DE1573143A1

DE1573143A1 - Device for measuring the temperature of an object placed in an enclosure and radiometer

Info

Publication number: DE1573143A1
Application number: DE19661573143
Authority: DE
Inventors: Durland Douglas H
Original assignee: Beckman Instruments Inc
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1965-09-03
Filing date: 1966-09-01
Publication date: 1969-10-02
Also published as: GB1157181A; DE1573143B2

Description

Dr. phil. G. B. HAGEN / 1573143Dr. phil. G. B. HAGEN / 1573143

Patentanwalt ΓΙϊρϋΓPatent attorney ΓΙϊρϋΓ

MUNCHEN-SOLLN |_£arfjiicht£iandert wsrd;n Franz-Hals-Straße 21 Telefon 796213 MUNCHEN-SOLLN | _ £ arfjiicht £ iandert wsrd; n Franz-Hals-Strasse 21 Telephone 796213

Μ 1916 Macken, den 51· August 1966 Μ 1916 Macken, August 51, 1966

Dr.H./Dr.S./Ar.Dr.H./Dr.S./Ar.

Beckman Instrumente, Inc. 2500 Harbor Boulevard Fullertön, CaliforniaBeckman Instruments, Inc. 2500 Harbor Boulevard Fullertön, California

U.S.A.UNITED STATES.

Vorrichtung zum Il esa on der temperatur eines la einer Umhüllung angeordneten Objekta und Radiometer.Device for Il esa on the temperature of a la an envelope arranged object and radiometer.

Prioritätt U.S.A.ι 3· September 1965} U.S. Serial No. 485 055· . Priority USA ι 3 · September 1965} US Serial No. 485 055.

Die Erfindung besieht sieh allgemein auf eine Vorrichtung mit einem geregelten Temperaturgebiet, in dem ein Objekt angeordnet wird und dessen !Temperatur konstant gehalten wird. Die Vorrichtung 1st insbesondere beispielsweise bei Zentrifugen anwendbar, bei denen der Zentrifugenrotor in einer temperaturgeregelten Umgebung betrieben wird. Die Erfordernisse bei solohen Zentrifugensystemen sind all-ο gemein im US-Patent 2 885 188, ausgegeben am 5· Hai 1959«The invention generally relates to an apparatus with a regulated temperature area in which an object is arranged and its temperature is kept constant. The device is particularly for example at Centrifuges applicable in which the centrifuge rotor is operated in a temperature-controlled environment. the Requirements for single centrifuge systems are all ο common in US Patent 2,885,188, issued on 5 · Hai 1959 «

oo erläutert.
*■«oo explained.
* ■ «

<=> Bei präparativen und analytischen Zentrifugen wird ein <=> For preparative and analytical centrifuges, a

^ Eotor, der verschiedene Höhlungen sum Unterstiitsen von^ Eotor, the various cavities sum supported by

Rohren aufweist, die die su sentrifugierende Probenlö-Has tubes that carry the centrifuging sample solution Bayeriiche Vereinibink München 820993Bayeriiche Vereinibink Munich 820993 BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

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sung halten, in einer eine Vakuumkammer bildenden Umhüllung mit hoher Botationsgesehwindigkeit geschleudert· Man ist bemüht, Temperaturgradienten durch den Botor minimal zu halten, da sonst die untersuchte Probenlösung und die Analyse dieser Lösung ungünstig beeinflußt werden können.hold sung, hurled in an envelope forming a vacuum chamber at high botation speed Efforts are made to keep temperature gradients through the Botor to a minimum, since otherwise the examined sample solution and the analysis of this solution would be adversely affected can be.

Wärmeübertragung auf den und rom Rotor tritt hauptsäch-} lieh auf Tier Arten auf:Heat transfer to and from the rotor occurs mainly in animal species:

1. Aerodynamische Erwärmung an der Oberfläche dee Rotors,1. Aerodynamic heating on the surface dee Rotors,

2. Wärmeleitung vom Antriebsmotor zum Botor über das Getriebe und durch die Antriebswelle,2. Heat conduction from the drive motor to the botor via the Transmission and through the drive shaft,

3. Wärmeleitung zum Botor durch die Stützlager des Rotors und über die Antriebswelle und3. Heat conduction to the Botor through the support bearings of the rotor and via the drive shaft and

4-· Strahlunggaustausch zwischen dem Botor und der ihn4- · Radiation exchange between the botor and the him umschließenden Vakuumkammer·surrounding vacuum chamber

Aerodynamische Erwärmung kann minimal gehalten werden, indem man die Vakuumkammer bei Druckwerten unter einem Tausendstel Millimeter Quecksilbersäule halt· Wärmeleitung vom Antriebsmotor über das Getriebe und Wärmeleitung durch die Lager kann durch Wasserkühlung minimal gehalten werden.Aerodynamic heating can be kept to a minimum by keeping the vacuum chamber at pressures below a thousandth of a millimeter of mercury · conduction from the drive motor via the gearbox and heat conduction through the bearings can be kept to a minimum by water cooling.

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Dl· Geschwindigkeit bzw· das Ausmaß der Wärmeübertragung zwischen Sotor und umschließender Vakuumkammer 1st haupts&ohlloh «iii« Funktion der lemperaturdifferenz zwischen beiden.« Daher werden die Temperaturgradient en und ebenso dl« absolute Rotorteaperatur äußerst stark durch diese Differenz beeinflußt. Wahrend des Betriebs suoht der Botor bei bestimmter Drehsahl eine Gleichgewichtetemperatur einzunehmen· wem* demnach der Rotor während eines Betriebsganges mit rerschiedener Drehsahl betrieben wird, was oft der Fall ist, ( hat die Rotortemperatur die neigung, sich entsprechend zu Terindern.Dl · speed or · the extent of heat transfer between the motor and the surrounding vacuum chamber is the main function of the temperature difference between both. ”Hence the temperature gradients become en and likewise The absolute rotor temperature is extremely strongly influenced by this difference. During the operation the boat sows a certain speed of rotation to take an equilibrium temperature · whom * accordingly the rotor during an operating cycle r different lathe is operated, which is often the case, ( the rotor temperature has a tendency to change accordingly.

Ss besteht daher das Bedürfnis, diese Temperaturwechsel zu kompensieren oder zu korrigieren, da sie in die Analyse Fehler einftlhren und sogar su einer Zerstörung der Probe führen können. Im allgemeinen werden Temperaturregeleinrichtungen einschließlich Kühleinrichtungen, die die umschließende ■Vakuumkammer umgeben, benutzt, um die Sotortemperatur im wesentlichen konstant su halten· Der Betrieb der Kühl einrieb.- " tung kann automatisch mittels einer Hegelschaltung geregelt werden» die von einem Meßfühler für die Rotortemperatur gesteuert wird. Sa ferner die Rotortemperatur einen vorhersagbaren Temperatureinfluß auf die zu zentrifugierende Probe ausübt, ist oft eine kontinuierliche Anzeige der Rotortemperatur erwünscht·There is therefore a need to control this temperature change compensate or correct, as they introduce errors into the analysis and even lead to the destruction of the sample can. In general, temperature control devices, including cooling devices surrounding the enclosing vacuum chamber, are used to keep the Sotortemperature essentially constant. control can be controlled automatically by means of a Hegel circuit which is controlled by a measuring sensor for the rotor temperature. Furthermore, the rotor temperature has a predictable influence on the temperature to be centrifuged Exercise is often a continuous display of the exercise Rotor temperature desired

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Zwar kann die zu einen bestimmten Zeitpunkt vorliegend« Rotortemperatur mit indirekten Methoden erhalten wtrden -K.B. Messen der Temperatur vor und nach einem Zentrifugenlauf und mit der Annahme, daß sie linear während des Laufes variiert -; es wird jedoch vorgezogen, die Temperatur direkt zu erhalten, da dies augenblickliche Temperaturangaben erlaubt. Ss wurden bisher verschiedene Wege P begangen, um die Temperatur direkt zu messen. In einem bekannten System wird die Hotortemperatur direkt gewonnen, indem man einen Temperaturfühler, wie einen Thermistor oder ein Thermoelement, auf dem fiotor montiert. Das macht die Verwendung von elektrischen Kontakten erforderlich, um den auf dem rapide rotierenden Rotor angebrachten Temperaturfühler mit einem äußeren stationären Heßkreis zu verbinden. Alle solche Systeme arbeiten nicht befriedigend, insbesondere dann, wenn ein mit hoher Drehzahl rotierender Teil betroffen- ist* Ein anderer bekannter Weg besteht in der Verwendung von Infrarot-fiadiometrie unter Messung der von dem Rotor ausgesandten Strahlungsenergie. Zwar zeigt die Radiometrie verschiedene Vorteile, und sie bildet auch die Basis der Erfindung} trotzdem hatten die bekannten Vorrichtungen verschiedene Nachteile. Erstens muß die Emisslonafähigkelt der Quelle, in diesem falle der Hotoroberflache, zum genauen Bestimmen der Temperatur bekannt sein. Dieser Faktor kann jedoch nicht an einem Objekt wie einem Zentrifugenrotor kon-It is true that the present at a certain point in time « Rotor temperature could be obtained with indirect methods -K.B. Measure the temperature before and after a centrifuge run and assume it will be linear during the Run varies -; however, it is preferred to get the temperature directly as this allows instantaneous temperature readings. So far there have been different ways P committed to measure the temperature directly. In one known system, the Hotort temperature is obtained directly by mounting a temperature sensor, such as a thermistor or a thermocouple, on the fiotor. This requires the use of electrical contacts to connect the temperature sensor mounted on the rapidly rotating rotor to an external stationary heating circuit. All such systems work not satisfactory, especially when a part rotating at high speed is involved. Another known way is to use infrared fiadiometry by measuring the radiant energy emitted by the rotor. Although radiometry has various advantages and it also forms the basis of the invention, the known devices had various disadvantages. First, the emisslona capability of the source must be in this falls to the surface of the Hotor, for precise determination the temperature must be known. However, this factor cannot be compared to an object such as a centrifuge rotor.

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trolliert werden, da infolge des Umgangs mit dem lotor u· dgl. Änderungen in der Oberflächenbeschaffenheit auftreten. Zweitens erfordern manche bekannten Vorrichtungen bewegliche feile in Gestalt eines rotierenden Zerhackerblatt es» das zur Erzeugung eines Wechselstromsignales zwischen dem !Radiometer und der Quelle eingeschaltet ist.be trolled as a result of the handling of the lotor and the like. Changes in the surface properties occur. Second, some require known devices Movable file in the form of a rotating chopper blade which is switched on to generate an alternating current signal between the radiometer and the source.

Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Hessen der temperatur eines Objektes, das inner- | halb einer von einer Umhüllung gebildeten temperaturgeregelten Umgebung angeordnet ist, mit einem die Strahlungsenergie des Objektes messenden Strahlungsenergiedetektor und einer Abschirmung, die zum Eichten der Strahlungsenergie zwischen dem Detektor und dem Objekt beiträgt und im wesentlichen alle Strahlungsenergie zwischen dem Detektor und der Umhüllung absperrt, gekennzeichnet durch einen Heßfühler für die Temperaturdifferenz zwischen dem Detektor und der Abschirmung und eine in Abhängigkeit τοπ dem Temperaturdifferenzfühler arbeitende Einrichtung zum Regeln d,ev Temperatur der Abschirmung auf die Detektortemperatur.According to one aspect of the invention, an apparatus for measuring the temperature of an object that is inside | half of a temperature-controlled environment formed by an envelope is arranged, with a radiant energy detector measuring the radiant energy of the object and a shield which contributes to the calibration of the radiant energy between the detector and the object and essentially blocks all radiant energy between the detector and the envelope, characterized by a Heßfühler for the temperature difference between the detector and the shield, and in response to the temperature difference sensor τοπ operating means for controlling d, ev temperature of the shield to the detector temperature.

Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Radiometer mit einer Abschirmung, einem Strahlungsenergiedetektor und einem mit der Abschirmung und dem Detektor rerbundenen Temperaturdifferenzfühler dadurch gekennzeioh-According to a further aspect of the invention is a Radiometer with a shield, a radiant energy detector, and one with the shield and the detector associated temperature difference sensor is thus identified

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net, daß der Detektor ausschließlich durch den Seaperaturdifferenafühler unterstützt ist*net that the detector is only supported by the sea temperature difference sensor *

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen beispielhaft näher erläutert· Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings.

Pig. 1 eine Draufsicht eines Radiometer« sur Veranschaulichung eines Gesichtspunkts der Erfindung}Pig. 1 is a top plan view of a radiometer illustrating an aspect of the invention.

Fig. 2 einen seitlichen Querschnitt des Radiometers gemäß Fig. 1 nach dem Schnitt 2-2;FIG. 2 shows a side cross section of the radiometer according to FIG. 1 after section 2-2;

Fig. 5 einen seitlichen Schnitt des Sadiometers der Fig. 1 nach dem Schnitt 3-3 J undFIG. 5 shows a side section of the sadiometer of FIG. 1 after the cut 3-3 J and

"Jig. 4 ein Blockdiagraam eines (Temperatur-Heß- und Regelsystem* gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung."Jig. 4 is a block diagram of a (temperature-heating and control system * according to an aspect of the invention.

) In den Fig. 1 bis 3 ist ein !Radiometer für die Gesamtstrahlung der Wärmebalanoe-Bauart dargestellt. Es weist generell einen Kontierungsträger 10, einen Detektor 12, eine die Energiestrahlung richtende Einrichtung 14 und einen iemperaturregler 16 auf, der βwischen dem fräger 10 und der die Energie strahlung richtenden Einrichtung 14 zwischengeschaltet ist. Eine allgemein mit 18 bezeichnete Heßeinrichtung für Temperaturdifferenxen dient »um Messen der swisohen dem Detektor 12 und der strahlungsrichtenden Einrichtung 141 to 3 show a radiometer for total radiation of the thermal balanoic type. It generally points an accounting carrier 10, a detector 12, a die Energy radiation directing device 14 and a temperature controller 16, the βwischen the questioner 10 and the Energy radiation directing device 14 is interposed. A heating device generally designated 18 for temperature differences is used »to measure the swisohen the detector 12 and the radiation directing device 14

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vorhandenen Temperaturdifferenz · Das Radiometer kann an dem Objekt montiert sein, dessen Temperatur zu messen und six regeln 1st. Bas Objekt kann ein Zentrifugenrotor 20 sein, der drehbar in einer Umhüllung 22 montiert ist, die den Hotor umgibt und eine Vakuumkammer 24 bildet. Bas Hadiometer kann in der Nähe irgendeiner geeigneten zugänglichen Fläche des Rotors 20 angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die untere fläche 26 des fiotors verwendet» Die Fläche 26 ist anodisch geschwärst, um sie wärmeabsorbtionsfähig zu machen.Existing temperature difference · The radiometer can on be mounted on the object whose temperature is to be measured and regulated six 1st. The object can be a centrifuge rotor 20 which is rotatably mounted in an enclosure 22 which surrounds the heater and forms a vacuum chamber 24. Bas hadiometer can be near any suitable accessible surface of the rotor 20 be arranged. In a preferred embodiment, the lower surface 26 of the fiotors used »The surface 26 is anodically blackened, to make them heat-absorbent.

Bar Betektor 12 kann die Gestalt eines Metallfolienetückes haben, dessen obere Fläche rom Erhalten hoher Absorbtion^-» fähigkelt geschwärzt ist. Eine Aluminiumfolie in Form einer Scheibe mit einem Durchmesser von etwa 1,3 cm wurde erfolgreich verwendet.Bar actuator 12 can be in the form of a piece of metal foil have whose upper surface rom receiving high absorption ^ - » able to be blackened. An aluminum foil in the form of a disc with a diameter of about 1.3 cm has been successful used.

Bie Sichteinrichtung 11- für die Energie strahlung hat vorzugsweise die Form eines Metall schirme s 28 mit einer im Zentrum angeordneten Öffnung 30 und einem sich nach außen erstreckenden Umfangsflansch 32, der zum Absperren von Wärmestrahlung zwischen der Umhüllung 22 und dem Detektor 12 dient. Per Flansch 32 besitzt eine obere horizontale geschwärzte Oberfläche 34-, die nahe an der unteren Oberfläche 26 des Eotors 20 und im wesentlichen parallel zu dieser angeordnet ist.Bie viewing device 11 for the energy radiation preferably has the shape of a metal screen s 28 with an opening 30 in the center and one facing outwards extending circumferential flange 32, which is used to shut off thermal radiation between the casing 22 and the detector 12 serves. Per flange 32 has an upper horizontal one blackened surface 34- which is close to the lower Surface 26 of the Eotor 20 and is arranged substantially parallel to this.

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Ein für infrarote Strahlung durchlässiges Fenster 36 ist über der öffnung 30 Kontiert, um daß Innere des Badiometere gegen Staub und andere Fremdstoff« zu schützen« Das Fenster 36 kann an der oberen Fläche 34- Mittel« irgendeines geeigneten Befestigungsmittelβ angebracht sein oder die Gestalt einer dünnen Kunststoffmembran bzw. eines Blattes aus Poly« äthylen o. dgl. haben, das lösbar an dem Flansch 32 befestigt ist· Beispielsweise kann die Außenkante des Flansches 32 mit einer Umfangsnut 38 sum Aufnehmen eines O-Ringes 40 versehen sein, der das Kunststoffblatt an seinem Platz spannt. Sa die Rotorkammer 24 während des Hotorbetriebe8 evakuiert wird, * ist in der Absohirmwand eine kleine Luftöffnung 42 Türgesehen, um einen Druckausgleich zwischen dem Radiometer und dem Außenraum zu ermöglichen.A window 36 which is permeable to infrared radiation is located above the opening 30 in order to allow the interior of the badiometer "To protect" against dust and other foreign matter The window 36 may be attached to the top surface 34- means of any suitable fastening means, or the shape a thin plastic membrane or a sheet of poly « Ethylene or the like, which is releasably attached to the flange 32 For example, the outer edge of the flange 32 can be provided with a circumferential groove 38 to receive an O-ring 40 tensioning the plastic sheet in place. Sa the rotor chamber 24 is evacuated during the Hotor operation8, * a small air opening 42 is seen in the shield wall to allow pressure equalization between the radiometer and the door to enable the outside space.

Die öffnung 30 ist so geformt, daß sie Energiestrahlen zwischen der Hotorfläche 26 und dem De t eic tor element 12 reflektiert. Zur Verbesserung der Eeflektion ist die Wand der öffnung 30 poliert. Es hat sich gezeigt, daß eine einwärts gerichtete konische Ausbildung der öffnung 30 befriedigende Ergebnisse ergibt. Die Geometrie der Abschirmung 14 ist so gewählt, daß im wesentlichen alle die Oberfläche des Detektors 12 verlassenden Energiestrahlen entweder direkt durch das Fenster 36 gelangen oder die polierte Wand der öffnung 30 treffen, von wo sie durch das Fenster 36 zur Eotorflächa 26 reflektiert werden. Da die Rotorfläche 26 kein vollstän-The opening 30 is shaped in such a way that it reflects energy rays between the Hotor surface 26 and the De teic gate element 12. To improve the reflection, the wall of the opening 30 is polished. It has been shown that an inwardly directed conical configuration of the opening 30 is satisfactory Results. The geometry of the shield 14 is chosen so that essentially all of the energy beams exiting the surface of the detector 12 either pass through directly the window 36 or the polished wall of the opening 30, from where they are reflected through the window 36 to the eotor surface 26. Since the rotor surface 26 is not a complete

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dig schwarzer Körper iat» tritt noch etwas fieflektion auf· Ton. der Hotorflache 26 reflektierte Strahlen treten entweder wieder in die öffnung 30 ein oder treffen auf die gesehwärzte Fliehe 34 des !flansche* 32. Strahlen, die von der den Eotor 20 umgebenden Umhüllung 22 auegehen oder auf diese gerichtet sind, werden größtenteils durch den Flansch 32 gesperrt. Demzufolge fällt im wesentlichen alle Strahlungsenergie, die den Detektor 12 verläßt oder auf diesen auffällt, nur auf den Eotor 20 oder die Abschirmung 14· ^ auf oder verläßt diese·dig black body iat »still some fieflektion occurs · Volume. the Hotorflache 26 reflected rays occur either again enter the opening 30 or strike the blackened flee 34 of the flange * 32. Rays emanating from the casing 22 surrounding the eotor 20 or are directed towards these are blocked for the most part by the flange 32. As a result, essentially all falls Radiant energy that leaves the detector 12 or is incident on it, only on the eotor 20 or the shield 14 · ^ on or off this

Der Differentialtemperaturfünler 18 mißt die Uemperaturdifferenz zwischen dem Detektor 12 und der Abschirmung 14. Der Fühler 18 kann die Gestalt von zwei unabhängigen temperaturfühl element en haben, wie die eines !Thermistors oder eines Thermoelements, die an der Detektorscheibe 12 und der Abschirmung 14 angebracht sind· In der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsform hat der Differentialtemperaturfühler 18 die Gestalt eines einzigen !her- ™ moelements mit einer ersten, am Detektor 12 befestigten Lötstelle 44 und einer an der Abschirmung 14 angebrachten zweiten Lötstelle bzw. Verbindung 46· Das Thermoelement 18 kann ein Kupfer-Konstantan-Element sein, bei dem ein Konstantandraht 48 zwischen der DetektorlÖtetelle 44 und der Abschirmlötstelle 46 verwendet wird. Ein Kupferanschluß 50, der in Metall-zu-Wetall-Kontakt mit der Abschirmung 14 montiertThe differential temperature sensor 18 measures the temperature difference between the detector 12 and the shield 14. The sensor 18 can take the form of two independent temperature sensors elements, such as those of a thermistor or a thermocouple, attached to the detector disk 12 and the shield 14 · In the preferred embodiment shown in the drawings, the differential temperature sensor 18 the shape of a single! Her- ™ moelements with a first soldering point attached to the detector 12 44 and a second soldering point or connection 46 attached to the shielding 14. The thermocouple 18 can be a copper constantan element with a constantan wire 48 between the detector soldering point 44 and the shielding solder point 46 is used. A copper terminal 50, which is in Metal-to-wetall contact with shield 14 mounted

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ist, verbindet den Draht'48 mit einer äußeren Leitung· Bin Kupferdraht 52 stellt eine Verbindung zwischen der Detektorlötstelle 44 und einem Kupferanachluß 54 her, der in einer isolierten Hülse 56 in der Wand der Abschirmung 14 montiert ist. Die mit den. äußeren Enden der Anachlüsse 50 und 54 verbundenen, nicht dargestellten äußeren Leitungen bestehen vorzugsweise aus Kupfer, so daß jede unähaliche Metallverbindung eliminiert ist, die üekler in da» Thermoelementsignal einbringen könnte. Der Konstantandraht 48 ist daher das einsige Element im QJhermoelementkrei«, das nicht aus Kupfer besteht. Der jeweilige Durchmesser der !Thermoelement drähte 48 und 52 soll an sich so klein wie möglich sein, um eine Wärmeübertragung durch Wärmeleitung zwischen dem Detektor 12 und der Abschirmung 14 minimal zu halten.. Die Drähte sollen jedoch stark genug sein, daß sie genügend mechanische Festigkeit haben, um den Detektor 12 unterstützen bzw. tragen zu können. Es wurde gefunden, daß ein Drahtdurchmesser vom beispielsweise 0,1 mm geeignet ist.connects the wire'48 with an external line A copper wire 52 provides a connection between the Detector solder joint 44 and a copper terminal 54, the in an insulated sleeve 56 in the wall of the shield 14 is mounted. The ones with the. outer ends of the terminals 50 and 54 connected, not shown, are preferably made of copper, so that each unähaliche Metal connection is eliminated, the culprits in the » Could bring in thermocouple signal. The constantan wire 48 is therefore the unique element in the circuit of thermocouples «, that is not made of copper. The respective diameter of the! Thermocouple wires 48 and 52 should in themselves be as small as possible in order to minimize heat transfer by conduction between the detector 12 and the shield 14 .. However, the wires should be strong enough that they have sufficient mechanical strength to support the detector 12 or to be able to wear. It has been found that a wire diameter of 0.1 mm, for example, is suitable.

Die Temperatur der Abschirmung 14 wird durch einen Temperaturregler 16 geregelt, der vorzugsweise die Gestalt einer thermo elektrischen Mnheit hat. Dieser Vorrichtungstyp lsi; wohlbekannt und übt entweder eine wärmende oder kühlende Wirkung auf die Abschirmung 14 aus, je nach dem, welche Richtung der durch die Einheit gesandte elektrische StromThe temperature of the shield 14 is controlled by a temperature controller 16 regulated, which preferably has the shape of a thermoelectric unit. This type of device lsi; well known and exerts either a warming or a cooling effect on the shield 14, whichever is used Direction of the electrical current sent through the unit

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hat. Die Abschirmung 14 kann demnach durch Steuerung des durch, öle Einheit 16 gelangenden Stromes auf die gewünschte Temperatur gebracht werden. .Has. The shield 14 can accordingly be brought to the desired temperature by controlling the current passing through the oil unit 16. .

Eine Keßeinrichtung für die Temperatur der Abschirmung 14 weist einen Block 57 auf, der unterhalb des Flansches 32 in gutem Värmekontakt mit diesem montiert ist und ein temperaturempfindliches Element einschließt, das die Geetalt eines Thermistors 58 haben kann.A Keßeinrichtung for the temperature of the shield 14 has a block 57 which is below the flange 32 is mounted in good thermal contact therewith and includes a temperature sensitive element which may be in the form of a thermistor 58.

ifunmehr wird an Hand des Blockdiagramms gemäß Fig. 4 die Betriebswelse des Temperaturregel- und Keß systems gemäß der Erfindung beschrieben. Venn sich der Detektor 12 und die Abschirmung 14 auf verschiedenen Temperaturen befinden, liefert das Differentialthermoelement 18 ein Signal, das durch einen Verstärker 60 an die thermoelektrische Einheit 16 gelangt« Die Stromrichtung durch die Einheit 16 hangt davon ab, welches der beiden Elemente 12 und 14 λ sich auf höherer Temperatur befinden. Die thermoelektrische Einheit 16 treibt die Temperatur der Abschirmung 14 in der gewünschten Dichtung, um die Abschirmung auf dieselbe Temperatur vie den Detektor 12 zu bringen. Die Strahlungskopplung von Detektor 12 und .Rotor 20 ist wesentliche größer als die Kopplung von. Detektor 12 und Abschirmung 14 durch Strahlung und Leitfähigkeit. Hit anderen Porten ist zwar die Temperatur des Detektors 12 sowohl durch die Rotortem-Ifunmore, the operating mode of the temperature control and Keß system according to the invention is described with reference to the block diagram according to FIG. If the detector 12 and the shield 14 are at different temperatures, the differential thermocouple 18 supplies a signal which is passed through an amplifier 60 to the thermoelectric unit 16 λ are at a higher temperature. The thermoelectric unit 16 drives the temperature of the shield 14 in the desired seal to bring the shield to the same temperature as the detector 12. The radiation coupling of detector 12 and .Rotor 20 is substantially greater than the coupling of. Detector 12 and shield 14 by radiation and conductivity. Although the temperature of the detector 12 is affected by both the rotor temperature and

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peratur 20 ale auch durch die !Temperatur der Abschirmung 14 beeinflußt, jedoch weit mehr durch die dee Rotor*. Wenn demzufolge die Rotortemperatur t^ ist und eich dl· Abschirmung auf der unterschiedlichen Temperatur tg befindet, hat der Detektor eine dritte Temperatur t*· t. liegt dann ganz nahe bei t^. Es 1st offensichtlich, daß dann, wenn das Aue-. gangssignal des Differentialthermoelements 18 gleich Hull ist und anzeigt, daS eich der Detektor 12 und die Abschirmung 14 auf derselben Temperatur befinden, der Hotor im wesentlichen dieselbe Temperatur wie der Detektor 12 und die Abschirmung 14 hat. Wenn diese Bedingung existiert» ■ existiert in der Nettobilanz keine Wärmeübertragung zwischen irgendwelchen von diesen Elementen und die gemessenen Temperaturen sind demnach im wesentlichen unabhängig von der Emlssionsfahigkeit der Eotorflache· Zusätzlich ergibt eine Messung der Abschirmtemperatur im Gleichgewicht eine genaue Messung der Botortemperatur.temperature 20 ale also due to the temperature of the shielding 14 influenced, but much more by the dee rotor *. if consequently the rotor temperature is t ^ and the dl · shielding is at the different temperature tg the detector has a third temperature t * · t. then lies completely close to t ^. It is obvious that when the Aue-. output signal of the differential thermocouple 18 equal to Hull and indicates that the detector 12 and the shield 14 are at the same temperature as the heater in the has substantially the same temperature as the detector 12 and the shield 14. If this condition exists »■ there is no heat transfer in the net balance between any of these elements and the measured temperatures are thus essentially independent on the emulsion ability of the eotor surface · In addition, a measurement of the shielding temperature results in equilibrium an accurate measurement of the Botortemperature.

Zum Hegeln der Temperatur des Rotors 20 1st ein Kuhlgerät 62 vorgesehen, dessen Betrieb durch den Thermistor 58 gesteuert wird, dessen Widerstand entsprechend der Temperatur der Abschirmung variiert. Der Thermistor 58 bildet den aktiven Arm einer Brückenschaltung 64, die von einer Gleichstromquelle 66 gespeist ist. OeT Ausgang der Brücke 64 ist mit einem Heiais 68 verbunden,To control the temperature of the rotor 20, a cooling device 62 is provided, the operation of which is controlled by the thermistor 58, the resistance of which varies according to the temperature of the shield. The thermistor 58 forms the active arm of a bridge circuit 64 which is fed by a direct current source 66. OeT output of bridge 64 is connected to a Heiais 68,

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da* seiner eel ti den Betrieb ssyfclus des Kühlgerätes 62 steuert· Der Arbeitspunkt des Heiais 68 i*t so einstellbar, daß der So tor 20 auf Jeder gewählten temperatur gehalten werden kann· Zueätslich ist eine kontinuierlich arbeitende Auslegevorrichtung der Botortemperatur aa Ausgang der Brückenschaltung 64 anbringbar«because its eel ti the operation ssyfclus of the cooling device 62 controls · The operating point of the heater 68 is adjustable so that the so tor 20 can be kept at any selected temperature · In addition, one is continuous working display device of the Botort temperature aa output of the bridge circuit 64 attachable «

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Claims

Patentanspruch·Claim

1. Vorrichtung sum Messen der Temperatur einea innerhalb einer temperaturgeregelten, τοη einer Umhüllung gebildeten Umgebung angeordneten Gegenstands mit einem Strahlung senergi «detektor für die rom Gegenstand ausgesandte Strahlung und einer Abschirmung, die sum Ausrichten der Strahlungsenergie Ewl sehen dem Detektor und dem Gegenstand dient und im wesentlichen alle Strahlungsenergie »wischen dem Detektor und der Umhüllung absperrt, gekennzeichnet durch einen Fühler (18) sum Messen der Temperaturdifferenz »wischen dem Detektor (12) und der Abschirmung (14) sowie eine auf den TemperaturdlfferensfÜhler ansprechende Einrichtung (16) zum Regeln der temperatur der Abschirmung auf die Temperatur des Detektors·1. Device to measure the temperature of an object arranged within a temperature-controlled environment formed by an envelope with a radiation energy detector for the radiation emitted from the object and a shield that serves to align the radiation energy Ewl see the detector and the object and substantially all of the radiant energy between the detector and the enclosure, characterized by a sensor (18) to measure the temperature difference between the detector (12) and the shield (14) as well as a device (16) which responds to the temperature difference sensor for regulating the temperature of the shielding to the temperature of the detector

2· Torrichtung nach Anspruch 1, dadaroh g e k e η η -seichnet, daß ein Temperaturfühler (57» 38) »um Kessen der Temperatur der Abschirmung (Ή) und eine auf diesen Temperaturfühler ansprechende Segeleinrichtung (Jig. 4) für die Temperatur des Gegenstand·« (20) vorgesehen 1st·2 · Door direction according to claim 1, since g e k e η η -seichnet that a temperature sensor (57 »38)» around Kessen the temperature of the shield (Ή) and a sail device that responds to this temperature sensor (Jig. 4) for the temperature of the object · «(20) provided 1st ·

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3· Torrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß der die Temperatur der Abschirmung (14) Messende Temperaturfühler (57» 58) einen an der Abschirmung (14) befestigten Thermistor (58) aufweist, daß eine Gleichstrom-Brückenschaltung (64) vorgesehen ist, in deren einem Arm der Thermistor angeordnet ist, und daß die Temperaturregeleinrichtung (Fig. 4) ein Kühlgerät (62) aufweist, das mit dem Ausgang der Brückenachaltung zur Kühlung des Gegenstandes (20) verbunden 1st.3 · Door direction according to claim 2, characterized in that the temperature of the screen (14) Measuring temperature sensor (57 »58) has a thermistor (58) attached to the shield (14), that a DC bridge circuit (64) is provided, in one arm of which the thermistor is arranged, and that the Temperature control device (Fig. 4) has a cooling device (62) which is connected to the output of the bridge connection for Cooling of the object (20) connected 1st.

4· Torrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (20) eine geschwärzte Oberfläche (26) aufweist und daß dl« Abschirmung (14) die Energie exklusiv «wischen der geschwärzten Oberfläche und dem Detektor (12) ausrichtet.4 · Door direction according to one of Claims 1 to 3 »characterized in that the object (20) has a blackened surface (26) and that the shielding (14) exclusively wipes the energy blackened surface and the detector (12) aligns.

5· Torrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturdifferenzfühler einen ersten, am Detektor befestigten Temperaturfühler und einen zweiten, an der Abschirmung befestigten Temperaturfühler aufweist·5. Door direction according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the temperature difference sensor has a first one attached to the detector Temperature sensor and a second temperature sensor attached to the shield

6. Torrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturdifferensfühler ein Different! al thermo element (18) aufweist, dessen erste Lötstelle (44) am Detektor (12) und dessen zweite Lötstelle (46) an der Abschirmung (14) befestigt 1st.6. Door direction according to one of claims 1 to 4, characterized in that the temperature difference sensor is a different! al thermocouple element (18), the first soldering point (44) on the detector (12) and whose second soldering point (46) is attached to the shielding (14).

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7. Radiometer mit einer Abschirmung, einem Setelttor für Strahlung »energie und einem iemperatiu?differenzfühler, der mit der Abschirmung und dem Detektor sum Messen der leaperaturdifferen* »wischen Abschirmung und Detektor verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (12) ausschließlich durch den Teaperaturdifferenzfuhler (18) getragen bzw. abgestützt ist·7. Radiometer with a shield, a set gate for radiation energy and a temperature difference sensor that measures with the shield and the detector sum the leaperature differences * »wipe the shielding and the detector is connected, characterized in that the detector (12) is carried or supported exclusively by the temperature difference sensor (18)

8. Radiometer nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein Stück Metallfolie (12) aufweist.8. Radiometer according to claim 7 »characterized in that the detector is a piece of metal foil (12).

9. Radiometer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der lemperatuxdifferenzfühler ein Differentialthermoelement (18) mit einer ersten, am Detektor (12) angebrachten Lötstelle (44) und einer zweiten, an der Abschirmung (14) angebrachten Lötstelle (46) aufweist, und daß erste und zweite Zuführungsdrähte (52, 34 und 50) aus dem gleichen Material mit der ersten bzw. der zweiten Lötstelle verbunden sind und ein Draht (48) aus unterschiedlichem Material die beiden Lötstellen verbindet.9. Radiometer according to claim 7 or 8, characterized in that the lemperatux difference sensor is a differential thermocouple (18) with a first, on the detector (12) attached soldering point (44) and a second soldering point attached to the shield (14) (46), and that first and second lead wires (52, 34 and 50) made of the same material as the first or the second soldering point are connected and a wire (48) made of different material connects the two soldering points.

10. Radiometer nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (14) eine obere (an 56) und eine untere fläche (an 16) mit einer sich zwischen diesen Flächen erstreckenden üff-10. Radiometer according to one of claims 7 to 9, characterized in that the shield (14) an upper (at 56) and a lower surface (at 16) with an overhang extending between these surfaces

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(30) aufweist, deren Seiten (in 28) in Richtung zur unteren fläche konvergieren, daß die Abschirmung ferner einen flansch (32) alt einer oberen .Fläche aufweist, die sich, von der oberen Fläche der AbgcMraung nach außen erstreckt, und daß der Detektor (12) in der öffnung nahe der unteren fläche der Abschirmung; angeordnet ist.(30), the sides of which (in 28) in the direction of lower surface converge that the shield furthermore has a flange (32) old an upper .Ffläche, which extends outward from the upper surface of the enclosure, and that the detector (12) in the opening is close the lower surface of the shield; is arranged.

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