细灰尘测量方法和确定细灰尘的颗粒大小的细灰尘传感器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及细灰尘测量方法和确定细灰尘的颗粒大小的细灰尘传感器。在用于利用光学接收装置测量机动车的环境中的细灰尘的方法中，至少一个被布置在机动车中的LED作用于外部空气区域。光学接收装置被设计用于逐点地在空间上检测所检测的区域并且在由LED所作用的区域中进行强度测量。所测量的强度根据衍射图样被分析，所述衍射图样依赖于细灰尘颗粒的大小。此外，光的被耦合输入在挡风玻璃中的部分也根据挡风玻璃上水的存在被分析。
【专利说明】
细灰尘测量方法和确定细灰尘的颗粒大小的细灰尘传感器
技术领域
[0001]本发明涉及用于利用光学接收装置测量机动车的环境中的细灰尘的方法。此外， 本发明涉及具有光学系统的用于机动车的确定细灰尘的颗粒大小的细灰尘传感器。【背景技术】
[0002]已知如下细灰尘传感器，在所述细灰尘传感器中利用光学系统检查在外壳的内部的事件空间。在此必须利用主动的通风将剩余物总是又从事件空间中引出和/或所述事件空间必须被清洁。
【发明内容】
[0003]本发明所基于的任务是提供用于细灰尘测量的很大程度上无需维护的方法。
[0004]这利用具有专利权利要求1的特征的方法以及利用具有专利权利要求8的特征的细灰尘传感器来实现。本发明的有利的构型在从属权利要求中被描述。
[0005]在用于利用光学接收装置测量机动车的环境中的细灰尘的方法中，对本发明重要地规定:至少一个被布置在机动车中的LED穿过机动车的挡风玻璃作用于(beaufschlagt) 外部空气区域，光学接收装置被设计用于逐点地在空间上检测所检测的区域，在由LED所作用的区域中进行强度测量，并且所测量的强度根据依赖于细灰尘颗粒的大小的衍射图样被分析。此外，根据本发明，由至少一个LED所发出的辐射至少部分地在挡风玻璃处被反射并且在挡风玻璃处被反射的光被接收并且根据水滴对挡风玻璃的润湿被分析。利用这种方法，特别无需维护的测量可以被执行，因为事件空间不是由外壳来定义，而是作为由LED照明的区域与由光学接收装置所检测的区域的交叉得出。细灰尘在此典型地被定义为具有< 2.5wii的大小的灰尘或者微粒。如果这种微粒被LED照射，则得出衍射图样。此外，同时利用由LED所发出的光或者由LED所发出的电磁辐射来分析水滴是否处于挡风玻璃上。即，所发出的光的一部分被親合输入到挡风玻璃中并且在该挡风玻璃中被多次反射。在挡风玻璃被水滴润湿的情况下从被親合输入到挡风玻璃中的光中一部分被親合输出，使得以这种方式在挡风玻璃中被多次反射的光的强度被减弱。因此可以在唯一的单元中联合具有两种功能的传感器。通过各个组件的多次利用可以特别紧凑地以及有益地构造所述传感器。优选地使用如下LED，所述LED位于红外范围中、即例如位于780nm至大约lOOOnm波长的范围中。特别优选地，使用两个具有不同波长的LED。由此可以进一步提高测量的准确性。优选地，两个 LED发出红外福射，所述红外福射然而优选地相隔至少100nm。例如，一个LED可以位于800nm 范围中并且一个LED位于900nm范围中。
[0006]在一种优选的构型中，衍射图样的主最大值和一阶的最大值之间的角度被确定。 所述角度直接与细灰尘颗粒的大小成比例。一阶的最大值的幅度与微粒数量成比例。在不同大小的颗粒或者灰尘微粒的情况下得出不同衍射图样的叠加，所述衍射图样必须相应地被探测以及分析。因此，如果使用具有不同波长的LED，则得出用于更准确的分析的更多的数据。
[0007]优选地，LED被对准挡风玻璃之前的区域。所述方法因此被纯光学地构造并且放弃用于定义事件空间的外壳并且就此而言是无需外壳的。替代地，车辆的新鲜空气输送的流动通道中的外部空气也可以被检测。
[0008]在一种优选的构型中，在挡风玻璃处被反射的光同样利用光学接收装置来接收， 所述光学接收装置也被用于估计细灰尘颗粒的衍射图样的强度。以这种方式接收装置也可以多次被使用。由此，传感器被特别紧凑地以及有益地构造。在本发明的另一改进方案中， 要么发出电磁辐射的LED要么多个LED和/或接收装置可以在时间上交替地被接通或者断开，使得在一个时间点进行用于根据细灰尘颗粒分析衍射图样的接收并且在另一时间点进行关于挡风玻璃的润湿对被反射的光的分析。以这种方式能够特别可靠地确保并行分析对测量的影响。替代地，也可以进行计算上的均衡，使得从所测量的结果中计算出可以被归因于分别其它的测量的部分。
[0009]有关设备，所述任务利用具有光学系统的用于机动车的确定细灰尘的颗粒大小的细灰尘传感器来确定，其中细灰尘传感器根据本发明具有至少一个LED，所述LED作用于外部空气区域，细灰尘传感器具有光学接收装置，所述光学接收装置被设计用于逐点地在空间上接收由LED所作用的区域以及所述细灰尘传感器具有分析装置，所述分析装置根据衍射图样分析由接收装置所测量的强度，所述衍射图样依赖于细灰尘颗粒的大小。此外，细灰尘传感器根据本发明被集成到雨-光传感器中。在此，优选地双重地使用至少一个LED或者双重地使用至少一个光学器件，也就是说，所使用的LED通过光学器件被聚焦以用于发射电磁辐射。如此被聚束的电磁辐射一方面被用于确定细灰尘的颗粒大小并且另一方面在测量中被用作雨-光传感器，在所述测量中光在挡风玻璃处被反射。利用这种细灰尘传感器提供低维护的细灰尘传感器，所述细灰尘传感器具有被自由地定义的事件空间，所述事件空间不由外壳确定。机动车中的细灰尘测量的概念这里应被理解为使得至少所述方法步骤部分地通过存在于机动车中的组件被执行。实际的测量在机动车之外实现，因此检查空气、即相对于机动车的外部空气的细灰尘。在本发明的一种特别优选的构型中使用中央接收装置以及多个环状地包围光学接收装置的LED。由此可以实现特别高的准确性。
[0010]优选地设置两个LED。这些LED优选地具有红外范围中的波长，所述波长优选地每隔(um)大约100nm被区分并且位于780和1400nm之间的范围中。优选地，一个LED具有780和 850nm之间的波长范围并且第二LED位于900和lOOOnm的波长范围中。
[0011]在一种特别优选的构型中，LED和光学接收装置被对准共同的事件空间。一个或者两个LED和光学接收装置的交点定义事件空间。
[0012]在另一种优选的构型中，细灰尘传感器被集成到另一传感器中。这优选地可以是雨-光传感器或者例如空气质量传感器。至少一个LED优选地使用存在于该传感器中的光学器件。尤其在使用雨-光传感器的情况下，一个、优选地两个LED使用雨-光传感器的光学器件。此外，优选地由光学接收装置使用雨-光传感器的第二光学器件。
[0013]光学接收装置例如可以是摄像机系统或者优选地CMOS行传感器。替代地，光学接收装置也可以是二极管阵列。在该二极管阵列中衍射图样被特别良好地成像。【附图说明】
[0014]随后借助于在附图中所示出的优选的实施例来进一步解释本发明。示意图详细地:在图1中示出测量原理的示意图；在图2中示出测量图像的示意性视图；在图3中示出根据本发明的细灰尘传感器的可能的第一实施方式;以及在图4中示出根据本发明的细灰尘传感器的可能的第二实施方式。【具体实施方式】
[0015]在图1中示意性地示出了细灰尘传感器1。该细灰尘传感器具有第一LED 2和第二 LED 3。这些LED发出红外范围中的电磁波。第一LED 2优选地发出具有大约820nm的电磁波并且第二LED 3优选地发出具有大约940nm的电磁波。电磁波被入射到事件空间5中，细灰尘颗粒6存在于所述事件空间中。电磁波在这些细灰尘颗粒处被散射。在小的颗粒处发生光衍射。这导致具有亮的以及暗的同心环的干涉图样。衍射的角度以及环的间隔依赖于颗粒大小。由此能够区分具有<2.5wii的直径的颗粒和更大的颗粒。环的强度又与颗粒浓度成比例，使得也能够作出定量的陈述。衍射图样由光学接收装置4、例如CMOS线性探测器或者相应的摄像机来记录。这里，示出了主最大值7和第一衍射最大值8。通过不同的颗粒大小得出不同的最大值，如此这里也得出另一颗粒大小的第一衍射最大值9。
[0016]在图2中这同样再一次被示出为Y轴上的强度相对于X轴上的衍射角的图表。相对于主最大值7看出一阶的衍射最大值8和9。一阶的衍射最大值和主最大值之间的角度直接与颗粒大小成比例。幅度与颗粒浓度成比例。通过不同的颗粒大小得出必须被确定的不同的最大值的叠加。
[0017]通过使用两个LED 2和3得出更多的数据，从所述数据中可以导出更精确的分析。
[0018]在图3中示出了根据本发明的细灰尘传感器的第一实施方式。细灰尘传感器1被布置在外壳10中，所述细灰尘传感器也包含雨-光传感器。所述雨-光传感器被布置在挡风玻璃13之下。雨-光传感器尤其具有光学器件11和12,电磁波通过所述光学器件被耦合输入到挡风玻璃13中，在那里部分地被反射并且又被耦合输出。在挡风玻璃13中被反射的光通过光学器件被转向到接收二极管15上并且在那里被接收。根据在那里所测量的强度可以确定:挡风玻璃是否以及以什么规模被水滴润湿。在当前示例中，光学器件11被LED 2利用。该 LED将红外范围中的电磁波通过光学器件11发出到挡风玻璃13之前的区域中。在该区域中光学接收装置4的视野也被校准，使得在交叉区域中构成事件空间5。由光学接收装置4所探测的值于是根据衍射图样被分析，如同关于图2所描述的。
[0019]在图4中示出了根据本发明的细灰尘传感器1的根据本发明的第二实施方式。这里，细灰尘传感器1也被集成到具有外壳10和光学器件11和12的雨-光传感器中。这里，在光学器件11之下不仅布置有第一LED 2,而且布置有第二LED 3,所述两个LED利用光学器件 11，使得由这些LED 2和3所辐射的电磁波辐射在挡风玻璃之前的区域中。这里，在第二光学器件12之下布置有光学接收装置4、尤其CMOS行探测器。在由LED 2和3所发出的电磁波的相交区域和由光学接收装置4所检测的区域中定义事件空间5。该事件空间位于挡风玻璃13之、r ‘刖。
[0020]所有的在前面的描述中以及在权利要求中所提到的特征能够以任意的选择与独立权利要求的特征组合。本发明的公开内容因此不限于所描述的或者所要求的特征组合，更确切地说，所有在本发明的范围内有意义的特征组合应当被认为被公开。
【主权项】
1.用于利用光学接收装置测量机动车的环境中的细灰尘的方法，其特征在于，至少一个被布置在所述机动车中的LED(2、3)穿过挡风玻璃(13)作用于外部空气区域， 所述光学接收装置(4)被设计用于逐点地在空间上检测所检测的区域并且在由所述 LED(2、3)所作用的区域中进行强度测量，所测量的强度根据依赖于细灰尘颗粒的大小的衍射图样被分析，由所述至少一个LED(2)所发出的辐射至少部分地在所述挡风玻璃(13)处被反射，以及 在所述挡风玻璃(13)处被反射的光被接收并且根据水滴对所述挡风玻璃的润湿被分 析。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，两个具有红外范围中的不同波长的LED(2、 3)作用于所述外部空气区域。3.根据权利要求1或2之一所述的方法，其特征在于，所述LED(2、3)辐射到所述挡风玻 璃(13)之前的区域中。4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述衍射图样中主最大值(7)和 一阶的最大值(8 )之间的角度被分析。5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述一阶的最大值(8)的幅度关于 颗粒浓度被分析。6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述挡风玻璃(13)处被反射的 光同样利用所述光学接收装置(4)来接收，所述光学接收装置也被用于测量所述细灰尘颗 粒的衍射图样的强度。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述LED(2、3)和/或所述接收装置(4)在时 间上交替地被接通或者断开，使得在一个时间点进行用于根据细灰尘颗粒对所述衍射图样 的分析的接收并且在另一时间点进行关于所述挡风玻璃的润湿对被反射的光的分析。8.用于机动车的细灰尘传感器，所述细灰尘传感器具有光学接收装置，其特征在于，所述细灰尘传感器(1)具有至少一个LED(2、3)，所述LED作用于外部空气区域，所述光学接收装置(4)被设计用于逐点地在空间上检测由所述LED(2、3)所作用的区 域，所述细灰尘传感器(1)具有用于分析由所述光学接收装置(4)所记录的衍射图样的分 析装置，以及所述细灰尘传感器(1)被集成到雨-光传感器中。9.根据权利要求8所述的细灰尘传感器，其特征在于，所述细灰尘传感器(1)具有两个 LED(2、3)。10.根据权利要求8或9之一所述的细灰尘传感器，其特征在于，所述LED(2、3)和所述光 学接收装置(4)被对准事件空间(5)。11.根据权利要求6至8之一所述的细灰尘传感器，其特征在于，至少一个LED(2、3)利用 存在于所述雨-光传感器中的光学器件(11)。12.根据权利要求8至11之一所述的细灰尘传感器，其特征在于，两个LED(2、3)利用第 一光学器件(11)并且所述光学接收装置(4)利用第二光学器件(12)。13.根据权利要求8至12所述的细灰尘传感器，其特征在于，设置有中央接收装置(4)以 及多个环状地包围所述光学接收装置(4)的LED。14.机动车，具有挡风玻璃(13)和被布置在所述挡风玻璃(13)后面的雨-光传感器，所 述雨-光传感器具有外壳(10)和光学器件(11、12)，所述光学器件被对准所述挡风玻璃 (13)，其特征在于，根据权利要求8至13之一所述的细灰尘传感器(1)被集成到所述雨-光传感器中。
【文档编号】G01N15/02GK105954160SQ201610106243
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年2月26日
【发明人】C.图恩, T.尼曼, O.莫里泽, A.格曼
【申请人】赫拉胡克公司