空間フィルタを用いる光電式水位センサ
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概要
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An image-velocity sensor with a parallel-slit-reticle, a kind of spatial filter, finds some excellent applications remote sensing for measuring a flow velocity with rapid cariation of speed, such as a river flow or a debris flow. When the value of the velocity is calculated by the sensor, it is necessary to obtain the value of the distance from the sensor to the surface of the flow. A set of the spatial filters installed on the same optical system of the image-velocity sensor can detect this distance by using the optical defocus sensing. Since the sensor is set so as to look down a river surface, the water level can be obrained by subtracting the distance from the sensor to the river surface from the whole distance from the sensor to the riverbed, supposed that the riverbed is stable. Therefore, the amount of the water flown can be estimated from both values of the water level and the velocity. This paper is concerning with a new type of water level sensor, which consists of an objective lens, several spatial filters, a cascade connection of a pre-amplifier, an absolute-value amplifier and an integrator followed by the respective sptial filter and an microprocessor with A/D convertor. The optical defocus sensing is based on the fact that the output signal of the absolute-value amplifier connected with the one of the spatial filters is maximum, when that spatial filter is placed in the best focus position. From the best focus position, the distance can be calculated with the formula of geometrical optics. One realizeable method to detect the best focus position is as follows; (1) four spatial filters with the same structure are placed in the respective position spatially separated by three half-mirrors, on which the same image of the flow-surface-pattern is put with small different defocusing each other, (2) the maximum output amplitude and the next larger one are extracted, (3) the ratio of these two values is calculated and (4) the best focus position is estimated from the ratio mentioned above (3) by using the mathematical representation of defocusing, that is, the Fourier transform of the blurred circle. The breadbord sensor with the four spatial filters was built and tested to measure the distance from the sensor to a moving transparent plate regarded as a secen pattern of a river surface, which had a random 2-D pattern and was illuminated from the back by a dc-lamp. The experimental results have proved the validity of the proposed sensor.
- 滋賀大学の論文
- 1987-08-01
著者
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