DE1498500A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Temperaturen - Google Patents

Description

Centre National de Reeherches Metallurgiques, Brüssel (Belgien) Assocation sana but luoratif

Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Temperaturen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen von Temperaturen vorzugsweise aber nicht ausschliesslich in Behältern, beispielsweise in öfen (metallurgische oder andere öfen), in Pfannen (metallurgische, Giess-Pfarmen od.dgl.), oder in eine oder mehrere Flüssigkeiten führenden Leitungen und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Erfindung ist gleichennassen anwendbar zum Messen von Temperaturen im Inneren pulverförmiger oder körniger Massen.

Temperaturen können auf verschiedene Art und Weise gemessen werden, beispielsweise durch Messen des elektrischen Widerstandes, durch Messen mittels Thermoelementen oder mittels Strahlungspyrometern u.a.m. Von besonderem Interesse ist die Temperaturmessmethode, die auf den Portpflanzungseigenschaften von Schallwellen beruht, denn derartige Messungen benötigen nur sehr kurze Zeiten und können auch innerhalb strömender Mittel vorgenommen werden, die störende Stoffe, wie Schlamm, Staub, Zunder, Schlacke, Schaum od.dgl. enthalten bzw. mit

sich führen. 909846/0154

Hr dat AuttragtvwhltMi «lit dl· Oabttmnordnung «tor Dautadmi PatantMwalttkMNMr. - GaridiUttaMI Mr Leistung und Zahlung: Nürnberg. Fafntpr·*·* haben kein· redtttverMedllche Wirkung.

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Bei bekannten Verfahren, die die besonderen Eigenschaften von Schallwellen ausnützen, lässt man diese Schallwellen den zu vermessenden Raum entlang einer Bahn durchlaufen, deren Länge im Voraus bekannt ist, und misst die von den Schallwellen für die Zurüeklecung dieses Vieles benötigte Zeit; es ist nämlich bekannt, daß die Fortpflanzuncsgeschwindigkeit von Schallwellen innerhalb eines bestimmten Mittels von der Temperatur, der Zusammensetzung des Mittels und dem Druck des bzw. in dem Mittel abhängig ist. Um den Einfluß der Zusammensetzung des Mittels und des darin herrschenden Druckes auszuschalten, führt man die Schallwellen auf einer langgestreckten Leitbahn aus einem geeigneten Stoff derart, daß diese Leitbahn die Zone des Behälters, innerhalb derer die mittlere Temperatur gemessen v/erden soll, umschliesst und misst die für die Zurücklegung dieses Weges von den Schallwellen benötigte Zeit.

Die Messgenauigkeit solcher bekannten Messmethoden ist jedoch bei höheren Temperaturen begrenzt, da in dem Maße, in dem die Temperatur steigt, die Änderung der Portpflanzungsgeschwindigkeit der Schallwellen in gasförmigen strömenden Mittels in Abhängigkeit von der Temperatur rasch kleiner wird. (Quadratische Gesetzmäßigkeit). ·

Man hat nun die Messgenauigkeit der Temperaturmessungendadurch verbessert, daß man den von den Schallwellen zurückzulegenden Weg vergrößert hat, was ausserdem noch den weiteren Vorteil mit sich brachte, daß man hierdurch die mittlere Temperatur im Behäüter od.dgl. besser kennzeichnete Meßwerte erhält.

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Bei bestimmten Messungen stösst man dabei ,Jedoch auf Schwierigkeiten bei der ftahl eines geeigneten Materials für die Herstellung derartiger L^itwege ausreichender Länge, beispielsweise in der Fora von Spulen oder Schleifen,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Verrichtung; zu schaffen, das die Überwinduni* der be^ sehriebenen Schwierigkeiten und Nachteile ermäglieh^ und bei dem man sieh, gegenüber bekannteii Appara^en^ insbesondere in Bezug guf den Scahll^ellenleiter vereinfachter Verrichtungen bedieiien kann. Insbesondere seil das Verfahren unel die YorriehtuBg für die Messung mittlerer Temperaturen, geeignet sein, wenn das schallempfangende Organ infolge der Kleinheit des Beredetes, in dem die Messung vorzunehmen igt, gedrängt gebaut sein muß, beispielsweise daRn, wenn die Temperatur einer Brennerflamme zu ermitteln ist, oder wenn dureh die Anwesen^ heit des schalienipfaBgenden Organes Störungen auftreten, beispielsweise dann, wenn die mittlere Temperatur in einem Leitungsabsehnitt, in einer Schmelze beim Giessen od.dgl, zu messen ist,

BemgejBäss ist ein "Verfahren zum Messen von Temperaturen gemäß tier Erfindung im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß in den Bereich.» in dem öle Temperatur gemessen werden, soll, eine Schallwelle geschickt wird, deren Fortpflanzung mittels el&es-Deiters -gesteuert, der Schalldruck am einer stelle des Leiters gemessen und aus dieser Messung die mittlere Temperatur des zwischen dieser Meistelle und dem si e& im

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des Bereiches befindliehen Leiterendes abgeleitet wird.

Das Verfahren gemäss der Erfindung beruht auf folgender Feststellung: Die reflektierte Schallwelle vereinigt sich mit der einfallenden Schallwelle auf der ganzen Länge des Leiters und die hierdurch entstehende V.'elle weist eine rä)m^/Hche Verteilung der Schalldruckpegel, also Zonen gleichen Druckes, entsprechend der Temperaturverteilung entlang dem Leiter auf.

Gemäß einer vorteilhaften Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Meßstelle festgehalten und die Frequenz der ausgesandten Schallwelle derart verändert, daß man einen Kajcirna'l- oder vorzugsweise den Minirnalwer^t des gemessenen Schalldruckpegels erhält, wobei dann diese Frequenz kennzeichnend für die festzustellende Temperatur ist.

Gemäß einer v/eiteren vorteilhaften Durchfuhrungsform des erfindungsgernässen Verfahrens läßt man die Schall frequenz unverändert und verändert die Lage der Meßstelle derart, daß man einen Maximal- oder vorzugsweise einen Minimalwert des Schalldruckpegels erhält, wobei dann die Lage der Meßstelle kennzeichnend ist für die festzustellende Temperatur.

Nach einer anderen vorteilhaften Durchführungsform des erfindungsgemäßen· Verfahrens werden der Meßpunkt und die Frequenz der ausgesendeten Schallwelle festgehalten und der Schalldruckpegel wird an einer entsprechend der Abhängigkeit dieses Druckes von der Temperatur geeichten Skala abgelesen.

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Besonders vorteilhaft ist es, an Stelle, an denen dieTemperatur gemessen werden soll, ebene und reine Schallwellen zu schicken.

Vorteilhafterweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Meßgenauigkeit dadurch erhöht, daß die Frequenz der ausgesandten Schallwellen erhöht wird.

Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführung form des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man, urn ein die Temperaturverteilung zu einem gegebenen Zeitpunkt entlang einer vorgegebenen Richtung darstellendes Diagramm zu erhalten, die Lage des Schallwellenleiters entlang dieser Richtung innerhalb des zu vermessenden Raumes verändert. Andererseits kann man gemäß der Erfindung gegebenenfalls zur Erstellung eines die räumliche Verteilung der Temperaturen innerhalb des gesamten zu untersuchenden Raumes zu einem gegebenen Zeitpunkt aufzeigenden Diagramms den Schallwellenleiter in allen Richtungen derart verstellen, daß mit demselben der ganze zu untersuchende Raum abgetastet wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteil der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielsweise und ohne einschränkende Bedeutung näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 schematisch und teilweise geschnitten ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.

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Pig. 2 schematisch ein Diagramm der in einer Vorrichtung nach Fig. 1 herrschenden Schalldruckverteilung,

Fig. 3 schematisch ein Diagramm ähnlich Fi.^. 2, eine etwas andere Schalldruckverteilung zeigend,

Fig. 4 schematisch und teilweise geschnitten ein Aufiführungsbeispiel der Vorrichtung ähnlich Fig. 1,

Fig. 5 schematisch ein weiteres Diagramm ähnlich Fig. 2 Fig. 6 schematisch ein weiteres Diagramm ähnlich Fig. 3

Fig. 7 schematisch und teilweise geschnitten ein anderes Ausführungsbeispiel einer er findungs gernäßen Vorrichtung zum Messen in einem im wesentlichen rechteckigen abgeschlossenen Raum,

Fig. 8 schematisch und teilweise geschnitten ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Meßung in einer Rohrleitung od.dgl. und

Fig. 9 schematisch und teilweise geschnitten ein Ausführungsbeispiel einer besonderen Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Schallwellenleiters.

Das in Fig. 1 dargestellte AusfÜhrungsbeipiel einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung gestattet die Meßung der in einem Behälter 2o herrschenden Temperatur. Diese Vorrichtung besteht aus einem Wellenleiter 1, einem Sender mit eine/Oszillator J einem Verstärker 8 und einem direkt an den V7ellenleiter 1 angeschlossenen Lautsprecher 3» ferner aus einer Empfangsanordnung, bestehend aus einer Mikrophonsonde h, deren eines Ende im Inneren des Wellenleiters 1 an der Stelle 5 als Me3-punkt dient, einem mit dieser Sonde verbundenen Mikrophon 6,

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einem Bandfilter Io und einem Verstärker 11; der Oszillator ist außerdem mit einer Registriereinrichtung Q verbunden und wird"vorteilhafterweise von dem Verstärker 11 gesteuert.

Diese Vorrichtung arbeitet folgendermaßeni

Vow Oszillator 7 aus schickt man über den Verstärker 8 ein Signal zum Lautsprecher j5j dieser sendet darauf eine Schallwelle aus, deren Portpflanzung innerhalb des Behälters 2o durch den Sehallwellenleiter 1 gelenkt wird. Dieser Leiter 1 wird von der Schallwelle auf seiner ganzen Länge in Richtunp; des Pfeiles 13 durchsetzt. Die reflektierte Uelle 14 vereinigt sich mit der einfallenden Welle IJ auf der gesamten Länge des Leiters I₃ v/odurch sich eine räumliche Verteilung der Schalldruckpege.l in Abhängigkeit von der Temperaturverteilun^ entlang dem Leiter 1 einstellt. Die Messung des Schalldruckpegels erfolgt an der Stelle 5 durch die Mikrophonsonde h, von wo der Meßwert an das Mikrophon 6 übertragen wird, um anschliessend über das Bandfilter Io im Verstärker 11 in Form eines elektrischen Signales zu erscheinen.

Erfindungsgemäß ist der Schallwellenleiter 1 hohl und an seinem sieh Im Inneren des Behälters 2o befindliehen Ende 2 abgeschlossen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeigpiel ist zwischen dem Verstärker 11 und dem Oszillator 7 für veränderliche, aber

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jeweils konstantgehaltene Frequenzen eine Verbindung eingezeichnet, um anzudeuten", daß der Oszillator 7 durch den Ver-•stärker 11 eingeregelt werden kann, nämlich auf den Schalldruckpegel an der Meßstelle 5, wodurch vollautomatischer Betrieb der verwendeten Meßvorrichtung ermöglicht wird. Der Oszillator ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Regler, einer Registriereinrichtung oder einem Anzeigegerät, beispielsweise einem Voltmeter, Oszillographen od.dgl. verbunden» Sobald der Oszillator 7 in Betrieb ist, spricht die Registriereinrichtung od.dgl. 9 an und zeigt in geeichten Einheiten einen Wert, der für die zu messende Temperatur kennzeichnend ist.

Man kann aber auch auf die Verbindung zwischen dem Oszillator und dem Verstärker 11 verzichten: In diesem Fall wird der Oszillator 7 von Hand im Abhängigkeit von der durch den Verstärker 11 «ngebenen Anzeige gesteuert; dabei spielt der Regler, die Registriereinrichtung oder das Anzeigegerät od.dgl.9 dieselbe Rolle, wie im vorhergehend beschriebenen Fall.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, Bandfilter Io und Verstärker 11 so zu wählen, daß die vom Verstärker 11 ge-

zum
lieferte Spannung proportional/am Meßpunkt 5 gemessenen Schalldruckpegel und der Proportionalitätskoeffizient innerhalb des vom Bandfilter Io durchgelassenen Frequenzbandes konstant ist.

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Gemäss der Erfindung besteht der Schallwellenleiter aus einem feuerfesten Material, beispielsweise aus Ton (Aluminiumoxyd), Siliziumkarbid oder einem Speziaistahl.

Besteht der Wellenleiter aus Ton (Aluminiumoxyd), so ist es empfehlenswertjhierfür desto reineres Material zu verwenden, je höher die Temperaturen sind. Im Allgemeinen wird in diesem Falle Tonerde mit einem Reinheitsgrad von mehr als 95$ verwendet. ,

Besteht der Wellenleiter 1 aus Siliziumkarbid, ist es besonders vorteilhaft, Material mit einem Reinheitsgrad von mehr als Jo% zu verwanden.

Besteht der Wellenleiter aus einem hochhitzebeständigen Stahl, so wird gemäss der Erfindung ein Stahl gemäss der Norm des American Iron and Steel Institute (AISI) AISI Jo4 oder 31o empfohlen, für die folgende Zusammensetzungstoleranzen festge-

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legt sindι

AISI 3o4: Kohlenstoff: maximal o,o8#

Mangan: maximal 2.%

Phosphor: maximal o,o45#

Schwefel: maximal o.ojoji

Silizium: maximal 1% Chrom? zwischen l8# und 2o% Nickel: zwischen 8# und Zunderbeständig bis 875°C

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- Io -

AISI 31ο; Kohlenstoff: ο,25# maximal

Mangan: 2% maximal

Phosphor: o.o45# maximal

Schwefel: o,o3o# maximal

Silizium: 1,5$ maximal

Chrom: zwischen 2k% und 26$ Nickel: zwischen 19% und 22$ Zunderbeständig bis 1275°C

In den Figuren 2 und 3 sind schematisch zwei Diagramme dargestellt, die zwei verschiedene Verteilungen der Schalldruckpegel entlang dem Wellenleiter 1 zeigen. Hierbei sind.längs der Abszis% die Achse des Wellenleiters 1 und auf die Ordinate die Schalldruckpegel aufgetragen; Nullpunkt der Koordinaten ist das Ende 2 des Wellenleiters 1. Die ausgezogenen Kurven beziehen sich auf die Schalldruckpegelverteilung bei der Temperatur T-, die gestrichelt gezeichneten Kurven auf die Druckverteilung bei der Temperatur T«.

Die in dem Diagramm der Pig. 2 dargestellte Schalldruckpegelverteilung ist einfach und zeigt bei M am Ende 2 des Wellenleiters 1 ein Maximum und'bei dem vorzugsweise als Meßpunkt gewählten Funkt 5 ein Minimum fei,. Zwischen dem Maximum M und dem Minimum m- verläuft die Druckänderung auf der ganzen Länge des Wellenleiters 1 innerhalb" des Behälters od.dgl. 2o stetig. Bei dem gewählten Beispiel entspricht diese Wellenleiterlänge einem Vierteil der Wellenlänge der zur Messung verwendeten Wellen.

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Aus dem Diagramm erkennt man, daß für eine Temperatur T, das Minimum des Schalldruckes gleich M₁ ist, während es für eine Temperatur T₂ gleich m₂ ist. Man erkennt ferner, daß Änderungen der Temperatur entlang des Wellenleiters 1 die Lage der zugeordneten Schalldruckpegel verändern. Will man das Schalldruck-Minimum nu am Meßpunkt 5 erhalten, muß man den Verlauf der Kurve T„ derart ändern, daß m₂ in den Meßpunkt 5 fällt, was durch eine entsprechende Änderung der Frequenz der ausgesandten Welle erreicht werden kann. |

Aus Gründen der Vereinfachung sind bei diesem Diagramm die Minima M. und m^ als im Wert gleich angenommen. In Wirklichkeit können diese im Wert sich untereinander geringfügig unterscheiden.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Druckverteilung zwischen dem Ende 2 des Wellenleiters 1 und dem Meßpunkt 5 sind drei Maxima M, M. und M¹., zu sehen, von denen das erste M mit dem Ende 2 des Leiters 1 zusammenfällt; ferner weist diese Druckverteilung drei Minima ei, m' und m^f ^auf, von denen das dritte m* - mit dem Meßpunkt 5 zusammenfällt. Der keinste Wert des Schalldruckes am Meßpunkt 5 ist für eine Temperatur T- gleich m*, und wird für eine Temperatur T gleich m*. Der Abstand bzw. die Differenz zwischen zwei benachbarten Minima, etwa zwischen m. und m*, ist gleich der halben Wellenlänge der benutzten Schallwelle, wie dies auf der Abszisse des Diagrammes angezeigt ist. Auch in diesem Falle muß man, um das Sohalldruckminimum m^f ₂ nach einer Temperaturänderung von T.auf T_g am Meßpunkt 5 konstant zu halten,

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die Frequenz der ausgesandten Schallwelle entsprechend ändern, die im Beispiel nach Fig. 2.

Auch in Fig. Z> sind zur besseren Verdeutlichung die Werte der Minima m' und m^f ₂ als gleich angenommen, obgleich auch in diesem Fall in Wirklichkeit die Werte m' und m¹ ₂ ein wenig voneinander verschieden sein werden.

Aus dem Diagramm Fig. 5 ist zu erkennen, daß am Meßpunkt 5 der Schalldruckpegel bei der Temperatur T₁ gleich m'^ ist, während bei einer Temperatur Tp dieser Wert A^f ₂ beträgt. Der Druckunterschied zwischen m¹. und A"*p, bedingt durch eine Temperatüränderung von T₁ auf Tg, ist groß und wichtig, denn er kennzeichnet die größte Empfindlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens im Bereich der Schalldruck-Minima. Vergleicht man nämlich" diese Differenzen mit denen zwischen den Differenzen im Bereich der Maxima, erkennt man, daß diese letzteren weniger ausgeprägt sind. Daraus ergibt sich, daß das erfindungsgemäße Verfahren im Bereich der Maxima weniger empfindlich ist, so daß man im Allgemeinen vorzugsweise im Bereich der Minima arbeitet.

Nachfolgend wird gezeigt, warum durch Erhöhung der Frequenz der ausgesandten Schallwelle die Meßgenauigkeit erhöht werden kann: Ein Vergiftich der beiden Diagramme der Fig. 2 und Fig. J zeigt, daß der Ordinatenabschnitt A'₂ m* in Flg. j5 größer ist, als der entsprechende Ordinatenabschnitt ApHi₁ in Fig.2j das heißt aber, daß ein Zusammenfallen des Schalldruckpegel-Minimums mit dem Meßpunkt 5 im Falle der Fig. 5 leichter zu

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.erreichen ist, als im Falle der Pig.2, und daher im Falle der Fig. 2 auch die Meßgenauigkeit grosser ist.

Anstatt in der eben beschriebenen Weise die Frequenz der aus-* gesandten Schallwelle zu ändern, kann diese Frequenz auf einem konstanten Wert gehalten werden und der Meßpunkt 5 entlang dem Wellenleiter 1 derart in seiner Lage verändert werden daß er sich bei einer Verschiebung des Schalldruckpegel-Minimums infolge einer Änderung der zu messenden Temperatur immer innerhalb dieses Bereiches befindet. Eine derartige Ortsveränderung des Meßpunktes 5 kann beispielsweise durch entsprechendes Verschieben der Mikrophonsonde 4 im I_nneren des Wellenleiters 1 erreicht werden, wobei dann die Größe dieser Verschiebung für die im Behälter od.dgl. 2o auftretende Temperaturänderung kennzeichnend ist.

Es ist sofort zu erkennen, daß durch die Kombination der beiden beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrensarten, d.h. durch Kombination der Frequenzänderung mit der Abstandsänderung zwischen dem Ende 2 des Wellenleiters 1 und dem Meßpunkt 5, ein Diagramm erhalten werden kann, das die Temperaturverteilung entlang einer gegebenen Richtung zu einem gegebenen Zeitpunkt aufzeigt.

Ein derartiges Diagramm erhälb man aber auch, wenn man entlang dieser gegebenen Richtung den Wellenleiter 1 zusammen mit der Mikrophonsonde 4 verschiebt, wobei die MikPöphonsonde 4 gegenüber dem Wellenleiter 1 ihre Lage unverändert beibehält.

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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dadurch erreicht, daß man den Wellenleiter 1 zusammen mit der Mikroponsonde 4 in allen Richtungen beweglich ausbildet, so daß der ganze Raum 2o abgetastet werden kann; auf diese Weise kann man ein Diagramm erstellen, das die Temperaturverteilung im gesamten Raum 2o aufzeigt.

In den Figuren 4-6 ist beispielsweise eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt, bei dem die Temperatur durch Messung des Schalldruckpegels an einem Punkt des Wellenleiters 1 ermitteis wird, wobei die Frequenz der ausgesendeten Schallwelle konstant und gleichzeitig die Lage des Meßpunktes 5 unverändert gehalten werden und der Wert des Schalldruckpegels an einer vorher gemäß seiner Temperaturabhängigkeit geeichten Skala abgelesen wird. Dabei ist Fig. 4·ähnlich der Fig. 1 undin beiden Figuren werden für dieselben Teile dieselben Bezugszeichen verwendet.

Die Fig. 5 weist diesdben Bezugszeichen wie Fig. 2 auf, mit

der sie Ähnlichkeit hat; im Gegensatz zu letzterer sind aber die Druckverteilungskurven in Fig. 5 so verschoben, daß die Änderung des Schalldruckpegels - von A. nach Ap - die sich aufgrund einer Temperaturänderung von T nach T am Meßpunkt 5 einstellt, besser hervortritt. Fig. 6 weist diesselben Bezugszeichen wie Fig. 3 auf, aber auch hier sind aus dem gleichen Grund, nämlich um die Änderung des Schalldruckpegels - hier vor. A¹ ^ nach A¹ ρ - die sich aus einer Temperaturänderung von T-,

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nach Tp am Meßpunkt 5 ergeben,besser hervortreten zu lassen, die Sehalldruckverteiluhgskurven verschoben.

Bei der in den Fig. 4 -.6 schematisch erläuterten weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensart wird zur Feststellung der Temperatur Tp die Frequenz der zur Messung benutzten Sohallwell konstant gehalten und gleichzeitig behält der Meßpunkt seine Lage unverändert beij abgelegen wird der Wert des Schalldruckpegels - A₂ in Fig. 5 bzw. A^fρ in Fig. 6 - an einer im Voraus entsprechend der Abhängigkeit desselben von der Temperatur geeichten Skala.

Diese Verfahrensweise ist besonders vorteilhaft, denn man nimmt hierbei weder eine Änderung der ausgesandten Schallfrequenze noch eine Verschiebung des Meßpunktes 5 zur Hilfe. Dadurch wird erreicht, daß die verwendete Vorrichtung besonders einfach im Aufbau und Bedienung, sowie klein und leicht transportierbar ausgeführt werden kann.

Bemerkenswert ist hierbei, daß unter gewissen Umständen, beispielsweise wenn ein Versorgungsnetz mit konstanter Spannung und konstanter Frequenz zur Verfügung steht, gegebenenfalls auf den Oszillator J und Verstärker 8 verzichtet und der Lautsprecher 3 direkt vom Netz gespeist werden kann.

Auch kann gegebenenfalls auf den Mikrophonverstärker verzichtet und dieser durch die Gleichrichterbrücke ersetzt werden, die direkt mit einem Anzeigegerät 9 verbunden ist.

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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird gemäß Fig. 7 in.einem Behälter od.dgl. 2o

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mit rechteckigem Querschnitt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Temperatur gemessen. Dieser Behälter 2o wird von einem Wellenleiter 1 durchsetzt, dessen besondere Ausbildung bzw. Form dazu bestimmt ist, genauere Messung der mittleren, im Behälter 2o herrschenden Temperatur zu gewährleisten. An seinem im Inneren des Behälters 2o liegenden Ende ist dieser Leiter 1 abgeschlossen, während sein anderes Ende mit dem Lautsprecher 3 verbunden 1st. Die Sonde 4 dient auch hier zur Meßung des Schalldruckpegels am Punkt 5 im Inneren des Leiters 1, während das andere ,Ende dieser Sonde mit dem Mikrophon 6 verbunden ist. Alle weiteren Bestandteile dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in Fig. 7 nicht dargestellt, entsprechen jedoch den in Fig. 1 dargestellten.

Bei dem in Fig. 8 dargestellten AusfUhrungsbejfepiel ist der Behälter 2o, in dem die Temperatur zu messen 1st, rohrförmig ausgebildet und im Inneren desselben zirkuliert ein bestimmtes strömendes Mittel. Um die Strömung nicht zu stören, empfiehlt sich, Messeinrichtung mit kleinstmöglichem Durchmesser zu verwenden.

Es ist klar, daß die hier herrschenden Verhältnisse eine An- . Ordnung der Mikrophonsonde im Inneren des Wellenleiters 1 in der in den Fig. 1-4 gezeigten Art nicht zulassen. Gemäß dieser Weiterbildung der ,Erfindung wird daher die Sonde k außerhalb des Leiters 1 angeordnet, wobei das Ende dieser Sonde so

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'ausgebildet ist, daß es in den Leiter 1 eindringt, um so eine Messung am gewählten Punkt 5 zu ermöglichen.

In bestimmten Fällen kann es sich als vorteilhaft erweisen, die Länge des Wellenleiters 1 zu ändern, ohne daß dadurch der Meßpunkt 5 oder die Mikrophonsnnde 4 ihre Lagen verändern. Erfindungsgemäß wird in einem solchen Falle ein Wellenleiter 1 verwendet, der gemäß Fig. 9 aus zwei ineinander verschiebbaren Teilen besteht. Dieser dargestellte Wellenleiter 1 -weist einen Teil mit dem abgeschlossenen Ende 2 auf, der außen auf dem zweiten, mit dem Leutsprecher 3 verbundenen Teil des Leiters 1 gleitet.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es sind verschiedene Abwandlungen möglich, ohne daß dabei der Bereich der Erfindung verlassen würde. Insbesondere sind vorteilhafte Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Erfindungsmerkmale möglich.

- Ansprüche

Patentanwälte

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Claims (12)

Ansprüche

1. Verfahren zum Messen von Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bereich, dessen Temperatur zu messen ist, eine Schallwelle gesendet wird, deren Fortpflanzung in einem Leiter erfolgt, daß an einem Punkt dieses Leiters der Schalldruckpegel gemessen wird, und daß aus dem so erhaltenen Meßwert der Wert der mittleren, im Bereich zwischen diesem Punkt des Leiters und dem Ende dieses Leiters herrschenden Temperatur bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß der Meßpunkt auf dem leiter in seiner Lage festgehalten und die Frequenz der ausgesandten Schallwelle derart verändert wird, daß sich ein Maximal-, vorzugsweise aber ein Minimalwert des gemessenen SchäXLdruckpegels ergibt und diese Frenquenz zur Kennzeichnung der zu messenden Temperatur dient.

J. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ₃ daß die Frequenz der ausgesandten Schallwelle konstant gehalten, die Lage des Meßpunktes auf dem Wellenleiter derart verändert wird, daß sich ein Maximal-, vorzugsweise aber ein Minimalwert für den Schalldruckpegel einstellt und die dabei festgestellte Lage des Meßpunktes zur Kennzeichnung der zu messenden Temperatur dient.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der ausgesandten Schallwelle konstant und die Lage des Meßpunktes unverändert gehalten werden und daß der oo druckpegel an einer entsprechend der Abhängigkeit dier .-

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Druckes von der Temperatur geeichten Skala abgelesen wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet,· daß die in den Bereich, in dem die Temperatur gemessen werden soll, gesandte Schallwelle eine reine, ebene Schallwelle ist.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgenauigkeit durch Erhöhung der Frequenz der ausgesandten Schallwelle vergrößert wird.

7· Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Schallwellenleiter in einem Bereich, z.B. Behälter od.dgl., in dem die Temperatur gemessen werden soll, in einer gegebenen Richtung verändert wird, um ein Diagramm aufzustellen, das die Temperaturverteilung entlang dieser gegebenen Richtung zu einem gegebenen Zeitpunkt aufzeigt.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Schallwellenleiters derart verändert wird, daß der ganze zu vermessende Raum bestrichen wird, um ein Diagramm zu erstellen, das die räumliche Verteilung der Temperaturen innerhalb dieses gesamten Raumes zu einem gegebenen Zeitpunkt aufzeigt.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem

oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen

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Wellenleiter (l), einen Sender, bestehend aus einem Oszillator (7) und gegebenenfalls einem Kraftverstärker (8) und einem mit dem Leiter (l) verbunden Lautsprecher (j), einem Empfänger, bestehend aus einer Mikrophonsonde (4), deren eines Ende mit dem Inneren des Leiters (l) am Meßpunkt (5) verbunden ist, ein mit dieser Sonde (4) gegebenenfalls .über ein Bandfilter (lo) und einen Verstärker (ll) - verbundenes Mikrophon (6) und daß schliesslich der Oszillator (7) mit einer Registriereinrichtung (9) verbunden ist und vorzugsweise vom Verstärker (ll) gesteuert wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallwellenleiter (l) hohl und an seinem einen, im zu vermessenden Raum (2o) liegenden Ende (2) abgeschlossen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 und /oder Io, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandfilter (lo) und der Verstärker (ll) so ausgelegt wind, daß die vom Verstärker (ll) gelieferte elektrische Sapnnung proportional dem am Meßpunkt (5) gemessenen Schalldruckpegel ist und der Proportionalitätskoeffizient innerhalb des vorn Bandfilter (Io) durchgelassenen Frequenzbandes konstant ist.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallwellenleiter (l) aus feuerbeständigem Material- zum Beispiel ΐοη (Aluminiinmoyyd), Siliziumkarbid oder SpezialStahl, besteht.

Patentanwälte 909846/01 5 4 ...;·; ·.. ;; -

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