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Optisches Pyrometer
Bei der Messung von Temperaturen mittels herkömmlicher Glühfadenpyrometer muss nach erfolgtem
Abgleich der Helligkeit des Glühfadens auf die Helligkeit des Objektes (Glühgut), dessen Temperatur bestimmt werden soll, das Glühfadenpyrometer vom Auge abgesetzt werden, damit auf der Skala eines Anzeigeinstrumentes die Temperatur abgelesen werden kann.
Dieses Verfahren verursacht eine gewisse Totzeit, die zwischen der Beendigung des Abgleichvorganges und der Erfassung und Auswertung des Messergebnisses liegt. In bestimmten Anwendungsfällen, z. B. bei der Temperaturmessung von auf der Walzenstrasse eines Walzenwerkes durchlaufenden Blöcken, kann es sehr unangenehme Folgen haben, wenn die Bestimmung der Temperatur des Blockes zu viel Zeit erfordert. Ausserdem muss das Auge nach dem anstregenden Abgleichvorgang auf die Anzeigeskala des Temperaturmessinstrumentes hinsichtlich Helligkeit und Entfernungseinstellung adaptiert werden, wodurch eine zusätzliche Totzeit entsteht.
Aufgabe der Erfindung ist es, die auftretenden Totzeiten zu verringern und dadurch einen raschen Ablauf des Bearbeitungsvorganges z. B. eines Blockes auf der Walzenstrasse eines Walzwerkes herbeizu- führen.
Es ist ein optisches Pyrometer mit einer durchsichtigen, im Vergleichslichtfeld erscheinenden, mit einem verschiebbaren Lichtfilterkeil gekuppelten Skala bekannt, bei dem die Richtung fortschreitender Dichte des Lichtfilterkeiles, in der dieser bewegt wird, parallel zur Trennungslinie zwischen Beobachtungsfeld und Vergleichsfeld verläuft.
Die Erfindung betrifft ein optisches Pyrometer mit Temperaturskala im Blickfeld des Beobachters, bei dem die auftretende Totzeit bei der Ablesung wesentlich geringer als bei den Glühfadenpyrometern herkömmlicher Bauart ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige, der gemessenen Temperatur entsprechende Stellung der Drehspule des in an sich bekannter Weise in Serie mit dem Glühfaden geschalteten Drehspulinstrumentes im Gesichtsfeld mittels einer durchsichtigen Skala oder mittels in das Gesichtsfeld unter Zuhilfenahme eines optischen Prismas eingespiegelten Skalenbildes erscheint.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine die Temperaturwerte tragende feststehende Skala im Pyrometer angeordnet und der von der Skala kommende Lichtstrahl über einen Spiegel des Drehspulinstrumentes zum optischen Prisma umgelenkt.
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Eine die Nullstellung des Drehspulinstrumentes bezeichnende Marke ist über einen Hilfsspiegel in den Strahlengang zwischen Skala und optischen Prisma und damit in das Gesichtsfeld eingesiegelt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen optischen Pyrometers dargestellt. Fig. l zeigt die grundsätzliche Anordnung des Pyrometers, Fig. 2 das im Okular des Pyrometers sichtbare Bild.
In Fig. l bilden Objektiv 1, Umkehrlinse 2 und Okular 3 zusammen mit dem Glühfaden 4 der Pyrometerlampe das optische System des Pyrometers. Das Objektiv 1 bildet das Objekt (Glühgut) scharf in der Ebene des Glühfadens 4 ab, es entsteht ein reelles Bild. Die Umkehrlinse 2 bildet das reelle Bild und den Glühfaden 4 in die Ebene der Gesichtsfeldblende 5 ab. An dieser Stelle entsteht ebenfalls ein
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reelles Bild, welches durch ein einfaches oder ein zusammengesetztes Okular 3, z. B. einRamsdensches oder Kellnersches Okular betrachtet wird. Zur Scharfeinstellung kann Objektiv 1 und Okular 3 etwas in Richtung der optischen Achse verstellt werden. An der Stelle, an der das reelle Bild vor dem Okular 3 erscheint, ist ein optisches Prisma 6 angebracht, dessen Kante das Gesichtsfeld in zwei etwa gleich grosse Felder teilt.
Im oberen Feld liegt der Glühfaden 4 der Pyrometerlampe, im unteren Feld ist ein Teil der Skala 7 eines Drehspulinstrumentes 8 mit Kernmagnet über das optische Prisma 6, eine Linse 9 und dem mit der Drehspule 10 verbundenen Spiegel 11 zu sehen. Die feste Marke 16. die bei dieser Anordnung den
Zeiger ersetzt, ist in der reellen Bildebene vor dem Okular 3 als Faden oder als eingeritzte Marke in der dem Betrachter zugekehrten Fläche des optischen Prismas 6 angebracht. Dreht sich die Drehspule 10, so wandert die Teilung 17 der Skala 7 an der Marke 1. 16 vorbei.
Die Skala 7 ist etwa in der Ebene des Objektivs 1 angeordnet, durchscheinend bzw. durchsichtig und wird vom Glühgut her beleuchtet. Die Beschriftung erfolgt in Spiegelschrift so, dass bei allen Spiegelstellungen in dem im Okular 3 sichtbaren Skalenteil jeweils ein bezifferter Teilstrich zu liegen kommt. Macht man den Ausschlagwinkel des Drehspulsystems 8 nicht allzu gross, kann man eventuell mit einer ebenen Skala das Auslangen finden.
Eine andere Ausführungsform der Skala 7 entsteht durch Verwendung einer Plexiglasscheibe, die die Teilung. 17'und Bezifferung der Skala 7 eingeritzt trägt und seitlich an den Skalenenden durch Glühlampen beleuchtet wird. Das Plexiglas wirkt als Lichtleiter, und nur Teilung und Bezifferung lassen durch die gravierten Flächen Licht zum Spiegel 11 des Drehspulinstrumentes 8 dringen.
Damit beim Abgleich des Pyrometers die Helligkeit der eingespiegelten Skala 7 nicht stört, wird eine zusätzliche, veränderliche Blende 12 (Irisblende) oder eine sonstige lichtschwächende Einrichtung in den Strahlengang des Instrumentes gebracht.
Da im allgemeinen vor der Umkehrlinse 2 ein Rotfilter angebracht ist (Verwendung als Teilstrahlungspyrometer) wird es eventuell notwendig oder erwünscht sein, den von der Skala 7 eingenommenen Teil des Gesichtsfeldes in gleichem Licht erscheinen zu lassen. In diesem Falle wird ein Farbfilter etwa an der Stelle der Irisblende 12, eingeschaltet0
Der Messbereich eines Pyrometers beginnt erst im ersten Drittel oder etwa der Hälfte der Skala 7.
Damit die Skala 7 nicht länger ausgeführt werden muss, als für die Teilung (17, erforderlich ist, wird der Nullpunkt unter Verwendung eines Hilfsspiegels 13 eingeblendet. Die Nullmarke 14 kann eventuell zusätzlich beleuchtet werden.
In Fig. 2 ist der Glühfaden 4, die Trennlinie des Gesichtsfeldes 15, die feste Marke 16 sowie die Teilung 17 der Skala 7 als Bild im Okular dargestellt.
PATENTANSPRÜCHE : l. Optisches Pyrometer mit Temperaturskala im Blickfeld des Beobachters, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige, der gemessenen Temperatur entsprechende Stellung der Drehspule (10) des in an. sich bekannter Weise in Serie mit dem Glühfaden geschalteten Drehspulinstrumentes (8) im Gesichtsfeld mittels einer durchsichtigen Skala oder mittels eines in das Gesichtsfeld unter Zuhilfenahme eines optischen Prismas (6) eingespiegelten Skalenbildes erscheint.
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Optical pyrometer
When measuring temperatures using conventional filament pyrometers,
Adjustment of the brightness of the filament to the brightness of the object (incandescent material) whose temperature is to be determined, the filament pyrometer is removed from the eye so that the temperature can be read on the scale of a display instrument.
This method causes a certain dead time, which lies between the termination of the calibration process and the acquisition and evaluation of the measurement result. In certain applications, e.g. B. when measuring the temperature of blocks passing through on the rolling train of a rolling mill, it can have very unpleasant consequences if the determination of the temperature of the block takes too much time. In addition, after the strenuous adjustment process, the eye must be adapted to the display scale of the temperature measuring instrument with regard to brightness and distance setting, which creates an additional dead time.
The object of the invention is to reduce the idle times that occur and thereby a rapid completion of the machining process z. B. bring about a block on the rolling line of a rolling mill.
An optical pyrometer is known with a transparent scale that appears in the comparison light field and is coupled with a sliding light filter wedge, in which the direction of progressive density of the light filter wedge in which it is moved runs parallel to the dividing line between the observation field and the comparison field.
The invention relates to an optical pyrometer with a temperature scale in the field of view of the observer, in which the dead time occurring during the reading is significantly less than in the case of conventional filament pyrometers. The invention is characterized in that the respective position of the moving coil corresponding to the measured temperature of the moving coil instrument connected in series with the filament in a known manner appears in the field of view by means of a transparent scale or by means of a scale image reflected in the field of view with the aid of an optical prism.
According to a further feature of the invention, a fixed scale bearing the temperature values is arranged in the pyrometer and the light beam coming from the scale is deflected to the optical prism via a mirror of the moving-coil instrument.
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A mark indicating the zero position of the moving coil instrument is sealed into the beam path between the scale and the optical prism and thus into the field of view via an auxiliary mirror.
The drawing shows an embodiment of the optical pyrometer according to the invention. Fig. 1 shows the basic arrangement of the pyrometer, Fig. 2 shows the image visible in the eyepiece of the pyrometer.
In Fig. 1, objective 1, erecting lens 2 and eyepiece 3 together with the filament 4 of the pyrometer lamp form the optical system of the pyrometer. The lens 1 images the object (annealing material) sharply in the plane of the filament 4, and a real image is created. The erecting lens 2 images the real image and the filament 4 in the plane of the field diaphragm 5. At this point there is also a
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real image which can be seen through a simple or a composite eyepiece 3, e.g. B. a Ramsden or Kellner eyepiece is viewed. Objective 1 and eyepiece 3 can be adjusted slightly in the direction of the optical axis for focusing. At the point at which the real image appears in front of the eyepiece 3, an optical prism 6 is attached, the edge of which divides the field of view into two fields of approximately equal size.
The filament 4 of the pyrometer lamp is in the upper field, in the lower field part of the scale 7 of a moving coil instrument 8 with a core magnet can be seen over the optical prism 6, a lens 9 and the mirror 11 connected to the moving coil 10. The fixed mark 16. the with this arrangement
Replaced pointer is attached in the real image plane in front of the eyepiece 3 as a thread or as a scratched mark in the surface of the optical prism 6 facing the viewer. If the rotating coil 10 rotates, the graduation 17 of the scale 7 moves past the mark 1. 16.
The scale 7 is arranged approximately in the plane of the lens 1, translucent or transparent and is illuminated by the material to be annealed. The labeling is done in mirror writing in such a way that a numbered graduation line appears in each of the mirror positions in the scale division visible in the eyepiece 3. If the deflection angle of the moving coil system 8 is not too large, it may be possible to make do with a flat scale.
Another embodiment of the scale 7 is created by using a Plexiglas plate, which is the graduation. 17 'and numbering of the scale 7 is incised and is illuminated by incandescent lamps at the ends of the scale. The Plexiglas acts as a light guide, and only graduation and numbering allow light to penetrate through the engraved surfaces to the mirror 11 of the moving coil instrument 8.
So that the brightness of the mirrored scale 7 does not interfere with the adjustment of the pyrometer, an additional, variable diaphragm 12 (iris diaphragm) or some other light-weakening device is brought into the beam path of the instrument.
Since a red filter is generally attached in front of the erecting lens 2 (used as a partial radiation pyrometer), it may be necessary or desirable to let the part of the field of view occupied by the scale 7 appear in the same light. In this case, a color filter is switched on approximately at the location of the iris diaphragm 12
The measuring range of a pyrometer only begins in the first third or about half of the scale 7.
So that the scale 7 does not have to be made longer than is necessary for the graduation (17), the zero point is faded in using an auxiliary mirror 13. The zero mark 14 can possibly also be illuminated.
In Fig. 2 the filament 4, the dividing line of the field of view 15, the fixed mark 16 and the graduation 17 of the scale 7 is shown as an image in the eyepiece.
PATENT CLAIMS: l. Optical pyrometer with a temperature scale in the observer's field of vision, characterized in that the respective position of the rotating coil (10) of the in an on, which corresponds to the measured temperature. As is known, the moving coil instrument (8) connected in series with the filament appears in the field of view by means of a transparent scale or by means of a scale image reflected in the field of view with the aid of an optical prism (6).