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MESSWERTGKRER EINIS GESANTSTRAHLUNG-STROMVKRH@NTNIS-PYROMENTERS Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf SLrahlungapyrometer, welche die Temperatur
ausstrahlender Körper nach dom Verhältnis der Gesamtstrahlströme messen, genauer
gesprochen, auf Meßwertgebern von Strahlungspyrometern mit konzentrierender Befraktione-g
Reflexions-und und verschiedener Art Lichtleitungaoptik.
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Es sind Meßwertgeber für pyrometer zur Messung der Temp eratur von
ausstrahlonden Körpern nach dem Intensitätsverhältnia der Gesamtßtrahletr3me bekannt,derenBauarteineVerteilung
der beiden Strahlungsströme in der Zeit, mit Hilfe von Drehblande, und im Raume
mit Hilfe verschiedenartiger optischer Systeme, die den Strahlungaatrom in zwei
auf entsprechende Strahlungsempfanger einfallende Strömt teilt, vorsieht.
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AU dieu Geräte aind jedoch aowohl in Heratellung al9 auch in Betrieb
komplizert. Um aolchor Art Nachteile zu beseitigen, wurde vorgeschlagen, zur Entzweiung
des Strablungsstroms einen halbtransparenten Spiegel zu nutzen. Der spektrale Durchlaßkenvwert
des letzteren jedoch verändert dan Kmissionsspektrum des auf den Empfänger einfallenden
Stroms, wodurch die Meßgenauigkeit in bedeutendem maße beeinträchtigt wird.
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Wie bekannt, war keine einzige der bisher in Vorschlag gebrachten
bautechniaschen Entwicklungen der Meßwertgeber von Gesawmtstrahlung-, Stromverhältnis-Pyrometer
zur Ermittlung vom Tamperaturen ausstrahlender Körper auf Industrieebene verwirklicht.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung der erwähnten
Nacyhteile, d.h. Verbesserung der metrologischen und Betriebseigenschaften des MeSwertebers.
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Der erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, die in der Entwiaklung
sinon einfachen und dabei kompakten, untel sohwierigen Betriebsverhältnissen bei
Hochtemperaturüberwachung völlig zuverlässigen Meßwertgebers bestcht.
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Water Nutzung eines Meßwertgebers in einem die Temperatur ausstrahlender
Körper nach dem Intensitätsverhältnis der Gesamtstrahlungsströmo messenden Pyrometer,
der zwel *trahlP empfängor einschließt sowie ein Mittel zur Umwandlung dem Strahlungsstroms
nacra vorgegebener OIntensitätsabhängigkeit des Durchflußstroms von Wellenlänge,
wurde die obenerwähnte Aufgabe dadurch welbst,. daßdieStrahlungappfängerderBmJBmn
hintereinander angeordnet sidn, daß die empfindloiche Fläche dos vorderom (im Sinne
des Strahlengangs) Empfängers die semsible flache des hinteren Empfängers nicht
völlig überschattet,wobei die Einrichtung zur Umwandlung des strahlstroms zwizchen
den Strahlungsempfängern angeordnet ist.
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Us die Möglichkeitamgewinnen,dmmmeJtMrtgmhmrhmmtM lich des Espfangstrahlungstroms
zu justieren, ist es ainmevoll, die Expßänger mit Eingenfssungen zu verschen zwecke
mäglicher
Verschiebung in bezug aufeinander.
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Als Binrichtung zur des nib des vorgegebenen Intensitatsabhangigkeit
des Durchflußstroms von der Wellenlängs kann insbesondere ein als planparallele
Platte ausgeführtes Lichtfilter dienen.
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Starrheit der Meßwertgeberkonstruktion kann erzielt werden ducrch
Befestigung der Strahlungsempfänger an die Strin-und Rückfläche der Lichtfilterplatte.
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Lauft varließender Erfinuung können beliebige nichtsele ! B-tive
Empfänger als Strahlungsempfänger dienen; Bequemlichkeit bieten, z.B. Bolometer,
deren Sensibilitätaflächen aus gel oder teilweise transparentem Film gebildet sind
ecm Druchlaß des Strahlungstroms zu dem Am Strahlenweg zuhinterst angeordneten Empfänger.
Bequemlichkeit bieten auch Tehermobatterien, deren sensible Oberfläche in Scheibenform
mit Segmentausschnitten gebildet ist, oder auch Bolometer, deren Sensibilitätsflächen
so angeordnet sind, daß sie eine Kuve deaBlaehtoßplwendeltptbilden @ bdit dan für
die Strahlen des sichtbaren Spektrums undurensichtige als p@nnparallele Platte ausgeführte
Lichtfilter genatst wird, erweist es sich als zwecmäßig, in der Platte tu Durchgangsbobrung
vorzusehen, um den Mewvorgang visuell verfolgen zu können. nachfolgened wird die
Erfndung an hand einiger Verwirklichungsvarianten veranschaulicht unter Beigabe
von Zeichmmgem, auf welchan es zeigt:
Abb. 1 das bauliche Scheme
eines Meßwertgeberz des Gesamtstrahlungspyrometers zur messung der Temperatur ausstrablender
Körper nach dem Intensitätsverhältnis der Strahlungsz stxoduos Abbé 2 die Anordnungsskizze
der Thermoelemente der Strahlungsempfänger, welche in Form von Scheiben mit segmene-MMehnittwn
gebildet sind; Abb* 3 die Anordnung des vorderen und des hinteren Strahlungsempfängers,
bezw. der Bolometer, dere Sensibilitätsflächen als Flachdoppelwendelkurve ausgebildet
sind; Abb. 4 die Bauart eines Meßwertgebers mit zwei Bolowetern autre dunaen Schicht
als Strahlung empfänger, von denen der vordere gelocht (gitterartig) ausgeführt
ist; Abot5 den Schnitt eines meßwertgebers mit Bolometern als Strahlungsempfängern,
deren Sensibilitätsflächen an der strin- und Ruckseite des Lichtfilters starr befestigt
sind.
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Der von den fokussierenden optischen Geräten 2 (linse, Spiegel, Lichtleiter0
des Pyrometers aufgenommene Strahlungsstrom 1 (s.Abb.1) wird auf den Strhalungsempfänger
3 reflektier@ ein Tell des Stromes fällt auf die den Strahlungsempfänger 3 bildnd
Dermoelement 5-5) eine Suannung auslöst, die zum Gesamtstrahlungsstrom in proportionellem
Verhaltnis steht, Die zwischen den Elementen 4 durobg Strahlungsenergie fließt durch
das Lichtfilter 6, welches die Umwandlung des Strahlungsstroms nach vorgegebenar
Intensitätsabhänggkeit zwischen Druchflußstron und Länge der die erforderliche spektralcharkateristik
K (#) besitzenden Welle besorgt, einfällt auf das Thermoelement 7 des zweiten Stranlungsempfängers
8 und auf den Klemmen (9-9) desselben
eine Spannung aumlöst., die
nunmehr proportionell ist zu dem K (#) -fach veränderten Strahlungsstrom.
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Oh eine derartige Tandem-Bauart des mit zwei Strahlungstotem ausgestatteten
Meßwertgebers zu erzielen, sind die thermoelemente 4 and 7 relativ zueinander dermaßen
verschoben, daß die Aufnahmeflächen der Tehermoelemente des Empfängers 3 die Arbeitaflachen
der Thermolemente des Empfängers 8 nciht völlig überschattne. Sollte das Lichtfilter
6 einen fQr die Tisi ausreichenden Teil des sichtbaren spektrums durchlassen, so
kann die visuelle Überwachung durch die im Gehäuse des Pyrometers vorgeschenen durch
Visierfenster 10 abgedeckte Öffnung (in den Abbildunen nicht dargeatellt) 900-schchen.
Läßt das Lichtfilter 6 das sichtbare Spektrum nicht durch, und dAs Auge hat seine
Visierrolle auszuüben (üblicherwei* genügt eine Einstellung nach der Höchstspannung
an den Klemmen der Strahlungsempfänger 3 oder 8), so besteht die Mqglichkeit, im
Lichtfilter 6 eine kleine Öffnung 11 zu bidlen, welche durch die Sensibiliätsflächen
der Strahlungsempfänger 3 und 8 nicht überschattet wird.
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Ab.b 2 veranschaulicht de Meßwertgeber in einer ausführung, bei der
als Strahlugnsempfänger in Form von Scheiben mit Segmentausschnitten gebildete Thermobatterien
genutzt 8i* Hier wird sichtbar, daß die an der Vorderseite des Lichtfilters 6 (im
Abb. 2 nicht dargeatellt) befindliche Thermoelemente 4 fdes Strahlempfängers 3 dio
Thermoelemente 7 welche
auf der R2ckseite des Lichtfilters angeordnet
sind, nicht überschatten.
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Bei der Einstellung können die Strahlungsempfänger 3 und 8 relative
zueinander erschoben und in der auf rild 2 veranschaulichten Stellung fixiert werden.
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Eine derartige Bauart kann auch bei@ Strahlungsempfängern in Anwendung
gelangen, welche die Strahlungsenergie nicht nach dem thermoelektrischen Prinzip
unwandeln.
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Für Empfänger des bolometrischen Types ist die in Abb. 3 dargestellte
Tandem-Bauart eines Bi-Strahlung-Enfpängers äußerst effektiv. Hier sind die Empfänger
(in Abb.3 nicht dargestellt) an beidan titan des Lichtfilters (in Abb. 3 nicht geseigt)
in Form einander nicht beschattander Doppelrendelm 4 und 7 angeordnete Abb. 4 ist
eine schamatische Darstellung des Meßwertgebore eines Pyrometers mit folgenden Baueinheiten:
vorderer (in Sinne des Strahlenwegs) Strahlungsempfänger 3 mit sensibler Fläche
in Form eines geochten oder teilweilse transperentenFilmeeinenBolometermLichtfilter6watUhmeBdiNN<
denStrahlungMtromenochdefvorgeaeenemIntenetttwet'j hängigkeit des Durchflußstromes
von der Wellenlfänge sowie hinteren Strhalungsempfänger 8, dessen Sensibilitätskfläche
. durch den vorderen strahlungsempfänger 3 nicht völig übert wird.
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Tehcnologisch einfach und gümstig ist das in Abb. 5 dargestellte
Schema. In diesem Falle werden die in Form eines Filmes gebildeten Strahlungsempfänger
auf diese oder jene Art
angeerdnet, so z.B. auf Zwischenlagen (zur
Veringerung der Inertialeigenschaft und Günstigkeit des ZusammenbausA) an beiden
Beiten (Frontal- und Fückseite0 des Lichtfilters entsprechend festgeklet.
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Entsprechend dem Rennpunktabstand des optischen Systems 2. der Länge
des "hinteren Abschntits" und der Starke des Lichtfilbers 6 können die Thermoelemente
4 und 7 mit einigermadem unterschiedlichen Ausmaßen gebildet sein, Aus Abb. 5 wird
ernichtlich, daß hier im Me wwertgeber Ans ABb. 5 wird eraichtlich, daß hier im
Meßwertgeber 4"our komzentrierende Optik anstelle von Spiegeln oder Linsen lichtkeiter
2 (ans Quern, Saphir u.dgl.nohr0 genutzt wrden.
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Im solchen Falle sind die Ausmaße der Ringe der Thermoelemente unter
Berücksichtigung des Abstandes von der Stirmseitenflache des lichtleiters und des
Durchmessers des letzw