DE1227688B

DE1227688B - Device for measuring the intensity ratio of a first and a second bundle of rays

Info

Publication number: DE1227688B
Application number: DES79046A
Authority: DE
Inventors: Robert Nicolaus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-04-17
Filing date: 1962-04-17
Publication date: 1966-10-27

Description

Vorrichtung zur Messung des Intensitätsverhältnisses eines ersten und eines zweiten Strahlenbündels Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Intensitätsverhältnisses eines ersten und eines zweiten Strahlenbündels, bei der beide Strahlenbündel periodisch unterbrochen und auf einen einzigen Strahlungsempfänger geleitet werden, bei der elektrische Mittel vorgesehen sind, durch welche die von den beiden Strahlenbündeln erzeugten ersten und zweiten Empfängersignale elektrisch getrennt werden und bei der eine elektrische Regelvorrichtung vorgesehen ist, welche die Empfindlichkeit der Empfänger- und/oder Schaltanordnung für beide Signalarten so regelt, daß die ersten Signale eine vorgegebene Amplitude aufweisen und infolgedessen die zweiten Signale einen Meßwert für den Quotienten der beiden Intensitäten liefern, wobei die Unterbrechung der beiden Strahlenbündel mit unterschiedlichen Frequenzen und dementsprechend die Trennung der Signale kontinuierlich mittels einer Frequenzweiche erfolgt.Device for measuring the intensity ratio of a first and a second beam. The invention relates to a device for measuring the intensity ratio of a first and a second beam, at the two beams are periodically interrupted and directed to a single radiation receiver are conducted, in which electrical means are provided through which the of the two beams generated first and second receiver signals electrically are separated and in which an electrical control device is provided, which the sensitivity of the receiver and / or switching arrangement for both types of signals regulates so that the first signals have a predetermined amplitude and consequently the second signals provide a measured value for the quotient of the two intensities, whereby the interruption of the two beams with different frequencies and accordingly the separation of the signals continuously by means of a crossover network he follows.

Insbesondere ist die Erfindung bestimmt für Rauchdichtemeßgeräte mit einem Meß- und einem Vergleichsstrahlenbündel. In particular, the invention is intended for smoke density meters with a measuring and a comparison beam.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art werden zur Modulation beider Lichtströme zwei getrennte Motoren mit je einer Sektorblende benutzt. Es erfolgt dort am Ort der Modulation keine Zwischenabbildung. Vielmehr ist wegen eines vorgeschalteten Monochromators anzunehmen, daß die Lichtbündel am Ort der Modulation zumindest in Richtung des Monochromatorspaltes eine verhältnismäßig große räumliche Ausdehnung haben, was die Anwendung hoher Modulationsfrequenzen verbietet, da sich die Motordrehzahlen nicht nach Belieben steigern lassen. In a known arrangement of this type, both are used for modulation Luminous flux uses two separate motors, each with a sector shutter. It takes place there at the location of the modulation no intermediate image. Rather, it is because of an upstream Monochromator to assume that the light beam at the location of the modulation at least in In the direction of the monochromator gap, a relatively large spatial expansion have what prohibits the use of high modulation frequencies, since the motor speeds do not let it increase at will.

In vielen Fällen, beispielsweise bei Rauchdichtemessern, ist aber ein möglichst großer Störabstand, der nur mit hohen Modulationsfrequenzen erreicht werden kann, von außerordentlicher Bedeutung, weil wegen der geometrischen Anforderungen an das Meßlichtbündel, nämlich kleine Querschnittsabmessungen bei mehreren Metern Meßweglänge, die empfangenen Lichtströme nur sehr klein sein können und die Umgebung oft elektrisch sehr unruhig ist.In many cases, for example with smoke densitometers, however the largest possible signal-to-noise ratio, which can only be achieved with high modulation frequencies can be of extraordinary importance because of the geometric requirements to the measuring light bundle, namely small cross-sectional dimensions at several meters Measurement path length, the received light fluxes can only be very small and the environment is often very restless electrically.

Ferner ist wegen des erforderlichen Meßbereiches eine hohe elektrische Trennschärfe (Sperrdämpfung) zwischen beiden Kanälen erforderlich, und zwar bei vernünftigem Aufwand. Deshalb kommt auch der Freiheit der Frequenzwahl besondere Bedeutung zu. Furthermore, because of the required measuring range, there is a high electrical Selectivity (blocking attenuation) required between the two channels, namely at reasonable effort. That is why the freedom of frequency choice is also special Importance to.

Es müssen dabei ja nicht nur die beiden Grundwellen beachtet werden, sondern auch die unvermeidbaren Oberwellen dürfen nicht so nah am Übertragungsbereich des jeweils anderen Kanals liegen, daß das zugeordnete Filter an dieser Stelle noch keine hinreichende Sperrdämpfung aufweist.It is not only the two fundamental waves that have to be taken into account, but also the unavoidable harmonics must not be so close to the transmission range of the respective other channel lie that the assigned filter is still at this point does not have sufficient blocking attenuation.

Bei einer Meßeinrichtung der bekannten Art stehen als Mittel zur Frequenzbeeinflussung zur Verfügung: 1. die Teilung der Sektorblenden, d. h. die Zahl der Lichtunterbrechungen je Umdrehung und 2. die Drehzahl der Motoren. In a measuring device of the known type are available as a means Frequency influencing available: 1. the division of the sector diaphragms, d. H. the Number of light interruptions per revolution and 2. the speed of the motors.

Im ersteren Fall sind wegen der verhältnismäßig großen Abmessungen der Lichtbündel höhere Frequenzen nur erreichbar, wenn auch der Durchmesser der rotierenden Blenden entsprechend gewählt wird. In the former case, because of the relatively large dimensions The light bundle can only achieve higher frequencies if the diameter of the rotating apertures is chosen accordingly.

Da zwei getrennte Blenden nötig sind, würden die Abmessungen der Apparatur beträchtlich. Im letzteren Fall sind höhere Drehzahlen als 3000 UpM mit 50 Hertz Netzfrequenz nur mit Kollektormotoren erreichbar, deren Drehzahlkonstanz jedoch schlecht ist. Die wegen des großen Meßbereiches und des Störabstandes erwünschte Schmalbandauswertung ist damit nicht möglich. Bei Synchronmotoren ist eine Wahl der Drehzahl nur in groben Stufen, nämlich über die Polpaarzahl möglich.Since two separate diaphragms are required, the dimensions of the apparatus would considerably. In the latter case, speeds are higher than 3000 rpm with 50 Hertz Mains frequency can only be achieved with collector motors, but their speed is constant bad is. The one desired because of the large measuring range and the signal-to-noise ratio Narrow band evaluation is not possible with it. With synchronous motors is a choice the speed only possible in rough steps, namely via the number of pole pairs.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Anordnung der eingangs erwähnten Art die Strahlenunterbrechung der Lichtbündel mit frei wählbaren hohen Frequenzen hoher Konstanz zu bewerkstelligen, ohne daß die Abmessungen des Gerätes unerwünscht groß werden. The invention is therefore based on the object in an arrangement of the type mentioned, the beam interruption of the light bundle with freely selectable to achieve high frequencies of high constancy without the dimensions of the Device become undesirably large.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die Vereinigung der folgenden Merkmale, daß die gemeinsame Lichtquelle zweimal auf der gleichen Modulatorscheibe, und zwar auf Teilkreisen mit verschiedenen Radien, abgebildet wird, daß auf beiden Teilkreisen mit gleichmäßiger Teilung Löcher in der Scheibe vorgesehen sind und daß die Anzahlen der Löcher auf beiden Teilkreisen unterschiedlich gewählt sind. This is achieved according to the invention by combining the following Features that the common light source is used twice on the same modulator disk, namely on partial circles with different radii, it is mapped that on both Pitch circles with evenly spaced holes are provided in the disc and that the numbers of holes are chosen differently on the two partial circles.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden beschrieben: Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau und den Strahlengang eines erfindungsgemäßen Rauchdichtemessers; Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht der bei der Anordnung nach F i g. 1 vorgesehenen Lochscheibe. An embodiment of the invention is shown in the drawings and described below: Fig. 1 shows schematically the structure and the beam path a smoke densitometer according to the invention; Fig. 2 shows a front view of the in the arrangement according to FIG. 1 provided perforated disc.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Lichtquelle bezeichnet, welche in einem Gehäuse 2 angeordnet ist. Von der Lichtquelle 1 gehen zwei Strahlenbündel M und V aus, die über Spiegel 3, 4 geleitet und durch Blenden 5, 6 begrenzt werden. Durch Objektive 7, 8 werden reelle Bilder der Lichtquelle 1 in der Ebene einer Lochscheibe9 erzeugt. Die Lochscheibe9 (Fig.2) weist zwei LochkränzelO, 11 auf, in denen verschiedene Zahlen Zt und Z2 von Löchern vorgesehen sind. Die Achse 12 der Lochscheibe 9 ist gegenüber den Strahlenbündeln M und V etwas seitlich versetzt, so daß das Strahlenbündel M durch die Lochreihe 10 und das Strahlenbündel V durch die Lochreihe 11 periodisch unterbrochen und durchgelassen wird. Die Lochscheibe9 wird von einem Motorl3 mit einer Frequenz n angetrieben. Dann erfolgt die Unterbrechung des Strahlenbündels M mit einer Frequenz n = n zt und die des Strahlenbündels V mit einer Frequenz f2 n z2. In Fig. 1, 1 denotes a light source, which in a Housing 2 is arranged. From the light source 1 go two bundles of rays M and V, which are passed through mirrors 3, 4 and limited by diaphragms 5, 6. By Lenses 7, 8 become real images of the light source 1 in the plane of a perforated disk 9 generated. The perforated disk 9 (FIG. 2) has two perforated rings O, 11 in which different Numbers Zt and Z2 of holes are provided. The axis 12 of the perforated disk 9 is slightly laterally offset with respect to the bundles of rays M and V, so that the bundle of rays M through the row of holes 10 and the beam V through the row of holes 11 periodically interrupted and let through. The perforated disk9 is by a motorl3 with driven at a frequency n. Then the beam is interrupted M with a frequency n = n zt and that of the beam V with a frequency f2 n z2.

Die Strahlenbündel M und V werden durch Objektivel4 bzw. 15 parallel gerichtet. Strahlenbündel M fällt durch ein Fenster des Gehäuses 2 und durch diametral einander gegenüberliegende Durchbrüche 16,17 in der Wandung eines Schornsteins 18 auf einen Umkehrreflektorl9, der z. B. aus einer Vielzahl von kleinen reflektierenden Tripeln bestehen kann. Das Bündel V fällt an dem Schornstein 18 vorbei auf einen Umkehrreflektor 20. Durch die Umkehrreflektoren 19 und 20 werden die Strahlenbündel M und V in sich zurückgeworfen und werden von geneigten teildurchlässigen Spiegeln21,22 auf ein Silizium-Fotoelement 23 geleitet. The beams M and V are made parallel by Objectiv 4 and 15 respectively directed. Beam M falls through a window of the housing 2 and through diametrically Opposite openings 16, 17 in the wall of a chimney 18 on a Umkehrreflektorl9, the z. B. from a variety of small reflective Triples can exist. The bundle V falls past the chimney 18 onto one Reversing reflector 20. By the reversing reflectors 19 and 20, the beam M and V are thrown back into themselves and are reflected by inclined, partially transparent mirrors21,22 passed to a silicon photo element 23.

Das Strahlenbündel M durchsetzt den Rauchgaskanal des Schornsteins 18 zweimal und wird infolgedessen durch Absorption bzw. Streuung geschwächt. The bundle of rays M penetrates the flue gas duct of the chimney 18 twice and is consequently weakened by absorption or scattering.

Das Strahlenbündel V wird dagegen nicht geschwächt. Bündel M bildet das Meßstrahlenbündel, Bündel V das Vergleichsstrahlenbündel. Da die Umkelrrreflektoren 19 und 20 beide in gleicher Höhe außerhalb des Schornsteins angeordnet sind, sind sie annähernd den gleichen Umweltbedingungen ausgesetzt, so daß sie in gleichem Maße verschmutzen und der Einfluß der Reflektorenverschmutzung kompensiert wird. Eine Verschmutzung des Reflektors 19 durch die Rauchgase findet nicht statt, da in dem Rauchgaskanal beim Arbeiten des Schornsteins ein Unterdruck herrscht. Auf den Strahlungsempfänger 23 fallen nun gleichzeitig Lichtimpulse mit der Frequenz f1 und einer Amplitude, die der Intensität des Meßstrahlenbündels entspricht, und Lichtimpulse mit der Frequenz2 und einer Amplitude, welche der Intensität des Vergleichsstrahlenbündels entspricht.In contrast, the bundle of rays V is not weakened. Bundle M forms the measuring beam, beam V the comparison beam. As the Umkelrrreflectors 19 and 20 are both arranged at the same height outside the chimney they are exposed to approximately the same environmental conditions, so that they are in the same Dirt dimensions and the influence of the reflector pollution is compensated. A pollution of the reflector 19 by the smoke gases does not take place because there is a negative pressure in the flue gas duct when the chimney is working. on the radiation receiver 23 now simultaneously fall light pulses with the frequency f1 and an amplitude which corresponds to the intensity of the measuring beam, and Light pulses with frequency 2 and an amplitude which corresponds to the intensity of the comparison beam is equivalent to.

Im Vergleichsstrahlenbündel V ist ein Graukeil 24 od. dgl. vorgesehen, der einen anfänglichen Abgleich und gegebenenfalls eine Nullpunktverschiebung gestattet.A gray wedge 24 or the like is provided in the comparison beam V, which allows an initial adjustment and, if necessary, a zero point shift.

Claims

Claim: Device for measuring the intensity ratio a first and a second bundle of rays in which both bundles of rays are periodic interrupted and directed to a single radiation receiver in which electrical means are provided by which the two beams generated first and second receiver signals are electrically separated, and at which an electrical control device is provided, which the sensitivity the receiver and / or switching arrangement for both types of signal so that the first signals have a predetermined amplitude and consequently the second Signals deliver a measured value for the quotient of the two intensities, where the interruption of the two beams with different frequencies and accordingly the separation of the signals continuously by means of a frequency soft takes place, characterized by the union of the following characteristics that the common Light source (1) twice on the same modulator disk (9), on partial circles is mapped with different radii that on both pitch circles with more uniform Division holes (10, 11) are provided in the disc (9) and that the numbers (Z ,, Z2) of the holes are chosen differently on both pitch circles.

Pamphlets considered; German utility model no. 1 682 194.