DE2558713A1

DE2558713A1 - Strahlungspyrometer

Info

Publication number: DE2558713A1
Application number: DE19752558713
Authority: DE
Inventors: Georg Dr Maurer; Richard Reger
Original assignee: Georg Maurer Dr GmbH
Current assignee: Georg Maurer Dr GmbH
Priority date: 1975-12-24
Filing date: 1975-12-24
Publication date: 1977-07-07

Description

Strahlungspyrometer
Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Strahlungspyrometer zur berührungslosen Erfassung der Temperatur eines Glühgutes in einer Beobachtungszone, deren Größe. Form und Lage durch die Grobe und Porm einer Meßblende, sowie durch eine Abbildungsoptik seines wleßkopfes und deren Ausrichtung auf das Glühgut bestimmt wird.
Soll mit nur einem Meßkopf auch eine andere, daneben liegende Beobachtungszone erfaßt werden können, weil auch dort Erhitzungen vorgenommen werden oder weil bei einem bewegten Glühgut die Glühzone senkrecht zur Bewegungsrichtung, also seitlich aus dem esichtsfeJd auswandern kann, wie zum Beispiel die SchweiSn2ht beim induktiven Preßschweißen von Stahlrohren oder der ins Schwingen kommende Draht beim Drahtziehen, so muß der Meßkopf schwenkbar sein, so daß die Beobachtungszone durch dessen Schwenken oder periodisches Pendeln verlagert werden kann, (wie dies zum Beispiel i dem Prospekt 5 P R 01/01 der Pirma Uher,A-1194 Wien, Mooslackengasse 11 auf den Seiten 6 und 12 beschrieben ist).
Nachteile dieser Methode sind die mechanische Trägheit und Empfindlichkeit des Meßkopfes, die schnelle Verlagerungen der Beobachtungszone nicht zulassen, und die Notwendigkeit einer unter Umständen auch hinderlichen und schwerfälligen Schwenkvorrichtung für den Meßkopf.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, gewünschte Verlagerungen der Beobachtungszone des Strahlungspyrometers bei feststehendem Meßkopf rasch, in der gewünschten Größe sowie in der gewünschten Richtung herbeiführen zu können.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der feststehende Meßkopf mit einer verschiebbaren Meßblende 5 versehen ist, bei deren Verschiebung sich die Beobachtungszone 3 verlagert. Wird die Meßblende 5 von rückwärts durch eine Lichtquelle genügend stark beleachtet und durch die optische linse 4 in der gewünschten Ebene der Beobachtungszone abgebildet, so wird dort die genaue Beobachtungszone 3 in ihrer Form, Grobe und Lage visuell erkennbar.
Bei automatisch ablaufenden Vorgängen kann in Ausgestaltung der Erfindung die Verschiebung der eßblende über einen Antrieb 6 durch ein von außen gegebenes Kommando erfolgen.
enn die Aufgabe vorliegt, bei rasch vorwärts bewegtem Glahgut 1, dessen Glühzone 2 seitlich auswandern kann oder das zum Beispiel unregelmäßig verundert ist, wobei die Temperatur nur an nicht verzunderten Stellen richtig erfaßt werden kann, wenn also die Glühzone oder deren geeignete Oberflächenbezirke vom Pyrometer selbst gesucht werden müssen, so wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßblende 5 durch einen Antrieb 6 periodisch hin und her verschoben wird. Dabei wird eine Beobachtungsstrecke senkrecht zur Vorschubrichtung des Glühgutes von der Beobachtungszone 3 durchlaufen.
Statt des Hin- und Herschiebens der eßblende 5 ist auch eine Verschiebung der Meßblende 5 auf einem Kreis um die optische Achse des Meßkopfes im Sinne der Erfindung. Die Verlagerung der Beobachtungszone 3 ist dann ebenfalls eine kreisförmige.
Der Hauptvorzug der schwingenden oder kreisförmig bewegten Meßblende 5 ist die hohe Beobachtungsgeschwindigkeit, die bei der geringen Masse der Meßblende 5 möglich wird. Da die hiebei vom Strahlungsempfänger gelieferten Signale sehr kurzzeitig sein können, so daß sie von Meßinstrumenten wegen ihrer Trägheit nicht direkt zu erfassen sind, werden die Signale über einen Maximalwertspeicher geleitet, der ihren interessierenden Höchstwert auch über die strahlungslosen oder strahlungsschwächeren Zeiten festhält, in denen die Meßblende 5 nicht oder schwächer oder nur teilweise ausgeleuchtet wird.
it einer Verschiebung der eßblende 5 ist eine Verschiebung der hindurchtretenden Strahlung auf dem dahinterliegenden feststehenden Strahlungsempfänger 9 verbunden. Sofern die Strahlungsempfindlichkeit der bestralilten Flache nicht überall genau gleich ist, ent stehen Fehler in der Temperaturanzeige, die von der gerade bestrahlten Stelle abhängig sind. Im weiteren Ausbau der Erfindung ist deshalb möglichst dicht hinter der beweglichen Meßblende 5 eine feststehende optische J,inse 7 im Strahlengang angebracht, die eine sich zwischen Abbildungsoptik 4 und Meßblende 5 befindliche Strahlbegrenzungsblende 8 mittels der die Meßblende durchsetzenden Strahlung auf den Strahlungsempfänger 9 abbildet. Da die dort auftreffende, aus der augenblicklichen Beobachtungszone 3 kommende und die Meßblende 5 durchsetzende Strahlung lediglich von der Temperatur des Glühgutes 1 in der Beobachtungszone 3, nicht aber von der Lage der Meßblende 5 abhängt und da andererseits diese Strahlung stets auf dasselbe Flächenstück des Strahlungsempfingers 9 trifft, ist eine Abhängigkeit der Temperaturanzeige von der Stellung der Meßblende 5 nicht mehr vorhanden.
Es ist jedoch auch möglich, den Strahlungsempfänger 9, falls er klein ist, fest an die bewegliche Meßblende 5 anzubauen und ihn so gemeinsam mit dieser zu verschieben. Dann ist die Unabhängigkeit von Ungleichmäßigkeiten seiner Strahlungsempfindlichkeit an seiner Oberfläche bei der Verschiebung der Meßblende 5 ebenfalls gegeben. Deshalb ist bei einer andersartigen Ausbildung der Erfindung der Strahlungsempfänger 9 fest an die bewegliche Meßblende 5 angebaut und wird gemeinsam mit dieser verschoben.
Als ein Ausführungsbeispiel wird die Temperaturmessung beim induktiven Preßschweißen der Naht von Stahlrohren dargestellt. Das durch Walzen zylinderförmig gebogene Stahlblech 1 wird an der Nahtstelle 2 induktiv am stärksten erhitzt. Die für die Bestimmung der Schweißtemperatur geeignete Zone 2 ist zum Beispiel nur ca. 1 mm breit. Sie kann unter Umständen bis zu mehreren mm seitlich auswandern, so daß eine Messung der Temperatur bei konstanter Beobachtungszone 3 mit großen Fehlern behaftet wäre und eine selbsttätige Temperaturregelung auf Grund der Messung nicht möglich wäre, zumal die Temperatur der Nahtstelle 2 bei gleicher leistung des Erhitzers von der seitlichen Abweichung abhängt. Da außerdem mit einem Vorschub des Rohres von zum Beispiel 2 m / sec gearbeitet werden kann, ist eine sehr rasche Temperaturerfassung der Nahtstelle zwingend notwendig. Die Beobachtungszone 3, deren Größe bei Benützung einer Abbildungsoptik 4 von 135 mm Brennweite, einem Abstand des Meßkopfes zum rrlühgut von ca. 800 mm und einer Meßblende 5 mit einer Öffnung von 1,0 x 0,1 mm2 in Längsrichtung des Rohres 4 mm und in Querrichtung 0,4 mm beträgt, verlagert sich pro Sekunde 6 mal hin und her und beobachtet dabei 12 mal die Schv;eißnaht, wenn die Meßblende 5 durch den Antrieb 6 in der Sekunde 6 mal periodisch hin und her verschoben wird. Bei einer Verschiebungsgröße von # 2 mm beträgt unter diessen Verhältnissen die Verlagerung der Beobachtungszone i 8 mm. Durch die optische Linse 7 wird die Strahlbegrenzungsblende 8 aus der trahlungsempfänger 9 gebildet. Im vorliegende Falle ist er ein hochempfindlichter Photovervielfacher. Seine Ausgangssignale werden über einen Maximalwertspeicher geleitet, dessen Ausgangsströme dann in bekannter Weise je nach dem gewünschten Zweck weitverarbeitet werden, im vorliegenden Beispiel zur Messung der Temperatur und zu ihrer Regelung über die Leistung eines Hochfrequenzgenerators für die induktive Erhitzung.
L e e r s e i t e

Claims

trahlun4r'spyrometer Patentansprüche ½) Strahlungspyrometer mit einer Abbildungsoptik und einer Meßblende zur Begrenzung der Beobachtungszone, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Meßkopf mit einer verschiebbaren Meßblende (5) versehen ist, bei deren Verschiebung sich die Beobachtungszone (3) verlagert.
2 . Strahlungspyrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Meßblende (5) über einen Antrieb (6) durch ein von außen gegebenes Kommando erfolgt.
3. Strahlungspyrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßblende (5) durch einen Antrieb (6) periodisch hin-und hererschoben wird.
4. Strahlungspyrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eßblende (5) durch einen Antrieb (6) auf einem Kreis um die optische Achse des Pyrometers verschoben wird.
5. Strahlungspyrometer nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine feststehende optische Linse (7) möglichst dicht hinter der beweglichen Meßblende (5) in Strahlengang angebracht ist, die eine sich zwischen Abbildungsoptik (4) und Meßblende (5) befindliche Strahlbegrenzungsblende (8) mittels der die Meßblende durchsetzenden Strahlung auf den Strahlungsempfänger (9) abbildet.
6. Strahlungsempfänger nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsempfänger fest an die bewegliche Meßblende (5) angebaut und gemeinsam mit dieser verschiebbar ist.