CH278323A - Strahlungstemperaturmessgerät. - Google Patents

Strahlungstemperaturmessgerät.

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CH278323A
CH278323A CH278323DA CH278323A CH 278323 A CH278323 A CH 278323A CH 278323D A CH278323D A CH 278323DA CH 278323 A CH278323 A CH 278323A
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photocell
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Inventor
Peddinghaus Firma Paul Ferd
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Peddinghaus Paul Ferd Fa
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/52Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using comparison with reference sources, e.g. disappearing-filament pyrometer

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Description


  



     Strahlungstemperaturmeligerät.   



   Die Erfindung betrifft ein Strahlungstemperaturme¯gerÏt zum Messen von Temperaturen an Werkstüeken, vor allem bei   Gliih-und Vergütungsprozessen.   



   Bei den bisher bekannten Verfahren der Temperaturbestimmung an Werkstücken im   (Tlüh uncl Härteprozess    wurde die vom Werkstück ausgehende   Temperaturstrahlung über    eine Optik einer Bolometeranordnung oder einem Thermoelement zugeführt. Die mit diesen Strahlungsempfängern verbundenen Anzeigeinstrumente gestatten es, die Grosse der zu messenden Temperatur abzulesen. Mit einem andern bekanntgewordenen GerÏt, dem Glühfadenpyrometer, wird die Temperatur des   Werkstüekes    durch den Farbvergleich mit der Temperatur eines entsprechend eingeregelten   Glühfadens    ermittelt.



   Der Nachteil dieser Verfahren und Geräte besteht darin, dass ihnen eine grosse Trägheit anhaftet, so dass ihre Anwendung bei HÏrteprozessen mit relativ schnellen Temperatur änderungen nicht möglich ist. Anderseits versagen   diese VTethoden,    da die subjektive Be  obachtung durch Ermüdung    des   Auges nid    durch Einflüsse der Raumhelligkeit beeinträehtigt werden. Ebenfalls ist es nicht m¯glich, nach diesen Methoden die niedrig liegenden Anlasstemperaturen zu messen, da der sichtbare Antei] der Strahlung in diesen Fällen zu gering ist, um eine   Temperatur-    ermittlung, z. B. durch Farbvergleich, zu ermöglichen.



   Es sind auch Temperaturmessgeräte bekannt, die mit Photozellen arbeiten und damit eine praktisch   trägheitslose    Anzeige liefern.



   In Fig.   1    der beiliegenden Zeichnung ist ein solches Gerät in seinem prinzipiellen   Auf-    bau dargestellt. Auf die lichtempfindliche Zelle   1    gelangt die vom Prüfkörper 2   ausge-    hende Strahlung über eine Optik 3. Die durch die Strahlungsbeaufschlagung von der Photozelle abgegebene Spannung wird über einen geeigneten Verstärker, in diesem Fall einen Gleichstromverstärker   4,    einem   Anzeigeinstru-    ment 5 zugeführt, das in   Temperaturgraden      geeicht    ist.



   Eine andere Ausführungsform gestattete nicht den Temperaturwert zu bestimmen, son  dern    war so eingerichtet, dass die Abweichung von einer einstellbaren Solltemperatur durch Leucht-oder   Klingelzeichen    erkennbar wurde.



  Dies wurde dadurch erreicht, dass dem Verstärker eine der Solltemperatur   entspreehende    Vorspannung zugeführt wurde. Die Abwei  chung    der von der Photozelle abgegebenen Spannung von der eingestellten Sollspannung bewirkte über Relais die Auslösung der Signaleinrichtungen als Zeichen für die Tem  peraturabweichung.    Um die optische Achse dieses Gerätes auf die Stelle des   Prüflings    einzustellen, dessen Temperatur gemessen werden soll, liess sich die Photozelle   dureh    eine Mattscheibe 6 (Fig. la) ersetzen und auf ihr durch visuelle Beobachtung das Gerät so justieren, dass die Photozelle von der Strah lung des zu messenden Prüfkörpers beaufschlagt wurde, wenn an die Stelle der Mattscheibe wieder die Photozelle geklappt wurde.



  Diese Einstellmethode eignet sich jedoch nur in den FÏllen. in denen auf der   Alattseheibe    ein sichtbares Bild entsteht. In FÏllen tieferer Temperaturen ist die Justierung des Gerätes naeh dieser Methode nicht möglich. Da die Photozellen erfahrungsgemäss bei lÏngerem Betrieb ihre Eigenschaften verändern und ausserdem die   Benutznng    eines   Gleich-    stromverstärkers die Konstanz der   Gesamt-    anordnung ungünstig beeinflusst, ist die Ge  nauigkeit    dieser Geräte nieht so gross, wie es aus   metallurgisehen    Gründen f r die   Inne-    haltung der   Temperaturtoleranzen erforder-      lie,    ist.



   Dieser Nachteil wird beim Temperaturmessgerät nach vorliegender Erfindung behoben, das gekennzeichnet ist durch eine Photozelle als Empfangsorgan und einen   Eichstrah-    ler zur Durchführung einer   ständigen auto-      matischen    Vergleichsmessung, zum   Zweeke,    die   Inkonstanz    der Photozelle in bezug auf   Emp-    findlichkeit auszuschalten.



   Ausführungsbeispiele des Erfindungsge  genstandes    sind schematisch in den Fig. 2 bis   9a    der Zeichnung dargestellt.



   Gemϯ Fig.   2    wird vor der Photozelle 1 eine Einrichtung in Form einer rotierenden   Loch-oder Schlitzscheibe    7 angeordnet, die den auf die Photozelle treffenden Lichtstrom durch Zerhacken in   eínen Weehselliehtstrom      verwandelt.    Diese Umwandlung könnte z. B. auch durch eine schwingende Blattfeder mit einer entsprechend aufgesetzten Blende erfolgen. Von der Photozelle wird dann eine Wechselspannung abgegeben, die über geeignete   Wechselstromverstärker    auf die ge  wünsehte      grouse    gebracht werden kann.



  Zweckmässigerweise werden Photozellen verwendet, deren Empfindlichkeit zur Erfassung auch der niedrigen Temperaturen bis ins   Ultrarot reicht.    Bei Belichtung verändern diese Photozellen   ihren Widerstand und lie-    fern damit an den   Eingangsklemmen    des VerstÏrkers eine Wechselspannung, wenn gemϯ Fig. 3 der Photozelle 1 über den Widerstand 8 eine Hilfsspannung   9    zugeführt wird. Diese   Hilfsspannung wird durch    einen Kondensator 10 von den   Verstärkereingangsklemmen    ferngehalten.



   Cm die veränderlichen Eigenschaften der Zellen zu kompensieren, die Ungenauigkeit in der   Temperaturangabe    verursachen, wird bei dem Messgerät ein laufender Vergleich mit einer einstellbaren und   eichbaren    Strahlungsquelle vorgenommen. Eine Ausführungsform ist in Fig. 4 dargestellt. Die vom Werkstiick   2 ausgeliende Strahlung fällt iiber    die Optik 3 und die Lochscheibe 7 auf die Photozelle 1.



  Ausserdem wird die Zelle von der Strahlung eines   Eielistrahles 11,    z. B. einer Gl hlampe, über eine Hilfsoptik 12 beaufschlagt. Beim Drehen der   Lochseheibe    fÏllt abwechselnd die zu messende und die   Eichstrahlung    auf die Photozelle.



   In Fig. 5 sind die Verhältnisse genauer dargestellt, wobei die Lochscheibe in der Abwicklung im Schnitt gezeichnet ist. Bei ausgeschalteter Eichlampe wird die   Messstrahlung    bei rotierender Lochscheibe abwechselnd durch die Locher freigegeben bzw. durch die Stege zwischen den Lochern abgedeckt. Der zeitliche Verlauf des   Lichtstromes auf    der Photozelle ist in Fig. 5a dargestellt. Im umgekehrten Fall, das heisst, wenn keine   Messstrahlung    vorliegt, wird durch die Eichlampe ein Licht  weehselstrom    erzeugt, wie in Fig.   5b    dargestellt, nur da¯ dieser   Lichtwechselstrom    um 180  in seiner Phasenlage gegenüber dem vorhergehenden Fall   versehoben    ist.

   Sind nun die beiden Strahlungen von der Eichlampe und dem Messobjekt gleich gross, dann heben sich die beiden Liehtströme in ihrer Wirkung auf die Zelle auf. In diesem Falle trifft die Photozelle ein zeitlich konstanter Lichtstrom, so   dal-,)    sie eine Gleichspannung abgibt (siehe Fig.   5c).    Je naehdem die Temperatur des Messobjektes von der eingestellten Temperatur der Eiehlampe im positiven oder negativen Sinne abweicht, wird die Phasenlage des   entste-    henden   Wechsellichtes    bei   Temperaturab-    weichungen beeinflusst.

   Diese Tatsache wird benutzt, um die Tendenz des   Temperaturgan-      ges am Anxeigeinstrument sichtbar    zu maehen oder Relais, die den Härtevorgang beein  flussen    sollen, zu betätigen.



   Die am   Verstärkerausgang entstehende      Weehselspannung    bei der Abweichung von der an der Eichlampe eingestellten Solltem  peratur    lasst nicht erkennen, ob diese Temperaturabweiehung im positiven oder   nega-    tiven Sinne vorliegt. Um dies zu   unterschei-    den, ist ein kleiner Generator 13 vorgesehen (s. Fig. 6), der mit der Achse der Lochscheibe   fest verl) unden    ist und dieselbe Frequenz liefert wie die Lochscheibe.

   In bekannter Weise wird durch eine Phasenbr cke   14    die Verstär  kerausgangsspannung hinsichtlieh    ihrer Pha  senlage    mit der   Hilfsspannung des Generators    verglichen, und die Abweichung auf einem Instrument mit Nullpunkt in der Mitte nach Betrag und Richtung zur Anzeige gebracht.



   In Fig. 7 ist eine andere grundsätzliche Anordnung zum Vergleich der zu messenden und der   Eichstrahlung    dargestellt. Es werden hier die   beidell Strahllmgen dureh    zwei voneinander   versehiedene    konzentrische Lochreihen der   Loehseheibe    7'mit verschiedenen    Frequenzen moduliert. Naeh gemeinsamer    Verstärkung werden diese Frequenzen durch Filter 15 wieder ausgesiebt und in Gegeneinandersehaltung auf das Anzeigeinstrument 5 gegeben. Theoretisch ist es auch moglich, den Vergleich der beiden Strahlungen über getrennte Photozellen oder eine Doppelzelle vorzunehmen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass voneinander abweichende   Photozelleneigenschaften    die Genauigkeit der Anordnung beeinflussen.



   Der   (. rundgedanke    der Erfindung, die Zellen- und VerstÏrkerschwankungen durch einen laufenclen Vergleich zwischen der zu messenden Strahlung und einer   Vergleichs-    strahlung auszuschalten, ist nicht an diese aufgeführten Beispiele gebunden, sondern lässt sich naeh   versehiedenen    Richtungen in seiner Ausführungsform   abwandeln.   



   So kann in dem Gerät eine Einrichtung vorgesehen sein, die es gestattet, die optische Aehse auf die zu messende Stelle des Werkstückes einstellen zu können. Die   Wirkungs-    weise dieser Einrichtung ist in Fig. 8 dargestellt. Mittels einer Schwenkvorrichtung   16    kann an die Stelle der Photozelle eine Gliihlampe 17 geklappt werden. Es wird nun der   Leuchtkörper    der Glühlampe auf diejenige Stelle des Werkst ckes abgebildet, deren Temperatur zur Messung herangezogen wird.



  Diese Einstellmethode ist im Gegensatz zu der vorherbesehriebenen Methode nicht an das glühende   Werkstüek    gebunden, sondern gestattet die Einstellung auch an kalten Werkstiieken, die keine sichtbaren Strahlungen aussenden. Unter Berücksichtigung der wirksamen   Photozellenfläche    und der optischen Daten der Aufnahmeoptik wird man zweckmässigerweise dem Lichtfleck eine solche Grosse geben, die der Grosse der auf dem Werkstüek zur Temperaturbestimmung herangezogenen Stelle entspricht. Wie in der in Fig. 9 dargestellten Messstellung gezeigt, wird die vorhandene   Eichlichtquelle    11   praktischer-    weise f r diesen Zweck mitbenutzt.

   Beim Messvorgang wird die   Eichlampe    auf die Solltemperatur durch einen Reglerwiderstand 18 eingestellt, sie beaufsehlagt dann über eine kleine Hilfsoptik 12 direkt die Photozelle   1.   



  In der   Justierstellung    (Fig. 9a) wird z. B. über den   Klappspiegel    19 die Eichstrahlung in den Strahlengang der Aufnahmeoptik 3 gelenkt. Dabei wird eine Kontakteinrichtung betätigt, die den   Reglerwiderstand    18 aus  sehaltet    und so der Lampe eine solche Energie zuführt, die zur Erzeugung der notwendigen Helligkeit erforderlieh ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Strahlungstemperaturmessgerät, gekennzeiehnet durch eine Photozelle als Empfangsorgan und einen Eichstrahler zur Durchführung einer ständigen automatischen Ver gleichsmessung, zum Zwecke, die Inkonstanz der Photozelle in bezug auf Empfindlichkeit auszuschalten.
    UNTERANSPRÜCHE : 1. Temperaturmessgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Photozelle so angeordnet ist, da. ¯ sie sowohl von der Strahlung des zu messenden Gegen standes als auch vom Eichstrahler beaufschlagt wird.
    2. Temperaturmessgerät nach Patentanspruch und Unteransprueh 1, gekennzeich- net durch eine Modulationseinrichtung, welche verursacht, dass die zu messende Strahlung und die Eichstrahlung abwechselnd auf die Photozelle geworfen werden.
    3. Temperaturmessgerät nach Patentan sprueh und Unteransprüchen 1 und 2, da- durch gekennzeichnet, dass die Modulationseinrichtung als rotierende Lochscheibe ausgebildet ist mit mindestens einer Lochreihe, 4. Temperaturmessgerät naeh Patentanspruch und Unteranspr chen 1 bis 3, gekennzeiehnet durch eine Phasenbrüeke zum Vergleich der Plase des von der Photozelle er zeugten Wechselstromes mit einer mit der Drehung der Loehseheibe synchronen Hilfs- spannung gleicher Frequenz.
    5. Temperaturmessgerät nach Patentanspruch und Unteranspr chen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Loehseheibe zwei konzentrische Lochreihen aufweist, welche ber die gleiche Photozelle zwei in ihrer Frequenz versehiedene Wechselspannungen erzeugen, die nach ihrer Trennung durch Filter zur Anzeige benützt werden.
    6. Temperaturmessgerät nach Patentan- spruch und lnteransprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Nullinstrument im Ausgang der Phasenme¯einrichtung, das die positive oder negative Abweiehung vom eingestellten Temperatursollwert anzeigt und durch mindestens ein Relais, das vom Instru- mentenstrom betrieben als Befehlsgeber zum Sehal. ten nach der positiven oder negativen Seite beimÜberschreitenvonzulässigenTo- leranzen arbeitet.
    7. Temperaturme¯gerÏt nach Patentanspruch, dadurch gekennzeiehnet, dass die Justierung des GerÏtes mittels einer Lichtquelle erfolgt, indem dieselbe auf die Stelle, deren Temperatur gemessen werden soll, projiziert wird.
    8. Temperaturme¯gerÏt nach Patentanspruch und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtquelle die Eich- lampe verwendet ist, die mit Hilfe der Auf- fangoptik des Gerätes auf die zu messende Stelle projiziert wird.
    9. Temperaturmessgerät nach Patentansprueh und Unteransprüchen 7 und 8, ge kennzeiehnet durch eine Kontaktvorrichtung, welche beim Umstellen auf die Justierstellung, der Lampe die für die Justierung erforderliche Spannung zuführt.
CH278323D 1948-10-01 1949-11-15 Strahlungstemperaturmessgerät. CH278323A (de)

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CH278323D CH278323A (de) 1948-10-01 1949-11-15 Strahlungstemperaturmessgerät.

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1014951B (de) * 1952-02-15 1957-09-05 Theo Muenker Dr Ing Vorrichtung fuer die Steuerung der Strangpressgeschwindigkeit
DE1266539B (de) * 1958-12-15 1968-04-18 Saint Gobain Vergleichsstrahlungspyrometer
DE1272584B (de) * 1959-03-05 1968-07-11 Siemens Ag Einrichtung zum UEberpruefen der Betriebsbereitschaft von waermestrahlungsempfindlichen Messgeraeten zum Feststellen von heissgelaufenen Eisenbahnachslagern

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