DE2152372A1 - Bandstrahlungs-bolometer - Google Patents

Bandstrahlungs-bolometer

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DE2152372A1 DE19712152372 DE2152372A DE2152372A1 DE 2152372 A1 DE2152372 A1 DE 2152372A1 DE 19712152372 DE19712152372 DE 19712152372 DE 2152372 A DE2152372 A DE 2152372A DE 2152372 A1 DE2152372 A1 DE 2152372A1
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Fritzsching & Co GmbH
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/20Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Description

  • 3andstrahlungs-Bolometer Zur Temperaturmessung sind neben Kontaktthermometern Strahlungsmeßgeräte, nämlich Spektralpyrometer sowie Gesamt- und Bandstrahlungspyrometer bekannt. Während bei Spektralpyrometern, z.B. Farh- oder Fadenpyrometern, die Temperatur durch Farbenvergleich ermittelt wird, wird bei Gesamt- und Bandstrahlungspyrometern die Strahlung in eine elektrische Größe z.B. mit Hilfe von Fotoelementen, Fotowiderständen oder temperaturempfindlichen Widerständen umgewandelt.
  • Zur Gruppe der 3andstrahlungspyrometer gehört das Bolometer, das Gegenstand vorliegender Anmeldung ist.
  • Die Wirkungsweise des Bolometers beruht auf der Absorption der Strahlung durch einen elektrischen Leiter, dessen Widerstandsänderung infolge der durch die Strahlungsabsorption auftretenden Erwärmung mittels einer Wheatstone-Brdcke gemessen wird. Während zunächst in der Praxis als temperaturempfindliche Widerstände zwei mögliöhst gleiche geschwärzte Platin@treifen in benachbarten Zweigen der Brückenscbaltung angeordnet waren, +on denen nur der eine der Strahlung ausgesetzt wird, werden heute anstelle der Platinfolien dllnne Ralbleiterschichten verwendet, Die an der einen Brückendiagonale auftretende Spannung wird verstärkt und mittels eines Instrumentes zur Temperaturbestimmung angezeigt.
  • Die zu messende Strahlung wird mittels 3lenden, Linsen oder Hohlspiegel auf den Strahlungsempfänger, im vorliegenden Fall auf den temperaturempfindlichen Widerstand konzentriert, während der zweite gleichartige, in dem enderen Brückenzweig gelegene temperaturempfdnnliche Widerstand der Strahlung nicht ausgesetzt wird.
  • Zum Messen von Infrarotstrahlungen eingnen sich vor allem Hohlspiegelpyrometer, da Hohlspiegel praktisch sämtliche Wellenlängen auf den Empfänger konzentrieren. So geht aucb die Erfindung von einem Bandstrahlungsbolometer aus das einen Hohlspiegel besitzt, in dessen Brennpunkt der temperaturempfindliche Widerstand angeordnet ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach aufgebautes Bandstrahlungsbolometer der ein gangs erläuterten Art zu schaffen, daß eine exakte Temperaturmessung im Bereich von 50 - 400°C ermöglicht.
  • Derartige berührungslos arbeitende Strahlungsmeßgeräte werden-z.3. zur Temperaturmessung von Kunststoff-, Guumi-, Papier- und Textilbahnen auf Kalanderwalzen benötigt. Zur Lösung dieser Meßaufgabe wurden bisher auf einer Differenzstrahlungsmessung beruhende Anordnungen verwendet, bei welchen neben dem Hohlspiegel und der temperaturempfindlichen Element ein Vergleichsstrahler und ein Schwingmodulator vorgesehen sind. B@@ diesem Gerät wird die Objektstrahlung von dem verspiegelten Schwingmodulator periodisch unterbrochen wobei bei leder Unterbreohung dem temperaturempfindlichen Widerstand die Strahlung des Referenzstrahlers unter dem gleichen Meßwinkel zugeführt wird. Hierdurch entsteht an dem Widerstand eine Wechselspannung, deren Größe von der Differenz der beiden Strahlungen bestimmt wird. Diese derart erzeugte Wechselspannung wird verstärkt und dann zur Temperaturbestimmung zur Anzeige gebracht.
  • Im Gegensatz zu dieser recht komplizierten Schaltungsanordnung greift die erfindungsgemäße Lösung auf die sowohl mechanisch als auch elektrisch wesentlich einfacher aufgehaute Brückenanordnung zurück. Damit berartigen vergleichsweise sehr einfachen Anordnung in einem Gesamtmeßbereich von 50 bis 400°C die Meßgenauigkeit kleiner als t 100 ist, muß dafür gesorgt werden, daß bei beiden temperaturempfindlichen Widerständen der Einfluß der IIeitungs- und ggf. Konvektionswärne gleich ist, währund nur der eine im Brennpunkt des Hohlspiegels angeordnete Widerstand dem Einfluß der Infrarotstrahlung ausgesetzt ist.
  • Gemäß vorliegender Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die beiden temperaturempfindlichen Widerstände dicht nebeneinander jeweils in einer Kammer eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet sind, wobei die eine Kammer auf. der dem Hohlspiegel zugewandten Seite offen ist, während die zweite Kammer allseits geschlossen ist und zwischen beiden Kammern eine nach außen reflektierende Trennwand vorgesehen ist.
  • Diese räumliche Anordnung der beiden gleichartigen wärwe empfindlichen Widerstände, der sogensnnten Detektoren , bewirkt, daß diese abgesehen vom Einfluß der Infraotstrahlung gleichen Bedingungen, d.h. der gleichen Konvektionswärme, der gleichen Umgebungstemperatur und der gleichen durch den Brückenstrom erzeugten Joulschen Wärme ausgesetzt sind. Trotz des sehr einfachen und damit preisgünstiger Aufbaues gewährleistet dlese Anordnung eien hohe Stabilität und damit eine exakte Messung bei Umgebungstemperaturen im Bereich von 10 bis 50° C.
  • Zweckmäßigerweise besteht das becherartig ausgebildte Gehäuse der Detektoren aus Aluminium, wobei die Außenwand gegenüber der Trennwand zwischen den Detektoren relativ stark ist, Hierdurch wird eine gleichmäßige Beeinflussung der beiden Detektoren durch die Umgebungstemperatur gewährleistet.
  • Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind als temperaturempfindliche Widerstände ein Paar gleichartiger, zu dünnen Plättchen gerschliffener NTC-Widerstände vorgesehen. Infolge der geringen Stärke der aus Halbleitermaterial bestehenden Widerstände wird eine relativ geringe Trägheit des Meßsystems erreicht. Auch genügt zur Messung schon eine geringe Strahlungsenergie, wie sie im Infrarntstrahlungsbereich zur Verfügung steht. Im Gegen satz zu Fotowiderständen und Fotozellen, die an sich eine höhere, jedoch selektive Empfindlichkeit insbesondere im Bereich des sichtbaren Lichtes besitzen, sind thermische Empfänger insbesondere im Temperaturbereion von 50 bis 200° C breitbandiger bei linearer Kennlinie.
  • Der Absorptionsgrad des der Strahlung ausgesetzten temperaturempfindlichen Widerstandes kann außerdem dadurch erhöht werden, daB er wenigstens auf seiner der Strahlung ausgesetzten Seite mit einer optisch geschlossenen, vorzugsweise aufgesprühten Absorptionsschicht, die vorzugsweise aus einem Schwärzungsmittel besteht, versehen wird. Außerdem kann eine derartige Schicht die Wirkung eines Filters zur Erzielung einer gewünschten Selektivität haben, so daß in diesem Fall kostspislige Pilter entfallen.
  • Zur Ertöhung dér Strahlungsabsorption können instesondere metailisehe Empfangsflächen des Detekt@rs mit Schlchten folgenlev Zusammensetzung überzogen werdnn; Bis 8 µ Terpentinruß bis 9 µ Gemisch aus Ruß und Plationachwarz 95-97 % bis 15 µ koloidaler Graphit bis 80 µ Gemisch aus Ruß unl Natronwasserglas.
  • Zur Filtration können z. B. alle Harnitofflacke in Form von dünnen Filmen für folgende Spektralbanden eingesetzt werderen: von 0,6µ bis 2 µ keine Abserption bei 2,9 und 3,4 µ 80 - 90% Absorption von 4µ bis 5,5 µ keine Absorption von 5,5µ bis 8 µ 90 - 95% Absorption von 8µ alluählicheß Abnehmen der Absorption Bei geeigneter Wah-l der Filter- und Absorotionsschicht ist es möghlich, die Absorptionsbänder von Wasserdampf und Kohlendioxyd durch Filtration zu löschen, @@ daß nur der stabile spektrale Durchlaßberich zur Messung verwendet werden kann.
  • Gegebenenfalls können zusätzllch zur Auswahl des gewä@schten Spektralbereiches Filtergläser Verwendung finden. Auch dann das Fenster der zum Hohlspiegel offenen Dstektorkammer mit einem geeigneten Filter versehen sein, welches außerdem die Heeinflussung des temperaturempfindlichen Widerstandes durch Konvektionswärme verhindert, so daß abgesehen von dewänsch.
  • ten Einfluß der Strahä@ngswärmebeide Detektoren gleichen Einflüssen ausgesetzt sind.
  • infolge der sphärischen Aberration parallel einfallende Strahlen auf einer auf der optischen Achse gelegenen Linie zum Schnitt bringt. Diese Eigenschaft wird bei dem erfindungsgemäßen Bolometer zur Fokussierung des axial verschiebbar angeordneten temperaturempfindflichen Widerstandes dadurch ausgenutzt, daß bei spiegelnahres tellung des temperaturempfindlichen Widerstandes vorwiegend die Infrarotstrahlen mit größerem Einfallswinkel erfaßt werden, während bei spiegelferner Einstellung im stärkeren Maße die parellelen Infrarotstrahlen den Widerstand traffen. Außerdem kann, wie ferner vorgeschlagen wird, hierbei ein temperaturempfindlicher Widerstand Verwendung finden, der an seinen Randzonen eine geringere Absorption als im Kern besitzt.
  • Eine derartige Anerdnung ist insbesondere zur Messung difuser Strahlung zweckmäßig, die häufig bei Nichtmetallen, insbesoadere bei Gummi, Papier und Textilien auftritt.
  • Die dffuse Strahlung besitst aufgrund unterschiedlicher struktueller Oberfläche bestimmter Tiefe keine gleichmäßige Verteilung. Vielmehr treten entgegen dem Lambert'schen Gesetz in bestimmten Raumwinkeln Verdichtungen, d.h. Raumwinkelintensitäten, auf. Durch den veränderlichen Fokus kann hierbei das Raumwinkelmaximum eingestellt werden. Dies beruht darauf, daß der Ahsorptionswert des temperarturempfindlichen Widerstandes, nämlich des Detektorplättchens, an den Randzonen geringer ist als im Kern.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird die Fokussierung dadurch ermöglicht daß das becherartige Gehäuse der temperaturempfindlichen Widerstände mittals @ines E@zentertriebes gegenüber dem Meßkopfgebäuse längs der optischen @chse des Hohlspiegels verschiebbar angeordnet ist Zur Verstätrkung des von der Erückenschaltung erzeugten Gleichspannungs- bzw Gleichstrommeßsignales wird bei dem erfindungsgemäßen Bolometer ein an sich bekannter Operationsverstärker geringer temperaturdrift verwendet. Dieser Verstärker ist in dem metallischem Meßkopfgehäuse untergebracht, so daß er gegen Fremdeindflüsse, z.B. induktive oder statische elektrische Feider, abgeschirmt ist. Zur weiteren Abschirmung kennen die räckwörtige Abschlulßplatte sowie ein vor der Gehäuseöffnung angeordnetes Schutzgitter aus Metall bestehen und mit dem Gehäuse in elektrisch leitender Verbindung stehen. Um untersdiedliche Eigenschaften des Meßgutes, z.B. die verschiedenen Emissionswerte. schon bei der Messung zu berüchsichtigen, ist es bekannt, den Verstärkungsgrad entsprechend den von Fall zu Fall zu ermittelnden Eichkurven zu verändern. Diese Art der Einstellung der Emissionsrete stößt dann auf Sohwierigkeiten, wenn der Emissionsregler räumlich getrennt vom Meßkopfgehäuse z. 3. in einem Steuerpult angeordnet werden soll. So besteht in diesem Fall Gefahr daß durch induktive oder statische Ankopplung über die Steuerleitung Störspannungen induziert werden, so daß entweder daß Meßergebnis verfälscht oder der sorgfältig abgewogene Operationsverstärker in einen' labilen Schwingungszustand gerät.
  • Um diese Störquelle auszuschalten, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, nicht den Verstärkungsgrad des Operationsverstärkers zu ändern, sondern vielmehr die Brßckenspeisespannung bzw. den Brückenspeisestrom mittels eines Potentiometers zur Berücksiohtfgung der untersch@edlichen Emission des Meßobjektes zu verändern. Bei dieser Anordnung ist es, ohne weiteres möglich. das, Potentiometer in einet gesonderten Steuerpult o Xeßkopfgehäuse räutnlicb entfernt anzuordnen und diesen über ein normal abgeschirmtes, zweiadriges Kabel mit der Brückenschaltung zu verbinden Zur Kompensation von der zu messenden Strahlung überlagerten Störstrahlungen ist der Nullpunkt des Verstärkers veränderbar. Beispielsweise kann eine Verstärkerstufe des Operationsverstärkers in geeigneter Weise mit einem Abgleichwiderstand versehen sein. Daneben ist es jedoch auch möglich, diesen Abgleich an der Brücke selbst vorzunehmen, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung zwischen zwei Brückenwiderständen, vorzugsweise den temperaturempfindlikchen Widerständen, ein Potentiometer angeordnet ist, dessen Mittelabgriff mit einer Eingangs-Klemme des Verstärkers verbunden ist, während die andere Eingangsklemme des Verstärkers mit dem gegenüberliegenden Punkt der Brückendiagonale in Verbindung steht. Sollen hierbei sich kurzzeitig ändernde Störeinflüsse kompensiert werden, wie sie z.B. von flackernden Flammen o.dgl. herrühren, empfiehlt es sich in weiterte Ausbildung der Erfindung, stärker dimensionierte NTC-Plättchen als temperaturempfindliche Widerstände zu benutzen. Infolge ihrer größeren Trägbeit integrieren derartige Detektoren die sich zeitlich ändernden Störstrahlungen. so daß auch bei einem derartigen Anwendungsfall der Störeinfluß durch Nullpenktverschiebung des Verstärkers ausgeglichen worden kann.
  • Schließlich kann auch die temperaturbedingte Änderung des Neigungswinkels des Hohlspiegels zu Meßfehlern führen.
  • Um diesen Meßfehler zu kompensieren, wird ferner vorgeschlagen@ am Ende des Hohlspiegels einen weiteren temperaturempfindlichen Widerstand, vorzugsweise einen NIC-Widerstand, anzuordnen, welcher den Operationsverstärker zum Ausgleich dieses Meßfehlers steuert.
  • Zur Justierung des Meßkopfes eignet sich in herkömmlicher Weise eine Visiereinrichtung, die auf das Meßkopfgehäuse aufsetzbar ist. Anstelle dieser Visiereinrichtung kann Jedoch in weiterer Ausbildung der Erfindung eine mit dem Meßkopfgehäuse verbindbare Lichtquelle vorgesehen sein, welche einen mit dem Meßfleck deckungsgleichen Lichtfleck erzeugt. Auf diese Weise läßt sich von jedem Betrachtungspunkt aus die Lage des Meßfleckes beurteilen.
  • Instgesamt führen die anmeldungsgemäß vorgeschlagenen Merkmale und Merkmalskombinationen zu folgenden Vorteilen: 1. Durch die räumliche Anordnung der temperaturempfindlichen Widerstände, der Detektoren, wird bei geringem Aufwand für einen großen Temperaturbereich eine sehr winksame Temperaturkompensation erzielt.
  • 2. Als Detektormaterial ist gesintertes Halbleiter-Material verwendbar, das infolge seiner Zusammensetzung und seines Herstellungsverfahrens eine außerordentlich hohe Zeitkonstante von wenigstens drei Jahren besitzt.
  • 3. Anstelle teurer Filter können auf die Detektoroberfläche dünne, preiswerte Absorptionsschichten aufgetragen werden, welche der Neßanordnung je nach Anwendungsbedingungen eine gewünschte Bandbreite geben.
  • 4. Durch Ausnutzung der sphärischen Aberration ist es möglich, den verschiebbar angeordneten Detktor weitgehend den Strahlungseigenschaften des Meßobjektes an zupassen.
  • 5. Die einfache Meßanordnung kann in einem kleinen, kompakten Meßkopf untergebracht werden, der einfach zu montieren ist, eine hohe Erschütterungsfestigkeit besitzt und nur geringe Angriffsflächen für Umgebungseinflüsse, z.B. die Umgebungstemperatur, Fremdfelder u. dgl. bietet.
  • Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles, das in den Zeichnungen dargestellt ist, im einzelnen erläutert.
  • In diesen zeigen: Figur 1 : Axialschnitt des Messkopfes eines erfindungsgemäßen Bolometers und Figur 2 : Boclkschaltbild der Schaltungsanordnung für das erfindungsgemäße Bolometer.
  • Der Messkopf weist ein zylindrisches, vorzugsweise aus Aluminiumrohr bestehendes Gehäuse 1 auf, in welchem im wesentlichen der thermische Detektor 2, der Hohlspiegel 3, die Leiterplatte 4, für die elektrischen Bauteile, insbesondere den Operationsverstärker und die Anschlußplatte 5 mit den elektrischen Anschlußbuchsen 5a für das externe Messgerät und das Stromversorgungsgerät angeordnet sind. Damit ist der Messkopf durch die Leiterplatte 4 bzw. den sphärischen Hohlspiegel 5 in einen Strahlungsteil echter Teil gemäß Figur 1) und in einen Schaltungsteil (linker Teil gemaß figur 1) unterteilt.
  • Nach außen ist der Strahlungstell mittels eines Konvektionsschildes 6 verschlossen, das aus einem Abschlußring 6a, einer über diesen gespannten und mit einem r)resssing 6b gehaltenen Folie 6c sowie einem Schutzgitter 6d besteht. Dieser Konvektionsschild verhindert einerseits das Eindringen von Staub tind andererseits die Bildung von von Luftströmungen im Bereich des thermischen Detektors 2, welche das Nessergebnis entscheidend verfälschen können.
  • Der thermische Detektor 2 besteht aus einem becherartigen, dickwandigem Gehäuse 2a, das mittelß einer dünnen Trennwand 2b in zwei Kammern 2c und 2d unterteilt ist.
  • Die dem Hohlspiegel 3 zugewandte K@ Kammer weist eine trichterförmige Einfallsöffnung 2e auf, welche das Einfallen der in den Messkopf eintretenden und am Hohlspiegel 3 reflektierten Infrarotstrahlen I.R. ermöglicht. In den Kammern 2c und 2d sind auf der optischen Achse A-A des Hohlspiegels 3 gelegene NTC-Widerstände 7 und 8 angeordnet. In aus der Zeichnung nicht ersichtlicher Weise sind diese Widerstände 7 und 8 aus den bekannten Perlen zu dünnen Plättchen mit parallel zueinander und senkrecht zur optischen Achse A verlaufenden Plättchen geschliffen.
  • Der NTC-Widerstand 7 kann eine aufgesprühte oder 9n an derer Weise dünn aufgetragene Absorptionsschicht aufweisen, welche einerseits die Absorptionsfähi,gkeit seiner Oberfläche erhöht und andererseits als Filter zur Beschränkung des Frequenzbereiches dienen kann. Die Trennwand 2b, die auf der dem Widerstand 7 zugekehrten Seite poliert oder verspiegeltist, verhindert, daß die Infrarotstrahlen zum Widerstand 8 gelangen,. Somit erwärmt sich der NTC-Widerstand ausschließlich durch Leitungs- und Stromwärme, während der NTC-Widerstand 7 zusätzlich durch Strahlungswärme erwärmt wird. Der Konvektionsschild 6 sorgt dafür, daß der Anteil der Konvektionswärme vernachlässigbar gering bleibt Das Detektergehäuse wird mittels einer Tragplatte 2f von Stützen 2g getragen. Durch die aus Lsoliermaterial bestehends Tragplatte 2f werden die elektrischen Anschlüsse der NTC-Widerstände 7 und 8 hindurchgeführt Die Stützen 2g sind mit einem Schlitten a verbunden, der mittels eines Exzenters 9b in Axialrichtung verschiebbar ist, wobei er gegenüber dem Gehäuse 1 mittels einer Führungsechraube 9c geführt wird.
  • Zur Festlegung des Hohlspiegels 3, der Lsiterpiatte 4 und der Anschlußlatte 5 sind im lin-ken Teil -des Gehäuses 1 zwischen diesen Distanzringe 10 und 1t eingesetzt, wobei dev äußere, als Gewindering ausgebildete Abschlußring 12 sämtliche Teile gegeneinander, den Spiegel mit- einer planen Ringfläche gegen einen Bund la und die Apschlußplatte gegn einen weiteren Bund 1b des Gehäuses 1 drächt Zwiechen das Leiterplatte 4 und der Anschlußplatte 5 ist achließlinh noch ein Potentiometer 13 angeordnet, mit welchem der Brückenstram für dic anhand von Figur 2 noch im einzelnen erläuterte Schaltung verändert werden kann. Auf die aus dem Gebänse 1 hersusragende Potentiometerachse 15a ist ein Stellknepf 13 kraftschlüssig sufgesetzt, mit welchem der Emissionsfaktor des Messobjektes eingestellt werden kann Ihm ist eine -entsprechende, am Gehäuse 1 befestigts Skala 13c zugeordnet.
  • Die Schaltungsanordnung des erfindungsgemäßen Strshlungsbolometers ist aus dem Dlockechaltbild gemäß Figur 2 .
  • ersichtl@ch Die NTC-Widerstände 7 und 8 des Detektors 2 sind in benachbarten Zweigen einer Wbeatstone-Hrücke angeordnet. In den beiden anderen einander benschbarten Brückenzweigen liegen in bekannter Weise zwei einander gleiche ohm'sche Widerstände 14 und 15.
  • Zwischen den beiden NTC-Widerständen ? und 8 liegt ein Potentiometer 16, dessen Mittenabgriff mit der einen Eingangsklemme des Operationsverstärkers verbunden ist. Die andere Eingangsklemme des Operationsverstärkers ist mit dem anderen Punkt der Brückendiagonalen nämlich dem knotenpunkt zwischen den Widerständen 14 und 15, verbunden.
  • Die Brückenschaltung wird aus einer stabilisierten Gleichspannungsquelle, dem sogenannten Stahilisator, gepeist, wobei die Stromeinspeisung in die andere Brückendiagonals erfolgt. Der Speisestrom ist mit dem Widerstand 13, dem sogenannten Emissionsregler, einstellbar, wodurch der unterschiedliche Emissionsgrad des Nessobektes berücksichtigt werden kann.
  • Ist der NTC-Widerstand 7 ksiner Infrarotstrahlun ausgesetzt, so ist die Brüokenschaltung abgeglichen, so daß am Eingang des Operationsverstärkers keine Spannung liegt. Wegen der Brückenanordnung wirkt sich eine gleichzeitige Erwärmung der NTC-Widerstände 7 und 8 nicht auf das Messergebnis aus.
  • Wird dagegen der NTC-Widerstand 7 einer Infrarotstrahlung I.R. ausgesetzt, so liegt am Operationsverstärkereingang eine Gleich-spannung, die nach Verstärken über den Impedanzwandler dem Messausgang 18 zugeführt wird.
  • Au den Ausgang 18 kann ein Analog- oder Digitalmessinstrument, ein Schreiber oder dgl. Gerät angeschlossen werden. Auch kann die derart erzeugte Messgräße gegebenenfalls nach weiterer Verstärkung su Steuerzwesken ausgenutzt werden

Claims (9)

  1. Patentansoriiche: 1. Bandstrahlungsbolometer, bestehend aus einem Hohl spiegel, in dessen Brennpunkt ein temperaturempfindlicher Widerstand, insbesondere ein Halbleiter, angeordnet ist, sowie aus einem zweiten gleichartigen, der Strahlung nicht ausgesetzten temperaturempfindlichen Widerstand, wobei die beiden temperaturempfindlichen Widerstände in benachbarten Zweigen einer Brückenschaltung, insbesondere einer Wheststone-Brücke, angeordnet sind und die an der Brückendiagonalen auftretende Spannung verstärkt und mittels eines Instrumentes zur Temperaturbestimmung angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden temperaturempfindlichen Widerstände (7, 8) dicht nebeneinander Jeweils in einer Kammer (2c, 2d) -eines gemeinsamen, Gehäuses (2) angeordnet sind, wobei die Kammer (2c, 2e) auf der dem Zohltpiegel (3) zugewandten Seite offen ist, während die zweite Rammer (2d) allseitig geschlossen ist und zwischen, beiden Kammern (2c, 2d) eine nach außen reflektierende Trennwand (2b) vorgesehen ist.
  2. 2. Bolometer nach Anspruch 1, dadurch gekenazeichnet, daß das becherartig ausgebildete Gehäuse (2a) aus Aluminium besteht und die Außenwand gegenüber der Trennwand (2b) relativ stark ist.
  3. 3. Bolometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturempfindlichen Widerstände (7, 8) auß einem Paar gleichartiger, zu dünnen Plättchen geschliffener NTC-Widerstände bestehen.
  4. 4. Bolometer nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise vergoldete Hohlspiegel ( 3 ) eine sphärische Krümmung aufweist und dass der der Strahlung ausgesetzte temperaturempfindliche Widerstand ( 7 ) auf der optischen Achse ( A - A ) verschiebbar angeordnet ist
  5. 5. Bolometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturempfindliche Widerstand ( 7 ) an seinen Randzonen eine geringere Absorption als, im Kern besitzt.
  6. 6. Bolemeter nach Anspruch 3,4 oder 5', dadurch gekennzeichnet, dass der der Serahlung ausgesetzte temperaturempfindliche Widerstand ( 7 ) zumindest auf der dem Hohlspiegel ( 3 ) zugewandten Seite eine optisch geschlossene, vorzugsweise aufgesprühte Filter- bzw. Absorptionsschicht bufweist.
  7. 70 Bolometer nach Anpruc'h 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus in Form eines dünnen Films aufgesprühten Harnstofflack odgl. besteht.
  8. 8. Bolometer nach einem oder mehreren der Anspriiche 3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster ( 2e ) der auf der Spiegelseite gelegenen Detektorkammer ( 2c ) mit einem zumindest teilweise für IR-Strahlen durchlässigen Filter verschlossen ist,
  9. 9. Bolometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das becherartige Gehäuse ( 3 ) der tem,peraturempindlichen Widerstände ( 7, 8 ) mittels eines Exzenter- triebes ( 9a, b, c ) gegenüber dem Bolometergehäuse ( 1 ) verschiebbar ist.
    Io. Bolometer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Brückenstrom der Wheatstone-Brücke ( 7, 8, 14 - 16 ) mittels eines Potentiometers ( 13 ) zur Berücksichtigung der unterschiedlichen Emission der Messobjekte veränderbar ist.
    11. Bolometer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Potentiometer ( 13 ) in einem räumlich vom Blometergehäuse ( 1 ) entfernten Steuerpult o. gl. angeordnet ist.
    12. Bolometer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen weiteren mit dem Hohl spiegel ( 3 ) verbundenen, temperaturempfindlichen Widerstand, vorzugsweise einem NTC-Widerstand, welcher den Verstärkungsgrad des Verstärkers zur Kompensation der Wärmeausdehnung des Spiegels ( 3 ) beeinfXusst.
    13. Bolometer nach einem oder mehreren der Anspruche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der im Messkopfgehäuse ( 1 ) angeordnete Verstärker aus einem an sich bekannten Operationsverstärker geringer Temperaturdrift besteht.
    14.* Bolometer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Operationsverstärker allseitig metallisch abgekapselt ist, infibesondere dass die ruckwKrtige Anschlussplatte ( 5 3 sowie ein ggf. vor dem Gehäusefenster angeordnetes Schutzgitter ( 6d ) wie das Messkopfgehäuse ( 1 ) aus Metall bestehen und miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
    15. Bolometer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Nullpunkt des Verstärkers vorzugsweise mittels eines in der Brückenschaltung angeordneten Widerstandes ( 16 ) veränderbar ist.
    16. Bolometer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen, insbesondere die Stärke, des temperaturempfindlichen Widerstandes ( ?, 8 ) derart gewählt ist, dass kurzzeitige Strahlangsänderungen integriert werden und erforderlichenfalls durch Nullpunktverschiebung des Verstärkers kompensierbar sind.
    17. Bolometer nach einem.oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine mit dem Messkopfgehäuse verbindbzre Lichtquelle zur Erzeugung eines mit dem Messfleck deckungsgleichen Lichtfleckes.
    L e e r s e i t e
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0023354A1 (de) * 1979-07-27 1981-02-04 Siemens Aktiengesellschaft Pyrodetektor
EP0218056A1 (de) * 1985-09-11 1987-04-15 Siemens Aktiengesellschaft Pyrodetektor zur Detektion eines in seinen Detektionsbereich eintretenden Körpers

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