DE2339732A1

DE2339732A1 - Verfahren zum messen der oberflaechentemperatur eines koerpers und vorrichtungen zum durchfuehren dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2339732A1
Application number: DE19732339732
Authority: DE
Inventors: Oswald Dr Ing Raudszus
Original assignee: ULTRAKUST GERAETEBAU
Current assignee: ULTRAKUST GERAETEBAU
Priority date: 1973-08-06
Filing date: 1973-08-06
Publication date: 1975-02-13

Description

DIPL.-ING. A. GRÜNECKER

DR.-ING. H. KINKELDEY

DR.-1NG. W. STOCKMAIR, Ae. E. (cauf.inst oftechn)

PATENTANWÄLTE

80« MÜNCHEN 22 Maximiliansfroße 43 Telefon 2971 00/29 6744 Telegramme Monopol München Telex 05-28380

06. Aug. 1972

PH 6882 - 29/Hö.

Ultrakust-Gerätebau GmbH & Co.KG 8375 Rutoarmsfelden /Hiederba7/-ern

Verfahren zum Hessen der Oberflächentemperatur eines Körpers und Vorrichtungen zum Durchführen dieses Ver-

fahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen der Oberflächentemperatur eines Körpers mit einem einen temperatur-Strahlungsfühler und ein daran angeschlossenes Anzeigegerät aufweisenden Temperaturstrahlungsmeßgerät, sowie Vorrichtungen zum Durchführen dieses Verfahrens.

Zum Hessen der Oberflächentemperatur eines Körpers bedient man sich TemperaturStrahlungsmeßgeräten, mit denen die von der Oberfläche des Körpers ausgehende Wärmestrahlung gemessen wird oder auch Temperaturkontaktmeßgeräten, deren Meßfühler in unmittelbaren Kontakt mit dem Körper gebracht wird. Temperaturstrahlungsmeßgeräte

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bieten gegenüber Temperaturkontaktmeßgeräten den Vorteil, daß während des Meßvorgangs kein unmittelbarer Kontakt mit dem zu untersuchenden Körper hergestellt zu v/erden braucht, wodurch diene, besonders bei sich bewegenden Objekten, leichter zu handhaben sind. Es haftet diesen Geräten jedoch der Nachteil an, daß das Meßergebnis außer von der Temperatur des Körpers auch von dem Emissionsfaktor der Oberfläche des Körpers abhängt, der zwischen 2% und 100% liegen kann.

Der Erfindung liegt die. Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Messen der Oberflächentemperatur eines Körpers anzugeben, mit dem der Einfluß des Emissionsfaktors des zu untersuchenden Körpers auf die Temperaturmessung auf einfache Weise kompensierbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das TemperaturStrahlungsmeßgerät vor der Strahlungsmessung durch eine Temperaturkontaktmessung, bei der ein Temperaturkontaktfühler in unmittelbaren Kontakt mit dem Körper gebracht wird, geeicht wird.

Durch die der Strahlungsmessung vorausgehende Kontaktmessung der Oberflächentemperatur des Körpers an einer Teststelle, läßt sich die Temperatur an dieser Teststelle relativ genau bestimmen, weil die Kontaktmessung vom Emissionsfaktor des Körpers nicht beeinflußt wird. Nunmehr wird an derselben Teststelle eine Strahlungsmessung vorgenommen und die Empfindlichkeit des Temperaturstrahlungsmeßgeräts so eingestellt, daß es die bereits mit der Kontaktmessung ermittelte Temperatur anzeigt. Bei konstantem Emissionsfaktor des Körpers kann nun eine Strahlungsmessung durchgeführt werden, ohne daß das Meßergebnis vom Emissionsfaktor abhängt. Aus dom Unterschied der Heßergebnisse zwischen Kontakt- und Strahlungsmessung läßt sich auf einfache Weise auch der Emissionsfaktor bestimmen, wenn dieser benötigt wird.

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Ein vorteilhaftes TemperaturStrahlungsmeßgerät, mit einem Ternperaturstrahlungsfühler und einem daran angeschlossenen Anzeigegerät zum Durchführen des oben angegebenen Verfahrens ist dadurch gegeben, daß der Temperaturkontaktfühler ebenfalls an das Anzeigegerät für den Temperaturstrahlungsfühler angeschlossen ist. Für die Kontakt- und Strahlungsmessung wird bei dieser Ausführungsform nur ein Anzeigegerät benötigt, wodurch die Gesamtkosteii dieses mit einem Tenperaturkontaktfühler versehenen Temperaturstrahlungsmeßgeräts relativ niedrig liegen. Außerdem werden etwaige Unterschiede in der Empfindlichkeit und der Heßcharakteristik, die bei zwei Anzeigegeräten auftreten, von vorne~ herein ausgeschaltet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß in dem Anzeigegerät eine elektrisch und/oder mechanisch betätigbare Vorrichtung vorgesehen ist, mit der bei der Eichmessung die Anzeige äer Strahlungsmessung gleich der der Kontaktmessung selbsttätig oder von Hand einstellbar ist. Gegenüber austauschbaren Skalen mit unterschiedlichem Meßbereich hat dieses Gerät den Vorteil, daß es wesentlich leichter zu bedienen ist und bei der Strahlungsmessung exakt auf den ermittelten Temperaturwert einstellbar ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß die betätigbare Vorrichtung einen in ihrem Verstärkungsfaktor einstellbaren Verstärker enthält. Der Verstärkungsfaktor dieses Verstärkers wird an den Emissionsfaktor der Oberfläche dos zu untersuchenden Körpers angepaßt und ist umso größer, je niedriger der Emissionsfaktor ist. Ein derartiger Verstärker läßt sich beispielsweise als Transistorverstärker mit geringen Mitteln aufbauen und auch leicht im Batteriebetrieb einsetzen.

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Eine besonders einfache Ausführungsform ist dadurch gegeben, daß der Verstärkungsfaktor durch einen veränderbaren V/iderstand einstellbar ist. Dieser einstellbare Widerstand kann, wie es auch beim Ohmmetern zum.Eichen üblich ist, über einen Drehknopf betätigbar sein, der an einer leicht zugänglichen Stelle des Gehäuses vorgesehen ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsforai ist dadurch gegeben, daß im Strahlengang für den TemperaturStrahlungsfühler eine einstellbare Blende vorgesehen ist. In diesem Fall kann das Meßwerk des TemperaturStrahlungsmeßgeräts stets mit gleicher Empfindlichkeit arbeiten, während die dem TemperaturStrahlungsfühler zugeführte Strahlung in Abhängigkeit vom Emissionsfaktor der Oberfläche des zu untersuchenden Körpers dosiert wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß an der Stellung des mechanisch betätigbaren Teils der Vorrichtung (z.B. einstellbarer Widerstand oder Blende) durch eine entsprechend geeichte Skaleneinteilung der Emissionsfaktor ablesbar ist. Dies hat den Vorteil, daß bei bekanntem Emissionsfaktor eines Körpers die Temperaturkontaktmessung nicht durchgeführt zu werden bi^aucht, weil man das TemperaturStrahlungsmeßgerät durch Einstellen des Emissionsfaktors dadurch unmittelbar eichen kann. Außerdem läßt sich der jeweilige Emissionsfaktor bei Durchführen des Eichvorgangs unmittelbar ablesen, so daß das Gerät auch zum Ermitteln von Emissionsfaktoren brauchbar ist.

Weiterhin ist es günstig, wenn der Temperaturkontaktfühler ein Thermoelement, einen Platin- oder Nickelwiderstand oder einen Thermistor enthält.

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In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, daß in dem Anzeigegerät eine ^schaltvorrichtung vorgesehen ist, mit der wahlweise der Temperaturstrahlungsfühler oder der Temperaturkontaktfühler an das Anzeigegerät anschaltbar ist. Die Umschaltvorrichtung kann beispielsweise aus einer einfachen Taste oder einem Schalter bestehen, wodurch der Eichvorgang besonders leicht und schnell zu handhaben ist.

Außer der Handeinstellung der vom Emissionsfaktor des zu untersuchenden Körpers abhängigen Empfindlichkeit der Strahlungsmessung, ist es auch möglich, diese Einstellung automatisch vorzunehmen, indem die bei den Testmessungen der Kontakt- und Strahlungsmessung ermittelten Ergebnisse verglichen werden und die Empfindlichkeitentsprechend mechanisch oder elektrisch eingestellt wird. Bei einer derartigen selbsttätigen Eichung ist es· vorteilhaft, wenn mit jedem Umschaltvorgang von der Kontaktmessung auf die Strahlungsmessung automatisch neu geeicht wird. Bei einer neuen Eichung bedarf es hierbei also lediglich des Aufsetzens des Kontaktmeßfühlers auf die Oberfläche des Körpers und einer anschließenden Umschaltung auf die Strahlungsmessung.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, daß der Temperaturkontaktfühler und der Temperaturstrahlungsfühler baulich eine Einheit bilden. Diese Ausführungsform läßt sich besonders leicht handhaben und liegt in ihren Herstellungskosten relativ niedrig.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, daß die aus dem Temperaturkontaktfühler und dem Temperaturstrahlungsfühler hergestellte bauliche Einheit stabförmig ausgebildet ist, daß an deren vorderem Ende eine Strahlungsöffnung angeordnet ist, die den Temperaturstrahlungsfühler enthält, und daß diese Öffnung von einem

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bogenförmig ausgebildeten Temperaturkontaktfühler überragt wird. Diese Ausfuhrungsform ist besonders handlich und ermöglicht es, den Eichvorgang leicht und schnell durchzuführen.

Anhand eines in der Zeichnung dargeführten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Meßsonde, die einen Temperaturstrahlungsfühler und einen Temperaturkontaktfühler gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, und

Fig. 2 eine Vorderansicht der Meßsonde nach Fig. 1.

Von dem erfindungsgemäßen TemperatürStrahlungsmeßgerät ist in den Fig. lediglich die Meßsonde dargestellt, da das Anzeigegerät selbst, an das die Meßsonde über ein Kabel anschließbar ist, für den Durchschnittsfachmann selbstverständlich ist.

Die dargestellte Meßsonde ist stabförmig ausgebildet und besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 1, das an seinem vorderen Ende einen aufklemmbaren oder aufschraubbaren Aufsatz 2 aufweist, der an seiner Stirnseite mit einer öffnung 5 versehen ist. Im Inneren des Gehäuses 1 und unmittelbar hinter der öffnung 3 dieses Aufsatzes 2 ist ein sich nach außen konisch erweiternder Metallkonus angeordnet, an dessen hinterem Ende sich ein Temperaturstrahlungsfühler 5 befindet. Dieser TemperaturstrahluEgsfühler 5 ist beispielsweise ein Bolometer, ein Thermoelement, ein Thermistor oder ein anderer bekannter Strahlungsempfänger. ,Zwischen dem Aufsatz 2 und das Gehäuse 1 ist an diametral gegenüberliegenden Stellen ein bandförmiger Temperaturkontaktfühler 6 eingeklemmt, der die Öffnung des Aufsatzes 2 halbkreisförmig nach vorne überspannt. Dieser

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Temperaturkontaktfühler 6 kann beispielsweise aus Platin- oder Nickelwiderstand bestehen. An seine Stelle kann auch·ein Thermistor oder ein anderer auf Temperatur ansprechender Fühler treten. Im Innenraum des Gehäuses 1 sind der Temperaturstrahlungsfühler 5 sowie der Tempei^aturkontaktfühler 6 über Anschlußleitungen 7 an die Leiterenden eines Kabels 8 angeschlossen, das rückwärtig über eine bekannte Kabelklemmvorrichtung 9 aus der Meßsonde herausgeführt ist.

Im folgenden soll die Durchführung des angegebenen Meßverfahrens bzw. die Handhabung des Temperaturstrahlungsmeßgeräts beschrieben werden:

Zunächst wird der Temperaturkontaktfühler 6 auf einen Testpunkt der Oberfläche des zu untersuchenden Körpers aufgesetzt und die Oberflächentemperatur an der Stelle des Testpunktes auf einer Skala eines nicht dargestellten Anzeigegerätes abgelesen. Anschließend wird das Temperaturstrahlungsmeßgerät von der Kontaktmessung auf die Strahlungsmessung umgeschaltet und die nunmehrige Anzeige, beispielsweise die Stellung eines Zeigers des Anzeigegeräts über die Empfindlichkeit des Geräts auf die bei der Kontaktmessung festgestellte Temperatur eingestellt. Das Gerät ist nunmehr hinsichtlich des Emissionsfaktors des zu untersuchenden Körpers geeicht und kann im Strahlungsmeßbetrieb in Benutzung genommen werden.

Die Empfinäljchkeit des Temperaturstrahlungsmeßgeräts im Strahlungs~ meßbetrieb läßt sich beispielsweise durch einen im Anzeigegerät vorgesehenen und in seinem Verstärkungsfaktor regelbaren Verstärker einstellen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, am Gehäuse 1 zwischen der Öffnung 5 und dem Temperaturstrahlungsfühler 5 eine verstellbare Blende vorzusehen, mit der die auf den Temperatur-

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Strahlungsfühler 5 fallende Infrarotstrahlung, teilweise abgeschattet werden kann. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Abstand des Temperaturstrahlungsfühlers 5 von der öffnung 3 zu variieren.

- Patentansprüche —

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Claims

Pat entansprüche

Verfahren zum Messen der Oberflächentemperatur eines Körpers mit einem einen Temperaturstrahlungsfühler und ein daran angeschlossenes Anzeigegerät aufweisenden Temperaturstrahlungsmeßgerät, dadurch gekennzeichnet , daß das Temperaturstrahlungsmeßgerät· vor der Strahlungsmessung durch eine Temperaturkontaktmessung, bei der ein Temperaturkontaktfühler in unmittelbaren Kontakt mit dem Körper gebracht wird, geeicht wird.'

2» TemperaturStrahlungsmeßgerät mit einem Temperaturstrahlungsfühler und einem daran angeschlossenen Anzeigegerät, zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Temperaturkontaktfühler (6) ebenfalls an das Anzeigegerät für den Temperaturstrahlungsfühler (5) angeschlossen ist.

3. TemperaturStrahlungsmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Anzeigegerät eine elektrisch und/oder mechanisch betätigbare Vorrichtung vorgesehen ist, mit der bei der Eichmessung die Anzeige der Strahlungsmessung gleich der der Kontaktmessung selbsttätig oder von Hand einstellbar ist.

4-. TemperaturStrahlungsmeßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die betätigbare Vorrichtung einen in ihrem Verstärkungsfaktor einstellbaren Verstärker enthält.

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5. Temperaturstrahlungsmeßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Verstärkungsfaktor durch einen veränderbaren Widerstand einstellbar ist.

6. Temperaturstrahlungsmeßgerät nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet , daß im. Strahlengang für den Temperaturstrahlungsfühler (5) eine einstellbare Blende vorgesehen ist.

7. Temperaturstrahlungsineßgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stellung des mechanisch betätigbaren Teils der Vorrichtung (z.B. einstellbarer Widerstand oder Blende) durch eine entsprechend geeichte Skaleneinteilung der Bnissionsfaktor ablesbar ist.

8. Temperaturstrahlungsmeßgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7i dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturkontaktfühler (6) ein Thermoelement, einen Platin- oder Nickelwiderstand oder einen Thermistor enthält.

9. Temperaturstrahlungsmeßgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 8, dadur. ch gekennzeichnet, daß in dem Anzeigegerät eine Umschaltvorrichtung vorgesehen ist, mit der wahlweise der. Temperaturstrahlungsfühler (5) oder der Temperaturkontaktfühler (6) an das Anzeigegerät anschaltbar ist.

10. Temperaturstrahlungsmeßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß bei selbsttätiger Eichung mit dem Umschalten von der Kontaktmessung auf die Strahlungsmessung automatisch neu geeicht wird.

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11. Temperaturstrahlungsmeßgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 2 Ms 10, " dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturkoritaktfühler (6) und der Temperatur-Strahlungsfühler (5) "baulich eine Einheit bilden.

12. TemperaturStrahlungsmeßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die aus dem Temperaturkontaktfühler (6) und dem Temperaturstrahlungsfühler (5) hergestellte bauliche Einheit stabförmig ausgebildet ist, daß an deren vorderem Ende eine Strahlungsöffnung (3) angeordnet ist, die den TemperaturStrahlungsfühler enthält, und daß diese Öffnung von einem bogenförmig ausgebildeten Temperaturkontaktfühler überragt ist.

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