DE1622829C - Kalorimeter zur Bestimmung der Energiemenge von elektromagnetischen Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kalorimeter zur Bestimmung der Energiemenge von elektromagnetischen Wellen, insbesondere Lichtimpulsen, mit einem eine lichtabsorbierende Flüssigkeit enthaltenden Gefäß, welches ein von den Lichtimpulsen beaufschlagtes Fenster aufweist, und einem an dem Gefäß vorgesehenen, auf eine thermische Zustandsgrößenänderung der Flüssigkeit ansprechenden Meßwertfühler.

Es sind bereits Kalorimeter der erwähnten Art beispielsweise aus der Literaturstelle IEEE Transactions on Instruments and Measurements IM 15 (1966), Nr. 4, S. 161 bis 154, bekannt, mit denen eine Energiebestimmung schwierig ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei solchen Kalorimetern eine Messung erst dann durchgeführt werden kann, wenn innerhalb der Flüssigkeit kein Temperaturgradient mehr vorliegt, was eine entsprechende Zeitdauer erfordert, daß ferner beim Fehlen eines Temperaturgradienten in der Flüssigkeit das Gefäß selbst Wärme ao an die Umgebung abstrahlt und demgemäß isoliert sein muß, um eine Meßwertverfälschung zu vermeiden, und daß schließlich die entstehende Temperaturänderung in der Flüssigkeit eine Funktion der Wärmekapazität des Thermofühlers und zumindest in geringem Maß auch das Gefäß selbst ist.

Aufgabe der Erfi dung ist die Schaffung eines demgegenüber verbesserten Kalorimeters, bei welchem unmittelbar nach Einspeisung eines Impulses elektromagnetischer Wellen eine Messun'· vorgenommen werden kann, auch wenn innerhalb der Flüssigkeit ein starker Temperaturgradient vorliegt. Erreicht wird dies dadurch, daß der Meßwertfühler zur Anzeige einer Volumenänderung der Flüssigkeit ausgebildet ist. Durch einen derartigen Aufbau eines erfindungsgemäßen Kalorimeters läßt sich die vorangehend erwähnte Aufgabe lösen, weil die Zustandsgrößenändcrung der Flüssigkeit für eine Bestimmung der Volumenänderung unabhängig von einem eventuell vorliegenden Temperaturgradienten ist. Dadurch wird die zur Messung erforderliche Zeit wesentlich verkürzt, und es ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß wegen der kurzen Meßzeit cine eventuelle Energieabgabe an das Gefäß oder darin angeordnete Teile (z. B. einen Heizwiderstand) nicht berücksichtigt zu werden braucht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. I ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfin-(JungsgcmäUcn Kalorimeters in schematischer und teilweise aufgebrochener Seitenansicht,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsKcmätlcn Kalorimeters in einer Darstellung ahnlieh Fig. 1.

Das Kalorimeter nach Fig. 1 umfaßt ein eine lichtabsnrhicrcnde Flüssigkeit 19 enthaltende« kugel« förmiges ücfüß 18, welches ein von Lichtirnpulsen eines Lasers 20 beaufschlagtes Fenster 11 aufweist, βο An der Oberseite des Gefäßes If) ist eine von außen ablesbare, mit einer Skalenteilung 12 versehene Aus« dclintingskapillarc 13 als MeOwcrtfiihler zur Anzeige einer Volumenanderung der Flüssigkeit 19 ausgebildet. Die Ausdehnungskapillare 13 ist auf einen be- «5 Miiimiten Durchmesser d kalibriert, so daß nach Einspeisung eines Lichtimpulses von dein Laser 20 in dk ü.!!(absorbierende Flüssigkeit 19 aus einer hieraus folgenden Diflerenzablesurig^/i die Volumenänderung der Flüssigkeit 19 nach der Formel

bestimmt werden kann. In der Formel bedeutet Δ V die Volumenänderung, V_t das anfängliche Volumen, « den kubischen Wärmeausdehnungskoeffizienten und Λ T die Temperaturänderung. Die Volumenanderung ist hierbei von dem Anfangsvolumen V₁ unabhängig.

In dem Gefäß 18 ist ein von der Flüssigkeit 19 voll umgebener elektrischer Heizwiderstand 15 vorgesehen, der an einen elektrische Eichimpulse definierter Energie liefernden Impulsgeber in Form eines Kondensators 16 nebst einem in Reihe hierzu liegenden Schalter 17 anschließbar ist. Erhält man sowohl bei Einspeisung eines Lichtimpulses von dem Laser 20 als auch eines elektrischen Eichimpulses von dem Kondensator 16 in die Flüssigkeit 19 jeweils eine gleiche Ablesung Ah, so besteht Energiegleichheit des Lichtimpulses mit der von dem Kondensator abgegebenen Energie.

Bei dem Kalorimeter nach F i g. 2 sind funktionsmäßig dem Kalorimeter nach F i g. 1 entsprechende Bauelemente mit gleichen Bezugsziffern versehen. Statt der Ausdr hnungskapillare 13 ist bei dem Kalorimeter nach F i g. 2 ein auf eine Volumenänderung ansprechender, mechanisch gegen die Flüssigkeit 19 vorgespannter eltktromechanischer Wandler 26 als Meßwertfühler vorgesehen. Außerdem ist ein Entspannungsventil 22 in dem Gehäuse 18 vorgesehen, um einen entstandenen unerwünschten Druckaufbau in dem Gefäß 18 auf den Wert 0 zurückführen zu können.

Das Gefäß 18 kann bei beiden gezeigten Ausführungsformen von Kalorimetern mit einem (nicht gezeigten) lichtreflektierenden Mate, bl beschichtet sein.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kalorimeter zur Cestimmung der Energiemenge von elektromagnetischen Wellen, insbesondere Lichtimpulsen, mit einem eine lichtabsorbierende Flüssigkeit enthaltenden Gefäß, welches ein von den Lichtimpulsen beaufschlagtes Fenster aufweist, und einem an dem Gefäß vorgesehenen, auf eine thermische Zustandsgrößenänderung der Flüssigkeit ansprechenden Meßwertfühler, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertfühler (Ausdehnungskapillare 13; elektromcchaiiischer Wandler 26) zur Anzeige einer Volumenänderung der Flüssigkeit (19) ausgebildet ist.

2. Kalorimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwcrtfühler als von außen ablesbare Ausdchnungskapillare (13) ausgebildet ist.

3. Kalorimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der MeßwertfUhler einen auf eine Volumenänderung ansprechenden, mechpnisch gegen die Flüssigkeit (19) vorgespannten elektromechanischen Wandler (26) umfaßt.

4. Kalorimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in an steh bekannter Weise in dem Gefäß (18) ein von der Flüssigkeit voll umgebener elektrischer Heizwiderstand (IS) vorgesehen ist, der an einen elektrische Eichimpulse definierter Energie abgeben-

den Impulsgeber, vorzugsweise Kondensator (16), tnschließbar ist.

5. Kalorimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (18) teilweise mit einem Uchtreflektierenden Material beschichtet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen