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Dokumentenidentifikation DE102004060332A1 13.07.2006
Titel Messvorrichtung zum Messen eines Benetzungsgrades
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Jatschka, Thomas, Kleinengersdorf, AT;
Pohl, Alfred, Dr., Mistelbach, AT;
Tschofen, Robert, Wien, AT
DE-Anmeldedatum 15.12.2004
DE-Aktenzeichen 102004060332
Offenlegungstag 13.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.07.2006
IPC-Hauptklasse G01W 1/14(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01V 3/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G01S 13/95(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung (3) zum Messen eines momentanen Benetzungsgrades eines Bauteils (2), das insbesondere in einem Kraftfahrzeug (1) vorhanden ist. Eine Signalquelle (9, 17) zum Erzeugen eines hochfrequenten Signals ist mit einem Resonator (4, 21) gekoppelt. Dieser Resonator (4, 21) ist erfindungsgemäß ein Hohlraumresonator. Dadurch lässt sich ein genaues Bestimmen des Benetzungsgrades des Bauteils ermöglichen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, also eine Messvorrichtung zum Messen eines momentanen Benetzungsgrades eines Bauteils, das insbesondere in einem Kraftfahrzeug vorhanden ist, mit einem Resonator und einer Signalquelle zum Erzeugen eines hochfrequenten Signals, die mit dem Resonator gekoppelt ist.

Obwohl auf beliebige Bauteile anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik nachfolgend in Bezug auf eine Kraftfahrzeugscheibe, insbesondere auf die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, näher erläutert.

Es sind Scheibenwischvorrichtungen für Windschutzscheiben von Kraftfahrzeugen bekannt, bei denen eine Steuerung der Scheibenwischer nicht nur über einen herkömmlichen Lenkstockhebel, sondern zusätzlich über einen Regensensor erfolgt. Diese Regensensoren liefern in Abhängigkeit des jeweiligen sich auf der Fahrzeugscheibe befindlichen Feuchtigkeitsgrades oder in Abhängigkeit des Benetzungsgrades der Fahrzeugscheibe ein Signal an eine Auswerteeinheit des Kraftfahrzeugs, welches üblicherweise zur Ansteuerung der Scheibenwischer genutzt wird.

Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise optische Regensensoren bekannt, welche üblicherweise eine Lichtquelle umfassen, deren elektromagnetische Strahlung von der Windschutzscheibe, je nach Feuchtigkeitsbelag auf der Windschutzscheibe unterschiedlich reflektiert wird. Der reflektierte Anteil wird mittels eines Fotoelements erfasst, so dass ein dem Benetzungsgrad entsprechendes Ausgangssignal des Regensensors bereitgestellt werden kann. Diese Ausgangssignale können derart ausgewertet und zur Steuerung der Scheibenwischer verwendet werden, dass sowohl die Einschaltung als auch die Wischergeschwindigkeit in Abhängigkeit von einer gemessenen Regenmenge variiert wird.

An diesem Ansatz gemäß dem Stand der Technik hat sich jedoch die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass optische Regensensoren durch verschiedene, vom Benetzungsgrad unabhängige Einflüsse beeinträchtigt werden. Beispielsweise reagieren optischen Sensorsysteme sehr empfindlich auf Verschmutzungen, so dass daher das Ausgangssignal der Mess- und Auswerteeinheit häufig nicht mehr als Maß des Benetzungsgrades angesehen werden kann. Dies wirkt sich auf die Zuverlässigkeit des Systems nachteilig aus.

Ferner sind auf der Außenseite der Fahrzeugscheibe aufgebrachte Sensoren bekannt, welche aus zwei sich nicht berührende Leiterbahnen bestehen, die parallel verlaufende, kammartig ineinander greifende Leiterbahnabschnitte aufweisen, welche untereinander elektrisch nicht verbunden sind. Diese Leiterbahnabschnitte sind beispielsweise als Strukturen mit konstanter Breite ausgebildet. Dabei sind die Leiterbahnen mit elektrischen Anschlussvorrichtungen versehen. Durch die Wassertröpfchen werden die elektrisch leitenden Bahnen derart überbrückt, dass ein elektrischer Messstrom fließt. Die Überbrückung der Leiterbahnen durch die Wassertröpfchen bewirkt eine Änderung des Gesamtwiderstands des Sensors. In Abhängigkeit vom jeweiligen Benetzungsgrad auf der Fahrzeugscheibe lässt sich über die Widerstandsänderung somit ein reproduzierbares elektrisches Signal erzeugen.

Da die im Bereich des Regensensors auftreffende Feuchtigkeit dabei repräsentativ für den Benetzungsgrad der Fahrzeugscheibe ist, wird der Regensensor üblicherweise auf der Fahrzeugscheibe des Kraftfahrzeugs im Bereich der Scheibenwischer angeordnet. Herstellungsbedingt wird der Regensensor bereits beim Hersteller der Fahrzeugscheiben auf die Fahrzeugscheibe aufgebracht. Dies stellt einen sehr aufwändigen und sehr kostenintensiven Prozess dar.

An diesem Ansatz gemäß dem Stand der Technik hat sich allerdings zudem die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass die auf der Außenseite der Fahrzeugscheibe montierten Sensoren äußeren Witterungseinflüssen sowie mechanischen Einflüssen beispielsweise durch die Scheibenwischer ausgesetzt sind, wodurch Verschleißerscheinungen auftreten können.

Aus der Druckschrift DE 101 27 990 C2 ist ein Regensensor bekannt, der als Sensorelement einen LC-Schwingkreis, einen Oszillator zur Anregung des Schwingkreises und eine Durchstimmeinrichtung zur frequenzmäßigen Durchstimmung des Oszillators aufweist. Dabei wird die Frequenz des Schwingkreises in Abhängigkeit des Benetzungsgrades erfasst und ausgewertet.

An diesem Ansatz gemäß dem Stand der Technik hat sich die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass diese Regensensoren äußerst empfindlich auf elektromagnetische Beeinflussungen reagieren, da sämtliche Funksignale im Bereich des Kraftfahrzeugs Störsignale für einen LC-Schwingkreis darstellen. Somit können externe Funksignale die Frequenz des LC-Schwingkreises ohne eine Benetzung der Kraftfahrzeugscheibe derart verändern, dass auch ohne eine Tröpfchenbildung auf der Fahrzeugscheibe in unerwünschter Weise eine Scheibenwischerfunktion aktiviert wird. Die elektromagnetischen Störeinflüsse bedingen also eine zusätzliche Gleichspannung, die vom Regensensor in fehlerhafter Weise als Benetzung interpretiert wird. Des Weiteren kann die Empfindlichkeit des Regensensors bezüglich des tatsächlich zu detektierenden Nutzsignals sehr schlecht sein.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein möglichst genaues Bestimmen eines Benetzungsgrades eines Bauteils, insbesondere einer Kraftfahrzeugscheibe, zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Messvorrichtung einen Hohlraumresonator auf. Dieser Hohlraumresonator kann mittels des hochfrequenten Signals der Signalquelle angeregt werden. Vorteilhafterweise kann eine geringe Störempfindlichkeit und ein besonders gutes Bestimmen des Benetzungsgrades gewährleistet werden. Insbesondere kann eine Verschmutzung des Bauteiles das Messen des Benetzungsgrades vorteilhafterweise nicht beeinflussen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmbar.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Hohlraumresonator an einer Seite mehrere Öffnungen auf und eine der Seite mit den mehreren Öffnungen gegenüber liegende andere Seite ist geschlossen. Die Öffnungen können insbesondere in einer Abdeckplatte vorgesehen sein, die in geeigneter Weise an dem Hohlraumresonator angebracht ist. Zwischen den Öffnungen der einen Seite sind Grenzflächen vorhanden. Zwischen diesen Grenzflächen der einen Seite und der Grenzfläche der gegenüber liegenden, geschlossenen anderen Seite des Hohlraumresonators ist eine elektromagnetische Schwingung erzeugbar, die durch die Randbedingung der verschwindenden Feldstärke an den Grenzflächen der beiden sich gegenüber liegenden Seiten im Abstand von einer halben Wellenlänge bestimmt ist. Zwischen den beiden gegenüber liegenden Grenzflächen kann sich so eine stehende Welle mit einer ersten Mode einstellen. Der Hohlraumresonator, und insbesondere auch die eine Seite mit den Öffnungen, ist für niedrige Frequenzen undurchlässig. Die Messvorrichtung ist somit vorteilhafterweise annähernd vollständig abgeschirmt. Eine elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) unterhalb der Frequenz des hochfrequenten Signals der Signalquelle ist daher unproblematisch und eine besonders gute Messung des Benetzungsgrades gewährleistet.

Vorteilhafterweise kann die Seite mit den mehreren Öffnungen als Gitter ausgestaltet ist. Dadurch sind die Öffnungen auf besonders einfache Weise realisierbar.

Besonders bevorzugt weist der Hohlraumresonator von der Seite mit den mehreren Öffnungen bis zur gegenüber liegenden Seite eine Länge von etwa 10 bis 20 mm, insbesondere von etwa 15 mm, auf. Mit dieser Dimensionierung ist eine Schwingung innerhalb des Hohlraumresonators erzeugbar, die eine Frequenz im x-Band, insbesondere im Bereich von 8 bis 10 GHz, hat. Dadurch lassen sich zur Realisierung der Messvorrichtung preisgünstige Komponenten insbesondere aus der TV-Satellitentechnik einsetzen.

Gemäß einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Messvorrichtung so ausgestaltet, dass die Seite des Hohlraumresonators mit den mehreren Öffnungen angrenzend an das Bauteil angeordnet werden kann. Die Messvorrichtung kann dazu einfachheitshalber eine Befestigung enthalten, mit der sie entsprechend geeignet an dem Bauteil angebracht wird. Existiert in dem Hohlraumresonator eine Schwingung, so kann diese durch die Öffnungen hindurch auf das Bauteil treffen. Ist das Bauteil zumindest teilweise mit einem leitfähigen Material oder einem Material mit einer Dielektrizitätskonstante ungleich 1 benetzt, dann werden die durch die Öffnungen hindurch getretenen Schwingungsteile an der Benetzung reflektiert und treten durch die Öffnungen hindurch wieder in den Hohlraumresonator ein. Dadurch bildet sich eine zweite Mode der stehenden Welle. Die Frequenz dieser zweiten Mode ist bestimmt durch den Abstand zwischen dem Benetzungsmaterial und der geschlossenen Grenzfläche der anderen Seite des Hohlraumresonators, da dieser Abstand der halben Wellenlänge der zweiten Mode entspricht. Die Amplitude der zweiten Mode ist bestimmt durch die Dichte und Menge sowie die Verteilung des Benetzungsmaterials auf dem Bauteil.

Ist die Signalquelle außerhalb des Hohlraumresonators angeordnet, so enthält die Messvorrichtung einfachheitshalber ein Einkoppelmittel zum Einkoppeln des hochfrequenten Signals in das Innere des Hohlraumresonators.

In einer besonders einfachen Ausgestaltung der Erfindung ist im Innern des Hohlraumresonators ein Bauelement mit einer negativen Kennlinie zum Erzeugen des hochfrequenten Signals angeordnet. Dieses Bauelement kann insbesondere eine Mikrowellendiode sein.

Zum Auskoppeln wenigstens eines Messsignals aus dem Hohlraumresonator kann die Messvorrichtung ein Auskoppelmittel aufweisen. Das Messsignal enthält insbesondere Informationen über den Benetzungsgrad des Bauteils. Das Messsignal enthält vorteilhafterweise Angaben über die Amplituden und die Frequenzen der beiden, im Hohlraumresonator aufgetretenen Moden der stehenden Welle. Das Auskoppeln ermöglicht ein Weiterverarbeiten des Messsignals in geeigneter Weise außerhalb des Hohlraumresonators.

Vorzugsweise ist das Auskoppelmittel so ausgestaltet, dass zwei Messsignale ausgekoppelt werden und die Messvorrichtung ein Mischungsmittel zum Mischen der zwei Messsignale aufweist. Das Mischungsmittel ist dabei außerhalb des Hohlraumresonators angeordnet und dem Auskoppelmittel nachgeschaltet. Das Mischungsmittel ermöglicht ein Überlagern der zwei Messsignale, so dass ein Mischsignal mit einer Mischfrequenz und einer Mischamplitude erzeugt werden kann. Die Mischfrequenz ist dabei insbesondere ein Abbild der Differenz der Frequenzen der beiden Moden im Hohlraumresonator und die Mischamplitude ein Abbild der Differenz der Amplituden der beiden Moden. Die Differenzbildung ermöglicht eine zusätzliche Verbesserung der Genauigkeit beim Messen des Benetzungsgrades, da Längenänderungen oder andere unerwünschte Veränderungen des Hohlraumresonators durch das Mischen kompensiert oder herausgerechnet werden.

Besonders vorteilhaft enthält das Auskoppelmittel ein nichtlineares Bauelement das innerhalb des Hohlraumresonators angeordnet ist. Dadurch kann das auszukoppelnde Messsignal unmittelbar als Mischsignal mit der Mischfrequenz und der Mischamplitude gebildet werden. Bereits beim Auskoppeln erfolgt das Mischen der Frequenzen und der Amplituden der beiden Moden. Die Vorteile des Mischens und der Differenzbildung gelten hier genauso, wie beschrieben im vorhergehenden Absatz in Verbindung mit dem Mischungsmittel. Das nichtlineare Bauelement kann einfachheitshalber eine Mischdiode sein.

In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Messvorrichtung einen Bandpass auf, der dem Auskoppelmittel nachgeschaltet ist. Der Bandpass ist dabei vorteilhafterweise so dimensioniert, dass u. a. Einflüsse des Bauteils beim Messen des Benetzungsgrades nicht berücksichtigt werden. Da die Frequenzen der beiden Moden auf Grund der vorgegebenen Abstände des Benetzungsmaterials und der einen Seite des Hohlraumresonators mit den Öffnungen einerseits zu der gegenüber liegenden, geschlossenen anderen Seite andererseits bekannt sind, kann der Bandpass entsprechend ausgestaltet sein, so dass genau diese Frequenzen, insbesondere deren Mischfrequenz, den Bandpass passieren können. Signalanteile mit Frequenzen, die auf Grund eines anderen Abstandes im Messsignal enthalten sind, werden somit herausgefiltert. Dadurch ist eine genauere Bestimmung des Benetzungsgrades möglich.

Weiter bevorzugt weist die Messvorrichtung einen Differenzierer auf, der dem Auskoppelmittel nachgeschaltet ist. Der Differenzierer unterdrückt zeitliche Kontinuitäten, während zeitliche Unstetigkeiten, zum Beispiel bei plötzlich auftretender Benetzung des Bauteiles, ein hohes Signal verursachen. Mit dem Differenzierer können dynamische Vorgänge erkannt werden. Statische Einflüsse, wie zum Beispiel eine Verschmutzung des Bauteiles und die Einflüsse des Bauteiles selbst, werden ausgeblendet. Dadurch ist eine weitere Verbesserung der Bestimmung des Benetzungsgrades möglich.

Besonders vorteilhaft sind mehrere Hohlraumresonatoren vorhanden. Diese können parallel nebeneinander angeordnet sein. Die mehreren Hohlraumresonatoren können an unterschiedlichen Stellen des Bauteils angeordnet werden. Dadurch kann an diesen unterschiedlichen Stellen der Benetzungsgrad gemessen werden, um so eine weiter verbesserte Messung zu ermöglichen.

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.


Anspruch[de]
  1. Messvorrichtung (3) zum Messen eines momentanen Benetzungsgrades eines Bauteils (2), das insbesondere in einem Kraftfahrzeug (1) vorhanden ist, mit einem Resonator (4, 21) und einer Signalquelle (9, 17) zum Erzeugen eines hochfrequenten Signals, die mit dem Resonator (4, 21) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator (4, 21) als Hohlraumresonator ausgebildet ist.
  2. Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraumresonator (4, 21) an einer Seite mehrere Öffnungen (6) aufweist, die insbesondere in einer Abdeckplatte angeordnet sind, und eine der Seite mit den mehreren Öffnungen (6) gegenüber liegende andere Seite (8) geschlossen ist.
  3. Messvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seite mit den mehreren Öffnungen (6) als Gitter ausgestaltet ist.
  4. Messvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraumresonator (4, 21) von der Seite mit den mehreren Öffnungen (6) bis zur gegenüber liegenden Seite (8) eine Länge von etwa 10–20 mm, insbesondere etwa 15 mm aufweist.
  5. Messvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (3) so ausgestaltet ist, dass die Seite des Hohlraumresonators (4, 21) mit den mehreren Öffnungen (6) an das Bauteil (2) angrenzend anordenbar ist.
  6. Messvorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalquelle (17) außerhalb des Hohlraumresonators (4) angeordnet ist und die Messvorrichtung (3) ein Einkoppelmittel (18) zum Einkoppeln des hochfrequenten Signals in das Innere des Hohlraumresonators (4) aufweist.
  7. Messvorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern des Hohlraumresonators (4, 21) ein Bauelement mit einer negativen Kennlinie, insbesondere eine Mikrowellendiode (9), zum Erzeugen des hochfrequenten Signals angeordnet ist.
  8. Messvorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (3) ein Auskoppelmittel (12, 19) zum Auskoppeln wenigstens eines Messsignals aus dem Hohlraumresonator (4, 21) aufweist.
  9. Messvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskoppelmittel (19) zum Auskoppeln von zwei Messsignalen ausgebildet ist und die Messvorrichtung (3) ein Mischungsmittel (20) zum Mischen der zwei Messsignale aufweist, das außerhalb des Hohlraumresonators (4) angeordnet ist und dem Auskoppelmittel (19) nachgeschaltet ist.
  10. Messvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskoppelmittel als nichtlineares Bauelement, insbesondere als Mischdiode (12), ausgebildet ist, das innerhalb des Hohlraumresonators (4, 21) angeordnet ist.
  11. Messvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bandpass (13, 22) vorgesehen ist, der dem Auskoppelmittel (12, 19) nachgeschaltet ist.
  12. Messvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Differenzierer (14, 23) vorgesehen ist, der dem Auskoppelmittel (12, 19) nachgeschaltet ist.
  13. Messvorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hohlraumresonatoren (4, 21) vorgesehen sind, die insbesondere parallel zueinander angeordnet sind.
  14. Messvorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (3) als eine Messvorrichtung (3) zum Messen des Regenbelages auf einer Fensterscheibe (2) ausgebildet ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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