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Anordnung zur Messung der Temperatur.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Auf diese Weise wird aus jeden fotoelcktrischen Impulspear ein Messwert
erzeugt und man erhält eine sehr schnelle Messwartbildung.
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Die Erfindung wird imfolgenden anhend der in den Figuren dargestellten
Ausfüjrimgsbeispiele erläutert, wobei weitere erfinderische Massnshmen beschrieben
werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Schalter 20,21,22,25 und 26 werden vorzugsweise durch Transistoren
dargestellt.
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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.
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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.
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An don Ausgängan 31 und 32 werden die fotoelsktrischen und die Bezugsimpulse
für die Bestimmung der Lege der Objektkante abgenommen.
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7 S. Beschroibung 8 Patantansprüche 1 Bl.Zeichng.m.2 Fig.