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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen oder Anzeigen
einer Strahlung, welche von einem Körper mit einer relativ niedrigen Temperatur,
z. B. niedriger als 2000 C, stammt und welche von einer Störstrahlung überlagert
ist, deren Spektrum breiter ist als das Spektrum der zu messenden Strahlung.
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Das Verfahren nach der Erfindung dient insbesondere zum Anzeigen
einer unveränderlichen oder einer veränderlichen Strahlung, die von einer unveränderlichen
oder einer veränderlichen Streustrahlung überlagert ist, deren spektrale Energieverteilung
konstant oder nahezu konstant ist.
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Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren anzugeben, bei dem der Einfluß
der Streustrahlung ganz oder teilweise beseitigt wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Verfahren der eingangs
erwähnten Art ein die zu messende und die Störstrahlung enthaltendes Strahlenbündel
in zwei Teilbündel aufgespalten wird, deren spektrale Verteilung durch Filter so
begrenzt wird, daß das eine Bündel ausschließlich den Bereich der zu messenden Strahlung,
das andere Bündel ausschließlich mindestens einen daran angrenzenden Bereich umfaßt,
die Teilbündel jedes für sich einem Detektor zugeführt werden, und die von jedem
Detektor erzeugten elektrischen Signale auf eine Kompensationsschaltung gegeben
werden, die so eingestellt wird, daß sie bei Abwesenheit der zu messenden Strahlung
keine Anzeige liefert.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,
die insbesondere dazu dient, den Einfluß der Sonnenstrahlung zu beseitigen, wenn
die Infrarotstrahlung eines Körpers betrachtet werden soll, dessen Temperatur niedriger
als 2000 C ist, kann als Detektoren zwei Photozellen mit Bleisulfid enthalten.
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Als Filtermittel sind Einkristalle oder Polykristalle aus Germanium
vorgesehen, die derart angeordnet sind, daß auf einen Detektor der Teil der Strahlung
geworfen wird, der dem spektralen Band der zu ermittelnden Strahlung entspricht,
und auf den anderen Detektor nach Filterung der Teil der Strahlung fällt, der den
benachbarten spektralen Bändern entspricht.
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Die Erfindung eignet sich insbesondere vorteilhaft zum Anzeigen der
Überhitzung der Lagerblöcke der Achsen von Zügen.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt eine Anzahl von Kurven, welche die Empfindlichkeit
eines Anzeigeelementes oder Detektors und die spektrale Energieverteilung in Abhängigkeit
von der Wellenlänge angeben; Fig. 2 zeigt das Prinzipschaltbild einer Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.
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In Fig. 1 bezeichnet S die Kurve, welche die Empfindlichkeit der
die Strahlung aufnehmenden Detektoren als Funktion der Wellenlänge ohne Filterung
darstellt, wobei einfachheitshalber vorausgesetzt wird, daß die Detektoren gleiche
Empfindlichkeitskurven haben; I bezeichnet die Spektralverteilung der Energie der
Streustrahlung. Mit V ist die Spektralverteilung der anzuzeigenden Strahlung nach
Filterung bezeichnet.
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Es wird zunächst angenommen, daß die zu beobachtende oder zu ermittelnde
Strahlung ganz inner-
halb des mit A 63, bezeichneten Bandes liegt, z. B. in der
Nähe des Empfindlichkeitsmaximums der Detektoren. In Fig. 1 ist angegeben, daß es
in der Nähe des Bandes d A, zwei BänderSA2 und A % gibt. Das der Erfindung zugrunde
liegende Prinzip besteht darin, daß die in dem Bandes, ausgesandte Streustrahlung
durch die Strahlung kompensiert wird, die in einem oder in mehreren anderen Bändern
der Streustrahlung ausgesandt wird, z. B. in den Bändern A A2 und A Ä3.
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In F i g. 2, die ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bezeichnet
P eine Streustrahlungsquelle, deren Spektrum die Bänder JAJ, SA2, AA3 enthält; R
bezeichnet die zu beobachtende Strahlungsquelle, die durch P gestört wird. Ein FilterelementL>,
das aus einem Ganzen oder aus einer Anzahl von Teilen bestehen kann, trennt das
Band A zßA1 von dem Band Z1 A2 und a A3. D 1 bezeichnet einen Detektor, der der
Strahlung des Bandes dA,, aber nicht der Strahlung der Bänder A A2 und d A3 ausgesetzt
ist. D 2 bezeichnet einen Detektor, auf welchen die Strahlung der Bänder A 22 und
3 A3, aber nicht die des Bandes A A1 fällt.
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Die Gesamtstrahlung, von der nur Querschnitte der in die Vorrichtung
fallenden Bündel und P benötigt werden, braucht nicht kontinuierlich zu sein.
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Die Vorrichtung muß derart ausgebildet sein, daß tatsächlich jedes
der Elemente innerhalb des Querschnitts des Bündels liegt.
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In der Vorrichtung M werden die Ausgangsspannungen der Detektoren
D 1 und D 2 derart kombiniert, daß eine Spannung gleich Null entsteht, wenn die
Vorrichtung lediglich der Streustrahlung unterworfen ist, und zwar unabhängig von
der Intensität der Streustrahlung. Mit A ist ein Verstärker bezeichnet, der die
Spannung dermaßen verstärkt, daß sie ein Meßwerk oder eine Signalvorrichtung steuern
kann. Durch richtige Einstellung der Elemente der Vorrichtung M kann gesichert werden,
daß die Ausgangsspannung des Verstärkers A in Abwesenheit der zu messenden Strahlung
gleich Null ist.
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Wenn die beobachtete Strahlung auf die Streustrahlung überlagert
wird und wenn die Kennlinien der Detektoren und der Vorrichtungen M und A linear
sind, wird die Ausgangsspannung des VerstärkersA proportional der Spannung sein,
welche die zu beobachtende Strahlung in Abwesenheit von Streustrahlung hervorruft.
In dem beobachteten Fall kann somit der Einfluß der Streustrahlung vollkommen beseitigt
werden, so daß die zu messende Strahlung genau gemessen werden kann.
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Es wird an zweiter Stelle der Fall betrachtet, in dem das Spektrum
der zu messenden Strahlung sich über die Bänder d A,, AA2 und A Ä3 erstreckt.
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In dem Empfindlichkeitsbereich der Detektoren ist dieses Spektrum
im allgemeinen verschieden von dem der Streustrahlung, obgleich es sich über dieselben
Bänder erstreckt, so daß die Überlagerung der zu messenden Strahlung im allgemeinen
eine Ausgangsspannung im Verstärker A erzeugt. Falls die Spektren der Streustrahlung
und der zu ermittelnden Strahlung gleichzeitig die Kompensationsbedingungen der
Bänder A A2 und A A3 und des Bandes zí A1 erfüllen, lassen sich leicht ein Absorptionsfiltersystem
und eine Vorrichtung M finden, die den Strahlungen des Bandes dA, und der Bänder,
und A d12, verschiedene Wirkungen erteilen, in der Weise, daß eine Kompensation
entsteht, die sich nur auf die Streustrahlung bezieht.
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Auf optischem Wege kann man eine Kompensation durch die Detektoren
D 1 und D 2 mit verschiedenen Empfindlichkeitsbereichen erzielen. Bei Anwendung
verhältnismäßig enger, benachbarter Bänder nach Fig. 1 sind die für die BänderSil,
áA2 und dil, geltenden Spannungen stets proportional, sogar wenn die Spektralverteilung
der Streustrahlung sich während der Messung ändert.
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Die Anwendungen beziehen sich auf Vorrichtungen, die zum Beseitigen
des Einflusses der Sonnenstrahlen beim Messen der Infrarotstrahlung zwischen 2 und
3 u bestimmt sind, die durch einen heißen Körper mit einer Temperatur unterhalb
2000 C ausgesandt wird. Sowohl die direkte als auch die an der Oberfläche des beobachteten
Körpers zurückgestrahlte Strahlung sind als hinderliche Streustrahlung zu betrachten.
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Infolge der selektiven Absorption der Atmosphäre und infolge der
selektiven Zurückstrahlung weist diese selektive Strahlung keine unveränderliche,
spektrale Energieverteilung auf. Wenn man jedoch zwei benachbarte, enge Bänder betrachtet,
läßt sich der Einfluß der Streustrahlung nahezu vollkommen beseitigen.
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Wenn verschiedene Streustrahlungen vorhanden sind wobei einige bei
der Messung verschwinden oder sich unabhängig von den anderen ändern können, kann
im allgemeinen ein Ausgleich jeder der Gruppen der sich gleichzeitig ändernden Streustrahlungen
durch Anwendung eines Filterelementes mit einer hinreichenden Spektrumbreite in
Kombination mit einer hinreichenden Anzahl von Detektoren erzielt werden. Die Anzahl
von Detektoren ist
stets mindestens ein Element mehr als die Anzahl der sich nicht
gleichzeitig ändernden Streustrahlungen. Die einzigen, dabei kombinierbaren Streustrahlungen
sind diejenigen, deren Spektrum teilweise mit dem Spektrum der zu ermittelnden Strahlung
oder mit dem Spektrum einer bereits ausgeglichenen Streustrahlung zusammenfällt.