DD241301A1 - Strahlungsmesssonde - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung einer Strahlungsmesssonde zur Messung im optischen Spektralbereich bei hohen Strahlungsstaerken. Ziel der Erfindung ist es, eine Messsonde ohne zusaetzliche Blenden und optischen Baugruppen zu realisieren, die klein und leicht sind und insbesondere bei grossen Strahlungsleistungen Anwendung finden. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die Aussenflaeche des Sondengehaeuses zwischen Strahlungsempfaenger und Filterfassung reflektierend ist und deren Mantellinie zur Sondenmittelachse einen Winkel b einschliesst, der 90a 2 ist, wobei a der Strahlungseinfallswinkel ist, der durch Distanzringe variiert werden kann. Die Innenseite der Filterfassung ist mit einem hoch absorbierenden Material belegt. Anwendungsgebiete sind Raeume mit hoher Strahlungsstaerke, insbesondere Kammern zur Simulation von Umweltbedingungen.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Strahlungsmeßsonde, die zur Messung von Strahlung im optischen Spektralbereich geeignet ist. Vorzugsweise wird die Strahlungsmeßsonde zur Ausmessung von Strahlungsfeldern in Prüfkammern zur Simulation von Umweltbedingungen angewendet.

Darstellung der bekannten technischen Lösungen

Es sind Strahlungsmeßsonden bekannt, die aus dem Strahlungsempfänger mit oder ohne vorgeschalteten Filter und einem der Meßaufgabe entsprechend mehr oder minder umfangreichen Blendensatz sowie einer Klappe und einem Gehäuse bestehen.

Wenn hohe Strahlungsleistungen gemessen werden sollen, ist der Abführung der durch Strahlungsabsorption entstehenden ,^ Wärme in der Meßsonde besonderes Augenmerk zu schenken (Kühlung).

Werden Empfänger mit kleinen Empfängerflächen benutzt, z. B. Strahlungsthermoelemente entstehen bei Verwendung üblicher Filter (wesentlich größere Strahlungsdurchtrittsfläche bzgl. der Empfängerfläche), das Problem, den Winkel der einfallenden Strahlung so zu begrenzen, daß einerseits die zu messende Strahlung voll und unverfälscht auf die Empfängerfläche gelangt und andererseits Störstrahlung unterdrückt wird.

Dies ist einfach zu lösen, wenn der Einfallswinkel der zu messenden Strahlung klein ist, da dann mit einem entsprechenden Blendensatz der Einfallswinkel entsprechend eingeengt werden kann (DE-OS 3308429). Nachteilig ist dabei die große Blendenanzahl, der damit verbundene Justageaufwand und die große Baulänge der Meßsonde.

Andere bekannte Lösungen arbeiten nach dem Wechsellichtprinzip:

DD-WP 147410; 146340

DE-OS 2306449; 473259

Dabei wird die Meßstrahlung von der Störstrahlung mit aufwendigen optischen Baugruppen, bestehend aus Spiegeln, Linsen, Blenden, Modulatoren u.a.m. getrennt und auf den Empfänger geleitet.

Diese Meßsonden sind vornehmlich bei kleinen Strahlungsleistungen angebracht. Sie sind wegen ihres komplizierten Aufbaues störanfällig und aufwendig in der Herstellung.

Wenn der Raumwinkel der einfallenden Strahlung groß gewählt werden muß, weil seitlich einfallende Strahlungsanteile berücksichtigt werden müssen (z. B. Reflexionsanteile von Nutzraumseitenwänden in Prüfkammern), ist die Blende in unmittelbarer Nähe der Empfängerfläche anzubringen, was bei hohen Strahlungsleistungen zu Problemen hinsichtlich der Abführung der in der Blende absorbierten Strahlungswärme führt und das Meßergebnis infolge der vorhandenen IR-Strahlung von der Blende zur Empfängerfläche verfälscht.

Wird ohne Blende gearbeitet, muß der Strahlungsfluß, der in die Sonde eingefallen ist und nicht direkt die Empfängerfläche trifft, vollständig absorbiert werden, um Störstrahlungseinflüsse auf den Empfänger auszuschließen, was vollkommen nicht gelingt bzw. in Empfängernähe zu thermischen Problemen führt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer unkomplizierten Strahlungsmeßsonde, die gegenüber dem Stand der Technik ohne Blendensätze und optischen Baugruppen wie Spiegeln, Linsen, Modulatoren u. ä. auskommt, damit leicht, klein und ökonomisch hergestellt werden kann und trotzdem genaue Strahlungsmessungen, insbesondere bei großen Strahlungsleistungen und Einfallswinkel zuläßt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einzelteile einer Strahlungsmeßsonde so anzuordnen, daß der nicht direkt auf die Empfängerfläche gelangende Strahlungsfluß vorwiegend durch gerichtete Reflexion aus dem Meßbereich entfernt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Außenfläche eines Sondengehäuses zwischen Strahlungsempfänger und Filterfassung reflektierend ist und daß die Mantellinien der Gehäuseaußenkontur im Bereich des einfallenden Strahlungsflusses mit der Sondenmittelachse einen Winkel, den = 90° -^j- ist.

Dadurch wird erreicht, daß der Strahlungsfluß, der nicht auf den Strahlungsempfängerfällt, auf die Filterfassung reflektiert wird und dort absorbiert werden kann. Dazu ist gemäß der Erfindung die Filterfassung aus wärmeleitfähigem Material und innen mit einer Schicht aus hoch absorbierendem Material versehen ist. Dadurch wird die komplette, reflektierende Strahlung in Wärme umgesetzt und über das Filtergehäuse zum Sondengehäuse abgeleitet, wo ein übliches Kühlmedium, das in den Aussparungen der Sonde zirkuliert die Wärme abführt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können zwischen dem Filtergehäuse und dem Sondengehäuse Distanzringe angeordnet sein, um den Abstand vom Strahlungsempfänger und damit den Strahlungseinfallswinkel zu variieren.

Mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung wird eine leichte handliche Meßeinrichtung geschaffen, dje ohne Blenden auskommt und im Bereich hoher Strahlungsintensität für genaue Messungen eingesetzt werden kann.

Ausführungsbeispiel

Die erfinderische Anordnung soll nachstehend an einer Zeichnung näher erläutert werden.

In der Zeichnung ist der schematische Aufbau einer Strahlungsmeßsonde dargestellt.

In ihr ist mit 1 das Sondengehäuse bezeichnet, welches mit entsprechenden Aussparungen 2 für ein Kühlmedium versehen ist.

Am höchsten Punkt des Sondengehäuses 1 ist der Strahlungsempfänger 3 angebracht, der hinter einem Filter 4 angeordnet ist.

Der Filter 4 ist in der Filterfassung 5 befestigt, die wiederum mit dem Sondengehäuse 1 gut wärmeleitend verbunden ist.

Mit dem Abstand des Strahlungsempfängers 3 vom Filter 4 und dem Filterdurchmesser ergibt sich der Einfallwinkel α.

Die Mantellinie der Außenkontür 6 des Sondengehäuses 1 schließt mit der Mittellinie des Sondengehäuses 1 den Sondenstirnwinkel β ein.

Mit Φ, wird der Strahlungsfluß bezeichnet, der-direkt zur Messung auf den Strahlungsempfänger 3 einfällt. Ein außerhalb auftreffender Strahlungsfluß Φ₂ bzw. Φ₃ wird an der polierten Außenkontur 6 des Sondengehäuses 1 vorwiegend gerichtet reflektiert und dann an der schwarzen Filterfassung 5 absorbiert.

Die entstehende Absorptionswärme wird über das Sondengehäuse 1 und die Kühlflüssigkeit abgeleitet.

Auf diese Weise wird eine konstante Temperatur des Strahlungsempfängers 3 gewährleistet und die Messung wird auch bei hoher Strahlungsstärke exakt ohne Störeinflüsse ermöglicht.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Strahlungsmeßsonde mit einem in einer Fassung angeordneten Filter und einem dahinter zentral zugeordneten Strahlungsempfänger in einem Sondengehäuse mit darin angeordneten Aussparungen für eine Kühlflüssigkeit, gekennzeichnet dadurch, daß die Außenfläche des Sondengehäuses (1) zwischen Strahlungsempfänger (3) und Filterfassung (5) reflektierend ist und daß die Mantellinien der Gehäuseaußenkontur (6) im Bereich des einfallenden Strahlungsflusses (Φ) mit der Sondenmittelachse einen Winkel β < go⁰ -—

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2. 2. Strahlungsmeßsonde nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Filterfassung (5) aus wärmeleitfähigem Material besteht und innen mit einer Schicht aus hoch absorbierendem Material ausgeführt ist.
3. 3. Strahlungsmeßsonde nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Filtergehäuse (5) und Sondengehäuse (1) Distanzringe angeordnet sind.