DE1133915B

DE1133915B - Radiation pyrometer

Info

Publication number: DE1133915B
Application number: DEP21533A
Authority: DE
Inventors: Marcel Charles Pfister
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-10-16
Filing date: 1958-10-16
Publication date: 1962-07-26
Also published as: CH376686A; GB938262A

Description

Strahlungspyrometer Die Erfindung betrifft ein Strahlungspyrometer, bei welchem als Maß für die Farbtemperatur eines Strahlers das Verhältnis der Strahlungsintensitäten bei zwei verschiedenen Wellenlängen bestimmt wird, indem die Strahlung periodisch abwechselnd über Filter mit unterschiedlichen Durchlässigkeitsbereichen auf einen Strahlungsempfänger geleitet und der Ausgangsmeßwert des Strahlungsempfängers einem elektrischen Quotientenbilder zugeführt wird. Solche Pyrometer sind bekannt.Radiation pyrometer The invention relates to a radiation pyrometer, at which the ratio of the radiation intensities as a measure of the color temperature of a radiator at two different wavelengths is determined by the radiation periodically alternately through filters with different permeability ranges on one Radiation receiver passed and the output measured value of the radiation receiver a electrical quotient images is supplied. Such pyrometers are known.

Es ist ferner ein Pyrometer bekannt, bei welchem zur Ermittlung der räumlichen Temperaturverteilung eines Meßobjektes der Strahlengang über bewegliche optische Glieder geleitet wird. Auf diese Weise wird das Meßobjekt Punkt für Punkt abgetastet und seine Temperatur als Funktion einer Raumkoordinate aufgezeichnet. There is also a pyrometer known in which to determine the spatial temperature distribution of a measuring object of the beam path over moving optical links is guided. In this way, the measured object becomes point by point sampled and recorded its temperature as a function of a spatial coordinate.

Bei einem weiteren bekannten Pyrometer wird die Strahlung durch einen Schwingspiegel abwechselnd durch das eine oder das andere Filter auf eine Photozelle geleitet. Der Ausgangsmeßwert der Photozelle wird über einen Verstärker der Treibspule des Schwingspiegels zugeführt. Vor dem einen Filter ist ein Graukeil vorgesehen, der bewirkt, daß das durch dieses Filter tretende Strahlenbündel um so weniger zur Geltung kommt, je größer die Amplitude des Schwingspiegels ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers ist dann ein Maß für das Verhältnis der Intensitäten der Strahlung bei den beiden durch die Filter bestimmten Wellenlängen und damit für die Farbtemperatur. In another known pyrometer, the radiation is through a Oscillating mirror alternately through one or the other filter onto a photocell directed. The output measured value of the photocell is transmitted via an amplifier to the drive coil of the oscillating mirror supplied. A gray wedge is provided in front of one of the filters, which has the effect that the beam passing through this filter is all the less to the The greater the amplitude of the oscillating mirror is valid. The output signal of the amplifier is then a measure of the ratio of the intensities of the radiation for the two wavelengths determined by the filters and thus for the color temperature.

Bei bekannten Pyrometern ist es erforderlich, das Meßobjekt genau anzupeilen, weil ja auch der Hintergrund stets in irgendeiner nicht genau definierten Weise strahlt und man daher mit einem relativ engen Gesichtsfeld arbeiten muß, welches nur die Strahlung von dem Meßobjekt auf den Strahlungsempfänger gelangen läßt. Diese Notwendigkeit des Anpeilens ist störend und kann zu Fehlmessungen Anlaß geben. In known pyrometers, it is necessary to accurately measure the object to be measured to aim because the background is always not exactly defined Wise shines and one therefore has to work with a relatively narrow field of vision, which only allows the radiation from the measurement object to reach the radiation receiver. These The need to locate is annoying and can give rise to incorrect measurements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, durch welche die Temperatur eines Meßobjektes auch bei räumlicher Änderung der relativen Lage zwischen Meßobjekt und Meßvorrichtung innerhalb eines bestimmten Bereiches so gemessen werden kann, daß die Einflüsse des Hintergrundes ausgeschaltet sind. The invention is based on the object of creating an arrangement through which the temperature of an object to be measured even with spatial change of the relative Position between the object to be measured and the measuring device within a certain range can be measured in such a way that the influences of the background are eliminated.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Kombination folgender Merkmale: a) daß in bei Strahlungspyrometern an sich bekannter Weise bewegliche optische Glieder peri- odisch ein relativ zum Meßobjekt großes Gesichtsfeld kontinuierlich überstreichen, b) daß der Quotientenbilder als an sich bekannter Spitzenquotientenhilder ausgebildet ist. According to the invention, this object is achieved by the combination of the following Features: a) that they are movable in a manner known per se in radiation pyrometers optical links peri- odically, a field of view that is large relative to the measurement object is continuous overline, b) that the quotient image is known as a peak quotient image is trained.

Die Erfindung geht davon aus, daß das Meßobjekt, z. B. glühendes Walzgut, in der Regel heißer ist und daher stärker strahlt als der Hintergrund. Über die beweglichen optischen Glieder wird mit einem kleinen Blickwinkel ein relativ großes Gesichtsfeld periodisch abgetastet, in welchem sich das Meßobjekt sicher befindet. Beim Erfassen des Meßobjektes ergeben sich dann bei beidenWellenlängen Spitzen. Der Spitzenquotientenbilder, der an sich bekannt ist und in einer beliebigen, dem Fachmann geläufigen Weise ausgebildet sein kann, bildet daraus einen Meßwert für die Temperatur des Meßobjektes. Dieser Spitzenquotient ist unbeeinflußt von der Hintergrundstrahlung und von der Lage des Meßobjektes in dem abgetasteten Gesichtsfeld. The invention assumes that the test object, for. B. glowing Rolled stock, as a rule, is hotter and therefore radiates more strongly than the background. With a small angle of view, a relative is made over the movable optical elements large field of view scanned periodically, in which the test object is safe is located. When the measurement object is detected, both wavelengths then result Sharpen. The peak quotient image, which is known per se and in any can be designed in a manner familiar to the person skilled in the art, forms a measured value therefrom for the temperature of the measuring object. This peak quotient is unaffected by the background radiation and the position of the measurement object in the scanned field of view.

Eine triviale Lösung eines Spitzenquotientenmessers würde darin bestehen, über gesteuerte Verstärker die Impulse in zwei Kanäle zu leiten. Um einen Meßwert für die Impulshöhe zu erhalten, kann über einen Spitzengleichrichter ein Kondensator aufgeladen werden. Es kann eine Kondensatorspannung einer einstellbaren Teilspannung der anderen Kondensatorspannung entgegengeschaltet werden, und durch selbsttätige Abgleichmittel können diese beiden Spannungen gleichgemacht werden. Dann ist die Stellung der Abgleichmittel ein Maß für den Quotienten der Kondensatorspannung und damit ein Maß für die Maxima der Empfängersignale. A trivial solution to a peak quotient meter would be to to direct the impulses into two channels via controlled amplifiers. About a measured value To obtain the pulse height, a capacitor can be used via a peak rectifier to be charged. It can be a capacitor voltage of an adjustable partial voltage the other capacitor voltage are switched against, and by automatic Adjustment means these two voltages can be made equal. Then it is Position of the adjustment means a measure for the quotient of the capacitor voltage and thus a measure for the maxima of the receiver signals.

Ein Schutz für die einzelnen Merkmale (a bzw. b) der beanspruchten Kombination wird nicht beansprucht. A protection for the individual features (a or b) of the claimed Combination is not claimed.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. The invention is based on the drawing of an exemplary embodiment explained in more detail.

Fig. 1 zeigt für einige Temperaturen die spektrale Intensitätsverteilung der Wärmestrahlung eines schwarzen Körpers; Fig. 2 zeigt die spektrale Empfindlichkeitsverteilung einer Ph S-Zelle; Fig. 3 zeigt im Aufriß und Fig. 4 im Grundriß den Aufbau eines erfindung gemäßen Strahlungspyrometers. Fig. 1 shows the spectral intensity distribution for some temperatures the thermal radiation of a black body; Fig. 2 shows the spectral sensitivity distribution a Ph S cell; Fig. 3 shows in elevation and Fig. 4 in plan the structure of a radiation pyrometer according to the invention.

Das von dem Meßobjekt ausgehende Strahlenbündel, das mit 1 (Fig. 3) bezeichnet ist, wird durch eine Linse 2 gebündelt und fällt über einen pyramidenstumpfförmigen Polygonspiegel 3, Planspiegel 4 oder 5 auf eine Wärmezelle 6, die z. B. von einer PbS-Zelle gebildet werden kann. Der Polygonspiegel hat einen regelmäßig zehneckigen Querschnitt und weist abwechselnd verspiegelte, 7, und unverspiegelte Seitenflächen 8 auf. Die Spiegel 4 und 5 erfassen die Strahlung je einer von zwei benachbarten Seitenflächen 8, 7 und leiten sie auf die PbS-Zelle 6. The beam emanating from the object to be measured, labeled 1 (Fig. 3), is focused by a lens 2 and falls over a truncated pyramid Polygon mirror 3, plane mirror 4 or 5 on a heat cell 6, which z. B. from one PbS cell can be formed. The polygon mirror has a regular decagonal shape Cross-section and has alternating mirrored, 7, and non-mirrored side surfaces 8 on. The mirrors 4 and 5 each detect the radiation one of two neighboring ones Side surfaces 8, 7 and direct them to the PbS cell 6.

Zwischen den Spiegeln 4, 5 und der Bleisulfidzelle 6 ist je ein Filter 9, 10 angeordnet, die Filter 9 und 10 haben verschiedene Durchlässigkeitsbereiche. Die Durchlässigkeitsbereiche werden zweckmäßigerweise so gewählt, daß sie den maximalen Empfindlichkeiten der Bleisulfidzelle 6 entsprechen, die, wie Fig. 2 erkennen läßt, etwa bei 21 = 0,98 und 22 = =2,5 liegen.Between the mirrors 4, 5 and the lead sulfide cell 6 is a filter 9, 10, the filters 9 and 10 have different permeability ranges. The permeability ranges are expediently chosen so that they are the maximum Sensitivities of the lead sulfide cell 6 correspond, which, as Fig. 2 shows, are around 21 = 0.98 and 22 = = 2.5.

Der Polygonspiegel 3 wird von einem Synchronmotor 11 angetrieben.The polygon mirror 3 is driven by a synchronous motor 11.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Durch die abwechselnde Verspiegelung und Nichtverspiegelung der Seitenflächen 7, 8 wird die Strahlung abwechselnd über den Spiegel 4 und den Spiel gel 5 auf die Zelle 6 geleitet. Das abgetastete Gesichtsfeld (Bündel 1) wandert dabei entsprechend der Drehung des Polygonspiegels3 um einen gewissen Betrag hin und her. Je nachdem, ob die Strahlung auf die Bleisulfidzelle 6 über den Spiegel 4 oder den Spiegel 5 gelangt, durchsetzt sie das Filter 9 oder das Filter 10. Auf die PbS-Zelle gelangen also abwechselnd die Strahlung der Wellenlänge ij oder die der Wellenlänge Ä2. The mode of operation of the arrangement described is as follows: Through the alternating mirroring and non-mirroring of the side surfaces 7, 8 is the radiation alternately through the mirror 4 and the game gel 5 onto the cell 6 directed. The scanned field of view (bundle 1) migrates according to the Rotation of the polygon mirror3 back and forth by a certain amount. It depends on the radiation reaches the lead sulfide cell 6 via the mirror 4 or the mirror 5, it penetrates the filter 9 or that Filter 10. So alternately reach the PbS cell the radiation of wavelength ij or that of wavelength λ2.

Die von der PbS-Zelle gelieferte Spannung wird einem Spitzenquotientenmesser 12 zugeführt, welcher in der beschriebenen Weise den Quotienten der beim Erfassen des Meßobjektes auftretenden Spitzen bildet. The voltage delivered by the PbS cell is fed to a peak quotient meter 12 supplied, which in the manner described, the quotient of the detection of the object to be measured forms occurring peaks.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Radiation pyrometer, in which as a measure for the color temperature of a radiator is the ratio of the radiation intensities two different wavelengths is determined by periodically alternating the radiation Via filters with different permeability ranges to a radiation receiver and the output measured value of the radiation receiver to an electrical quotient generator is supplied, characterized by the combination of the following features: a) that in a manner known per se in the case of radiation pyrometers movable optical elements periodically sweep continuously across a field of view that is large relative to the measurement object, b) that the quotient image is designed as a known peak quotient image is.

2. Radiation pyrometer according to claim 1, characterized in that the movable optical member is constituted by a polygon mirror which alternately Has mirrored and non-mirrored side surfaces.

Considered publications: German patent application S 18649 IXa / 42h (published October 18, 1951); German utility model No. 1716 117; Patent No. 10 061 of the Office for Invention and Patents in the Soviet Occupation zone of Germany; French Patent No. 1,042,848; U.S. Patents No. 2,008,793, 2,198,971; Schoppe & Faser company printing press: »S & F-Technische Mitteilungen «, Issue 1, 1957.