DE241638C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Λ* 241638-KLASSE 42 h. GRUPPE

in BERLIN.

Photometer mit lichtempfindlicher Zelle. Patentiert Im Deutschen Reiche vom 19. Februar 1911 ab.

Es sind bereits Selenphotometer bekannt geworden, bei welchen die zur Anwendung kommende Selenzelle schnell und abwechselnd aus dem Bereiche einer bekannten Lichtquelle in den Bereich der zu messenden Lichtquelle gebracht wird.

Fig. ι zeigt schematisch eine Anordnung, welche diesem Verfahren dient, ι sei beispielsweise eine Lichtquelle von bekannter

ίο und 2 eine solche von unbekannter Lichtstärke. 3 ist ein auf der Achse 4 rotierender Spiegel^ welcher abwechselnd die Lichtstrahlen der beiden Lichtquellen auf die Selenzelle 5 wirft. Bei dem Übergang aus der einen Beleuchtung in die andere wird die Zelle jedesmal auf kurze Zeit verdunkelt. Ist die Zelle an eine Gleichstromquelle angeschlossen, so erhält man infolgedessen einen der Geschwindigkeit des Spiegels entsprechenden pulsierenden Strom.

In Fig. 2 ist für diesen Fall die in der Zelle fließende Stromstärke in ihrer Abhängigkeit von der Zeit aufgezeichnet. Die horizontale punktierte Linie 6 gibt die Größe des Zellenstromes an, wenn die Zelle sich dauernd im Dunkeln befindet. Durch die Rotation des Spiegels 3 und die dadurch hervorgerufenen Beleuchtungsschwankungen auf der Zelle nimmt der Zellenstrom die Form der wellenförmig verlaufenden Linie 7 an. Die mit a bezeichneten Stellen der Wellenlinie entsprechen den Zeitmomenten, in welchen die Zelle durch die Lichtquelle 1 beleuchtet ist, während die Stellen b der Wellenlinie den Beleuchtungen der Lichtquelle 2 entsprechen. Es ist hierbei angenommen, daß die Lichtquelle 2 schwächer ist als die Lichtquelle 1, so daß die Kurvenerhöhungen bei den Punkten b geringer sind als bei den Punkten a.

Um nun die Messung. der unbekannten Lichtquelle zu ermöglichen, hat man bereits versucht, den in Fig. 2 gezeichneten Zellenstrom zu kommutieren und durch ein Gleichstromgalvanometer, z. B. ein Drehspuleninstrument, gehen zu lassen. Die Kommutierung erfolgt hierbei in der Weise, daß der Zellenstrom in den Zeiten, in welchen die Stromwelle α ausgebildet ist, in umgekehrter Richtung durch das Instrument fließt, wie in den Zeiten, in welchen die Stromwelle b zur Wirkung kommt, so daß das Meßinstrument die Differenz der beiden Stromteile anzeigt. ■,-Würde man nun hierbei eine der beiden Lichtquellen oder beide zugleich in ihrer Entfernung von der Selenzelle verschieben, bis das Meßinstrument keinen Ausschlag mehr zeigt, so könnte man aus dem Entfernungsverhältnis der beiden Lichtquellen von der Größe der bekannten Lichtquelle auf die Größe der unbekannten Lichtquelle einen Schluß ziehen.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Stromwellen α und b im Verhältnis zu dem gesamten, durch die Zelle fließenden Strom außerordentlich niedrig sind. Ihre Größe beträgt bei praktisch vorkommenden Fällen beispielsweise nur ein zehntel Prozent des Zellenstromes. Infolge der Kommutierung des Zellenstromes treten aber unvermeidliche, durch die Unvollkommenheit der mechanischen Kon-

struktion bedingte Fehler auf, welche leicht ein zehntel Prozent des Zellenstromes überschreiten können. Die Fehler sind also von derselben Größenordnung wie die zu vergleichenden Größen, so daß an eine praktische Verwendung eines derartigen Photometers nicht gedacht werden kann. Außerdem sind die auf den Instrumentenzeiger wirkenden momentanen Stiomstöße so groß, daß der Zeiger ständig hin und her vibriert und eine Ablesung unmöglich macht.

Um nun die Kommutierung ganz zu vermeiden, hat man bereits versucht, die Zelle unmittelbar mit Wechselstrom zu speisen, dessen Periodenzahl mit dem Beleuchtungswechsel auf der Zelle übereinstimmt. Auch in diesem Falle treten die die Ablesung erschwerenden Zeigervibrationen in derselben Größe auf. Ferner macht sich noch ein weiterer Übelstand bemerkbar, welcher darin besteht, daß die Selenzelle in beiden Stromrichtungen nicht den gleichen Widerstand besitzt, wodurch sehr große Fehler in der Messung unvermeidlich sind.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Selenphotometer, bei welchem die genannten störenden Einflüsse beseitigt sind und welches daher eine sehr genaue Messung von Lichtquellen gestatten soll. Dieses neue Photometer arbeitet in der Weise, daß die Zelle mit Gleichstrom gespeist wird, welcher, wie oben geschildert, in pulsierenden Gleichstrom übergeführt wird und daß dieser Strom, den man sich aus einer Gleichstrom- und einer Wechselstromkomponente zusammengesetzt denken kann, zunächst von seiner Gleichstromkomponente ganz oder zum großen Teil befreit und alsdann kommutiert durch ein Meßinstrument geleitet wird. Die durch die Kommutierung entstehenden Fehler werden dadurch beispielsweise auf den tausendsten Teil verkleinert, so daß sie ohne schädlichen Einfluß auf die Messung bleiben.

'-■ Entzieht man dem in Fig. 2 gezeichneten pulsierenden Zellenstrom die ganze Gleichstromkomponente, was z. B. durch Transformation erreicht werden kann, so erhält man einen Wechselstrom von der in Fig. 3 gezeichneten Form. Jeder Rotation des Spiegels 3 (Fig. i) entspricht in Fig. 3 ein Wellenzug a, c_s b, c. Die Stelle α entspricht der Beleuchtung der Zelle durch die Lichtquelle i, b der Beleuchtung durch die Lichtquelle 2 und die Punkte c den jedesmaligen Verdunkelungen der Zelle bei dem Übergang aus der einen Beleuchtung in die andere. Werden die Beleuchtungen der beiden Lichtquellen auf der Zelle gleich groß, so erreichen die Wellen α und b gleiche Höhe. Kommutiert man diesen Wechselstrom in zweckentsprechender Weise, so erhält man den in Fig. 4 gezeichneten Wellenzug. Leitet man nun diesen Strom durch ein Meßinstrument, so ergibt dessen Zeiger einen Ausschlag nach der einen oder anderen Seite, je nachdem eine oder die andere Lichtquelle stärker ist.

Statt den Strom an den mit c bezeichneten Stellen zu kommutieren, an welchen die Stromstärke verhältnismäßig groß ist, kann man auch ohne große Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit an anderen, zwischen α und b liegenden Stellen, wo die Stromstärke kleiner ist, die Stromwendung vornehmen. Wird die Kommutierung beispielsweise in den in Fig. 3 mit d bezeichneten Stellen vorgenommen, so erhält man einen Kurvenzug nach Fig. 5.

Beseitigt man die Gleichstromkomponente des in Fig. 2 bezeichneten Stromes nicht vollständig, oder addiert man nach der vollständigen Beseitigung der. Gleichstromkomponente wieder einen kleinen Gleichstrom, so erhält man statt der in Fig. 3 dargestellten Stromkurven die in Fig. 6 dargestellten Wellenzüge, deren Kommutierung zweckmäßig in den Punkten c erfolgt.

Fig. 7 zeigt die schematische Darstellung eines derartigen Photometers. 5 ist die Selenzelle, welche mit Hilfe des rotierenden Spiegels 3 von den Lichtquellen 1 und 2 abwechselnd beleuchtet wird. 8 ist eine Gleichstromquelle, durch welche die Selenzelle 5 in Reihenschaltung mit der primären Transformatorwicklung" 9 mit Strom gespeist wird. An der sekundären Wicklung 10 des Transformators liegt unter Zwischenschaltung des auf der Spiegelachse sitzenden Kommutators 11 das Meßinstrument 12. Letzteres kann beispielsweise in einem gewöhnlichen Drehspuleninstrument bestehen, welches von fast beliebiger Empfindlichkeit gewählt werden kann. In den sekundären Stromkreis kann noch dem Kurvenverlauf der Fig. 6 entsprechend eine kleine Gleichstromquelle 13 eingeschaltet werden.

Derselbe Erfolg, der mit dem Transfermator 9, 10 erreicht wird, kann auch durch Kondensatorenschaltungen und andere bekannte Mittel erreicht werden. Fig. 8 zeigt ein einfaches derartiges Schaltungsbeispiel, wobei der Drehspiegel und die Lichtquelle fortgelassen sind. Die Selenzelle 5 liegt in diesem Falle unter Zwischenschaltung der Stromquelle 8 an einem Ohmschen oder induktiven Widerstand 14. Zu letzterem parallel liegt ein Kondensator 15, in dessen Stromkreis der Kommutator 11 mit dem Meßinstrument 12 liegt. Der durch die Zelle 5 fließende Gleichstrom geht in diesem Falle durch den Ohmschen oder induktiven Widerstand 14, während die in der Zelle durch den Beleuchtungswechsel erzeugten Stromschwankungen zum größten Teil in den Kondensator 15

fließen und nach ihrer Kommutierung auf das eingeschaltete Meßinstrument 12 wirken. Auch in diesem Falle kann (z. B. durch Parallelschaltung eines großen Ohmschen Widerstandes 16 zu dem Kondensator) dem Kommutatorstrom ein kleiner Gleichstrom übergelagert werden.

Dieses Photometer kann nicht nur zum Vergleichen von Lichtquellen benutzt werden, sondern kann auch allen anderen Zwecken dienen, bei welchen ein Vergleich von Beleuchtungsgrößen zur Anwendung gebracht werden kann. Beispielsweise kann das Photometer dazu benutzt werden, um die Lichtdurchlässigkeit von Körpern zu- messen. Bringt man z. B. eine mehr oder weniger lichtdurchlässige Platte zwischen die eine Lichtquelle und den Spiegel, so kann aus dem Ausschlag des Galvanometers öder durch die durch die bekannten Mittel der Entfernungsänderung zwischen Zelle und Lichtquelle oder zwischen Lichtquelle und zu prüfende Platte erfolgende Einstellung des Galvanometers auf den Nullpunkt ein Rückschluß auf die Lichtdurchlässigkeit dieser Platte gezogen werden.

Will man nicht in der Weise verfahren, daß

man das Meßinstrument auf Null einstellt, sondern aus dem Zeigerausschlag direkt einen Rückschluß auf die Stärke einer Lichtquelle bzw. einer Beleuchtung oder die Lichtdurchlässigkeit eines Körpers ziehen, so kann man als Spezialfall die Stärke der Vergleichslichtquelle sehr klein oder auch gleich Null wählen. In diesem Falle wird man zweckmäßig in an sich bekannter Weise den rotierenden Spiegel durch eine mit Öffnungen versehene schnell umlaufende Scheibe ersetzen, die zwischen Zelle und Lichtquelle angeordnet ist.

Das Messen der Lichtdurchlässigkeit von Körpern kann z. B. auch dazu benutzt werden, um die Lichtdurchlässigkeit photographischer Platten an ihren einzelnen Stellen zu bestimmen. Dieses Verfahren kann z. B. zur elektrischen Fernübertragung von Bildern oder zur elektrischen Reproduktion von Photographien in Form von Zeichnungen, Holzschnitten, Klischees us.w. dienen.

Auch auf anderen Gebieten, bei welchen der Vergleich von Beleuchtungen Mittel zum Zweck ist, kann diese Erfindung zweckmäßig verwendet werden. Derartige Verwendungszwecke sind z. B. das Sortieren von Glühlampen, Messungen der Größe von Lichtreflektionen U-. dgl.

Außer Lichtstrahlen können auch andere strahlende Energien, z. B. Wärmestrahlen, Röntgenstrahlen usw., mit Hilfe dieser Erfindung der Messung zugänglich gemacht werden. Indirekt kann z. B. auch mit Hilfe dieses Verfahrens ein Schluß auf die sogenannte Härte von Röntgenröhren gezogen werden.

Statt, wie in Fig. 1 und 7 dargestellt, den Beleuchtungswechsel durch Rotation eines Spiegels erfolgen zu lassen, können auch mehrere Spiegel zur Anwendung kommen, oder man kann die Zelle selbst in entsprechende Umdrehung versetzen; auch ist es möglich, mehrere Zellen in zweckmäßiger Weise zu kombinieren.

Statt der Anwendung der bekannten Selenzellen für vorliegenden Zweck können auch andere bekannte lichtempfindliche Zellen, z. B. Rubidiumzellen, Natriumzellen, elektrolytische Selenzellen usw., benutzt werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Photometer, dessen lichtempfindliche Zelle durch einen unter der Einwirkung eines fortgesetzten schnellen Beleuchtungswechsels in pulsierender Form übergeführten Gleichstrom gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser pulsierende Gleichstrom, nachdem er durch geeignete Mittel, z. B. einen Transformator (9, 10), von seiner Gleichstromkomponente ganz oder teilweise befreit worden ist, über einen Kommutator (11) zum Meßinstrument geht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.'