DD279309C2 - APPARATUS FOR CONTACTLESS MEASUREMENT OF THE TEMPERATURE OF INTERNAL WALKS - Google Patents

APPARATUS FOR CONTACTLESS MEASUREMENT OF THE TEMPERATURE OF INTERNAL WALKS Download PDF

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DD279309C2
DD279309C2 DD32468988A DD32468988A DD279309C2 DD 279309 C2 DD279309 C2 DD 279309C2 DD 32468988 A DD32468988 A DD 32468988A DD 32468988 A DD32468988 A DD 32468988A DD 279309 C2 DD279309 C2 DD 279309C2
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DD32468988A
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Inventor
Uwe Neumann
Peter Lein
Juergen Goldbach
Michael Kreitel
Original Assignee
Oberspree Kabelwerke Veb K
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Description

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß konzentrisch zur Längsachse eines Meßohiiktes ein Meßrohr aus transparentem, optisch homogenem Material im Bereich der Stirnseite des Meßobjektes in dieses hineinragend beweglich oder fest auswechselbar angeordnet ist, wobei die Stirnseite des in das Meßobjekt hineinragenden Meßrohres eine nach außen- oder nach innenliegende Kegel- oder Linsenform aufweist, die aus dem Meßobjekt herausragende entgegengesetzte Stirnseite des Meßrohres senkrecht zur Längsachse eine plangeschliffene Ringfläche aufweist, an der sich in optischer Achse liegend ein oder mehrere Umlenkprismen oder -spiegel anschließen, in umgelenkter optischen Achse liegend nachfolgend Linsen, Blenden und Strahlungsempfänger angeordnet sind. According to the invention the object is achieved in that concentrically to the longitudinal axis of a Meßohiiktes a measuring tube made of transparent, optically homogeneous material in the region of the front side of the measurement object in this projecting movable or fixed interchangeable, wherein the end face of the protruding into the measurement object measuring tube an outward or has inward conical or lenticular shape, which has a plane ground annular surface perpendicular to the longitudinal axis of the measuring object protruding from the object to be measured, at which one or more deflection prisms or mirrors adjoin one another in the optical axis, following lenses lying in deflected optical axis, Apertures and radiation receiver are arranged.

Nach einem weiteren Merkmal sind die Umlenkprismen oder-spiegel mit Durchbrüchen versehen, die plane Seitenflächen aufweisen. Vorzugsweise besteht das Meßrohr erfindungsgemäß aus Quarzglas. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine der Blenden beweglich.According to a further feature, the deflecting prisms or mirrors are provided with apertures having flat side surfaces. Preferably, the measuring tube according to the invention consists of quartz glass. In an advantageous embodiment of the invention, at least one of the panels is movable.

Der Vorteil der Erfindung besteht vor allen Dingen darin, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Oberflächentemperatur im optischen Spektralbereich eines definierten ringförmigen Bereiches an der Innenwand im Hochtemperaturbereich exakt und unverfälscht gemessen werden kann.Above all, the advantage of the invention is that with the device according to the invention, the surface temperature in the optical spectral region of a defined annular region on the inner wall in the high-temperature region can be measured exactly and unadulterated.

AusführungsbeispiulAusführungsbeispiul

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment.

Fig. 1: Zeigt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen VorrichtungFig. 1: Shows the basic structure of the device according to the invention

Fig. 2-5: Zeigen Gestaltungsformen der Stirnseite des Meßrohres. Fig. 2-5: Show design forms of the front side of the measuring tube.

In vorteilhafter Ausführung zur Messung der Temperaturprofile oder zur Regelung des Temperaturregimes im Schutzrohr oder Heizer von LWL-Ziehanlagen wird das Meßrohr 2, bestehend aus Quarzglas, von unten konzentrisch in das Meßobjekt 1, in diesem Fall in das Schutzrohr bzw. den Heizer, eingeführt. Dabei besitzt die obere Stirnseite 3 des Meßrohres 2 vorzugsweise eine nach innenliegende kegel- bzw. linsenförmige Kontur entsprechend Fig. 2 oder 4, weil die empfangene Temperaturstrahlung, welche auf den Empfänger 12, beispielsweise Photoempfänger, gelangt, hierbei keinen Einflüssen durch Lage oder Form des verzogenen Gutes unterworfen ist. Je nach Aufgabenstellung kann das Meßrohr 2 in axialer Richtung verschiebbar oder fest installiert werden. Eine linsenartige Kontur gem. Fig.4 und 5 wird dabei vorteilhaft so ausgeführt, daß die Strahlung eines nahezu kreislinienförmigen Ringbereiches des Meßobjektes 1 im Meßrohr 2 parallel zur Längsachse weitergeleitet wird. Die aus dem Rozipienten herausragende Ringfläche 4 des Meßrohres 2 ist plangeschliffen, an sie schließt sich ein 90°-Umlenkprisma 6 an, das zur Durchführung der LWL-Faser 5 und der stumpfenden Vorform einen Durchbruch mit plangeschliffenen, polierten Seitenflächen besitzt.In an advantageous embodiment for measuring the temperature profiles or for controlling the temperature regime in the protective tube or heater of fiber optic Ziehanlagen the measuring tube 2, consisting of quartz glass, from below concentrically into the test object 1, in this case in the protective tube or the heater introduced. In this case, the upper end face 3 of the measuring tube 2 preferably has an inwardly conical or lenticular contour corresponding to Fig. 2 or 4, because the received temperature radiation, which reaches the receiver 12, such as photoreceptor, this case no influence by position or shape of the is subject to spoiled goods. Depending on the task, the measuring tube 2 can be slidably or permanently installed in the axial direction. A lenticular contour acc. 4 and 5 is advantageously carried out so that the radiation of a nearly circular ring portion of the measuring object 1 is forwarded in the measuring tube 2 parallel to the longitudinal axis. The projecting from the Rozipienten annular surface 4 of the measuring tube 2 is ground flat, it is followed by a 90 ° -Umlenkprisma 6, which has a breakthrough with ground flat, polished side surfaces for the implementation of the fiber optic fiber 5 and the blunt preform.

In der so um 90° abgelenkten optischen Achse 7 wird ein Objektiv 8 so angeordnet, daß es die Austrittsebene des Umlenkprismas 6 auf der Gesichtsfeldblende 10 scharf abbildet. Diese ist als feste Konturenblende ausgeführt, die einen Kreisring entsprechend der Ringfläche 4 frei läßt. Sie ist verbinden mit einem Glaskörper 11, der die Strahlung auf einen Empfänger 12 leitet.In the so deflected by 90 ° optical axis 7, an objective 8 is arranged so that it sharp images the exit plane of the deflecting prism 6 on the field of view diaphragm 10. This is designed as a solid contour aperture that leaves a circular ring corresponding to the ring surface 4 free. It is connected to a glass body 11 which conducts the radiation to a receiver 12.

In der Brennebene der Linse 8 befindet sich eine Lochblende 9 mit stufenweise veränderbarem Durchmesser. Durch Änderung des Blendendurchmessers läßt sich der Winkelbereich um die parallel im Quarzrohr geführte Strahlung variieren, innerhalb dessen die Strahlung auf den Empfängerfällt. Vermittels der Brechung an der Stirnseite 3 des Meßrohres 2 kann so die Breite der zur Signalgewinnung herangezogene Ringzone in Grenzen variiert werden.In the focal plane of the lens 8 is a pinhole 9 with gradually variable diameter. By changing the diaphragm diameter, the angular range can be varied by the radiation guided parallel in the quartz tube, within which the radiation falls on the receiver. By means of the refraction on the front side 3 of the measuring tube 2, the width of the ring zone used for signal extraction can thus be varied within limits.

In einer anderen Ausführungsform, bei der die obere Stirnseite 3 des Meßrohres 2 kegelig geschliffen ist (Fig. 2 oder 3), kann bei lagefixiertem Meßrohr 2 die Lage des Meßortes auf der Schutzrohr- bzw. Heizeroberfläche dadurch variiert werden, daß die ringförmige üesichtsfeldblende 10 beweglich ist, derart, daß der Durchmesser der Blendenringes variiert wird.In another embodiment, in which the upper end face 3 of the measuring tube 2 is ground conically (Fig. 2 or 3), in position-fixed measuring tube 2, the position of the measuring location on the thermowell or Heizeroberfläche be varied in that the annular üesichtsfeldblende 10th is movable, such that the diameter of the diaphragm ring is varied.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur berührungslosen Messung der Temperatur von Innenwänden rohrförmiger Meßobjekte, bei der die Messung über bekannte Umlenkprismen, optische Abbildungs- und Empfängersysteme erfolgt, gekennzeichnet dadurch, daß konzentrisch zur Längsachse des Meßobjektes (1) ein Meßrohr (2) aus transparentem, optisch homogenem Material im Bereich der Stirnseite des Meßobjektes (1) in dieses hineinragend beweglich oder fest auswechselbar angeordnet ist, wobei die Stirnseite (3) des in das Meßobjekt (1) hineinragenden Meßrohres (2) eine nach außen- oder nach inneliegende Kegel- oder Linsenform aufweist, die aus dem Meßobjekt (1) herausragende entgegengesetzte Stirnseite (4) des Meßrohres (2) senkrecht zur Längsachse eine plangeschliffene Ringfläche (4) aufweist, an der sich in optischer Achse liegend ein oder mehrere Umlenkprismen oder -spiegel (6) anschließen, in umgelenkter optischer Achse (7) liegend nachfolgend Linsen (8), Blenden (9; 10) und ein oder mehrere Empfänger (12) angeordnet sind.1. A device for non-contact measurement of the temperature of inner walls of tubular objects to be measured by known deflection prisms, optical imaging and receiver systems, characterized in that concentric with the longitudinal axis of the measurement object (1) a measuring tube (2) made of transparent, optically homogeneous Material in the region of the front side of the object to be measured (1) in this protruding movable or fixed interchangeable, wherein the end face (3) in the measuring object (1) projecting measuring tube (2) has an outwardly or after inneliegende cone or lens shape in that the face (4) of the measuring tube (2) protruding from the object of measurement (1) has a flat ground ring surface (4) perpendicular to the longitudinal axis, to which one or more deflection prisms or mirrors (6) adjoin in the optical axis deflected optical axis (7) lying below lenses (8), aperture (9; 10) and one or more Empfä are arranged (12). 2. Vorrichtung zur berührungslosen Messung der Temperatur von Innenwänden rohrförmiger Meßobjekte nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Meßrohr (2) aus Quarzglas besteht.2. Apparatus for non-contact measurement of the temperature of inner walls of tubular DUTs according to claim 1, characterized in that the measuring tube (2) consists of quartz glass. 3. Vorrichtung zur berührungslosen Messung der Temperatur von Innenwänden rohrförmiger Meßobjekte nach Anspruch 1-2, gekennzeichnet dadurch, daß die Umlenkprismen oder -spiegel (6) Durchbrüche mit planen Seitenflächen aufweisen.3. A device for non-contact measurement of the temperature of inner walls of tubular DUTs according to claim 1-2, characterized in that the deflection prisms or mirrors (6) have openings with flat side surfaces. 4. Vorrichtung zur berührungslosen Messung der Temperatur von Innenwänden rohrförmiger Meßobjekte nach Anspruch 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens eine der Blenden (9; 10) beweglich ist.4. A device for non-contact measurement of the temperature of inner walls of tubular DUTs according to claim 1-3, characterized in that at least one of the apertures (9; 10) is movable. Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Messung der Temperatur von Innenwänden, insbesondere rohrförmiger Meßobjekte, beispielsweisee Heiz- oder Schulzrohre, wie sie bei der Herstellung von Lichlwellenleitern oder als Atomisatoren in der Atom-Absorptionsspektroskopie eingesetzt werden.The invention relates to a device for non-contact measurement of the temperature of inner walls, in particular tubular DUTs, for example heating or Schulzrohre, as they are used in the production of Lichlwellenleitern or as atomizers in atomic absorption spectroscopy. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Bei Heiz- oder Schutzrohren in LWL-Ziehanlagen wird eine radialsymmetrische Temperaturverteilung der Innenwand angestrebt, die jedoch innerhalb gewisser Grenzen Störungen aufweisen kann. Dagegen weist das Temperaturfeld in axialer Richtung erhebliche Gradienten auf. Von Interesse, weil für den technologischen Effekt relevant, ist die Kenntnis eines effektiven Temperaturwertes eines Ringbereiches innerhalb der hsißesten Zone. Dabei muß ein Kanal längs dbi Zylinderachse freibleiben zur Durchführung der Vorform bzw. der abgezogenen Faser. Bislang verzichtete man in der LWL-Ziehtechnologie auf die Kenntnis der Innenwandtemperatur und regelte die Heizleistung mit Hilfe eines im äußeren Heizerbereich gewonnenen Temperatursignals, was aber beständiger Korrekturen anhand derr Kontrolle anderer technologischer Parameter bedurfte. Eine zusätzliche durchgehende Meßbohrung in der Mantelfläche der Hoiz- oder Schutzrohre, wie sie von den Atomisatoron in der ASS her bekannt ist, führte zu Störungen innerhalb des Schutzgasregimes, zu Störungen innerhalb der Radialsymmetrie des Temperaturfeldes (abhängig von der Größe der Bohrung), das daraus gewonnene Temperatursignal würde weiteren Fehlereinflüssen durch die Schutzrohr- und Heizerwände unterliegen. Ein Verfahren entsprechend DE-OS 2338585 (Lichtleitfaserbündel von innen in die Nähe der Meßstelle führen) ist nicht möglich wegen der hohen Temperaturen des Heizers, die zur Zerstörung der Fasern führten. Aus dem gleichen Grund und wegen der Störung der Gasströmungsverhältnisse ist ein Verfahren entsprechend DE-OS 3118080 nicht ausführbar. Da Graphit im Hochtemperaturbereich bereits einen relativ guten Wärmeleiter darstellt, findet sich auch kein Wärmeleiter analog DE-OS 3414694, der eine Lösung des Problems erbrächte.In heating or protective tubes in fiber optic drawing systems, a radially symmetric temperature distribution of the inner wall is desired, which, however, may have disturbances within certain limits. In contrast, the temperature field in the axial direction has significant gradients. Of interest, because relevant to the technological effect, is the knowledge of an effective temperature value of a ring area within the hsißesten zone. In this case, a channel along dbi cylinder axis must remain free to carry out the preform or the withdrawn fiber. Until now, fiber optic technology relinquished knowledge of the internal wall temperature and controlled the heating power with the help of a temperature signal obtained in the outer heater area, which required constant corrections based on the control of other technological parameters. An additional continuous measuring bore in the surface of the Hoiz- or protective tubes, as it is known from the atomizer in the ASS ago, led to disturbances within the protective gas regime, to disturbances within the radial symmetry of the temperature field (depending on the size of the bore), the resulting obtained temperature signal would be subject to further error influences through the thermowell and heater walls. A method according to DE-OS 2338585 (lead fiber optic bundles from the inside in the vicinity of the measuring point) is not possible because of the high temperatures of the heater, which led to the destruction of the fibers. For the same reason and because of the disturbance of the gas flow conditions, a method according to DE-OS 3118080 is not feasible. Since graphite in the high temperature range already represents a relatively good heat conductor, there is also no heat conductor analogous to DE-OS 3414694, which provides a solution to the problem. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel dir Erfindung ist es, eine kostengünstige Vorrichtung zu schaffen, mit der insbesondere die effektive Oberflächentemperatur von Innenwänden rohrförmiger Meßobjekte im Hochtemperaturbereich ohne zusätzlichen Durchbruch in der Mantelfläche des Meßobjektes und zusätzliche technologische Parameter gemessen werden kann.The aim of you invention is to provide a cost-effective device with which in particular the effective surface temperature of inner walls of tubular objects to be measured in the high temperature range without additional breakthrough in the outer surface of the test object and additional technological parameters can be measured. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der eine Oberflächentemperatur im optischen Spektralbereich eines definierten ringförmigen Bereiches der Innenwand im Hochtemperaturbereich exakt gemessen werden kann, ohne daß es zu Störungen innerhalb des Schutzgasregimes und der Radialsymmetrie des Temperaturfeldes und zu Fehlereinflüssen auf das Temperatursignal kommt.The object of the invention is to develop a device with which a surface temperature in the optical spectral range of a defined annular region of the inner wall in the high temperature range can be measured accurately without causing disturbances within the protective gas regime and the radial symmetry of the temperature field and to error influences on the temperature signal comes.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006039069B3 (en) * 2006-08-05 2008-03-06 Fachhochschule Jena IR measuring device for measuring and displaying the temperature distribution on the surface of a measuring object

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102006039069B3 (en) * 2006-08-05 2008-03-06 Fachhochschule Jena IR measuring device for measuring and displaying the temperature distribution on the surface of a measuring object

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