DE1698086A1

DE1698086A1 - Anordnung zur Messung der Temperatur

Info

Publication number: DE1698086A1
Application number: DE19681698086
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl-Phys Blaser; Manfred Hoeringklee; Dieter Sell
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1968-01-27
Filing date: 1968-01-27
Publication date: 1971-10-28

Description

Anordnung zur Messung der Temperatur.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung der Temperatur eines strahlenden Körpers, wobei die Temperatur aus den Strahlungsintenaitäten bei zwei verschiedenen Wellenlängen ermittelt wird, indem mittels bewegter Spiegel der Strahlungsempfänger nacheinander mit den Intensitäten bei zwei verschiedenen Wellenlängen über entaprachende Filter balichtet wird.
Zur Massung der Farbtemperatur wird diese aus dem Quotienten der Strahlungsintensitäten von zwei verschisdenen Wellenlängen ermittelt. Hierbei werden die Strahlen über zwei vorschiodene Filter ein und demselben fotoelektrischen Empfänger zeitlich nacheinander zugeführt. Aus den vom Empfängar gelieferten elaktrischen Impulsen wird die gesuchte Temperatur ermittelt. Bei einer bakennten Anordnung werden die fotoelaktrischen Impulse für beide Wellenlängen je einem Kondensator zugsführt und dort integriert. Aus dem Quotientem der beidan Kondensatorapannungen erhält man die gewünschte Temperatur. - - -- Bei einer weiteren bskannten Einrichtung werden durch jedes Filter abwechselnd das von dem Massobjekt ausgahende Massstrahlenbündel und das von einer Vergleichalichtquelle ansgehende Vergleichsstrahlenbündel auf jeweils einen Strahlungsempfänger geleitet, wobei als Abgleichmittel Blenden im Strahlengang der beiden Vergleichsstrahlenbündel angeordnet sind und die Stellwage der beiden Blenden, vorzugswsise in elektrische Messwerte umgawendelt, einem Quotientenbilder zugeführt werden, welcher einen Messwert für die Farbtamporatur des Ma#objekte# liefert.
Diese bekanmten Anordnungen heben den Nechteil, dass bei ihnen die Bildung des Messwertes nicht für jedes fotoelektrische Impulspaar getrennt erfolgt, sondern aus den Mittelwerten einer bestimmten Ansahl von Impulsen. Bei einem bewegten Messobjekt erhält man somit nur einen mittleren Wert und nicht die en den einzelnen Stellen des Messebjektes eventuell verschiedenen Werte für die Temperatur. Ausserdem sind durch die Quotientenbilder und durch die nechanische Verstallung der Blenden bei der einen bekannten Anordnung Fehlernöglichkeiten gegeben.
Diese Nachteils werden bei der Anordnung zur Messung der Farbtemperatur eines strahlenden Körpers, wobei die Temporatur aus den Strahlungsintensitäten bei zwei verschiedenen Wellenlängen ermittelt wird, indem mittels bewegter Spiogel der Strshlnngsempfängar nacheinander mit dan Imtensitäten bei zwei verschiodenen Wellenlängen über entaprechande Filter belichtet wird, nach der Erfindung dadurch vermiedan, dass dem fotoolektrischen Strahlungsempfängar eine Einrichtung zur Amplitudenragelung nachgeschaltot und diese über eine Vorrichtung zur Unterdrückung des ersten der beiden fotoelektrischen Impulse und zur Speicherung des zweiten Impulses für die Deuer einer Messpariode mit dem Ausgang, an dem die der Temparatur zugeordnete Spannung auftritt, verbunden ist.
Auf diese Weise wird aus jeden fotoelcktrischen Impulspear ein Messwert erzeugt und man erhält eine sehr schnelle Messwartbildung.
Die Erfindung wird imfolgenden anhend der in den Figuren dargestellten Ausfüjrimgsbeispiele erläutert, wobei weitere erfinderische Massnshmen beschrieben werden.
Fig. 1 stellt des Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Anordnung dar, und Fig. 2 zeigt eine Abänderung des Schaltbildes nach Fig. 1, bei der zusätzlich die Lage einer Kante des zu messenden Gutes ermittelt werden soll.
Die Schaltung nach Fig. 1 enthält einen Lichtimpulewandler 1, der von dem strahlenden Körper über z.B. einen Drshspiegel und jeweile für einen engen Wellenlängenbereich durchlässige Filter kurz hintereinender zwei Lichwimpulse erhält, von donen jeweile einer die Wellenlänge des ihm zugeordneten Filters besitzt.
Diese Impulspaare werden, je nachdem, wieviel Spiegelflächen der Drehspiegel besitzt, bei jeder Undrahung des Spiegels entsprechend oft auf den Lichtinpuleuandler goworfen. Die beiden Filter sellen so angeordnet sein, dass immer der grössero Lichtimpuls zuerst auf den Lichtimpulswandlor fällt. Die Grösse der in diosem erzsungten elektrischen Impulco ist proportienal der grösse der zugehörigen Lichtimpulse. Die elektrischen Impulse gelangen über den Verstärker 2 in die Einrichtung 3 zur Regelung der Impulsamplituden. Diese regelt dan eresten der beiden Impulse auf einen bestimmten konstanten Wert, z.B.
10 V, und der zweite Impuls wird um den gleiche Faktor wie der erste Impuls vergrössert1 so dass das Grössenverhältnis der beiden Impulse gewahrt bleibt.
Da der erste Impuls für sämtliche Messungen einen konstenten Wert besitzt, genügt allein die Auswertung des veränderlichen zweiten Impulses für die Bestimmung der @amperatur. In der der Einrichtung 3 folgendan Vorrichtung 4 wird daher der jeweils erste der beiden Impulse unterdrückt und eine der Grösse des zweiten Impulses proportionals Spannung erzeugt und bis zum Eintreffen das nächsten Impulspaares gespeiphert. De dio erzeugte Spannung und die zu ermittelnde Temperatur in einem exponentiellen Verhältnie zueinander stehen, wird die Spannung auf den Funktionsgeber 5 gegeben, an dessen Ausgang eins temperaturproportionale Spannung abgenommen werden kenn.
Die Anplitudenregelung erfolgt mit Hilfe des Spannungsteilers aus dem Widerstand 6 und dem Stelltransistor 7. Durch Veränderm des Kollektor-Emitter-Widerstandes des Transistors 7 in geeignster Weise wird das Teilerverhältnis so eingestellt, dass die em Verstärker 8 ankommendan Impulse gleiche Amplituden basitzon.
Die am Ausgang des Verstärkers 8 auftretenden Impulse lsdeu den Kondensator 9 über die Diode 10 auf den Spitzenwert ihrer Spennung auf. Das durch den Impuls angastossene Mono-Flop 17 gibt nach einer Zeit T 1 ein Signal ab das auf das Mono-Flop 18 und dan Schalter 20 einwirkt, der hierdurch geschlossen wird und den Spannungswert des Kondensators 9 in den Speicher 11 überträgt. Das Mono-Flop 18 stösst nach einer Zeit T 2 das Mono-Flop 19 an und bewirkt weiterhin, dass der Schalter 20 wiader geöffnet und der Schalter 21 goschlossen wird. Durch das Schliessen dss Schalters 21 wird der im Kondemsstor 9 gaspeicherte Spitzenwert des Ispulses gelöscht. Nech einer Zeit T 3 wird der Schalter 21 durch das Mono-Flop 19 wieder geöffnet und der Kondensator kann von dem nächsten Impuls aufgeladen werden. Der Kondemsator wird also von jedem Impuls auf dessen Spannungsspitzonwert neu sufgeladen. Es muss dabei die Bedingung basthtet werden, dass die Summe der Zeitkomatanten dar drei Mono-Flops kleiner ist els die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen. Hierbei wird Jedes Impulspaar als nur eiu Impuls betrachtet, da der zeitliche Abstand der beiden Impulse kleiner als die Summe der Zeitkonstanten der drai Mono-Flops ist. Für die Amplitudenregelung wird daher nur der erste, d.h. der grössere der beiden Impulse verwandet. Der am Ausgang des Speichers 11 anstehende Spitzenwert wird in dem Gleichspannungs-Differenzwerstärker 14 mit dem durch die Spannungsquelle 12 vorgegebenan Sollwert verglichen. Die Differanz zwischen den beiden Werten wird mit der Integrationskonstantan, die gegeban ist durch den Widerstand 13 und den parallelgeschalteten Kondensator 15, im Verstärker integriert und über den Widerstand 16 dam Stalltrensistor 7 zugeführt. Man erzielt somit die Steuerung des Transistors in gewünschter Weise Die grösseren Impulse @edes Impulspeares werden auf den durch die Spennungsquelle 12 vorgegebenen Sollwert und die kleineren im gleichen Varhältnis wie die grösseren Impulse garegelt.
Die geregelten Impulse am Ausgang des Verstärkers 8 gelangen in die Vorrichtung 4, wo aie über den zunächst geschlossenen Schalter 22 die Mono-Flope 23 und 24 anstossen. Durch das Mono-flop 23 werden dareufhin für eine Zeitdauer T 4 die Schalter 25 und 26 geschlessen und durch das Mono-Flop 24 für eine Zeitdausr T 5 der Schalter 22 geöffnet, Die Zeitdauar T 4 entspricht der zeitlichen Länge des ersten Impulses eines ankommenden Impulspaares. Dadurch wird dieser Impuls über den geschlossenen Schalter 25 zum Erdpotentiel abgeleitat, so dass keine Ansteuerung des Transistors 27 erfolgt. Gleichzeitig wird der Kondansstor 28 über dan geschlossemen Schalter 26 entladan. Nach Ablauf von T 4 werden die Schalter 25 und 26 wioder geöffnet. Die Zeitdauer T 5 entspricht mindestens dor Länge einse Impulspasres. Während diessr Zeit ist der Schaltor 22 gaöffnet, so dass der zwsite Impuls eines Impulspaares die Kippatufe 23 nicht anstossen kann und die Schalter 25 und 26 daher geöffnet bleiben. Durch dan zweiten Impuls erfolgt daher eine Anstouerung des Tranaistors 27, und der Kondensator 28 wird auf eine der Höhe der Impulsspannung zugeordnate Spannung aufgeladen. Der Kondensator wird erst bein Eintraffen dos nächsten Impulspasres wieder entladen und dann sofort wieier auf eine der Spannung des zweibeh Impulses dieses Impulspsares entsprachen de Spanmung aufgeladen. Da die Spannung des eraten Impulsse bei jeder Messung konstant ist, kann die Spannung des zweiten Impulses, d.h. die Spannung des Kondensators 28, als Mass für die zu eruittelnde amperatur angesehen werden. Diese Spennung wird in den Funktionsgeber 5 gogebon, au dessen Ausgang 29 eine der Temperatur proportionale Spannung abganomman werden kann.
Die Schalter 20,21,22,25 und 26 werden vorzugsweise durch Transistoren dargestellt.
In der Fig. 2 ist die Messung dar @omperatur mit der Bestimmung der Lage einer Kante des Messobjektes kombiniert Die Legebastimmung der Objektknnte erfolgt nach einen bokannten Verfehren, bei dem durch an den Ecken cines drchharen Polygonsplegels angebrachte Magnate Bezugsimpulse erzangen.
Die Phasenlagen des z.B. ersten im Lichtimpulswandler 1 erzeugten Impulses jedes Impulspaeres und des Bezugsimpulses geben ein Mass für die Lage der Objektkants. Die fotoelektrischen Impulse werden hierbei erzeugt, wenn die Abtastung durch den Drahspiegel den Hell-Dunkel-Übergang zwischen dem Objekt und dessen dunkleser Umgebung erfesst. In Fig. 2 werden die Bezugsimpulse am Eingang 30 eingegeben. Sie bewirken ein Schliessen des Schalters 20 und stossen das Mono-Flop 18 en. Sie haban für die Amplitudenregelung daher die gleiche Wirkung wie die Auagangsimpulse des Mono-Flops rir, das hierdurch entfällt. Die Zeitapanne zwischen einem Bezugsimpuls und dem nachfolgenden Impulspaaen whse in jedem Fall grösser als die Summe der beiden Grössen T 2 und X 3 sein.
An don Ausgängan 31 und 32 werden die fotoelsktrischen und die Bezugsimpulse für die Bestimmung der Lege der Objektkante abgenommen.
7 S. Beschroibung 8 Patantansprüche 1 Bl.Zeichng.m.2 Fig.

Claims

Patentansprüche 1. Anordnung zur Messung der Temperstur eines strahlenden Körpers, wobei die Temperatur aus den Strahlungsimtensitäten bei zwei verschiedenen Wellenlängen ermittelt wird, inden mittels bewegter Spiegel der Strahlungsempfängor nacheinander mit den Intenaitäten bei zwei verschiedenon Wellenlängan über entsprechende Filter belichtot wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem fotoelektrischen Strahlungsempfängar eine Einrichtung zur Amplitudenregolung nachgeschaltet uni diese über eine Vorrichtung zur Unterdrückung das ersten der beiden fotoslektrischen Impulse und zur Speicherung des zweiten Impulses für die Dauer eine Massperiode mit dem Ausgang, au dem die der Temperatur zugeordnete Spannung auftritt, verbunden ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen die Amplitudanregelung bewirkenden, aus einem Widerstand und einem Stelltransistor bestehenden Spannungstailer, wohei der Widerstand des Transistors mittels der in einem Gleichspannungsverstärker umgeformten Differenz zwischen der Sollspennung und der mit Hilfe einor Spitzenspannungsgleichrichtung, bestehend aus einer Diede und einem Kondensator. gewonnenen Istspannung gasteuert wird, wobei dar von don geregelten Impulsen auf deren Spannungsspitzenwert aufgeledent Kondensator nach Jeder Aufladung seinen Spannungswart in einen Speicher überträgt und vor der Aufladung durch den nächsten Impuls vollständig entiaaen wird.
3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch von Mono-Flops, die von den garegalten Impulsen angestossen werden, gesteuerte Schalter, über die die Speicherung des Kondensstorspannungswertes sowie das Löschen des Kondensators erfolgt.
4. Anordnung nach Anspruch 2, gakennzeichnet durch von Mono-Flope die von Bezhgesimpulsen, die auch zur Bestimmung der Lege einer Kante des Massobjektes herangezogen werden, angestossen werden und von den Bezugaimpulsen selbst gesteuarte Schalter, über die die Speicherungles Kondensatorspannungswertes sowis das Löschen des Kondensstors erfolgt.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch von einem Mono-Flop (23), des von den geregelten Impulsen angestossen wird, gestanerte Schalter (25,26), durch die die Unterdrückung des erzten fotoelektrischen Impulses und vor jeder Messperiode die Entladung eines auf sine der Spannung des zweiten Impulses entsprschende Spannung aufgeladenen Kondensators (28) bewirkt wird.
6. Anordiiung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein weiteres von den geragelten Impulsen angestossenes Mono-Flop (24), Das eine Einwirkung des zweiten Impulses auf das die Unterdrückung des erstan Impulses und die Entledung des den den zweiten Impuls entsprechenden Wertes speichernden Kondensators (28) bewirkanden Mono-Flops (23) verhindert.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, gekonnzeichnet durch einen von den zweiten Impulsen angestauerten Transistor (27), über den die Aufladung des den dem zweiten Impuls entsprechenden Wert speicheruden Kondensators (28) erfolgt.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gakennzeichnet durch einen vor den Ausgang (29) geschalteten Funktionsgeber (5), der eine der Temperatur proportionals Spannung erzeugt.