專利名稱：雨量傳感器的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種如獨(dú)立權(quán)利要求所述的雨量傳感器。文件DE-PS2354100介紹了一此種類型的雨量傳感，該雨量感器按照減弱的全反射原理工作。從光源發(fā)出的光線沿一測(cè)量路段，在一玻璃的內(nèi)部傳播并在該玻璃的外表面和內(nèi)表面進(jìn)行多次全反射，接下來被一光線測(cè)量裝置感知。在該玻璃外表面上的污垢顆?；蛴甑螘?huì)阻礙該全反射的發(fā)生，并將一部分所述光線耦合到該玻璃外。每次光線輸出耦合導(dǎo)致一信號(hào)減弱，光線測(cè)量裝置感知該信號(hào)減弱。附屬于上述測(cè)量方法，可采用一種玻璃清潔裝置自動(dòng)清潔所述玻璃。
在應(yīng)用此種傳感器時(shí)，必須考慮到附加于從光源發(fā)出的有效光線之上的干擾光線。當(dāng)該玻璃設(shè)置于汽車上時(shí)，該干擾光線例如主要為太陽光線。
本發(fā)明的目的在于提供一種雨量傳感器，該雨量傳感器可減少太陽光線對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。
該目的可通過獨(dú)立權(quán)利要求中所述的特征來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明雨量傳感器具有一分離面，在測(cè)量路段的終端從所述玻璃耦合過來的有效光線和干擾光線入射到該分離面。該分離面設(shè)置為只能使上述兩種光線之一發(fā)生全反射，而另外一種光線從該分離面透射出。用這種方法，可以有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)有效光線和干擾光線的分離。該分離可以容易地實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛行Ч饩€和干擾光線是以不同的角度范圍入射到該分離面上的。該有效光線以與玻璃法線夾角大于42°的角度從玻璃入射到輸出耦合端內(nèi)。該角度以下述條件為前提，即該玻璃的折射率和該輸出耦合端的折射率至少要大致相同并且約為1.49。該干擾光線原則上是以0°至180°的角度范圍入射到輸出耦合端內(nèi)的，該角度范圍與該玻璃前的整個(gè)半個(gè)空間相等。在玻璃和輸出耦合端內(nèi)，干擾光線與圓盤的法線夾角的最大值為42°，因此，總能實(shí)現(xiàn)有效光線從干擾光線中分離出來。本發(fā)明使用分離面的方法具有簡(jiǎn)單、可行的優(yōu)點(diǎn)。該分離面主要為輸出耦合端的一邊界面。
本發(fā)明雨量傳感器的其它具優(yōu)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和布置由從屬權(quán)利要求給出。
另外一具有優(yōu)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)為，不僅有效光線，而且干擾光線，在從玻璃耦合輸出后，首先入射到一反射面上，該反射面反射該兩種光線，并接下該兩種光線入射到分離面上。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，該有效光線在一角度范圍內(nèi)被偏轉(zhuǎn)，使一必需的光線測(cè)量裝置的具優(yōu)點(diǎn)的布置成為可能。所述反射面與有效光線和干擾光線之間總存在一夾角，該夾角使這兩種光線發(fā)生全反射。另外，該反射面可為一反射鏡，入射角總是與反射角相同。
一種布置為，該輸出耦合端被染色，這樣對(duì)有效光線不吸收或很少吸收，而對(duì)干擾光線卻吸收很大。
另外一具優(yōu)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)為，從輸出耦合端耦合出的有效光線通過一聚光透鏡聚焦或成像到所述光線測(cè)量裝置上。另外一具有優(yōu)點(diǎn)的減少剩余干擾光線的方法為，設(shè)置一濾光鏡，該濾光鏡的可通過波長(zhǎng)范圍與有效光線的波長(zhǎng)相一致；以及設(shè)置一遮光板，該遮光板置于光線測(cè)量裝置前。
另外一具優(yōu)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)為布置在輸出耦合端的反射面或分離面對(duì)面的邊緣面，只有干擾光線入射到該邊緣面。該邊緣面為階梯形結(jié)構(gòu)，干擾光線入射到該邊緣面后經(jīng)過多次反射而被吸收掉，當(dāng)所述的剩余干擾光線從該邊緣面射出時(shí)，該干擾光線例如可通過漫反射而被減少。該邊緣面的另一種結(jié)構(gòu)為，該邊緣面與干擾光線呈一夾角，該夾角使干擾光線不發(fā)生全反射。由此，該入射到邊緣面的干擾光線，通過該邊緣面結(jié)構(gòu)而透射出輸出耦合端。
本發(fā)明雨量傳感器的其它具優(yōu)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和布置由從屬權(quán)利要求結(jié)合附圖
給出。
附1為本發(fā)明雨量傳感器的簡(jiǎn)要示意圖。
實(shí)施例描述一光源10發(fā)出一有效光線11，該有效光線11通過一第一聚光透鏡12進(jìn)入到輸入耦合端13。該有效光線11在第一邊界面14和第二邊界面15總是發(fā)生全反射，并接下來耦合入一玻璃16。在第一邊界面上的入射角α，該入射角α為該有效光線11與邊界面14的第一法線17間的夾角，以及入射角b為有效光線11與第二邊界面15的第二法線18之間的夾角，均使入射光線11在兩邊界面14，15上發(fā)生全反射。
輸入耦合端13接下來將有效光線11導(dǎo)入玻璃16。當(dāng)輸入耦合端13的折射率和玻璃16的折射率一致時(shí)，該有效光線11沿直線耦合入玻璃16。其關(guān)鍵在于，玻璃表面20的第三法線19與有效光線11之間的夾角c具有一角度值，該角度值使有效光線11在玻璃16內(nèi)發(fā)生全反射。在該玻璃16的折射率約為1.49并且該玻璃16被空氣所包圍的前提下，該夾角c必須大于42°。如開頭已經(jīng)提到過的，所有的角度數(shù)據(jù)均與該前提有關(guān)。
有效光線11在玻璃16內(nèi)的測(cè)量路段21發(fā)生至少一次，主要是多次全反射，在測(cè)量路段21的終端設(shè)有一輸出耦合端22，該輸出耦合端22用于耦合從玻璃16射出的有效光線11，該耦合發(fā)生于夾角d的情況下，該夾角d為玻璃表面20的第四法線23與有效光線11之間的夾角。若輸出耦合端22的折射率與玻璃16的折射率相一致，則光線在入射點(diǎn)不會(huì)發(fā)生角度偏移，因此該夾角d與夾角c相同，該夾角d大于42°。
該有效光線11到達(dá)一反射表面24，在本實(shí)施例中，該反射面24為耦合端22的邊界面。在該反射面24上反射的有效光線11到達(dá)分離面25，該分離面25同樣主要為輸出耦合端22的一邊界面。該有效光線11與分離面25的第五法線26之間形成一夾角e，該夾角e具有一角度值，該角度值使有效光線11不發(fā)生或發(fā)生全反射。在圖示的實(shí)施例中，該夾角e小于或者等于42°，以使有效光線11在分離面25上發(fā)生全反射。該有效光線11離開輸出耦合端22后，經(jīng)過一第二聚光透鏡27及一具有一定可通過波長(zhǎng)范圍的光學(xué)濾光鏡28，經(jīng)濾光鏡28透射后，通過一遮光板29到達(dá)一光線測(cè)量裝置30。
在輸出耦合端22范圍內(nèi)，除了有效光線11外，一不希望的干擾光線31也可耦合入該輸出耦合端22內(nèi)。該干擾光線31原則上可從玻璃16前面的整個(gè)半空間入射，由此位于干擾光線31與玻璃表面20的第六法線32之間的夾角f的角度范圍為0°至180°的角度范圍折合到輸出耦合端22內(nèi)的角度范圍為0°至42°。進(jìn)入到輸出耦合端22內(nèi)的干擾光線31僅產(chǎn)生兩條邊緣光線31’，31”。該干擾光線31的邊緣光線31’與玻璃表面20的第六法線32之間形成夾角g，該干擾光線31的邊緣光線31”與該第六法線32之間形成夾角g’。該夾角g，g’的范圍為0°至42°，因此不與大于或者等于42°的夾角d重疊。干擾光線31的在端出耦合端22內(nèi)的邊緣光線31’，在反射面24反射并到達(dá)分離面25。該干擾光線31的邊緣光線31’與分離面25的第七法線33之間形成夾角h。其關(guān)鍵在于，該夾角h從屬于夾角e。如果夾角e大于42°，有效光線11發(fā)生全反射，則夾角h的值小于42°，干擾光線31不發(fā)生全反射。如果夾角e小于42°，有效光線11不發(fā)生全反射，則夾角h的值大于42°，干擾光線31發(fā)生全反射。該光線11，31’中沒有發(fā)生全反射的，以一大于42°的夾角i離開輸出耦合端22。該夾角i為該第七法線33與耦合輸出的光線34之間的夾角。在圖示的實(shí)施例中，如已經(jīng)提到過的夾角e小于42°，由此可實(shí)現(xiàn)全反射。夾角h在此處大于42°，干擾光線31耦合輸出，該干擾光線作為耦合輸出的光線34離開輸出耦合端22。在實(shí)際中，該夾角e，h并不是完全互相不依賴的。通過分離面25的旋轉(zhuǎn)，總能實(shí)現(xiàn)一較大的角度范圍，此時(shí)一條光線全反射，而另一條光線耦合輸出。值得注意的是，圖示實(shí)施例中，干擾光線31具有一邊緣光線31’，該邊緣光線31’導(dǎo)致一最大夾角h。夾角g越小，夾角h也就越小。
反射面24在一角度范圍內(nèi)偏轉(zhuǎn)兩光線11，31，該反射面24使光線測(cè)量裝置30的布置成為可能。原則上可再設(shè)置一反射面24，一在實(shí)施例中沒有描述的反射面。另外，可干脆省去實(shí)施例中所述的反射面24。有效光線11及干擾光線31直接到達(dá)分離面25。既使在這種情況下，也可以可靠地實(shí)現(xiàn)有效光線11與干擾光線31的分離，因?yàn)閵A角e，h原則上也是沒有經(jīng)過在反射面24上反射而形成的。
其它的方法也可實(shí)現(xiàn)抑制在輸出耦合端22內(nèi)的干擾光線31，該方法為，將輸出耦合端22染色，因此可使有效光線11無阻礙地通過，而在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的干擾光線31則被吸收。當(dāng)從光源10發(fā)出的有效光線11的波長(zhǎng)處于紅外區(qū)域時(shí)，可將輸出耦合端22染成深色，因此可以吸收大量的可見光。由太陽引起的干擾光線31可通過這種方法而得到有效地抑制。替換該染色法或?qū)υ撊旧ㄟM(jìn)行補(bǔ)充，可設(shè)一光學(xué)濾光鏡28，該濾光鏡具有一可通過的波長(zhǎng)范圍，該波長(zhǎng)范圍與有效光線11的波長(zhǎng)相一致。另外一種方法為設(shè)置一遮光板29，該遮光板可選除沒有被消除的干擾光線31，而對(duì)于有效光線11則具有極小的角偏移。
另外一種有效抑制干擾光線31的方法為，提供給位于輸出耦合端22的反射面24和分離面25對(duì)面的邊緣面35一特殊的布置。該邊緣面35制成階梯形，如圖所示的邊緣光線31”入射到該邊緣面35后，通過多次反射而被吸收。該階梯形的邊緣面結(jié)構(gòu)可被稱為光學(xué)沼澤。通過給該邊緣面35表面涂黑，可促進(jìn)該干擾光線的吸收。如果該邊緣面35不涂色，由于該入射到該邊緣面35上的干擾光線31的一部分不發(fā)生全反射而透射到外界，因此也可用同樣實(shí)現(xiàn)干擾光線的減少。
另外一種具優(yōu)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)為，位于輸入耦合端13的第二邊界面15對(duì)面的邊緣面36同樣也制成階梯形結(jié)構(gòu)。通過這種方法一方面可抑制干擾光線，該干擾光線可進(jìn)入輸入耦合端13內(nèi)，并于那里被偏轉(zhuǎn)一角度，該角度與有效光線11耦合入玻璃16的角度大致相同。另一方面，將輸入耦合端13的邊緣面36制成階梯形結(jié)構(gòu)，該輸入耦合端13與輸出耦合端22結(jié)構(gòu)相同。制造該耦合端的模具可采用塑料模塑成型件，因此可較大地節(jié)約成本。
其優(yōu)點(diǎn)還在于，抑制了光源10在邊緣面36上產(chǎn)生光線反射，該反射的光線為一種干擾光線。
權(quán)利要求
1.一種雨量傳感器，一有效光線在一玻璃內(nèi)至少進(jìn)行一次全反射，其特征在于，在一側(cè)量路段(21)端部從所述玻璃(16)耦合入一輸出耦合端(22)的有效光線(11)和存在的干擾光線(31’)至少入射到一分離面(25)上，在該分離面(25)上只有兩條光線(11，31’)之一發(fā)生全反射。
2.如權(quán)利要求1所述的雨量傳感器，其特征在于，所述有效光線(11)在分離面(22)上發(fā)生全反射。
3.如權(quán)利要求1所述的雨量傳感器，其特征在于，在所述分離面(25)前至少設(shè)有一反射面(24)，在該反射面(24)上有效光線(11)和干擾光線(31’)都發(fā)生反射。
4.如權(quán)利要求1所述的雨量傳感器，其特征在于，所述輸出耦合端(22)被染色，有效光線(11)可通過，而干擾光線(31，31”)被吸收。
5.如權(quán)利要求1所述的雨量傳感器，其特征在于，所述有效光線(11)通過一聚光透鏡(27)被耦合到輸出耦合端(22)外。
6.如權(quán)利要求1所述的降雨傳感器，其特征在于，在所述輸出耦合端(22)和一感知有效光線(11)的光線測(cè)量裝置(30)之間，設(shè)有一光學(xué)濾光鏡(28)，有效光線(11)可通過該濾光鏡(28)，而干擾光線(31’)被阻擋。
7.如權(quán)利要求1所述的雨量傳感器，其特征在于，在所述輸出耦合端(22)和光線測(cè)量裝置(30)之間設(shè)有一遮光板(29)。
8.如權(quán)利要求1所述的雨量傳感器，其特征在于，位于輸出耦合端(22)的反射面(24)或分離面(25)對(duì)面具有一邊緣面(35)，只有干擾光線(31”)入射到該邊緣面(35)上，該邊緣面(35)制成階梯形狀，入射到該邊緣面(35)上的干擾光線(31，31’，31”)通過多次反射被吸收。
9.如權(quán)利要求1所述的雨量傳感器，其特征在于，位于輸出耦合端(22)的反射面(24)或分離面(25)對(duì)面具有一邊緣面(35)，只有干擾光線(31”)入射到該邊緣面(35)上，該邊緣面(35)的結(jié)構(gòu)使干擾光線(31，31’，31”)不發(fā)生全反射。
10.如權(quán)利要求1所述的雨量傳感器，其特征在于，具有一將有效光線(11)耦合入玻璃(16)內(nèi)的輸入耦合端(13)，該輸入耦合端(13)的結(jié)構(gòu)與輸出耦合端(22)相同。
全文摘要
一種雨量傳感器，一有效光線(11)在一玻璃(16)內(nèi)至少進(jìn)行一次全反射。在測(cè)量路段(21)端部從玻璃(16)耦合入輸出耦合端(22)的有效光線(11)和存在的干擾光線(31′)入射到一分離面(25)上，在該分離面(25)上只有兩條光線(11，31′)之一發(fā)生全反射。該分離面(25)可實(shí)現(xiàn)干擾光線(31′)同有效光線(11)的分離。本發(fā)明降雨傳感器尤其適合應(yīng)用于汽車上與一玻璃清潔裝置相連，該玻璃清潔裝置附屬于該降雨傳感器并可被自動(dòng)連通而工作。
文檔編號(hào)G01N21/17GK1138842SQ95191274
公開日1996年12月25日 申請(qǐng)日期1995年2月3日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月26日
發(fā)明者賴納·平特卡 申請(qǐng)人:羅伯特·博施有限公司