JPH0423739B2 - - Google Patents

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JPH0423739B2
JPH0423739B2 JP1317185A JP1317185A JPH0423739B2 JP H0423739 B2 JPH0423739 B2 JP H0423739B2 JP 1317185 A JP1317185 A JP 1317185A JP 1317185 A JP1317185 A JP 1317185A JP H0423739 B2 JPH0423739 B2 JP H0423739B2
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JPS61172032A (ja
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Iesato Sato
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Meisei Electric Co Ltd
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Meisei Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、気象観測業務に於いて、降雨、降雪
を光学的手段によつて判別する装置に関するもの
である。
〔従来の技術〕
従来の雨雪判別手段は、例えば空中に一対(2
枚)の導電板を、相互間に僅かな隙間を設けるこ
とにより電気的に離隔して配置し、上記隙間に上
記一対の導電板を橋絡して乗つた雨滴又は雪片の
電気伝導度を測定し、その違いによつて判別する
ことが公知である。すなわち、雨滴である場合に
は、それが液体であることにより電気伝導度が大
巾に上昇し、雪片である場合には、それが結晶質
であることによつて電気伝導度の上昇は僅かであ
るので、当該伝導度の違いにより雨雪判別が行な
える。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来の雨滴又は雪片を検出する手段は接触
的手段であるため、例えば降雪があると、その初
期においては導電板に付着した雪片が溶けてしま
うために早期に降雪を判断することができない。
また、雨滴又は雪片が一対の導電板間にブリツジ
状に付着しないと検出できないために、例えば霧
雨または粉雪のような極めて細かい雨滴または雪
片から降雨/降雪を早期に判断することには難が
ある。
また、上記従来例では、原理的に電気的接触面
(導電板)を空気中に露出させておく必要があり、
長期の間には当該電気的接触面が汚れ、あるいは
腐蝕する等して初期性能が保てない等の問題点が
ある。
本発明は、以上に述べた従来の問題点を解決す
べく提案するもので、降雨、降雪の程度にかかわ
らず、雨雪判別が早期に正しく判断できる雨雪判
別装置を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために、本発明は、雪の
結晶構造と雨の非結晶構造の違いにより、当該雪
片又は雨滴に光を投射したときの光の拡散方向特
性が互に異なることに着目し、空間に光を投射
し、その投射光の雨滴又は雪片からの反射光を受
光して、受光レベルの違いから雨雪を判断するよ
うにした装置を提供するものであり、また、この
雨雪判別装置として本発明は、空間に光を投射す
る投光手段と、光軸が上記投光手段の光軸に対し
て互に異つた角度で交差する方向にそれぞれ設定
され、上記投光手段からの投射光が雨滴又は雪片
で反射した反射光をそれぞれ受光する第1の受光
手段及び第2の受光手段と、該第1の受光手段で
の受光レベルと該第2の受光手段での受光レベル
とを比較するレベル比較手段と、該レベル比較手
段の出力情報に基いて雨雪判別を行なう演算手段
を有する雨雪判別装置、または上記2つの受光手
段に代え、1つの受光手段と、光の進路に設定し
た偏光手段とを設け、演算手段は受光手段による
受光レベルから雨雪判別を行なうようにした雨雪
判別装置を提供するものである。
〔実施例の構成〕
第1図及び第2図はそれぞれ本発明の第1及び
第2実施例を示すブロツク図である。
まず、第1実施例の構成を説明する。
第1図に於いて、1は投光器、2はドライバ、
3は第1受光器、4は第2受光器、5及び6はア
ンプ、7及び8は同期検波器、9はレベル比較
器、10は演算器であり、aは投光器1の光軸
を、bは第1受光器3の光軸を、cは第2受光器
4の光軸を、dは光軸a,b及びcの交差点をそ
れぞれ示している。
投光器1は、空間に光を投射するもので、発光
素子、投光用光学レンズ等でなる。
ドライバ2は、投光器1の発光素子を発光駆動
するもので、発光電力供給部、該発光電力供給部
からの出力電力を変調する変調部、上記発光素子
の発光強度を気温等環境条件の変化にかかわらず
一定に保つために上記発光電力供給部からの出力
電力を制御する自動電力制御部等でなる。
第1受光器3及び第2受光器4は、それぞれ投
光器1から投射された光の雨滴又は雪片での反射
光を受光して受光強度に対応した受光信号(電気
信号)を出力するもので、それぞれ、受光用光学
レンズ、受光素子でなり、当該第1受光器3及び
第2受光器4は、それぞれの光軸b及びcが投光
器1の光軸aとそれぞれ角度θ1及び角度θ2(θ1
θ2)を有して、理想的には同一の交差点dで交差
するようにそれぞれの指向方向が設定されてい
る。
アンプ5及びアンプ6は、それぞれ第1受光器
3及び第2受光器4から出力される受光信号を増
巾するものである。
同期検波器7及び同期検波器8は、それぞれア
ンプ5及びアンプ6を経て第1受光器3及び第2
受光器4から入力された受光信号を検出するもの
で、上記受光信号を投光器1から放射される光の
変調信号により同期検波し、上記受光信号の強度
に比例したレベルの信号を出力する。
レベル比較器9は、同期検波器7から出力され
る信号のレベルと同期検波器8から出力される信
号のレベルを比較するものである。
演算器10は、レベル比較器9からの出力情報
を、予め投入されているデータに照らして降雨/
降雪の判別をするもので、マイクロプロセツサ
(CPU)とそれに投入された雨雪判定プログラム
でなる。
次に、第2実施例の構成を説明する。
第2図に於いて、11は偏光手段、12はレベ
ル検出器であり、他の記号については前記第1実
施例(第1図)と同様である。但し、第2実施例
は受光系が1系統であるので、受光系の記号は前
記第1実施例の第1受光系(第1受光器3が属す
る系)の記号を使用した。
偏光手段11は、交差点dに於いて投光器1の
光軸aから角度θの方向への反射光の例えば横方
向の波動のみを通過させるもので、例えば光学的
偏光フイルタでなる。
レベル検出器12は、同期検波器7から出力さ
れる信号のレベルを検出するものである。
以上に説明したもの以外は、第1実施例の該当
記号のものと同様の機能のものである。
〔実施例の作用〕
まず、第1実施例の作用を説明する。
ドライバ2は、投光器1中の発光素子を発光駆
動させるための駆動信号を常時出力している。こ
の駆動信号は変調された信号であり、かつその出
力電力は温度等の環境条件によつて制御されてお
り、従つて投光器1は発光強度が常時一定である
ように制御された変調光を常時投射している。投
射光を変調しているのは、第1受光器3及び第2
受光器4で反射光を受光する際、正規の反射光と
背光とを区別し、正規の反射光のみに感応するよ
うにするためである。
降雨又は降雪がないときには、投光器1から投
射された光の反射がないので(実際には空中に浮
遊する塵等による反射があるが、この反射は雨滴
又は雪片での反射に比較して極めて僅かであ
る。)、第1受光器3及び第2受光器4は受感しな
い。
降雨又は降雪があると、投光器1から投射され
た光は光軸aに沿つて直進し、交差点dを降下す
る雨滴又は雪片に反射して第1受光器3及び第2
受光器4に上記反射による反射光が入射される。
第1受光器3又は第2受光器4は、上記反射光
に感応してその強度に比例した電気信号を出力
し、この信号はアンプ5及びアンプ6で増巾され
たのち、同期検波器7又は同期検波器8で同期検
波される。同期検波器7及び同期検波器8は、そ
れぞれ第1受光器3及び第2受光器4に入感した
反射光の強度に比例したレベルの信号を出力す
る。同期検波器7と同期検波器8から出力された
信号はレベル比較器9に入力されてレベル比較が
行なわれる。
降雨の場合と降雪の場合とでは、上記2つの受
光器3及び4での反射光の受光レベル比率が著し
く異なる。すなわち、第3図Aに示すように、雨
滴は、それが非晶質液体であることよつて特定の
形状で落下し、一方向からの投射光の当該雨滴に
よる光拡散特性は、特定の方向に極小点及び極大
点を有する特性となる。一方、第3図Bに示すよ
うに、雪片は、それが結晶質固体であり、かつ回
転して落下するため、時間巾をもつて観察すれば
ほぼ球形と等価の形状で落下することになり、当
該雪片による光拡散特性は雨滴の場合のような極
小点及び極大点を有する特性とはならない。
従つて、第1受光器3の光軸b及び第2受光器
4の光軸cの方向を互に異ならせて設定すれば、
すなわち、それぞれの光軸b又はcが投光器1の
光軸aとなす角度θ1とθ2とを互に異なつた角度と
すれば、第1受光器3の反射光の入射強度と第2
受光器4の反射光の入射強度との比率は降雨時と
降雪時とでは異なることとなり、この入射強度の
違いは同期検波器7及び8からの出力信号のレベ
ルを比較することで検出することができる。
光軸bの光軸aとなす角度θ1は雨滴による光拡
散レベル分布特性の極大点に出来るだけ近ずく大
きさに、また光軸cの光軸aとなす角度θ2は雨滴
による光拡散レベル分布特性の極小点に出来るだ
け近ずく大きさにそれぞれ設定するのが望まし
い。すなわち、レベル比較器9でのレベル比較動
作に於いて、両者のレベル差が大きい程比較し易
いからである。
レベル比較器9でのレベル比較は、第1受光系
の出力レベル(同期検波器7の出力レベル)を
l1、第2の受光系の出力レベル(同期検波器8の
出力レベル)をl2とすると、例えば次式 K=l1/l1+l2 の演算によつて行なう。第3図A又はBで明らか
なように上記Kの値は降雨のときは降雪のときに
比べて大きくなる。従つてレベル比較器9からの
出力情報を演算器10に於いて設定値と比較演算
することによつて降雨又は降雪の判定をすること
ができる。
次に、第2実施例の作用を説明する。
第2実施例は、受光系が1系統のみであるこ
と、及び光の進行路、例えば受光器3の受光面前
方の光軸b上に偏光手段、例えば光学的偏光フイ
ルタ11が設けられている点で前記第1実施例と
異なつている。
光の雨滴又は雪片による反射光を観察すると、
雨滴による場合には第4図Aに示すように特定の
方向に偏光して反射するが、雪片の場合には第4
図Bに示すように全方向に反射する。これは雨滴
の表面に鏡面が形成されていて投射光が特定方向
に強く反射するのに対し、雪片の表面には鏡面が
形成されず、投射光が乱反射するためである。
そこで偏光フイルタ11の偏光面方向を、雨滴
による反射光の偏光方向と直角の方向に設定する
と、当該偏光フイルタ11を透過する反射光の量
は降雨の場合に於いて少なく(透過率小)、降雪
の場合に於いて多く(透過率大)となる。
以上のことにより、同期検波器7が出力する信
号のレベルは降雨の場合に於いては小さく、降雪
の場合に於いて大きい。従つてレベル検出器12
で上記同期検波器7の出力信号のレベルを検出
し、この情報に基いて演算器10で演算すること
により降雨、降雪の判定をすることができる。
また、偏光フイルタ11の設定位置は投光器1
の投光面前方であつてもよい。すなわち、投射光
を特定の方向に偏光させることで、雨滴からの反
射量に比べて雪片からの反射量を多くすることが
できるからである。
〔発明の効果〕
以上、詳細に説明したように、本発明は、投射
光の雨滴又は雪片による反射光を把えて、その反
射光の受光レベルから雨雪判別を行なうことがで
きる装置を提供するものであり、測定手段が非接
触的であるので雨雪判別が降雨又は降雪の初期に
於いて正しく判定でき、また、降雨時または降雪
時の雨滴または雪片の大きさに左右されることが
少ないので霧雨・粉雪であつても雨雪判別が正し
くでき、更に空気中(外気)に曝露しておく電気
回路部分が不必要であるので、長期にわたつて初
期特性が保てる等、本発明は極めて大きな効果を
奏するのである。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はそれぞれ本発明の第1実施
例及び第2実施例を示すブロツク図、第3図A,
B及び第4図A,Bはそれぞれ第1実施例及び第
2実施例の測定原理を説明する図である。 1……投光器、3,4……受光器、7,8……
同期検波器、9……レベル比較器、10……演算
器、11……偏光手段(偏光フイルタ)、12…
…レベル検出器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 空間に光を投射する投光手段と、光軸が上記
    投光手段の光軸に対して互に異つた角度で交差す
    る方向にそれぞれ設定され、上記投光手段からの
    投射光が雨滴又は雪片で反射した反射光をそれぞ
    れ受光する第1の受光手段及び第2の受光手段
    と、該第1の受光手段での受光レベルと該第2の
    受光手段での受光レベルとを比較するレベル比較
    手段と、該レベル比較手段の出力情報に基いて降
    雨又は降雪を判断する演算手段でなる雨雪判別装
    置。 2 空間に光を投射する投光手段と、該投光手段
    からの投射光が雨滴又は雪片で反射した反射光を
    受光する受光手段と、上記投光手段の投光面前方
    又は上記受光手段の受光面前方に透光面が光軸と
    交差するようにして設けられた偏光手段と、上記
    受光手段での受光レベルに基いて降雨又は降雪を
    判断する演算手段でなる雨雪判別装置。
JP1317185A 1985-01-25 1985-01-25 光学的雨雪判別装置 Granted JPS61172032A (ja)

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