DE3638983A1 - Protective device for diaphragm arrangements and surfaces on instruments for measuring dust and visibility - Google Patents

Protective device for diaphragm arrangements and surfaces on instruments for measuring dust and visibility

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DE3638983A1
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Frank Dr Ing Fruengel
Klaus Ziege
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    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
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    • GPHYSICS
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    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/15Preventing contamination of the components of the optical system or obstruction of the light path

Abstract

The diaphragm arrangement and/or the window or windows of the transmitter and/or receiver of an optical measuring instrument for determining visibility or contaminants in air or water is equipped with an electromechanical vibrator. The vibration prevents cobwebs, algae areas or other particles producing diffused light from collecting on the diaphragm arrangement or the windows.

Description

Sichtweitenmeßgeräte, die nach dem Prinzip der Vorwärtsstreuung von Licht im umgebenden Medium arbeiten, sind bekannt, z. B. aus der deutschen Patent­ schrift 22 08 904, insbesondere Fig. 3. Hierbei ist eine aus den Positionen 1, 2, 3 bestehende Lichtquelle so eingerichtet, daß weitwinklige Impuls­ lichtstrahlen ausgesandt werden, von denen nur ein Teil, der in dem umge­ benden atmosphärischen Medium gestreut wird, in den Empfänger gelangt, der die auftreffenden Signale auswertet und die gemessene Trübung des Mediums, z. B. die Sichtweite, als Meßwert anzeigt.Visibility meters that work on the principle of forward scattering of light in the surrounding medium are known, for. B. from the German patent 22 08 904, in particular Fig. 3. Here, one of the positions 1, 2, 3 existing light source is set up so that wide-angle pulse light rays are emitted, only a part of which in the opposite is scattered atmospheric medium, gets into the receiver, which evaluates the incoming signals and the measured turbidity of the medium, for. B. the visibility, as a measured value.

Ein solches Gerät ist als Beispiel schematisch in der Fig. 1 dargestellt. Im wesentlichen stehen sich axial oder, wie in der deutschen Patentschrift DE 30 16 610 C2, Fig. 2-4, dargestellt, in einem bestimmten Winkel der Lichtsender und der Empfänger einander gegenüber.Such a device is shown schematically as an example in FIG. 1. Essentially, the light transmitter and the receiver face each other axially or, as shown in German patent DE 30 16 610 C2, Fig. 2-4, at a certain angle.

Ein Nachteil aller dieser Anordnungen ist, daß in bestimmten Jahreszeiten in der Atmosphäre streulichterzeugende Teile umherfliegen, wie z. B. Spinnengewebe bei dem sogenannten "Altweibersommer". Wenn diese sich an der Blendenan­ ordnung (Doppelblendensystem) festsetzen, so gibt dieses eine Fehlanzeige derart, daß z. B. bei klarem Wetter die Sichtweite ohne erfindlichen Grund plötzlich auf 1-2 km absinkt. Bei genauer Betrachtung sieht man dann ein oder mehrere Spinnengewebe an dieser Blendenanordnung hängen. Das gleiche trifft bei Trübungsmeßgeräten im Unterwasserbetrieb zu, wenn sich driftende Algenfäden an der Blendenanordnung festsetzen. A disadvantage of all of these arrangements is that in certain seasons fly around the atmosphere scattered light-generating parts, such as. B. spider web in the so-called "Indian summer". If this is on the aperture order (double diaphragm system), this gives a false indication such that z. B. in clear weather the visibility without an inventive reason suddenly drops to 1-2 km. If you look closely, you can see hang one or more spider webs on this panel assembly. The the same applies to turbidity meters in underwater operation if Attach drifting algae threads to the panel arrangement.  

Nach der Erfindung wird das Blendensystem mit einem elektromagnetischen Vibrator versehen, derart, daß die beiden Blendenscheiben - oder auch nur eine Scheibe - einer starken Vibration von z. B. 100 Hz ausgesetzt sind. Elektro­ magnetische Vibratoren sind handelsübliche Artikel. Einen solchen Vibrator würde man nach der Zeichnung bei Pos. 1 bzw. gemäß Fig. 3 zwischen die Scheiben setzen. Man kann ihn auch mit einer Heizvorrichtung bekannter Art verbinden, so daß z. B. bei Schneefall oder Vereisung zu­ sätzlich zu dem Vibrationseffekt, der auch tropfenabweisend wirkt, in jedem Falle eine mögliche Vereisung ausgeschlossen ist, die einen unerwünschten Streulichtbeitrag, zusätzlich zu dem umgebenden Medium, liefern würde.According to the invention, the diaphragm system is provided with an electromagnetic vibrator, such that the two diaphragm disks - or even just one disk - a strong vibration of z. B. exposed to 100 Hz. Electromagnetic vibrators are commercially available items. Such a vibrator would be placed between the disks according to the drawing at pos. 1 or according to FIG. 3. You can also connect it to a heating device of a known type, so that, for. B. in snowfall or icing in addition to the vibration effect, which also has a drop-repellent effect, a possible icing is excluded in any case, which would make an undesirable scattered light contribution, in addition to the surrounding medium.

Man kann schließlich zwecks Leistungsersparnis die Vibratoren mit der Masse des jeweiligen Blendensystems oder auch der optischen Austritts­ fenster so abstimmen, daß eine mechanische Resonanz entsteht, z. B. bei 100 Hz, entsprechend dem üblichen Betrieb mit 50 Hz Erregung des Vibrationsmagneten.You can finally use the vibrators to save power Mass of the respective aperture system or the optical exit Adjust the window so that there is a mechanical resonance, e.g. B. at 100 Hz, corresponding to normal operation with 50 Hz excitation of the vibration magnet.

Man kann aber auch, speziell bei besonders feinen Stäuben, sich eines piezo-keramischen Schwingungserzeugers bedienen, der mit den Blenden mechanisch fest verkoppelt ist, wie in Fig. 2 angedeutet. Dieser piezo-keramische Schwingungserzeuger kann entweder mit dem Blendensystem zusammen ein resonanzfähiges Gebilde darstellen, wobei der zugeordnete Frequenzerzeuger die Resonanzfrequenz an­ regt; oder man kann außerhalb der Resonanzfrequenz, z. B. mittels stoßartigen Impulsen, arbeiten, falls das für den Verwendungsfall des Blendensystems vorteilhaft ist.However, especially with particularly fine dusts, it is also possible to use a piezo-ceramic vibration generator which is mechanically firmly coupled to the diaphragms, as indicated in FIG. 2. This piezo-ceramic vibration generator can either represent a resonant structure together with the aperture system, the associated frequency generator stimulating the resonance frequency; or you can outside the resonance frequency, e.g. B. by means of abrupt pulses, work if this is advantageous for the use of the aperture system.

Die Erfindung hat aber auch einen Vorteil bei solchen Streulichtgeräten, die der Staubmessung im Bereich der atmosphärischen Messung von Verun­ reinigungen dienen. Hier würde z. B. durch den Einsatz des Vibrators ver­ hindert werden, daß sich auf der Kante der Streulichtblende Staubteilchen ansetzen würden. The invention also has an advantage in such scattered light devices, that of dust measurement in the area of atmospheric measurement of Verun serve cleanings. Here would z. B. by using the vibrator ver be prevented that there are dust particles on the edge of the lens hood would start.  

Die Idee der Erfindung läßt sich jedoch auch auf die unvermeidlichen optischen Abdeckplatten des Senders und Empfängers ausdehnen, indem man diese ebenfalls mit kleinen Vibratoren ausrüstet.However, the idea of the invention can also be applied to the inevitable Extend the optical cover plates of the transmitter and receiver by they are also equipped with small vibrators.

In Ausgestaltung der Erfindung kann man auch den elektromagnetischen oder piezo-keramischen Vibrator mittels Leistungstransistoren speisen, wobei die Verlustleistung dieser Transistoren, hilfsweise mittels Thermistor begrenzt, die Heizung des Blendensystems oder der Abdeckscheibe zumindest teilweise übernimmt.In an embodiment of the invention, one can also use the electromagnetic or feed a piezo-ceramic vibrator using power transistors, the power loss of these transistors, alternatively by means of Thermistor limited, the heating of the aperture system or Cover plate at least partially takes over.

Im übrigen ist es auch nützlich, den in Fig. 1 gezeichneten Haltestab zwischen dem Doppelblendsystem und dem Licht­ empfänger mit den erzeugten Schwingungen zu beaufschlagen. Dadurch wird z. B. der Ansatz von Eiszapfen im Winterbetrieb vermieden. In der in Fig. 1 skizzierten Ausführung werden automatisch von dem schwingenden Doppelblendsystem mecha­ nische Schwingungen auf diesen Haltestab übertragen.In addition, it is also useful to act on the holding rod shown in Fig. 1 between the double-blind system and the light receiver with the vibrations generated. This z. B. the approach of icicles avoided in winter. In the embodiment outlined in FIG. 1, mechanical vibrations are automatically transmitted to this holding rod by the oscillating double-blind system.

Claims (8)

1. Blendensystem für optische Meßgeräte der Sichtweite, Trübung und Luftverunreinigung in einem umgebenden Medium, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Blendenanordnung mit einem elektromechanischen Vibrator versehen ist, der dieselbe in ständiger Vibration hält.1. Aperture system for optical measuring devices of visibility, turbidity and air pollution in a surrounding medium, characterized in that the aperture arrangement is provided with an electromechanical vibrator which keeps the same in constant vibration. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des elektromechanischen Vibrators, in Verbindung mit der Aufhängung, so ausgelegt ist, daß der Resonanzfall erreicht wird, um eine größtmögliche Schwingungsamplitude bei geringster Antriebs­ energie zu erreichen.2. Device according to claim 1, characterized in that the Mass of the electromechanical vibrator in connection with the Suspension is designed so that the resonance case is reached by the greatest possible vibration amplitude with the smallest drive to achieve energy. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß - zusätzlich zu dem elektromagnetischen Vibrator - eine an sich bekannte Heizeinrichtung für eine überhöhte Temperatur der Blendenanodnung vorgesehen ist.3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that - in addition to the electromagnetic vibrator - a known per se Heating device for excessive temperature of the aperture arrangement is provided. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator, wie Rüttler oder piezo-keramischer Schwingungserzeuger, mittels Leistungstransistoren gespeist wird, deren thermische Verlustleistung zumindest teilweise die benötigte Heizleistung abdeckt.4. Apparatus according to claims 1-3, characterized in that the Vibrator, such as vibrators or piezo-ceramic vibrators, is powered by power transistors whose thermal Power loss at least partially covers the required heating power. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger in mechanischer Resonanz mit dem Blendensystem steht.5. The device according to claim 1-4, characterized in that the Vibration generator in mechanical resonance with the aperture system stands. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Austrittsfenster von Sender und/oder Empfänger der optischen Gesamtanordnung mit gleichartig wirkenden Schwingungserzeugern baulich verbunden sind. 6. The device according to claim 1-5, characterized in that also the exit window of the transmitter and / or receiver of the optical Overall arrangement with vibration generators acting in the same way are structurally connected.   7. Vorrichtung nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schwingungserzeuger eine Stromquelle zugeordnet ist, die sinus- oder impulsförmige Leistungsimpulse an den Vibrator liefert.7. The device according to claim 1-6, characterized in that the Vibration generator is assigned a power source, the sine or delivers pulsed power pulses to the vibrator. 8. Schutzanspruch nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der das Blendensystem haltende Stab bzw. die Vorrichtung baulich mit diesem Blendensystem so fest verbunden ist, daß die Schwingungen des Blendensystems teilweise auf diese Vorrichtung mechanisch übertragen werden.8. Protection claim according to claims 1-7, characterized in that the rod holding the aperture system or the device structurally connected to this panel system, that the vibrations of the aperture system partially this device can be mechanically transmitted.
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