[发明专利]前向散射传感器

权利要求书

1.一种用于降水分析的前向散射传感器，所述前向散射传感器包括：

发射器，所述发射器被布置为发射单个光片，所述单个光片具有与其宽度相比小的高度，并且具有在横向方向和沿其传播路径两者上基本均匀的高度，其中，光能分布在所述单个光片的所述横向方向上基本均匀；

接收器，所述接收器从所述光片的传播路径偏离，并且被布置为观察从通过测量体积下落的颗粒散射的光，所述测量体积由所述光片的所述传播路径与所述接收器的视场的交叉部定义；以及

控制实体，所述控制实体包括分析器，所述分析器被布置为记录描述作为时间的函数的由所述接收器捕获的光的强度的测量信号，其中，所述分析器被布置为在所述测量信号的时间区段的基础上来执行降水分析，所述分析包括：

在所述测量信号的所述时间区段中，识别一个或多个双峰，所述一个或多个双峰每个表示相应液滴，并且包括表示在进入所述测量体积时从相应液滴的底部折射的光的第一峰和表示在从所述测量体积离开时从所述相应液滴的顶部反射的光的第二峰；

至少部分地基于所识别的一个或多个双峰来导出一个或多个降水参数，其中，所述一个或多个降水参数包括以下中的一个或多个：降水颗粒的数量、所述降水颗粒的相应大小、所述降水颗粒的相应下落速度、所识别的降水颗粒的相应类型；并且

至少部分地基于所导出的一个或多个降水参数来导出一个或多个降水指示，其中，所述降水指示包括以下中的一个或多个：存在降水的指示、降水类型的指示、降水强度的指示、累积的降水的指示、液体水含量的指示、降水颗粒大小分布。

2.根据权利要求1所述的前向散射传感器，其中，

导出一个或多个降水参数包括导出所识别的双峰的数量的指示，以及

导出一个或多个降水指示包括响应于所识别的双峰的数量超过第一预定义的阈值，导出液体降水的存在的指示。

3.根据权利要求1所述的前向散射传感器，其中，识别所述测量信号中的双峰包括：在时间位置t₁识别满足第一预定义的幅度标准和在时间上的预定义的时间跨度标准的第一候选峰。

4.根据权利要求3所述的前向散射传感器，其中，识别所述测量信号中的双峰还包括：通过使用定义双峰的第一峰的幅度和由所述双峰表示的液滴的大小之间的关系的第一映射函数，基于所述第一候选峰的幅度来计算估计的液滴大小。

5.根据权利要求4所述的前向散射传感器，其中，识别所述测量信号中的双峰还包括：

通过使用定义停留时间和所述液滴的大小之间的关系的第二映射函数，基于所估计的液滴大小估计所述第一候选峰的所述停留时间t_r；

在时间位置t₁ + t_r附近的预定义的搜索范围内识别在所述测量信号中的第二候选峰；

如果在所述搜索范围内遇到具有满足与所述第一候选峰的幅度相关的预定义的标准的幅度的第二候选峰，则分别将所述第一候选峰和所述第二候选峰识别为双峰的第一峰和第二峰；并且

如果在所述搜索范围内没有遇到具有满足与所述第一候选峰的幅度相关的所述预定义的标准的幅度的第二候选峰，则不将所述第一候选峰视为属于双峰的峰。

6.根据权利要求1所述的前向散射传感器，还包括

在所述测量信号的所述时间区段中，识别一个或多个信号事件，所述一个或多个信号事件每个表示相应冻结的降水颗粒并且包括所述测量信号的相应子时间段，在所述相应子时间段中所述测量信号的幅度对于至少预定义的时间段满足第二预定义的幅度标准；以及

至少部分地基于所识别的一个或多个信号事件来导出一个或多个降水参数。

7.根据权利要求6所述的前向散射传感器，识别表示相应冻结的降水颗粒的信号事件包括：识别所述测量信号的子时间段，在所述子时间段中所述测量信号的幅度满足以下幅度标准中的一个或多个：

所述测量信号的幅度连续超过第二预定义的幅度阈值；

所述测量信号的平均幅度超过第三预定义的幅度阈值。