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Selenphotometer.
Es sind bereits Selenphotometer bekannt geworden, bei welchen die zur Anwendung kommende Selenzelle schnell und abwechselnd aus dem Bereiche einer bekannten Lichtquelle in den Bereich der zu messenden Lichtquelle gebracht wird.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Anordnung, welche diesem Verfahren dient, 1 sei beispielsweise die bekannte und 2 die unbekannte Lichtquelle. 3 ist ein auf der Achse 4 rotierender Spiegel, welcher abwechselnd die Lichtstrahlen der beiden Lichtquellen auf die Selenzelle i wirft. Bei dem Übergang aus der einen Beleuchtung in die andere wird die Zelle jedesmal auf kurze Zeit verdunkelt.
Ist die Zelle an eine Gleichstromquelle angeschlossen, so erhält man infolgedessen einen der Geschwindigkeit des Spiegels entsprechenden pulsierenden Strom. In Fig. 2 ist für diesen Fall die in der Zelle fliessende Stromstärke in ihrer Abhängigkeit von der Zeit ausgezeichnet. Die horizontale punktierte Linie 6 gibt die Grösse des Zellenstromes an, wenn die Zelle sich dauernd im Dunkeln befindet. Durch die Rotation des Spiegels 3 und die dadurch hervorgerufenen Beleuchtungsschwankungen auf der Zelle nimmt der Zellenstrom die Form der wellenförmig verlaufenden Linie 7 an. Die mit a bezeichneten Stellen der Wellenlinie entsprechen den Zeitmomenten, in welchen die Zelle durch die Lichtquelle 1 beleuchtet ist, während die Stellen b der Wellenlinie den Beleuchtungen der Lichtquelle 2 entsprechen.
Es ist hiebei angenommen, dass die Lichtquelle 2 schwächer ist, als die Lichtquelle 1, so dass die Kurvenerhöhungen bei den Punkten b geringer sind, als bei den Punkten a.
Um nun die Messung der unbekannten Lichtquelle zu ermöglichen, könnte man in der Weise verfahren, dass man den in Fig. 2 gezeichneten Zellenstrom kommutiert und durch ein Gleichstrom-
Galvanometer z. B. ein Drehapuleninstrument gehen lässt. Erfolgt die Kommutierung in der Weise, dass der Zellenstrom in den Zeiten, in welchen die Stromwelle a ausgebildet ist, in umgekehrter
Richtung durch das Instrument fliesst, wie in den Zeiten, in welchen die Stromwelle b zur Wirkung kommt, so würde das Messinstrument die Differenz der beiden Stromteile anzeigen.
Würde man nun eine der beiden Lichtquellen oder beide zugleich in ihrer Entfernung'on der Selenzelle verschieben, bis das Messinstrument keinen Ausschlag mehr zeigt, so könnte man aus dem Ent- fernungsverhältnis der beiden Lichtquellen von der Grösse der bekannten Lichtquelle auf die
Grösse der unbekannten Lichtquelle einen Schluss ziehen.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Stromwellen a und (/im Verhältnis zu dem gesamten, durch die Zelle fliessenden Strom ausserordentlich niedrig sind. Ihre Grösse beträgt bei praktisch vorkommenden Fällen beispielsweise nur ein Zehntel-Prozent des Zellenstromes. Infolge der
Kommutierung des Zellenstromes treten aber unvermeidliche, durch die Unvollkommenheit der mechanischen Konstruktion bedingte Fehler auf, welche leicht ein Zehntel-Prozent dea Zellen- stromes überschreiten können. Die Fehler sind also von derselben Grössenordnung wie die zu vergleichenden Grössen, so dass an eine praktische Verwendung eines derartigen Photometers nicht gedacht werden kann.
Ausserdem sind die auf den Instrumentenzeiger wirkenden momentanen Stromstösse so gross, dass der Zeiger ständig hin und her vibriert und eine Ablesung unmöglich macht.
Um nun die Kommutierung ganz zu vermeiden, hat man bereits versucht, die Zelle . unmittelbar mit Wechselstrom zu speisen, dessen Periodenzahl mit dem Beleuchtungswechsel
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auf der Zelle übereinstimmt. Auch in diesem Fall treten die die Ablesung erschwerenden Zeigervibrationen in derselben Grösse auf. Ferner, macht sich noch ein weiterer Übelstand bemerkbar, welcher darin besteht, dass die Selenzelle in beiden Stromrichtungen nicht den gleichen Widerstand besitzt, wodurch sehr grosse Fehler in der Messung unvermeidlich sind.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Selenphotometer, bei welchem alle störenden Einflüsse beseitigt sind und welches daher eine sehr genaue Messung von Lichtquellen gestattet. Dieses neue Photometer arbeitet in der Weise, dass die Zelle mit Gleichstrom gespeist wird, welcher, wie oben geschildert in pulsierenden Gleichstrom übergeführt wird und dass dieser Strom, den man sich aus einer Gleichstrom-und einer Wechselstromkomponente zusammengesetzt denken kann, zunächst von seiner Gleichstromkomponente ganx oder zum grössten Teil befreit und alsdann kommutiert durch ein Messinstrument geleitet wird. Die durch die Kommutierung entstehenden Fehler werden dadurch beispielsweise auf den tausendsten Teil verkleinert, so dass sie ohne schädlichen Einfluss auf die Messung bleiben.
Entzieht man dem in Fig. 2 gezeichneten pulsierenden Zellenstrom die ganze Gleichstromkomponente, was z. B. durch Transformation erreicht werden kann, so erhält man einen Wechselstrom von der in Fig. 3 gezeichneten Form. Jeder Rotation des Spiegels J (Fig. 1) entspricht in
Fig. 3 ein Wellen. zug a, c, b, c. Die Stelle a entspricht der Beleuchtung der Zelle durch die Licht- quelle 1, b der Beleuchtung durch die Lichtquelle 2 und die Punkte c den jedesmaligen Ver-
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gleiche Höhe. Kommutiert man diesen Wechselstrom in zweckentsprechender Weise, so erhält man den in Fig. 4 gezeichneten Wellenzug. Leitet man nun diesen Strom durch ein Messinstrument, so ergibt dessen Zeiger einen Ausschlag nach der einen oder anderen Seite, je nachdem eine oder die andere Lichtquelle stärker ist.
Statt den Strom an den mit c bezeichneten Stellen zu kommutieren, an welchen die Strom- stärke verhältnismässig gross ist, kann man auch ohne grosse Beeinträchtigung der Messgenauigkeit an anderen, zwischen a und b liegenden Stellen, wo die Stromstärke kleiner ist, die Stromwendung vornehmen. Wird die Kommutierung beispielsweise in den in Fig. 3 mit d bezeichneten Stellen vorgenommen, so erhält man einen Kurvenzug nach Fig. 5.
Beseitigt man die Gleichstromkomponente des in Fig. 2 bezeichneten Stromes nicht vollständig oder addiert man nach der vollständigen Beseitigung der Gleichstromkomponente wieder einen kleinen Gleichstrom, so erhält man Stromkurven, die in Fig. 6 dargestellt sind, deren Kommutierung zweckmässig in den Punkten c erfolgt.
Fig. 7 zeigt die schematische Darstellung eines derartigen Photometers. 5 ist die Selenzelle, welche mit Hilfe des rotierenden Spiegels 3 von den Lichtquellen 1 und 2 abwechselnd beleuchtet wird. 8 ist eine Gleichstromquelle, durch welche die Selenzelle 5 in Reihenschaltung mit der primären Transformatorwicklung 9 mit Strom gespeist wird. An der sekundären
Wickelung 10 des Tranformators liegt unter Zwischenschaltung des auf der Spiegelachs sitzenden Kommutators 11 das Messinstrument 12. Letzteres kann beispielsweise in einem ge- wöhnlichen Drehspuleninstrument bestehen, welches von fast beliebiger Empfindlichkeit gewählt werden kann.
In den sekundären Stromkreis kann noch, dem Kurvenverlauf der Fig. 6 ent-
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Derselbe Erfolg, der mit dem Transformator 9, 10 erreicht wird, kann auch durch Kondensatorenschaitungen und andere bekannte Mittel erreicht werden. Fig. 8 zeigt ein einfaches derartiges Schaltungsbeispiel, wobei der Drehspiegel und die Lichtquelle fortgelassen sind. Die Selenzelle 5 liegt in diesem Falle unter Zwischenschaltung der Stromquelle 8 an einem Ohmschen oder induktiven Widerstande 14.
Zu letzterem parallel liegt ein Kondensator 15, in dessen Stromkreis
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geht in diesem Falle durch den Ohmschen oder induktiven Widerstand 14, während die in der Zelle durch den Beleuchtungswechsel erzeugten Stromschwankungen zum grössten Teil in den Kondensator 15 fliessen und nach ihrer Kommutierung auf das eingeschaltete Messinstrument 12 wirken. Auch in diesem Falle kann (z. B. durch Parallelschaltung eines grossen Ohmschen
Widerstandes 16 zu dem Kondensator) dem Kommutatorstrom ein kleiner Gleichstrom über- gelagert werden.
Dieses Photometer kann nicht nur zum Vergleichen von Lichtquellen benutzt werden, sondern kann auch allen anderen Zwecken dienen, bei welchen ein Vergleich von Beleuchtung- grössen zur Anwendung gebracht werden kann. Beispielsweise kann das Photometer dazu benutzt werden, um die Lichtdurchlänaigkeit von Körpern zu messen. Bringt man z.
B. eine mehr oder weniger lichtdurchlassige Platte zwischen die eine Lichtquelle und den Spiegel, so kann aus dem des Aus.'whlag des Galvanometers oder durch die, durch die bekannten Mittel der Entfernungs- linderung zwischen Zelle und Lichtquelle oder zwischen Lichtquelle und zu prüfende Platte erfolgende Einstellung des Galvanometers auf den Nullpunkt ein Rückschluss auf die Licht- durt hhiasigkeit dieser Platte gezogen werden.
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Will man nicht in der Weise verfahren, dass man das Messinstrument auf Null einstellt, sondern aus dem Zeigerausschlag direkt einen Rückschluss auf die Stärke einer Lichtquelle bzw. einer Beleuchtung oder die Lichtdurchlässigkeit eines Körpers ziehen, so kann man als Spezialfall die Stärke der Vergleichslichtquelle sehr klein oder auch gleich Null wählen.
Das Messen der Lichtdurchlässigkeit von Körpern kann z. B. auch dazu benutzt werden, um die Lichtdurchlässigkeit photographischer Platten an ihren einzelnen Stellen festzuhalten.
Dieses Verfahren kann z. B. zur elektrischen Fernübertragung von Bildern oder zur elektrischen Reproduktion von Photographien in Form von Zeichnungen, Holzschnitten, Klischees usw. dienen.
Auch auf anderen Gebieten, bei welchen der Vergleich von Beleuchtungen Mittel zum Zweck ist. kann diese Erfindung zweckmässig verwendet werden. Derartige Verwendungszwecke sind z. B. das Sortieren von Glühlampen, Messungen der Grösse von Lichtreflektionen und dgl.
Ausser Lichtstrahlen können auch andere strahlende Energien, z. B. Wärmestrahlen, Röntgenstrahlen usw. mit Hilfe dieser Erfindung der Messung zugänglich gemacht werden. Indirekt kann z. B. auch mit Hilfe dieses Verfahrens ein Schluss auf die Härte von Röntgenröhren gezogen werden.
Statt, wie in Fig. 1 und 7 dargestellt, den Beleuchtungswechsel durch Rotation eines Spiegels erfolgen zu lassen, können auch mehrere Spiegel zur Anwendung kommen, oder man kann die Zelle selbst in entsprechende Umdrehung versetzen ; auch ist es möglich, mehrere Zellen in zweckmässiger Weise zu kombinieren.
Statt der Anwendung der bekannten Selenzellen für vorliegenden Zweck, können auch andere bekannte lichtempfindliche Zellen, z. B. Rubidiumzellen, Natriumzellen, elektrolytische Selenzellen usw. benutzt werden.