Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt dabei:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einem Kraftfahrzeug,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsge mäßen Messvorrichtung und

3 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Messvorrichtung mit zwei Hohlraumresonatoren.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.

Die nachfolgenden Erläuterungen werden an Hand einer Kraftfahrzeugscheibe ausgeführt. Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ist allerdings nicht auf die Anwendbarkeit bei Kraftfahrzeugscheiben beschränkt, sondern kann vielmehr ebenfalls für andere Bauteile eingesetzt werden, von denen ein Benetzungsgrad gemessen werden soll. Diese Bauteile müssen darüber hinaus nicht notwendigerweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer schematischen Darstellung eines Ausschnittes eines Kraftfahrzeuges 1 mit einer Windschutzscheibe 2. In dem Kraftfahrzeug 1 ist eine erfindungsgemäße Messvorrichtung 3 zum Messen eines momentanen Benetzungsgrades eines Bauteils des Kraftfahrzeuges 1 vorhanden. Dieses Bauteil ist im vorliegenden Beispiel die Windschutzscheibe 2. Unmittelbar angrenzend an die Innenseite der Windschutzscheibe 2 ist ein Hohlraumresonator 4 angeordnet. Dieser ist mit einem geeigneten Befestigungsmittel an der Windschutzscheibe 2 befestigt. Der Hohlraumresonator 4 dient dazu, eine Information über den Benetzungsgrad der Windschutzscheibe 2 mit Regenwasser aufzunehmen. Auf der Außenseite der Windschutzscheibe 2 sind stellvertretend für den gesamten Regenbelag auf der Windschutzscheibe 2 einige Regentropfen 5 gezeigt.

Der Hohlraumresonator 4 ist in den Ausführungsbeispielen als einseitig geschlossener Hohlraumresonator 4 ausgebildet. Diejenigen Seite des Hohlraumresonators 4, die an die Innenseite der Windschutzscheibe 2 angegrenzt, ist als Gitter ausgestaltet, das eine Vielzahl von Öffnungen 6 und zwischen diesen Öffnungen 6 eine Vielzahl von Grenzflächen 7 aufweist. An Stelle des Gitters kann beispielsweise auch eine Seitenabdeckplatte vorgesehen sein, die entsprechende Öffnungen hat. Die dem Gitter gegenüber liegende Seite des Hohlraumresonators 4 ist vollständig geschlossen und stellt eine weitere Grenzfläche 8 dar.

Im Innern des Hohlraumresonators 4 ist ein Bauelement mit einer negativen Kennlinie angeordnet. Dieses Bauelement ist hier eine Mikrowellendiode 9, die als Signalquelle zum Erzeugen eines hochfrequenten Signals dient. Durch dieses hochfrequente Signal kann der Hohlraumresonator 4 angeregt werden. Im Innern wird dadurch eine Schwingung erzeugt. Durch die Reflexionen dieser Schwingung an den beiden Grenzflächen 8 und 9 entsteht eine stehende Welle mit einer ersten Mode 10. Diese erste Mode 10 ist in der 1 schematisch als strich-punktierter Pfeil dargestellt. Ein Schwingungsanteil tritt allerdings durch die Öffnungen 6 aus dem Hohlraumresonator 4 aus und verläuft durch die Windschutzscheibe 2. An der Außenseite der Windschutzscheibe 2 trifft sie unter Umständen auf einen Regentropfen 5. Ist dies der Fall, dann erfolgt eine Reflexion in Richtung des Hohlraumresonators 4 zurück. Durch die Öffnungen 6 können die reflektierten Schwingungsanteile erneut in den Hohlraumresonator 4 eintreten und werden an der Grenzfläche 8 wieder reflektiert. Dadurch entsteht eine zweite Mode 11, die hier schematisch als gestrichelter Pfeil dargestellt ist.

Die Frequenz der zweiten Mode 11 ist abhängig von der Entfernung der Regentropfen 5 von dem Gitter. Da die Position des Hohlraumresonators 4 an der Windschutzscheibe 2 fest ist, ist der Abstand zwischen der Außenseite der Windschutzscheibe 2, und damit den Regentropfen 5, und der Grenzfläche 8 ebenfalls fest. Die Dicke der Windschutzscheibe 2 ist bekannt, ebenso wie die Länge des Hohlraumresonators 4 vom Gitter mit seinen Grenzflächen 7 bis zu der Grenzfläche 8. Die Frequenzen der beiden Moden 10 und 11 sind somit auch bekannt, da sich zwischen den jeweiligen Reflexionsorten der beiden Moden 10 und 11 die halbe Wellenlänge der Moden 10 und 11 ausbildet. Die mechanische Länge des Hohlraumresonators 4 beträgt hier vorteilhafterweise 15 mm. Es ergeben sich Frequenzen im Bereich des x-Bandes, insbesondere im Bereich von 8–10 GHz. Dadurch können einfachheitshalber preisgünstige Komponenten aus der TV-Satellitentechnik eingesetzt werden. Die Amplitude der zweiten Mode 11 ist abhängig von der Dichte, der Menge und der Verteilung der Regentropfen 5 auf der Windschutzscheibe 2.

Die Bestimmung der Amplitude der zweiten Mode 11 ermöglicht die Bestimmung des Benetzungsgrades der Windschutzscheibe 2 mit Regenwasser. Die bekannte Frequenz der Mode 11 kann dazu verwendet werden, eine hohe Genauigkeit der Messung des Benetzungsgrades zu gewährleisten, da die nachfolgenden Auswertungen weitgehend auf die Frequenzen der beiden Moden 10, 11 im Hohlraumresonator beschränkt werden können. Eventuelle Störfrequenzen können durch geeignete Maßnahmen unberücksichtigt bleiben.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist im Innern des Hohlraumresonators 4 ein weiteres nichtlineares Bauelement in Form von einer Mischdiode 12 angeordnet. Die Mischdiode 12 dient als Auskoppelmittel zum Auskoppeln eines Messsignals, das ein Abbild einer Mischung der beiden Moden 10 und 11 enthält, aus dem Hohlraumresonator 4. Mischung bedeutet hier eine Überlagerung und eine nichtlineare Signalverarbeitung mittels der Mischdiode. Bei der Mischung erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel eine Differenzbildung der jeweiligen Frequenzen und Amplituden. Die Differenzbildung ist vorteilhaft, da sich Änderungen des Hohlraumresonators 4, insbesondere bezüglich seiner Länge, bei beiden Moden 10, 11 bemerkbar machen und daher kompensiert werden. Bei der Mischfrequenz tritt nur dann ein Signal auf, wenn sich Regenbelag auf der Windschutzscheibe 2 befindet.

Die Mischdiode 12 ist mit einem Bandpass 13 verbunden, der so ausgestaltet ist, dass er parasitäre Einflüsse, beispielsweise von der Windschutzscheibe 2, ausblendet. Der Bandpass 13 kann geeignet auf die Dimensionierung des Hohlraumresonators 4 angepasst werden, da sich, wie oben beschrieben, die Moden 10, 11 und ihre jeweiligen Frequenzen aus den Größen von Windschutzscheibe 2 und Hohlraumresonator 4 ableiten lassen. Dem Bandpass 13 ist ein Differenzierer 14 nachgeschaltet, der Signalanteile erkennt, die von dynamischen Vorgängen, wie dem Auftreffen von Regentropfen auf die Windschutzscheibe 2 und dem Herunterfließen der Regentropfen, stammen. Andere, von statische Einflüssen, wie zum Beispiel der Windschutzscheibe 2, stammende Signalanteile werden durch den Differenzierer 14 ausgeblendet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Differenzierer 14 dem Bandpass 13 nachgeschaltet. Es ist auch möglich, den Bandpass 13 dem Differenzierer 14 nachzuschalten. Des Weiteren kann auch nur eines dieser beiden Komponenten vorgesehen sein. Dies gewährleistet unter Umständen keine ganz so genaue Bestimmung des Benetzungsgrades, wie im Fall, in dem beide Komponenten vorhanden sind. Allerdings ist der Schaltungsaufwand geringer. An den Differenzierer 14 schließt sich hier eine Verarbeitungsschaltung 15 an, in der das ausgekoppelte Signal weiter verarbeitet und aufbereitet wird. An einem Ausgang 16 wird ein Steuersignal ausgegeben, mit dem ein Scheibenwischer in Abhängigkeit vom ermittelten Benetzungsgrad angesteuert wird.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 3. Der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 1 liegt im wesentlichen in der Ausgestaltung des Einkoppelmittels und des Auskoppelmittels. An Stelle der Mikrowellendiode 9 weist die Messvorrichtung 3 hier eine außerhalb des Hohlraumresonators 4 angeordnete externe Signalquelle 17 auf, die das hochfrequente Signal erzeugt, das über ein am Hohlraumresonator 4 angebrachtes Einkoppelmittel 18 zum Anregen des Hohlraumresonators 4 in dessen Inneres eingekoppelt wird.

An Stelle der Mischdiode 12 zum Auskoppeln gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist im zweiten Ausführungsbeispiel in 2 an dem Hohlraumresonator 4 ein Auskoppelmittel 19 vorhanden. Dieses Auskoppelmittel 19 koppelt zwei Messsignale aus dem Hohlraumresonator 4 aus. Die beiden Messsignale repräsentieren die beiden Moden 10, 11 bezüglich ihrer Frequenzen und Amplituden.

Außerhalb des Hohlraumresonators 4 ist dem Auskoppelmittel 19 ein Mischungsmittel 20 zum Mischen der zwei Messsignale nachgeschaltet. Das Mischungsmittel 20 ermöglicht ein Überlagern der zwei Messsignale, so dass ein Mischsignal mit einer Mischfrequenz und einer Mischamplitude erzeugt werden kann, wie dies bereits oben in Zusammenhang mit der Mischdiode 12 beschrieben wurde. Das Mischungsmittel 20 ist hier als Differenzbildner ausgestaltet. Das vom Mischungsmittel 20 ausgegebene Signal wird dann auf den Bandpass 13 und von diesem an die Verarbeitungsschaltung 15 weitergeleitet. Im zweiten Ausführungsbeispiel fehlt einfachheitshalber der Differenzierer. Dieser kann allerdings, wie im ersten Ausführungsbeispiel, eingesetzt werden.

3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 3 mit mehreren Hohlraumresonatoren. Im dritten Ausführungsbeispiel ist neben dem Hohlraumresonator 4 ein zusätzlicher Hohlraumresonator 21 vorhanden. Dieser zusätzliche Hohlraumresonator 21 ist parallel zu dem Hohlraumresonator 4 an der Innenseite der Windschutzscheibe 2 befestigt. Neben diesen beiden Hohlraumresonatoren 4 und 21 können noch weitere Hohlraumresonatoren an der Windschutzscheibe 2 angebracht sein. Der Einsatz mehrerer Hohlraumresonatoren dient insbesondere zum Messen von Wischverläufen. Des Weiteren kann der Benetzungsgrad der Windschutzscheibe noch genau bestimmt werden.

Die beiden Hohlraumresonatoren 4 und 21 entsprechen bezüglich ihres Aufbaus demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Das aus dem Hohlraumresonator 4 ausgekoppelte Messsignal wird, wie oben beschrieben, weiter verarbeitet. Das aus dem Hohlraumresonator 21 ausgekoppelte Messsignal wird über einen zusätzlichen Bandpass 22 und einen zusätzlichen Differenzierer 23 auf die Verarbeitungsschaltung 15 gegeben. Beide Messsignale werden von der Verarbeitungsschaltung 15 verwendet, um das Steuersignal zum Ansteuern des Scheibenwischers zu erzeugen.

Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.