Brevet FR2593912A1 — publié le 19870807

Procédé pour mesurer le facteur de transmission de la lumière et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé La présente invention concerne un procédé pour me- surer le facteur de transmission de la lumière, qui est basé sur l'envoi d'une lumière par un émetteur et la mesure de l'in- tensité de la lumière reçue dans un récepteur distant de l'émetteur, et sur le calcul du facteur de transmission. En outre l'invention concerne un appareil pour la mise en oeu- vre de ce procédé. On utilise des appareils de mesure basés sur la transmission de la lumière, pour enregistrer le degré de visi- bilité, et l'on utilise différents types d'appareillages en différents endroits o une information précise relative à la visibilité est requise, y compris par exemple les aérodromes et les stations météorologiques. La mesure est basée sur le fait que la valeur I de l'intensité mesurée au niveau du ré- cepteur est directement proportionnelle au facteur T de trans- mission de la lumière à travers un milieu, qui est donné par la formule T=K.I, K étant un coefficient de proportionnalité dépendant du milieu. Les mesures sont perturbées par le salis- sement et le rayurage des verres protecteurs de l'émetteur et du récepteur, ainsi que par des variations dans le temps de leurs caractéristiques. Ces facteurs entraînent une erreur dans les résultats des mesures du facteur de transmission dans un milieu, en provoquant une atténuation du faisceau de lumière transmis par les verres protecteurs. L'élimination de ce pro- blème a été envisagée dans le cadre d'un nettoyage programmé des verres protecteurs et en tenant compte des variations pos- sibles du facteur de transmission dans les calculs ainsi que du remplacement du verre protecteur, opérations qui sont un inconvénient, prennent du temps et sont d'une exécution coûteuse. L'invention a pour but de fournir un procédé pour mesurer le facteur de transmission de la lumière, ce procédé permettant de résoudre les inconvénients présentés par les pro- cédés classiques. En outre l'invention vise à founir un procé- dé, selon lequel les variations du facteur de transmission dues à des variations des caractéristiques des verres protecteurs sont prises en compte lors des mesures. En outre l'invention a pour objet de fournir un appareil pour la mise en oeuvre du procédé, qui soit d'un fonctionnement aisé et fiable. Le but de l'invention est atteint à l'aide d'un pro- cédé pour mesurer le facteur de transmission de la lumière, selon lequel une lumière est émise par un émetteur et l'inten- sité de la lumière reçue est mesurée au moyen d'un récepteur situé à distance de l'émetteur, et le facteur de transmission est calculé, caractérisé en ce qu'on dirige une lumière prove- nant de sources de lumière dans des verres protecteurs de l'émet- teur et du récepteur de manière à obtenir une réflexion totale interne dans les verres protecteurs, on mesure les intensités des rayons lumineux ayant subi la réflexion totale interne, à l'aide de détecteurs et on corrige, au moyen des intensités obtenues, l'atténuation de l'intensité, aui est produite entre l'émetteur et le récepteur par les verres protecteurs et leur salissement. En outre le but de l'invention est atteint à l'ai- de d'un appareil pour la mise en oeuvre du procédétel qu'in- diqué plus haut, du type comportant un émetteur servant à émet- tre une lumière et,situé à distance de l'émetteur, un ré- cepteur servant à mesurer l'intensité de la lumière reçue de l'émetteur, caractérisé en ce qu'il comporte des sources de lumière situées dans l'émetteur et dans le récepteur, la lu- mière délivrée par ces sources étant apte à être dirigée dans les verres protecteurs de l'émetteur et du récepteur de maniè- re à subir une réflexion totale interne des rayons lumineux, et des détecteurs faisant partie intégrante de l'émetteur et du récepteur pour mesurer l'intensité des rayons lumineux ayant subi une réflexion totale interne. Conformément au procédé selon l'invention, une lu- mière délivrée par des sources de lumière est dirigée à travers les verres protecteurs de l'émetteur et du récepteur de manié- re qu'il se produise une réflexion totale interne à l'intérieur de ces verres; on mesure les intensités des faisceaux de lu- mière subissant une réflexion totale, à- l'aide de détecteurs et l'on utilise les valeurs d'intensité obtenues pour corriger l'atténuation de l'intensité de la lumière produite sur le tra- jet s'étendant de l'émetteur au récepteur, par les verres pro- tecteurs et leur salissement. Les intensités des rayons lumineux ayant subi une réflexion totale dépendent du salissement, des rayures et des o variations analogues des surfaces du verre, ce qui entraîne une atténuation de la lumière transmise. De façon correspon- dante, ces salissements, rayures et analogues entraînent une atténuation de la lumière traversant le verre. Le procédé con- forme a la présente invention utilise l'atténuation de la lu- mière réfléchie pour détecter l'atténuation de la lumière trans- mise et les variations de cette atténuation. La dépendance des valeurs de mesure vis-à-vis des conditions de fonctionnement peut être éliminée au moyen d'observations révélant les cau- ses de l'atténuation du facteur de transmission, liées à la présence de rayures, d'un salissement, d'un vieillissement et de facteurs analogues des verres protecteurs. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci-après, prise en référence au dessin annexé, qui montre une forme de réalisation donnée à titre d'exemple d'un appareil conforme à l'invention. L'appareil représenté sur la figure comporte un émetteur 1 et un récepteur 2 qui est distant de l'émetteur. Une source de lumière 5 est située au voisinage d'un verre pro- tecteur 3 de l'émetteur, un collimateur 9 est situé entre la source de lumière et le verre protecteur, une matrice de pris- mes 11 est située sur la surface du verre protecteur, et l'au- tre extrémité du verre protecteur est munie d'une autre matri- ce de prismes et d'un détecteur 7. Le collimateur est adapté pour collimater la lumière émise par la source de lumière et à diriger cette lumière vers la matrice de prismes. Cette ap- plication utilise la matrice de prismes pour guider la lumière de manière à la faire pénétrer dans le verre protecteur afin d'obtenir une réflexion totale interne sur les parois du ver- re, mais on peut également utiliser d'autres moyens optiques classiques pour atteindre le même but. La lumière émise par la source de lumière est dirigée dans le verre protecteur de manière qu'il se produise une réflexion totale interne sur les parois du verre protecteur, à la suite de quoi la lumière sort du verre et l'intensité lumineuse est mesurée à l'aide d'un détecteur. De façon correspondante, le récepteur situé au voi- sinage d'un verre protecteur 4 comporte une source de lumière 6, un collimateur 10, des matrices de prismes 12 et un détec- teur 8, tous ces éléments étant situés et fonctionnant de la même manière que cela a été indiqué dans ce qui précède. L'émetteur comporte une source de lumière 13 et le récepteur comporte un détecteur 14. Lorsque les verres protecteurs sont propres, l'ap- pareil représenté sur la figure mesure correctement le facteur de transmission T de la lumière dans un milieu, et l'intensité I, qui est la mesure fournie par le détecteur 14, est directe- ment proportionnelle au facteur de transmission fourni par la formule T = K.I. Une erreur de mesure provoquée par les modifica- tions des caractéristiques des verres protecteurs et du récep- teur peut être corrigée au moyen de mesures de l'intensité des rayons lumineux qui subissent une réflexion totale interne à l'intérieur des verres protecteurs. Le détecteur 7 mesure l'intensité I1 des rayons lumineux qui ont subi une réflexion totale interne à l'intérieur du verre protecteur de l'émetteur, et le détecteur 8 mesure l'intensité I2 des rayons lumineux- qui ont subiune réflexion totale interne à l'intérieur du ver- re protecteur du récepteur. Lorsque les deux verres protecteurs sont sales, les intensités mesurées sont I',I1' et I2'. Lorsque l'on nettoie le verre protecteur de l'émetteur, les intensités mesurées sont I", I1 et I2'. Lorsque l'on nettoie les deux ver- res protecteurs de l'émetteur et du récepteur, les intensités sont I,I1 et 12. On note les différences suivantes: T2 = I I, I - I" T1 " T2 - I I i' I2 - I2' R 1 R2 - I1 12 o T1 est la variation de l'intensité de la lumière transmise, produite par le salissement du verre protecteur de l'émetteur, R1 est la variation de l'intensité des rayons lumineux ayant subi une réflexion totale dans le verre protecteur de l'émet- teur, produite par le salissement du verre, T2 est la varia- tion de l'intensité de la lumière transmise, produite par le salissement du verre protecteur du récepteur et R2 est la va- riation de l'intensité des rayons lumineux ayant subi une ré- flexion totale dans le verre récepteur, produite par le salis- sement du verre. Lorsque l'on nettoie les verres protecteurs, on ob- tient toujours de nouveaux couples de valeurs (T1,R1) et (T2, R2). Sur la base de ces couples de valeurs, on peut obtenir des tables de fonctions T1 = f1(I1) et T2 = f2(I2) Après un nombre suffisant de cycles de nettoyage des verres protecteurs et de mesures de l'intensité, on peut corriger l'effet d'er- reurs produites par le salissement de verres protecteurs, sur les résultats de mesure de facteurs de transmission à travers un milieu, en s'aidant des fonctions fl et f2' et ce à l'aide de la formule suivante: T= K.I ou (1 - f1( 1)).(1 - f2(I2)) o K = coefficient de proportionnalité I = intensité reçue dans le détecteur 14 - I1 = intensité reçue dans le détecteur 7 i2 = intensité reçue dans le détecteur 8. Les fonctions fl et f2 dépendent des conditions dans lesquelles les verres protecteurs sont placés, et de la géo- métrie du système de mesure pour la lumière subissant une ré- flexion totale. Moyennant une normalisation de la géométrie du système de mesure, on peut prédéterminer les fonctions f1 et f2 sur la base de résultats de mesure, si les résultats sont obtenus dans des conditions correspondant à celles dans les- quelles l'appareil sera utilisé. Si les résultats de mesure ne sont pas enregistrés dans les conditions de fonctionnement, on choisit les fonctions fl et f2 de manière qu'elles corres- pondent aux résultats les plus voisins disponibles et on les corrige à l'aide de mesures exécutées en liaison avec des opé- rations de nettoyage. Dans l'appareil représenté sur la figure, les ver- res protecteurs de l'émetteur et du récepteur sont inclinés vers le bas. Par conséquent aucune saleté libre n'adhère aux surfaces des verres protecteurs, en des endroits o elle pour- rait influencer la mesure, mais tombe. Lorsque l'on dispose de plus d'un appareil de me- sure du facteur de transmission et que les distances entre l'émetteur et le récepteur dans le système sont différentes, le procédé conforme à l'invention peut être mis en oeuvre pour déterminer la valeur correcte du coefficient de transmission pour un récepteur moins éloigné, au moyen du résultat de me- sure du récepteur qui est le plus éloigné, si la transmission à travers le milieu est suffisamment intense. Dans ce cas on peut utiliser les valeurs de transmission correctes du récep- teur le moins éloigné, pour réaliser une correction automati- que des fonctions fl et f2. L'invention n'est en aucune manière limitée à la forme de réalisation représentée. REVENDICATIONS 1. Procédé pour mesurer le facteur de transmission de la lumière, selon lequel une lumière est émise par un émet- teur (1) et l'intensité de la lumière reçue est mesurée au mo- yen d'un récepteur (2) situé à distance de l'émetteur, et le facteur de transmission est calculé, caractérisé en ce qu 'on dirige une lumière provenant de sources de lumière (5,6) dans des verres protecteurs (3,4) de l'émetteur (1) et du récepteur (2) de manière à obtenir une réflexion totale interne dans les verres protecteurs, on mesure les intensités des rayons lumi- neux ayant subi la réflexion totale interne, à l'aide de détec- teurs (7,8) et on corrige, au moyen des intensités obtenues, l'atténuation de l'intensité,qui est produite entre l'émetteur et le récepteur par les verres protecteurs et leur salisse- ment. 2. Procédé selon la revendication 1, selon lequel la lumière est envoyée depuis un émetteur en direction d'au moins deux récepteurs situés à des distances différentes de l'émetteur, caractérisé en ce qu'on utilise les résultats de mesure fournis par le récepteur le plus éloigné de l'émetteur pour déterminer l'intensité lumineuse correcte pour le récep- teur qui est le plus rapproché de l'émetteur. 3. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé se- lon la revendication 1, du type comportant un émetteur (1) ser- vant à émettre une lumière etsitué à distance de l'émetteur, un récepteur (2) servant a mesurer l'intensité de la lumiè- re reçue de l'émetteur, caractérisé en ce qu'il comporte des sources de lumière (5,6) situées dans l'émetteur et dans le récepteur, la lumière délivrée par ces sources étant apte à être dirigée dans les verres protecteurs (3,4) de l'émetteur et du récepteur de manière à subir une réflexion totale in- terne des rayons lumineux, et des détecteurs (7,8)faisant partie intégrante de l'émetteur et du récepteur pour mesurer l'intensité des rayons lumineux ayant subi une réflexion tota- le interne. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les verres protecteurs de l'émetteur et du récepteur sont inclinés, de sorte qu' une saleté libre ne peut adhérer au surfaces des verres protecteurs etne tombede ces derniers. 5. Appareil selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte des collimateurs (9,10) situés entre les sources de lumière et les verres protecteurs et servant à aligner les rayons lumineux de manière qu'ils ren- contrent le verre protecteur sous un angle tel que l'on obtienne une réflexion totale à l'intérieur du verre, des moyens opti- ques (11,12) situés sur les surfacesdes verresprotecteurspour diriger la lumière dans ces derniers et, après l'obtention d'une réflexion totale interne, guider la lumière sortant des verres protecteurs en direction des détecteurs (7,8).