される処理領域内に共にまとめられ
得る。
【００６７】 装置の較正のために、本発明によれば、ビーム路内の計測空間１１０に挿入さ
れ得る鉛直方向ロッドによって、部分的及び交互に、２つのビーム部分１１ａ及
び１１ｂの横方向端縁の一方または他方を隠すことが可能である。
【００６８】 作業者は、ロッドによって遮断されるべき光の量を知る時、ビームからの光の
分配における空間的不均質を検出するために計測空間内でロッドを移動すること
が可能である。
【００６９】 このような不均質は、汚染によって生じ得るか、あるいは、計測空間内の外来
体（昆虫など）によって生じ得る。ロッドの移動は、較正制御モジュール４０に
よって制御される。
【００７０】 本発明の他の特性によれば、光源１０２によって発せられる光を変調する手段
を設けることが可能である。光の発光の変調は、一方で信号Ｉa 及びＩb の信号
／ノイズの比を増大すること、他方で光パルス中及び当該パルス間に受容される
信号の比較によって周囲の光のレベルの高速な計測を実施すること、を可能にす
る。
【００７１】 更に変形例として、光源１０２を源孔１０４の所定位置に直接に置くことが可
能である。組立体１０３及び源孔１０４は、この時、無しで済まされる。用いら
れる光源１０２は、日立からのＲＥ８４０４ＳＧというモデルである。他の要素
は変わらないままである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による装置の一実施の形態の概略図である。
【図２】 本装置に用いられる光学鎖（optical chain ）の概略図である。
【図３】 雨滴の通過によって発生される信号の時間特性を示している。
【図４】 数滴の雨滴の通過によって発生される信号の２つの曲線を示している。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年９月３０日（２０００．９．３０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 特に雨計測のための、運動粒子の大きさを計測する装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、全体に、雨の特性、例えば所定の場所に落ちる雨滴の大きさや速度
の分布及び前記雨滴の到着の回数の分布、の実験的測定による雨量計測のための
装置に関している。
【０００２】 雨量計測装置は、既に知られている。そこでは、計測が、例えば空輸のための
気象状況の実時間の形成（modeling）または雨により引起こされる遠距離通信特
にはマイクロ周波数波に対する混乱の予測などの応用のために利用される。
【０００３】 これらの装置は、種々の物理的な原理を実現している。主要なものは、 ・容器内の雨滴の収集 ・レーダ検出 ・膜上の雨滴の衝撃に対応する超音波パルスの検出 ・光ビームを通る滴の通過の光学的検出 （滴を収集する）伝統的な雨量計も、レーダ検出雨量計も、検出される滴の大
きさや通過の瞬間についての個別の測定を得ることを可能にしない。
【０００４】 他の技術が関連する限りにおいて、それらは各雨滴の個別の情報にアクセスす
ることを可能にするが、それらは小滴の大きさを計測すること（特に０．５ｍｍ
より小さい滴径を計測すること）を可能にしない。
【０００５】 この限定は、以下に関して不利である。
【０００６】 ・降雨の一般的な評価に関して。なぜなら、０．５ｍｍより小さい径を有する
滴は、大多数の降雨スペクトルの無視できない比率を構成するからである。
【０００７】 ・さらに、遠距離通信に対する雨の影響を決定することに関して。小径の滴は
この領域でかなりの影響を有する。
【０００８】 本発明の目的は、０．５ｍｍより小さい滴の径について、運動する雨滴のスペ
クトル及びそれらの到着の回数の分布を取得することが可能な装置を製造するこ
とを可能にすることである。
【０００９】 ＵＳ４５２９３０９及ＵＳ４３１８１８０は、計測空間を通過する粒子の直径
を計測するための装置であって、光学的放射手段と、前記放射手段から出る光の
少なくとも一部を当該光が前記計測空間を通過した後に受容する少なくとも１つ
の光検出器を備えた受容手段と、前記センサの出力時に信号を受容する処理手段
と、を備え、受容手段が前記放射手段から出る光の部分を受容する少なくとも２
つの光検出器を有し、これらの部分は粒子の運動の全体の方向に沿って重ねられ
ている、ような装置を既に開示している。
【００１０】 そのため、本発明は、前記装置が、雨滴の直径を計測するための雨計測装置で
あって、前記処理手段が、前記光検出器の前方の滴の通過の間に前記光検出器の
出力の電流の強度がそこまで下がる値を測定すると共に、そこから前記滴の個別
の直径を推定するための手段を有し、前記処理手段は、更に、光検出器の出力時
の電流強度のノイズに対して光検出器の前方の小滴の通過を識別すべく、２つの
光検出器の一方及び他方の出力時の電流の強度を相関させるための手段を有する
ことを特徴とする雨計測装置を提供する。
【００１１】 以下の文章で与えられる、本発明の典型的な実施の形態の記述を通して理解さ
れるように、このような装置は、運動する小径（０．１ｍｍ以下に至る）の雨滴
を検出することを可能にする。
【００１２】 更には、これら粒子の速度及びそれらの運動の方向を測定することを可能にす
る。
【００１３】 好適であるが限定するもので無い本発明による装置の特徴は、以下の通りであ
る。
【００１４】 −放射手段は、発光ダイオードと、前記ダイオードにより発光される光を平行
ビームに直線化するための光学手段と、を備える。
【００１５】 −受容手段は、粒子の運動の全体の方向に沿って重ねられると共に計測空間を
通過した光を２つのセンサの一方及び他方にそれぞれ送られる２つの部分に分離
する少なくとも２つのスリットを備える。
【００１６】 −受容手段は、スリットの下流において、センサ上に受容される光を集めるた
めの光学手段を備える。
【００１７】 −それは、受容手段の光学手段を加熱するための手段を備える。
【００１８】 −それは、装置を取り囲む周囲の光の放射からセンサを保護するための手段を
備える。
【００１９】 −処理手段は、雨滴の速度を測定するための手段を備える。
【００２０】 −処理手段は、雨滴の到着の瞬間を測定するための手段を備える。
【００２１】 −処理手段は、雨滴の運動の方向を測定するための手段を備える。
【００２２】 本発明の他の特徴、目的及び利点は、例として与えられた以下の実施の形態を
添付の図面を参照しつつ読むことでより明らかである。
【００２３】 −図１は、本発明による装置の一実施の形態の概略図である。前記実施の形態
は、雨量計測を実施することが意図されている。
【００２４】 −図２は、本装置に用いられる光学鎖（optical chain ）の概略図である。
【００２５】 −図３ａ乃至図３ｃは、雨滴の通過によって発生される信号の時間特性を示し
ている。
【００２６】 −図４は、数滴の雨滴の通過によって発生される信号の２つの曲線を示してい
る。
【００２７】 図１に示された雨量計測装置は、雨滴Ｇの計測空間１１０を通る通過において
特徴的な信号を得るための光電モジュール１０と、前記モジュールの制御及びそ
れが得ることを可能にする前記信号の処理のための図１において２０、３０、４
０、５０と付された種々の手段と、を備えている。
【００２８】 獲得モジュール１０は、９０度に近い角度で雨滴を遮断するために、平坦な水
平シートに沿って延びる平行な光ビーム１１を発生する放射箱１００を有してい
る。
【００２９】 このビームは、細長い水平スリット（図には表されていない）を通って放射箱
から出る。このスリットは、８ｍｍの全体の高さを有しており、そのうちの６ｍ
ｍが測定の有用な厚みに対応している。１ｍｍが頂部の保護部（safeguard ）と
して、１ｍｍが底部の保護部として、放射箱と受容箱との間の機械的な変動を考
慮に入れている。それは４２ｍｍの全体の幅を有しており、１ｍｍが左側の保護
部として、１ｍｍが右側の保護部として、そのうちの４０ｍｍが測定のための有
用な幅である。ビーム１１の波長は、赤外線のそれに近い。
【００３０】 放射箱を出ると、ビーム１１は計測空間１１０を通って伝わる−これは、モジ
ュール１０がその中央部分で提示すると共に、それを通って雨滴が落下し得る開
放空間である。
【００３１】 雨滴は、従って、この計測空間１１０においてビーム１１を通過する。
【００３２】 ビームは、この後、受容箱１２０に受容される。それはその入口部において、
２つの鉛直方向に重ねられた水平の長方形スリットを提示する。このスリットは
、前記ビームを前記箱１２０の光学手段によって２つのフォトダイオード上に収
集される２つの部分に分離する。
【００３３】 従って、計測空間１１０を通過するビーム１１は、その情報が用いられない中
間部分によって分離された２つの重ねられた活性部分（図１で１１ａ及び１１ｂ
と付されている）からなっていると見なされ得る。
【００３４】 落下中、雨滴は上方活性部分１１ａ、中間部分、そして下方部分１１ｂを連続
的に通過する。雨滴は、ビームの３つのシートを、前記シートの平面に対して９
０度に略等しい角度で通過する。
【００３５】 図２は、獲得モジュール１０の光学要素の図である。前記要素は、ビーム１１
を出して、それが計測空間１１０を通過した後でビームの活性部分１１ａ、１１
ｂの光をそれぞれ集めるための光学鎖（optical chain ）を構成している。
【００３６】 放射箱１００は、発光ダイオードである光源１０２を備えている。
【００３７】 このダイオード１０２によって発せられる光は、アプラナート凹凸レンズ（ap
lanatic meniscus）及び２つの対向するダブレット（doublet ）からなる第１組
立体１０３によって受容される。
【００３８】 ある変形として、光源１０２はレーザであり得る。
【００３９】 この組立体１０３は、光源１０２からの光を源孔（source hole ）１０４上に
光を集める。源孔１０４から出るビーム１１は、水平平行ビームを構成すべくト
リプレット１０５によって直線化される。その後、それは、前記され図２ｂで１
０１と付された長方形スリットを通って放射箱１００を出る。
【００４０】 放射箱１００を出る時、ビーム１１は計測空間１１０を通過して、箱１２０に
よって提示された２つの水平な長方形入口スリットを介して箱１２０に入る。こ
れらのスリットは、１２１ａ及び１２１ｂと付されている。それらは、４０×２
ｍｍの大きさであり、２ｍｍによって分離されている。
【００４１】 箱１２０に入った後、２つの活性部分１１ａ及び１１ｂの光は、プリズム１２
２及びトリプレット１２３によって、二重光電受容器１２４の２つのフォトダイ
オード１２４ａ及び１２４ｂの上にそれぞれ収集される。
【００４２】 さらに、図１で示されるように、雨量計測装置は、獲得モジュールと関連して
以下を備える。
【００４３】 ・受容器１２４から出るアナログ信号を連続のデジタル信号に変換するインタ
フェース１９。
【００４４】 ・獲得モジュール１０に連結されたインタフェース２０。このインタフェース
は、インタフェース１９から出るデジタル信号を平行信号に変換する。
【００４５】 ・前記デジタル信号を再生し、これらの信号を処理してそこから獲得モジュー
ルの計測空間を通過する雨の情報を推定し、当該情報を表示して記憶するために
前記インタフェース２０に連結された管理コンピュータ３０。
【００４６】 ・コンピュータ３０と獲得モジュール１０との間に相互接続された較正制御モ
ジュール４０。この較正制御モジュールは、管理コンピュータから指示を受容し
て、それに応じてモジュール１０に較正信号を伝送する。
【００４７】 ・獲得モジュールに連結された電源５０。
【００４８】 箱１００によって発せられる光の強度レベルは、計測の持続に亘って一定とみ
なされ得るため、２つの活性部分のビーム１１ａ及び１１ｂのうちの１つを通る
滴の通過は、当該ビームの部分に対応するフォトダイオードに収集される光度に
おける低下をもたらす。
【００４９】 ビーム１１ａ及び１１ｂを通っての雨滴Ｇの降下が図３ａに示されており、当
該降下中の、フォトダイオード１２４ａ及び１２４ｂによって受容される光度Ｉ a 及びＩb に対する修正が図３ｂ及び図３ｃのグラフに示されている。
【００５０】 計測領域内における雨滴の不在時には、強度Ｉa 及びＩb は、シート状のビー
ム１１ａ及び１１ｂの全体の光にそれぞれ対応する参照値Ｉ0a及びＩ0bである。
【００５１】 滴Ｇが上方ビームシート１１ａの鉛直方向の厚みに入る時、Ｉa の値は、滴が
完全に当該部分１１ａの厚み内に入ってＩa が値ＩGaにて安定するまで、時間間
隔△ＴDaの間に下方傾斜Ｄａに従って減少する。
【００５２】 滴Ｇがその降下を続けると、それはシート１１ａの厚みを去って、Ｉa は上方
傾斜Ｍａに従ってＩGaからＩ0aまで時間間隔△ＴMaの間に増大する。
【００５３】 滴Ｇが下方ビームシート１１ｂの厚みに入る時、Ｉb の値は、Ｉ0bからＩGbま
で時間間隔△ＴGbの間に減少する。最後に、滴がビームシート１１ｂの下方端を
去る時、Ｉb が△ＴMbの間の変化を介してその参照値Ｉ0bを取り戻す。
【００５４】 滴によって吸収されるまたはそらされる光の量は、前記滴の大きさに依存する
。値ＩGb及びＩGaを滴Ｇの特徴的な大きさ、例えばその等価な直径、と連結する
ことが可能である。当該等価な直径は、もしそれがその降下のために空気力学上
の負荷及びその結果としての変形を経験しないならば球状の滴が有するであろう
直径である。
【００５５】 受容される光度と滴の大きさとの間のこのような関係の確立は、それ自体は知
られているが（例えばフランス国特許ＦＲ２２９３７１８号参照）、各々が信号
を提供する２つの重ねられたビームの本発明による使用は、管理コンピュータ３
０の処理手段によって、信号Ｉa 及びＩb の良好な較正を実施することを有利に
可能にする。
【００５６】 信号Ｉa 及びＩb の典型的な記録が、図４のグラフにプロットされている。
【００５７】 各信号は、小さい滴の信頼性ある検出を困難にするノイズを有することが指摘
され得る。
【００５８】 同一の滴Ｇの計測空間の通過中に２つのビームにより伝送される信号ＩGa及び
ＩGbについての管理コンピュータによって実行される較正処理は、例えば実質的
にその等価の直径が約０．１ｍｍほどに小さい値を有し得る滴を特徴付けること
によって計測の精度が改良されることを許容する。
【００５９】 較正処理は、任意のタイプであり得る。それは、例えば高速フーリエ変換（当
業者の専門用語でのＦＦＴ）による較正処理からなる。
【００６０】 前述の説明は２ｍｍよりも小さい直径の滴を扱っている、ということが指摘さ
れる。しかしながら、当該計測の原理は、もし隠された表面領域がスリットの表
面領域と粒子の表面領域との間の交差に比例するという事実を当該処理が考慮す
るならば、より大きい直径の粒子に等しく適用される。
【００６１】 図４において、円で囲まれた値は、ビームを通過する滴の等価の半径である（
ｍｍ単位）。前述のように、これらの値は、管理コンピュータ３０と関連付けら
れた処理手段から出る。前記処理手段は、装置の２つのフォトダイオードによっ
て受容される信号の間で較正を実施する。
【００６２】 更に、２つのビームを使用することによって、前記ビームの厚みを低減するこ
と及び共に降下する２つの異なる滴がビームを通過する時に単一の信号であるよ
うに見える信号を発生する可能性を低減することが可能である。
【００６３】 更に、装置の処理手段は、傾斜Ｄa 及びＭa 、ビーム内の滴の滞在の持続、及
び、滴の降下の速度を推定することを可能にする。
【００６４】 本発明による装置の更なる利点は、２つの信号を使用することによって、滴の
運動の方向を明瞭に測定することが可能である、ということである。このことは
、フランス国特許２２９３７１８号に記載されたような従来技術の装置における
事例ではなかった。この利点は、対流によって運ばれて、多数の雨滴が装置を底
部から頂部に上方に通過する限りにおいて無視できない。
【００６５】 図示されていない変形例によれば、モジュール１０の２つの箱は、図１の電源
５０に連結された、光学要素を加熱するための手段を有している。この変形例で
は、加熱手段は、光学の縮合（condensation）の効果を低減することを可能にす
る。
【００６６】 本発明の他の変形例によれば、雨量計測への応用の場合において、周囲の放射
がビーム部分１１ａ及び１１ｂの光の計測を妨げることを防止すると共に箱１２
０の要素を水はね（water splashes）から保護するために、箱１２０の２つのス
リットを取り囲む不透明なフラップのような手段が設けられている。本発明によ
る装置を実施する時、獲得モジュールは、特徴付けられるべき滴（または粒子）
の流れの中に置かれる。
【００６７】 装置の他の要素は、雨量計測の場合に保護される処理領域内に共にまとめられ
得る。
【００６８】 装置の較正のために、本発明によれば、ビーム路内の計測空間１１０に挿入さ
れ得る鉛直方向ロッドによって、部分的及び交互に、２つのビーム部分１１ａ及
び１１ｂの横方向端縁の一方または他方を隠すことが可能である。
【００６９】 作業者は、ロッドによって遮断されるべき光の量を知る時、ビームからの光の
分配における空間的不均質を検出するために計測空間内でロッドを移動すること
が可能である。
【００７０】 このような不均質は、汚染によって生じ得るか、あるいは、計測空間内の外来
体（昆虫など）によって生じ得る。ロッドの移動は、較正制御モジュール４０に
よって制御される。
【００７１】 本発明の他の特性によれば、光源１０２によって発せられる光を変調する手段
を設けることが可能である。光の発光の変調は、一方で信号Ｉa 及びＩb の信号
／ノイズの比を増大すること、他方で光パルス中及び当該パルス間に受容される
信号の比較によって周囲の光のレベルの高速な計測を実施すること、を可能にす
る。
【００７２】 更に変形例として、光源１０２を源孔１０４の所定位置に直接に置くことが可
能である。組立体１０３及び源孔１０４は、この時、無しで済まされる。用いら
れる光源１０２は、日立からのＲＥ８４０４ＳＧというモデルである。他の要素
は変わらないままである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による装置の一実施の形態の概略図である。
【図２】 本装置に用いられる光学鎖（optical chain ）の概略図である。
【図３】 雨滴の通過によって発生される信号の時間特性を示している。
【図４】 数滴の雨滴の通過によって発生される信号の２つの曲線を示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン‐ポール、ラウル、バンソン フランス国ムドン、リュ、デカルト、８ (72)発明者 テオドール、ダンギ フランス国パリ、リュ、ボビヨ、70

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 計測空間（１１０）を通過する雨滴（Ｇ）の個別の直径を計測するための雨計
    測装置であって、 光学的放射手段（１００）と、 前記放射手段から出る光の少なくとも一部を当該光が前記計測空間を通過した
    後に受容する少なくとも１つのセンサを備えた受容手段と、 前記センサ（１２０）の出力時に信号を受容すると共に雨滴の個別の直径を測
    定する処理手段（２０、３０）と、 を備え、 受容手段が前記放射手段から出る光の部分を受容する少なくとも２つのセンサ
    （１２４ａ、１２４ｂ）を有し、当該部分は粒子の運動の全体の方向に沿って重
    ねられ、 処理手段（２０、３０）は前記センサの出力時の信号に相関処理を実施する ことを特徴とする雨計測装置。
  2. 【請求項２】 放射手段（１００）は、発光ダイオード（１０２）と、前記ダイオードにより
    発光される光を平行ビームに直線化するための光学手段（１０３、１０４、１０
    ５）と、を備える ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 受容手段は、粒子の運動の全体の方向に沿って重ねられると共に計測空間を通
    過した光を２つのセンサの一方及び他方にそれぞれ送られる２つの部分に分離す
    る少なくとも２つのスリットを備える ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 受容手段は、スリットの下流において、センサ（１２４ａ、１２４ｂ）上に受
    容される光を集めるための光学手段を備える ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 それは、受容手段の光学手段を加熱するための手段を備える ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 それは、装置を取り囲む周囲の光の放射からセンサを保護するための手段を備
    える ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
  7. 【請求項７】 処理手段は、雨滴の速度を測定するための手段を備える ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の装置。
  8. 【請求項８】 処理手段は、雨滴の到着の瞬間を測定するための手段を備える ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の装置。
  9. 【請求項９】 処理手段は、雨滴の運動の方向を測定するための手段を備える ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の装置。
JP2000565381A 1998-08-11 1999-08-10 特に雨計測のための、運動粒子の大きさを計測する装置 Withdrawn JP2002522787A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR98/10287 1998-08-11
FR9810287A FR2782384B1 (fr) 1998-08-11 1998-08-11 Dispositif de mesure de la taille de particules en deplacement, notamment pour des mesures pluviometriques
PCT/FR1999/001962 WO2000009987A1 (fr) 1998-08-11 1999-08-10 Dispositif de mesure de la taille de particules en deplacement, notamment pour des mesures pluviometriques

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002522787A true JP2002522787A (ja) 2002-07-23

Family

ID=9529590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000565381A Withdrawn JP2002522787A (ja) 1998-08-11 1999-08-10 特に雨計測のための、運動粒子の大きさを計測する装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6590650B1 (ja)
EP (1) EP1105712B1 (ja)
JP (1) JP2002522787A (ja)
AT (1) ATE230108T1 (ja)
CA (1) CA2339907A1 (ja)
DE (1) DE69904606T2 (ja)
FR (1) FR2782384B1 (ja)
WO (1) WO2000009987A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060082641A (ko) * 2005-01-13 2006-07-19 삼성전자주식회사 액정 적하량 측정 시스템 및 이를 이용한 액정 적하량측정 방법
DE102008041330A1 (de) * 2008-08-19 2010-02-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Partikelmessung
KR101201403B1 (ko) * 2010-12-30 2012-11-14 에이피시스템 주식회사 감지 모듈
CN102879835B (zh) * 2012-07-19 2015-08-12 中国科学院合肥物质科学研究院 一种激光降水天气现象的测量方法和激光降水天气现象仪
JP2020006886A (ja) * 2018-07-11 2020-01-16 株式会社デンソー 降雨量計測装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2403501C3 (de) * 1974-01-25 1979-02-22 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim Verfahren zur Regelung der Phasenanpassung einer kohärenten Sekundärstrahlung in einem nichtlinearen Kristall
FR2293718A1 (fr) * 1974-12-06 1976-07-02 Donnadieu Georges Perfectionnements aux appareils de mesures et de statistiques pluviometriques a detecteurs photoelectriques
SE7806922L (sv) * 1978-06-15 1979-12-16 Svenska Traeforskningsinst Forfarande och anordning for att indikera storleksfordelningen av i ett strommande medium befintliga partiklar
US4263508A (en) * 1979-04-20 1981-04-21 Research Corporation Pulse edge measurement for determining particle dimensional characteristics
SE453128B (sv) * 1981-10-01 1988-01-11 Svenska Traeforskningsinst Forfarande for att bestemma medelpartikelradie och/eller medelpartikellengd
US4441816A (en) * 1982-03-25 1984-04-10 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Optical double-slit particle measuring system
US4906094A (en) * 1987-04-23 1990-03-06 Sumitomo Chemical Co. Ltd. Fine particle measuring method and system and a flow cell for use in the system
US4895034A (en) * 1987-07-28 1990-01-23 Amherst Process Instruments, Inc. Powder disperser for aerodynamic particle sizing system
US5249864A (en) * 1992-10-23 1993-10-05 Gas Research Institute System for characterizing temperature of fluids
JPH0815449A (ja) * 1994-04-26 1996-01-19 Omron Corp 雨滴検知センサおよびその雨滴検知センサを用いた雨滴計測装置およびその雨滴計測装置を用いたワイパ駆動装置
US5963315A (en) * 1997-08-18 1999-10-05 Motorola, Inc. Method and apparatus for processing a semiconductor wafer on a robotic track having access to in situ wafer backside particle detection

Also Published As

Publication number Publication date
CA2339907A1 (fr) 2000-02-24
EP1105712B1 (fr) 2003-04-23
EP1105712A1 (fr) 2001-06-13
ATE230108T1 (de) 2003-01-15
WO2000009987A1 (fr) 2000-02-24
US6590650B1 (en) 2003-07-08
FR2782384B1 (fr) 2000-11-10
DE69904606D1 (de) 2004-04-22
FR2782384A1 (fr) 2000-02-18
DE69904606T2 (de) 2004-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0662619B1 (en) Apparatus and method for measuring visibility and present weather
JP5115912B2 (ja) 高速ゲート掃引型３次元レーザーレーダー装置
US6404506B1 (en) Non-intrusive laser-based system for detecting objects moving across a planar surface
US7570372B2 (en) Optical device for measuring the thickness of an at least partially transparent medium
CA1075488A (en) Electro-optical method and system for in situ measurements of particle size and distribution
KR101311312B1 (ko) 이종광원융합형 시정 현천 측정장치
JP2004233078A (ja) 大気中に浮遊する微粒子等の個数、粒径分布等を遠隔において計測するリモートパーティクルカウンター装置
JP2002522787A (ja) 特に雨計測のための、運動粒子の大きさを計測する装置
GB2147697A (en) Level measurement method and apparatus
US20220373690A1 (en) Atmospheric sensor using programmable time-gated detection aperture
US10371641B2 (en) Method and apparatus for measuring inelastic scattering
TW351808B (en) Duel refraction apparatus for measuring optical data carrier and its measuring method
Haschberger et al. Infrared sensor for the detection and protection of wildlife
ATE288585T1 (de) Gefrierpunktmessgerät und verfahren zur messung des gefrierpunktes
EP1828812A1 (en) A weather measurement device for determining the falling speed of hydrometers
JP2002039715A (ja) レーザ光を用いた送電線測定方法および送電線測定装置
CN108562762B (zh) 一种基于双线阵的海洋飞沫测量装置及方法
EP0837301A2 (en) Position detecting element and range sensor
US4077723A (en) Method of measuring thickness
US7158242B2 (en) Method to determine the volume of small, spherical moving objects
GB2211603A (en) Blade incidence tracking apparatus
JPH11248838A (ja) レーザレーダ装置
JPH04175687A (ja) 雨、雪及び霧の識別方法及び装置
JP5305886B2 (ja) 飛翔インク滴の速度測定装置および速度測定方法
US5453828A (en) Method of optical sampling

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20061107