DE2326363A1

DE2326363A1 - Optisches pyrometer fuer numerische ablesung

Info

Publication number: DE2326363A1
Application number: DE2326363A
Authority: DE
Inventors: Mario Pasta; Paolo Soardo
Original assignee: ISTITUTO ELETTROTECNICO NAZION
Current assignee: ISTITUTO ELETTROTECNICO NAZION
Priority date: 1972-05-24
Filing date: 1973-05-23
Publication date: 1973-12-06
Also published as: IT958961B; US3849000A

Description

_-—-""" Patentanwälte
Dipl. Ing. F. Weickmann, ··
Dipl. Ing. H. Weickmann, Dipl. Phys. Dr. K. Finek«

Dipl.-Ing. F. A. Weickmann, Dipl. Ghem. B. Huber 2326 363

8 München 27, Möhlstr. 22 .

ISTITÜTO ELETTROTECHICO MZIOMLE 0ΕΪΕΕΟ I¹ERRARIS Corso Massimo d'Azeglio 42, !urin, Italien

Optisches PYrometer_für_numerische Ablesung.

Die Erfindung betrifft ein optisches Pyrometer für numerische Ablesung, sie bezieht sich insbesondere auf die elektronischen Verarbeitungsschaltkreise, die aus die spektrale Strahlung kennzeichnenden Signalen, die von üblichen Fotodetektoren geliefert werden, ein die Temperatur kennzeichnendes Signal bilden und dieses in digitaler Form darstellen.

Die Erfindung läßt sich mit Vorteil gleichermaßen sowohl in monochromatischen Pyrometern als auch in bichromatischen Pyrometern oder Farbtemperaturmessern anwenden.

Bei bekannten Pyrometern werden die beiden Signale, die die spektrale Strahlung kennzeichnen und die von Fotodetektoren geliefert werden, üblicherweise einer analog arbeitenden Schaltung zugeführt, durch die sie zueinander ins Verhältnis gesetzt werden, da das Verhältnis der beiden Signale über das Plancksche Gesetz mit der gesuchten Temperatur verknüpft ist. Das die Temperatur kennzeichnende Signal ist deshalb ebenfalls ein analoges Signal und wird in den meisten Fällen auf einem Anzeigeinstrument; dargestellt, das in geeigneter Weise geeicht ist. Diese Schaltungsart ist infolge von Trifterscheinungen und anderen Schwankungsursachen mit der üblichen üngenauigkeit behaftet. Zudem ist mitunter eine digitale Darstellung des Meßwertes erwünscht. Es ist dann erforderlich, auf einen Analog-Digitalumsetzer zurückzugreifen, der die Kosten des Gerätes vergrößert,ohne seine Leistung wesentlich zu verbessern. In jedem Fall kann die Genauigkeit eines Pyrometers dieser Art wegen der bekannten Schwierigkeit, Gleichstromgrößen in analog arbei-

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tenden Schaltungskreisen zu stabilisieren, nur auf Kosten einer progressiven Vergrößerung seines Herstellungspreises erhöht werden.

Es ist deshalb die Hauptaufgabe der Erfindung ein optisches Pyrometer für digitale. Ablesung zu schaffen, das bei gleichem Qualitätsstandard der verwendeten Schaltkreise eine größere Genauigkeit aufweist als die bekannten Pyrometer.

Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, aus den spektralen Strahlungssignalen unmittelbar ein digitales Meßsignal zu gewinnen und damit eine anschließende Analog-Digitalumsetzung und die damit verbundene weitere Kostensteigerung zu vermeiden.

Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, ein Pyrometer für digitale Ablesung zu schaffen, das ohne Schwierigkeit durch einfache Änderungen der Werte einiger wichtiger Schaltungskomponenten sowohl als Zweifarben-Pyrometer wie auch als mono±romatisches Pyrometer dienen kann.

Diese Aufgaben werden bei einem optischen Pyrometer für numerische Ablesung mit zwei Fotodetektoren zur Abgabe eines ersten und eines zweiten elektrischen Signales, die jeweils zugeordneten Energieflüssen proportional sind,mit Schaltmitteln, die mit den Fotodetektoren verbunden sind und die die von diesen abgegebenen Signale verarbeiten und ein numerisches Signal liefern, das der Strahlungstemperatur oder der Verteilungstemperatur der genannten Energieflüsse proportional ist, ferner mit Anzeigemitteln, die durch das genannte numerische Signal gesteuert werden und deren Anzeigewert ein Maß für die genannte Temperatur bildet, dadurch gelöst, daß die genannten Schaltmittel folgende Stuf en umfassen:

a) Einen Speicherkreis mit einer Entladezeitkonstanten, die dem Kehrwert einer vorbestimmten Konstanten A pro-

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portional ist;

b) einen Auflade- und Vergleicherkreis, durch den dem Speicherkreis während einer vorbestimmten Zeitspanne eine Spannung zuführbar ist, die nicht niedriger ist als das Produkt aus dem ersten elektrischen Signal und einer zweiten vorbestimmten Konstanten G und der eine anschließende Entladung des Speicherkreises bis hinunter auf den Wert des zweiten elektrischen Signales ermöglicht ;

c) eine Impulsquelle für Uhrentaktimpulse;

d) einen von der genannten Impulsquelle gesteuerten Durchschaltekreis, der während einer Impulszahl, die einer weiteren vorbestimmten Zeitspanne proportional ist, die Anschaltung der Ausgangsimpulse der genannten Zählmittel an die Anzeigemittel bewirkt.

Im folgenden sei die Erfindung anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es handelt sich bei diesem Ausführungsbeispiel um ein optisches Zweifarben-Pyrometer mit digitaler Ablesung.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines als Ausführungsbeispiel dienenden optischen Zweifarben-Pyrometers für digitale Ablesung.

Fig. 2 zeigt Zeitdiagramme der Signalspannungen an verschiedenen Punkten der in Fig. 1 dargestellten Schaltung.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Variante der in Fig. 1 dargestellten Schaltung bildet.

Fig. 4 zeigt Zeitdiagramme der Signalspannungen in der Schaltung nach Fig. 3»

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Durch diese Diagramme wird die Wirkungsweise der Schaltung leichter durchschaubar.

Zum leichteren Verständnis der Erfindung seien einige mathematische Ableitungen vorangestellt, auf denen die Erfindung basiert:

Die optische Pyrometrie stützt sich bekanntlich auf das Plancksche Gesetz:

^L ~ Κλ5

worin C₁ und C₂ geeignete Konstanten, λ die Wellenlänge der betrechteten Strahlung, L die spektrale Strahlung des schwarzen Körpers und T die Temperatur des scharzen Körpers bedeuten. Für höhere Frequenzen kann der Ausdruck "-1" im Nenner vernachlässigt werden. Wenn das Plancksche Gesetz in dieser Näherungsform auf ein und dieselbe Strahlungsquelle für zwei unterschiedliche Wellenlängen X<j und λ £ angewendet wird, denen die beiden Werte L₁ und L₂ der spektralen Strahlung entsprechen mögen, erhält man durch Verhältnisbildung der beiden sich ergebenden Gleichheitsbeziehungen nach einigen Umrechnungen die Verteilungstemperatur T :

₂₂ - 1/A₂)

^x A

^x In L₁A₂ + 5

die sich nach der Festsetzung von λ^ und A^ und mit einer einfachen Umstellung in folgender Form anschreiben läßt:

(1) In L₁A₂ = A/T_x + B,

wobei A und B Konstanten bedeuten, die von den vorgewähl ten Wellenlängen bzw. den Charakteristiken der in dem Py rometer verwendeten Filter abhängen. Wenn nunmehr in bei den Gliedern der Gleichung (1) eine beliebige additive

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Konstante In C eingeführt wird, erhält man nach einiger Umrechnung

^X CL.

J In r-1 + 1 (In i - B)

in der der Nenner einen konstanten Ausdruck sowie einen Ausdruck enthält, der eine logarithmische Funktion des Verhältnisses der beiden Strahlungsflüsse darstellt.

Durch Anwendung des Planckschen Gesetzes auf eine unbekannte Quelle und eine Vergleichsquelle und Beschränkung auf eine vorgewählte Wellenlänge erhält man zwei Beziehungen, die analog zu der oben durchgeführten Rechnung entwickelt werden können. Man gelangt schließlich zu einer Gleichung, die formal der Gleichung (2) analog ist:

ί^ln -T-^ ⁺ i

worin A, B, C und D weitere Konstanten bedeuten. Diese Gleichung unterscheidet sich formal von der Gleichung (2) lediglich dadurch, daß das Signal CL^ durch eine lineare Kombination der Signale L^ und Lg ersetzt ist.

In dieser Form ist die Gleichung (2) auch auf ein monochromatisches Pyrometer anwendbar.

Die Erfindung basiert auf der Anwendung der Gleichung (2), in der die Konstante C so gewählt ist, daß der Nenner die Summe zweier positiver Ausdrücke ist.

Die Verwirklichung der Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es in vergleichsweise einfacher Weise möglich ist, eine periodische Zeitfunktion zu erzeugen, bei der ^ede Periode eine Zeitspanne enthält, die dem ersten Summanden

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des Nenners der Gleichung (2) proportional ist sowie eine zweite Zeitspanne, die dem zweiten Summanden dieses Nenners proportional ist. Durch eine digitale Frequenzmessung einer solchen periodischen Funktion gelangt man deshalb unmittelbar zu einem digitalen Signal, das für die gesuchte Verteilungstemperatur kennzeichnend ist.

In der Schaltung nach Fig. 1 empfangen zwei Fotodioden 10 und 11 Strahlungsflüsse aus derselben Quelle 14 durch ihnen zugeordnete Farbfilter 16 bzw. 18, die für vorbestimmte Wellenlängen A^ bzw.X^ durchlässig sind.

Die von den Fotodioden erzeugten Gleichstromsignale werden in Verstärkern 20 bzw. 22 verstärkt, deren Verstärkungsfaktoren im Verhältnis C stehen. Man erhält so am Ausgang der Verstärker 20 und 22 zwei Spannungen CV.. und Vp, die den Werten CL^ bzw. L« proportional sind.

Die Spannung CV^ wird über eine analoge Torschaltung, die durch das weiter unten beschriebene Signal 23 geöffnet wird, dem Eingang eines Operationsverstärkers 27 zugeführt, dessen Spannungsverstärkung wenig größer als 1 ist, beispielsweise den Wert 1,2 besitzt und der einen aus einem Kondensator 34 und einem Widerstand 36 gebildeten Speicherkreis auflädt. Dieser Speicherkreis ist so dimensioniert,daß seine Entladezeitkonstante gleich 1/A ist. Die Auf ladezeitkonstante ist wesentlich kürzer, da sie von dem niedrigen Ausgangswiderstand des Verstärkers 27 beeinflußt wird.

Die Ausgangssignale der Verstärker 20 und 22 werden überdies jeweils invertierenden Eingängen 24 und 30 zweier Komparatoren 26 und 32 zugeführt, an deren nicht ^invertierenden Eingängen 29 und 31 die Klemmenspannung V_ des Speicherkreises 34, 36 über einen Leiter 38 angelegt wird.

Das Ausgangssignal V₂^ des Komporators 26 gelangt über einen Leiter 33 an einen ersten Eingang 33 eines NAND-Gliedes 40.

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Das Ausgangssignal V^₂ des Komparators 32 steuert einen Eingang R eines JK-Flip-Flops 42. Ein Ausgang Ü dieses Flip-Flops führt zum zweiten Eingang 35 des NAND-Gliedes 40, während der Ausgang Q das Öffnungssignal für die Torschaltung 25 darstellt.

Der Ausgang des NAND-Gliedes 40 führt zu einem ersten Eingang 43 eines weiteren NAND-Gliedes 44, an dessen zweiten Eingang 45 eine Taktimpulsfolge V_ gelangt,die von einer als Quarzoszillator ausgebildeten Uhr 46 geliefert wird. Die Ausgangsimpulse V» . des NAND-Gliedes 44 gelangen einerseits zu einem Zähler 48, andererseits zu einem NAND-Glied 50. Der zweite Eingang des NAND-Gliedes 50 wird von dem Ausgang Q des Flip-Flops 42 angesteuert. Der Ausgang des NAND-Gliedes 50 steuer- einen Zähler 52. Dieser ist so eingestellt, daß er die Eingangsimpulse im Verhältnis (in 1/C-B)/A teilt.

Der Ausgang des Zählers 52 steuert einerseits einen Eingang 54 des Flip-Flops 42, andererseits einen Eingang eines vierten NAND-Gliedes 56, an dessen zweiten Eingang ein Ausgangssignal des Zählers 48 gelangt.

Das Ausgangs signal des NAND-Gliedes 56 wird an einen Zähler 58 angelegt, der einen Speicher 60 steuert. Dieser steuert eine Anzeigevorrichtung 62 bekannter Art, die beispielsweise mit Lumineszenzdioden ausgestattet ist.

I_m folgenden sei die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltung unter Bezugnahme auf die in Fig. 2 gezeigten Zeitdiagramme näher erläutert*

Wenn man unterstellt, daß das Flip-Flop 42zu Beginn,d.h. im Zeitpunkt t_Q seine Nullstellung einnimmt, gelangt das am Ausgang des Verstärkers 20 anstehende Signal CV₁ zu dem Verstärker 27, der es um den Faktor 1,2 verstärkt

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und an den Speicherkreis 34, 36 anlegt.

Die Ladespannung an dem Kondensator 34 steigt infolge der kleinen Zeitkonstanten des Aufladekreises rasch an. Diese kleine Zeitkonstante ist eine Folge des niedrigen Ausgangswiderstandes des Verstärkers 27. Der rasche Aufladevorgang ist in dem Kurvenbereich a von Fig-. 2 zu erkennen. Das Ausgangssignal Vpg des Komparators 26 ist in dieser Phase niedrig, weil das unmittelbar an seinem invertierenden Eingang 24 anliegende Signal höher ist als das an seinem nicht invertierenden Eingang anliegende Signal. Das NAND-Glied 40 ist deshalb gesperrt. Weil an dem mit dem Ausgang des NAND-Gliedes 40 verbundenen Eingang 43 des NAND-Gliedes 44 eine "1" anliegt, kann das von der Uhr 46 abgegebene Signal das NAND-Glied 44 passieren und erscheint in negierter Form am Eingang des NAND-Gliedes 50 als Signal V^. Der Zähler 52 beginnt deshalb, die Impulse VY^ zu zählen.

Auch das NAND-Glied 56, an dessen Eingang 57 eine "1" anliegt, ist für die von dem Zähler 52 kommenden Impulse durchlässig und legt sie an den Zähler 58 an.

Der Zähler 48 teilt seine Eingangsimpulse in einem festen Verhältnis und zwar so, daß beispielsweise jede Sekunde ein Ausgangsimpuls abgegeben wird.

In diesem Fall gilt die Bezeichnung
(3) nAt,j,+ nAt£ = 1 see,

in der η die Anzahl der einer Messung entsprechenden Entladungen, At₁ die Dauer der Entladung und At _? das Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Entladungen bedeuten.

Im Zeitpunkt t^ nimmt das Ausgangssignal des Komparators 26 einen hohen Wert an, das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 40 bleibt jedoch auf einem hohen Wert, da der Ausgang

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Q des Flip-Flops 42 ebenfalls einen hohen Wert besitzt. Der Zustand des Schaltungsnetzes ändert sich also nicht.

Sobald der Zähler 52 die vorbestimmte Impulszahl abgezählt hat, erzeugt er einen Ausgangsimpuls, der eine Zustandsänderung des Flip-Flops 42 bewirkt (Zeitpunkt t₂). Daraufhin sinkt das Ausgangssignal am Ausgang Q des Flip-Flops 42 auf einen niedrigen Wert. Das gleiche gilt für das Aus-

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gangssignal V^₀ des NAND-Gliedes 40. Die Ausgangsimpulse der Uhr 46 werden deshalb von dem NAND-Glied 44 gesperrt. Infolge dessen werden in dem Zähler 48 auch keine Impulse mehr gezählt bis zu dem Zeitpunkt t,, in dem die Spannung des Kondensators 34 auf einen Wert abgesunken ist,bei dem das Ausgangssignal des Komparators 26 von neuem niedrig wird. Das Ausgangs signal des NAND-Gliedes 40 nimmt daraufhin von neuem einen hohen Wert an, öffnet damit das NAND-Glied 44 und bewirkt auf diese Weise, daß der Zähler 48 weiterzählt.

Wenn die Spannung an dem Kondensator 34 im Zeitpunkt t^ einen Wert erreicht hat, der dem von dem Verstärker 22 abgegebenen Signal entspricht, sinkt das Ausgangssignal des Komparators 32 auf einen niedrigen Wert mit der Folge,daß das Flip-Flop 42 in seiner Nullstellung gebracht wird. Dies wiederum bewirkt, daß der Speicherkreis 34, 36 unmittelbar neu aufgeladen wird, was eine Zustandsänderung des Komparators 32 zur Folge hat. Damit beginnt der oben beschriebene Zyklus von neuem.

In dem zwischen den Zeitpunkten tg und t-, liegenden Intervall ist das NAND-Glied 44 gesperrt. Infolge dessen werden die während dieses Zeitintervalles von der Uhr 46 abgegebenen Ausgangsimpulse nicht gezählt. Alle Vorgänge spielen sich so ab, als ob dieses Intervall "b·*-^ ^vom Standpunkt der Messung aus nicht existieren würde. Dieses Zwischenintervall hat lediglich den Zweck, die zu Beginn der Entladung stattfindenden Ausgleichsvorgänge auszublenden, damit diese die Meßgenauigkeit nicht störend beeinflussen. Der Zähler 58 zählt deshalb in definierter Weise die Ausgangsimpulse des Zählers 52 während der Zeitintervalle, die jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausgangsimpulsen des Zählers 48 liegen, d.h. während Zeitintervallen von einer Sekunde.

Da die Dauer des Zeitintervalles t_o-t₂ infolge einer entsprechenden Bemessung dem Wert

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(In 1/C-B)/A

und die Dauer des Zeitintervalles t^-t. wegen des exponentiellen Verlaufes des Entladevorganges dem Wert

J-InCT₁A₂'

proportional sind, ergibt sich unter Bezugnahme auf Gleichung (2),daß der Zählstand des Zählers 58 gerade dem Kehrwert der Summe dieser beiden Ausdrücke proportional ist bzw. nach Gleichung (2) ein Maß für die gesuhte Temperatur darstellt.

Man ©rhält dieses Ergebnis unmittelbar, ohne daß in irgendeinem Punkt der Schaltung der Spannungspegel der von den Fotodioden 10 und 12 gelieferten Ausgangssignale analog gemessen wird. Die Messung beschränkt sich auf eine Zeit-oder Frequenzmessung, die mit vergleichsweise geringem Aufwand mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann.

man

Wenn das Plancksche Gesetz auf eine unbekannte Strahlungsquelle und eine bekannte Quelle anwendet, wobei als solche üblicherweise ein Wolfram-Band bekannter Temperatur dient, kann die Strahlungstemperatur der unbekannten Quelle in Bezug auf einen kleinen Wellenlängen-Bereich gemessen werden, indem man die beiden Beziehungen in analoger Weise mathematisch entwickelt, wie dies in Bezug auf die bichromatischen pyrometrischen Messungen dargelegt wurde. Die beschriebene Schaltung kann durch einfache Änderungen der charakteristischen Konstanten so modifiziert werden^ daß sie sich auch für diesen zweiten Anwendungsfall eignet.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Schaltungsväriante ist die Eingangsschaltung zur übertragung der Gleichstromsignale zum Eingang der Operationsverstärker 26 und 32 mit der entsprechenden Eingangsschaltung von Figo 1 identisch, die voranstehend beschrieben wurde.

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Die Ausgangssignale der Verstärker 20 und 22 werden an nicht invertierende' bzw. invertierende Eingänge 24 bzw. 30 von Komparatoren 26 bzw. 32 angelegt, an deren invertierenden Eingängen 29 bzw. 31 die an den Klemmen der Speicherschaltung 34, 36 herrschende Spannung V. über einen Leiter 38 angelegt wird.

Das Ausgangssignal Vpg des Komparators 26 wird gleichzeitig an einen ersten Eingang 43 eines NAND-Gliedes 44 und an den Eingang S eines RS-Flip-Flops 42 angelegt. Der zweite Eingang R des Flip-Flops 42 empfängt das Ausgangssignal V^2 des Komparators 32.

Der Ausgang Q des Flip-Flops 42 liefert über 350 ein Steuersignal zu der analogen Torschaltung 250, das die Entladung eines aus einem Kondensator 34 und einem Widerstand 36 bestehenden Speicherkreises bewirkt.

Der Speicherkreis 34, 36 ist so dimensioniert, daß seine Entladezeitkonstante wie im vorangehend beschriebenen Beispiel dem Wert 1/A gleich ist.

Die Aufladezeitkonstante ist wesentlich kürzer, da sie von dem niedrigen Ausgangswiderstand der analogen Torschaltung 250 beeinflußt wird. Das^am Ausgang Q des Flip-Flops 42 erscheinende Ausgangssignal wird ferner einem zweiten Eingang 40 des NAND-Gliedes 44 zugeführt, an dessen drittem . Eingang 45 eine Taktfolge V anliegt, die von einer aus

einem Quarzoszillator gebildeten Uhr 46 geliefert wird.

Die Ausgangsimpulse VY^ des NAND-Gliedes 44 werden dem Eingang eines Zählers 480 zugeführt, der in zwei Stufen 480a und 480b aufgeteilt ist. Zwischen diese beiden Stufen ist in Kaskadenschaltung ein ODER-Glied 480c mit zwei Eingängen 33 und 23 eingefügt. Der Eingang 33 ist mit dem Ausgang der Stufe 480a verbunden. An dem Eingang 23 liegen die von dem Ausgang Q des Flip-Flops 42 abgegebenen Ausgangssignale an. Das von dem Ausgang des ODER-Gliedes

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480c gelieferte Signal liegt an der zweiten Stufe 480d des Zählers 480 an.

Der Zähler 480 wird bei jedem Zyklus um einen Betrag weitergeschaltet, der dem Faktor

(In 1/C - B)/A
proportional ist.

Der Ausgang des Zählers 480 steuert den Eingang 57 eines dritten NAND-Gliedes 56, dessen zweiter Eingang 55 die von dem Ausgang Q des Flip-Flops 42 ausgesendeten Impulse empfängt. Das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 56 wird - wie im Beispiel nach Fig. 1 - einem Zähler 58 zugeführt, der einen Speicher 60 steuert. Dieser wiederum steuert eine Anzeigevorrichtung 62 bekannter Art, die beispielsweise mit Lumineszenzdioden ausgestattet ist.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 grundsätzlich durch die Art und Weise, in der die Anzahl der einer Messung entsprechenden Entladungen gezählt wird.

Es wurde dargelegt, daß der Zähler 48 und der Zähler 52 in der Schaltung nach Fig. 1 beispielsweise so eingestellt sind, daß jede Sekunde ein Ausgangsimpuls erzeugt und dadurch die Gleichung (3) befriedigt wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig* 3 wird die Zählung , von dem Zähler 480 durchgeführt, dessen Stufe 480a durch den Faktor N₁ und dessen Stufe 480b durch den Faktor Np teilt . Das ODER-Glied 480c bewirkt eine Weiterschaltung des Zählers 480 um einen Wert, der dem Wert At₂ proportional ist. Die Faktoren N₁ und N₂ entsprechen der Gleichung

(4) N₁ . N₂ = F,

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in der F die Frequenz des von der Uhr 46 erzeugten Taktsignales bedeutet. Die neue Zählmethode wird also gemäß der Gleichung .

nN.j + ηΔΐ^ F=F¹

durchgeführt; indem man beide Seiten dieser Gleichung durch die Gleichung (4) teilt, erhält man

Ein Vergleich mit Gleichung (3) liefert

N₁
η |γ- = ^ηΔ^2 sowie N₁, =

Die Zählung wird also so durchgeführt, daß die von dem Ausgang Q des Flip-Flops 52 kommenden Impulse während jedes Zyklus' den Zählstand um einen dem in der Gleichung (2) erscheinenden Faktor (In 1/C - B)/A entsprechenden Betrag vermehren.

Im folgenden sei die Wirkungsweise der in Fig. 3 dargestellten Schaltung unter Bezugnahme auf die in Fig. 4 gezeigten Zeitdiagramme beschrieben:

Die Klemmenspannung des Kondensators 34 steigt wegen der kleinen Auf ladezeitkonstante, die eine Folge des niedrigen Ausgangswiderstandes der logischen Torschaltung 250 ist, rasch an,wie aus dem Kurventeil a des in Fig. 4 dargestellten Diagrammes ersichtlich ist. Das Ausgangssignal Vgß des Komparators 26 hat während dieser Phase einen hohen Wert, da das unmittelbar an seinem nicht invertierenden Eingang 24 anliegende Signal einen größeren Wert hat als das Signal an seinem invertierenden Eingang. Im Zeitpunkt t,,, in dem die Spannung V_ an den Klemmen des Koni a

densators 34 den Wert der an dem nicht invertierenden Eingang 24 anliegenden Spannung CV₁ erreicht, fällt die Spannung Vgg auf den Wert Null. In demselben Zeitintervall zwi-

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sehen t_Q und t^ liefert das Flip-Flop 42 an seinem Ausgang Q eine Ausgangsspannung vom Wert Null. Im Zeitpunkt t>j kippt das Flip-Flop 42, da die Spannung V^g, die an seinem Eingang S anliegt, den Wert Null annimmt. Die Spannung am Ausgang Q steigt infolgedessen auf einen hohen Wert.

Im Zeitintervall t^ - t, bleibt die Spannung Vpg stets auf dem Wert Ni
CV₁ liegt.

dem Wert Null, da das Signal V_n über dem Wert der Spannung

Das NAND-Glied 44 bleibt deshalb während des gesamten Intervalles ^ο"**3 W-^ockie3rt ^¹¹^ sperrt die Ausgangsimpulse der Uhr 46. Der Zähler 480 zählt daher keine Impulse, die von dem NAND-Glied 44 geliefert werden, er wird in dem genannten Zeitintervall"um einen dem Wert N^ entsprechenden Betrag weitergeschaltet.

Wenn die Spannung V_ an den Klemmen des Kondensators 34 unter den Wert CV,. absinkt, erscheint am Ausgang des Komparators 26 die Spannung V«g mit hohem Wert, Der Ausgang Q des Flip-Flops 42 behält den Wert"1"bei. Deshalb liegt an oedem der Eingänge 40 und 43 des NAND-Gliedes 44 eine Spannung der Größe"1"an. Auf diese Weise wird das NAND-Glied. 44 geöffnet und läßt die Taktsignale der Uhr 46 zu der Stufe 480a des Zählers 480 passieren. Während des Zeitintervalles t, - t^ zählt der Zähler die von dem NAND-Glied 44 gelieferten Impulse.

Das NAND-Glied 56, an dessen Eingang 57 während eines Meßintervalles eine Signalspannung vom Wert"1"anliegt, ist für die von dem Ausgang Q des Flip-Flops 42 gelieferten Impulse durchlässig und legt sie an den Eingang des Zählers 58 an.

Wenn die Spannung an den Klemmen des Kondensators 34 im Zeitpunkt t^ den Wert V, erreicht, der dem von dem Ver-

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stärker 22 gelieferten Signal entspricht, sinkt das Ausgangssignal des !Comparators 32 auf einen niedrigen Wert, was ein Kippen des Flip-Flop 42 zur Folge hat.

Das Kippen des Flip-Flops 42 "bewirkt über die analoge Torschaltung 250 und das entsprechende Steuerglied 350 unmittelbar den Wiederbeginn der"Aufladung des Speicherkreises 34, 36. Die Folge dieser Wiederaufladung ist eine erneute Zustandsänderung des Komparators 32.

Der Zyklus wiederholt sich in der oben beschriebenen Weise.

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Claims

P^a_t_e_n__>t_a_n_s_2_r_ü_c_h_e

Optisches Pyrometer für numerische Ablesung mit einem fotometrischen Meßkopf zur Abgabe eines ersten und eines zweiten elektrischen Signales, die linearen Funktionen je eines von zwei Energieflüssen entsprechen,mit Schaltmitteln, die mit dem Meßkopf verbunden sind und die die von diesem abgegebenen Signale verarbeiten und ein numerisches Signal liefern, das der Strahlungstemperatur oder der Verteilungstemperatur der genannten Energieflüsse proportional ist, ferner mit Anzeigemitteln, die durch das genannte numerische Signal gesteuert werden und deren Anzeigewert ein Maß für die genannte Temperatur bildet, dadurch. gekennzeichnet,daß die genannten Schaltmittel folgende Stufen umfassen:

a) Einen Speicherkreis mit einer Entladezeitkonstanten, die dem Kehrwert einer vorbestimmten Konstanten A proportional ist; *

b) einen Auflade- und Vergleicherkreis, durch den dem Speicherkreis während einer vorbestimmten Zeitspanne eine Spannung zuführbar ist, die nicht niedriger ist als das Produkt aus dem ersten elektrischen Signal und einer zweiten vorbestimmten Konstanten C und der eine anschließende Entladung des Speicherkreises bis hinunter auf den Wert des zweiten elektrischen Signales ermöglioht;

c) eine Impulsquelle für Uhrentaktiinpulse;

d) einen von der genannten Impulsquelle gesteuerten Durchschaltekreis, der während einer Impulszahl, die einer weiteren vorbestimmten Zeitspanne proportional ist,die Anschaltung der Ausgangsimpulse der genannten Zählmittel an die Anzeigemittel bewirkt.
2. Pyrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchschaltekreis erste Zählmittel zur Abzählung einer dem Ausdruck (In ^- B)/A proportionale Anzahl der

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von der genannten Impulsquelle emittierten Impulse umfaßt, die am Ende dieser Impulszahl ein Ausgangssignal zur Umschaltung des genannten Auflade™ und Vergleicherkreises abgeben und die Entladung des Speicherkreises veranlassen und daß der Durchsehaltekreis zweite Zählmittel (48, 56) umfaßt, mittels derer von den ersten Zählmitteln während einer vorbestimmten Zeitspanne emittierte Impulse den genannten Anzeigemitteln (58, 6O, 62) zuführbar sind.
3. Pyrometer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auflade- und Vergleicherkreis einen Komparator (32) beinhaltet, der zur Erfassung des Zeitpunktes dient, in dem das Signal des Speicherkreises dem Wert des genannten zweiten Signales gleich wird und der den Beginn der Wiederaufladung des Speicherkreises und den Beginn der Zählung durch die genannten Zählmittel steuert.
4. Pyrometer nach Anspruch 1 Ms 3_S dadurch gekennzeichnet, daß der Auflade™ und Vergleicherkreis einen weiteren Komparator (26) beinhaltet, der zur Erfassung des Zeitpunktes dient, in dem das Signal an den Anschlußklemmen des Speicherkreises dem Produkt aus dem ersten Signal und der genannten Konstanten C gleich wird, und der den Zählmitteln sowie den Anzeigemitteln diesen Zeitpunkt als Beginn derjenigen Zeitspanne übermittelt, in der das Signal des Speicherkreises zwischen dem Wert des ersten und dem Wert des zweiten Signales liegt.
5. Pyrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkreis aus einem RC-Glied gebildet ist.
6. Pyrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Konstante A der Differenz zwischen

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den Kehrwerten der Wellenlängen der von dem fotometrischen Meßkopf abgegebenen Signale proportional ist.
7. Pyrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstante B dem fünffachen Wert des natürlichen Logarithmus des Quotienten der genannten Wellenlängen proportional ist.
8. Pyrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchschaltekreis Mittel umfaßt, durch die die Ausgangsimpulse des Auflade- und Vergleicherkreises den Anzeigemitteln während einer Anzahl von Taktimpulsen zuführbar sind, die einer vorbestimmten Zeitspanne vermindert um eine Zeitspanne nAt proportional ist, wobei

η die Anzahl der einer Messung entsprechenden Entladungen und At ein dem Ausdruck (In 1/C - B)/A proportionales Zeitintervall bedeutet.
9. Pyrometer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchschaltekreis Zählmittel (480) umfaßt, die ihren Zählstand während jedes Zyklus um eine Zahl
vermehren, der dem genannten Faktor (In 1/C - B)/A entspricht.
10. Pyrometer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Auflade- und Vergleicherkreis e'inen Komparator (26) umfaßt, der den Eingang eines Flip-Flops
(42) steuert, dessen Ausgang Q ein Signal an eine analoge Torschaltung (25) und ein entsprechendes Steuermittel (350) anlegt.

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