DE2607806C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Wechsellicht-Bolometer zur
Temperaturmessung mit einer Regelanordnung, die in die
Meßbrücke eingreift und deren Zeitkonstante groß ist
gegenüber der Periodendauer des Wechsellichtes.
Bei Anordnungen der beschriebenen Art (BARTH, ATM, J 23-3, 1957)
besteht die Schwierigkeit, den durch Temperaturdrift veränderlichen
Absolutwert des Bolometerwiderstandes konstant zu halten.
Es wurden deshalb bereits Kompensationsverfahren für die
Meßbrücke vorgeschlagen (GERTIS, ATM V 1248-1970) oder die
Meßbrücke wurde in einen Thermostaten eingebracht.
Keines der Verfahren befriedigt jedoch bisher alle Bedürfnisse.
So erfordert der Abgleich mit Kompensationwiderständen
zusätzlichen Aufwand an Material und Abgleicharbeit und
reicht trotzdem, insbesondere bei portablen Geräten, die
unter sehr unterschiedlichen Umgebungsbedingungen messen
sollen, nicht aus.
Weiterhin ist es bei Anordnung nach der DE-OS 19 45 087
bekannt, die Speisespannung der verwendeten Meßbrücke
möglichst hoch zu machen um dadurch das Meßsignal und
damit das S/R-Verhältnis zu erhöhen. Dazu wird die
Speisespannung gepulst. Jedoch ist die übliche
Thermostatisierung der Empfänger unumgänglich, wenn bei
kleinen Signalen reproduzierbare Messungen erreicht
werden sollen.
Der Energieaufwand einer Thermostatisierung muß immer
groß sein gegen die Speiseleistung der Brücke, weil der
Thermostat sonst nicht wirksam sein kann. Dies ist bei
Batteriebetrieb ein großer Nachteil.
Es wird dabei aber auch die Temperaturdifferenz zwischen
dem Bolometer und der Umgebung eingeebnet, dadurch ist
auch der Wärmeabfluß und damit die
Wechsellichtempfindlichkeit verringert.
Weiterhin ist es aus der DE-OS 19 45 087 der DE-OS
20 38 576 bekannt, die Brückenspannung oder den
Brückenstrom zu regeln.
Es stellt sich somit die Aufgabe, eine Anordnung
möglichst hoher Konstanz der Empfindlichkeit zu
schaffen, die einen geringen Energieverbrauch aufweist
und keinen Aufwand beim Abgleich des Empfängers
erfordert.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die
Widerstandsverhältnisse in den beiden Zweigen der
Meßbrücke (Rm, R 2, R 3, R 4) übereinstimmen und daß das
Wechselsignal der Meßbrücke nach Verstärkung (21)
einer Multiplikationseinrichtung (4) zugeführt ist, in
der es mit einem dem Speisestrom umgekehrt proportionalen
Signal (26) multipliziert wird.
Durch diese Lösung entstehen eine Reihe von Vorteilen:
Weil die Widerstandsänderung des Bolometers aufgrund der Aufheizung durch den Brückenstrom zum selbsttätigen Abgleich der Meßbrücke ausnutzbar ist, kommt der Anmeldungsgegenstand auch für Messungen mit kleinen Signalen nicht nur ohne Thermostatisierung aus, sondern es können auch hohe Spannungen an die Brücke gelegt werden (was sich bei Thermostatisierung verbieten würde) und es können Thermistorbolometer eingesetzt werden.
Weil die Widerstandsänderung des Bolometers aufgrund der Aufheizung durch den Brückenstrom zum selbsttätigen Abgleich der Meßbrücke ausnutzbar ist, kommt der Anmeldungsgegenstand auch für Messungen mit kleinen Signalen nicht nur ohne Thermostatisierung aus, sondern es können auch hohe Spannungen an die Brücke gelegt werden (was sich bei Thermostatisierung verbieten würde) und es können Thermistorbolometer eingesetzt werden.
Weil nämlich nur EIN Thermistor verwendet wird, ist der
Abgleich, der bei der üblichen Verwendung von zwei
Bolometern erforderlich ist, entbehrlich. Dadurch können
nunmehr Thermistor unbeschränkt in Anwendung kommen. Das
war bisher nicht möglich, weil es wegen der hohen
TK-Werte praktisch nahezu unmöglich ist,
Thermistorbolometer über einen normalen Betriebsbereich
hinweg aufeinander abzugleichen.
Während bei dieser Ausführung der Erfindung das
elektrische Meßsignal durch die Regelanordnung nicht
verkleinert wird, kann in einer anderen Ausführung der
Erfindung nicht mehr das Brückensignal, sondern das
Ausgleichsignal der Regelanordnung gemessen werden.
Dazu stimmen bei einem Wechsellicht-Bolometer zur
Temperaturmessung mit einer Regelanordnung, die in die
Meßbrücke eingreift und deren Zeitkonstante klein ist
gegenüber der Periodendauer des Wechsellichtes die
Widerstandsverhältnisse in den beiden Zweigen der
Meßbrücke (Rm, R 2, R 3, R 4) überein und das Wechselsignal
der Meßbrücke wird nach Verstärkung (21) einer
Multiplikationseinrichtung (4) zugeführt, in der es mit
einem dem Speisestrom proportionalen Signal (26)
multipliziert wird.
Beide Anordnungen lassen dadurch günstig
weiterentwickeln, daß drei Widerstände (R 2, R 3, R 4) der
Meßbrücke aus temperaturunabhängigen Festwiderständen
von etwa der Größe des Bolometerwiderstandes (Rm)
bestehen, weil die einmal vorgenommene Eichung der
Anordnung unabhängig von der Umgebungstemperatur
bestehen bleibt.
Der Erläuterung der Erfindung dient die Zeichnung,
in der die Erfindung schematisch dargestellt ist.
Eine Bolometermeßbrücke 1 besteht aus drei temperaturunabhängigen
Festwiderständen R 2, R 3 und R 4, die zusammen mit
einem Bolometer Rm, das vorzugsweise als Thermistorbolometer
ausgebildet ist, eine Brücke bilden. Diese wird an den Klemmen
12 und 13 mit einer Regelanordnung 2, an den Klemmen 10 und 11
mit einer Spannungsquelle verbunden. Die Regelanordnung 2 besteht
aus einem Verstärker 21, der über einem Widerstand 22 gegengekoppelt
ist und auf ein Stellglied 23 für den Speisestrom der
Meßbrücke 1 einwirkt und damit als Spannungsquelle dient.
Wenn nun das Widerstandsverhältnis Rm/R 2 nicht mit dem
Widerstandsverhältnis R 3/R 4 übereinstimmt, entsteht eine
Spannungsdifferenz an den Klemmen 12, 13, die, durch den
Verstärker 21 verstärkt, das Stellglied 23 verstellt. Dadurch
ändert sich der Speisestrom der Meßbrücke. Dadurch
wiederum ändert sich die Temperatur des Bolometers
und damit der Widerstand Rm. Das Stellglied 23 verstellt
sich solange, bis der Strom durch die Meßbrücke den Widerstand
Rm gerade so eingestellt hat, daß Rm/R 2 = R 3/R 4.
Das führt aber dazu, daß einmal der Widerstandswert,
daß aber auch die Eigentemperatur des Bolometerwidersstandes
konstant ist.
Wird die Meßbrücke zur Messung von Wechsellicht L benutzt,
dann entsteht eine rhythmische Widerstands- und damit
Spannungsschwankung- das Meßsignal- an den Klemmen 12-13, das,
nachdem es im Verstärker 21, der damit eine Doppelfunktion
ausübt, verstärkt worden ist, über ein Koppelglied 24 einer Multiplikationseinrichtung
4 zugeführt ist.
Der Faktor, mit dem das Meßsignal 28 in der Multiplikationseinrichtung
4 zu multiplizieren ist, hängt nunmehr von der
Betriebsart der Regelanordnung ab. Hat nämlich ein die
Regelgeschwindigkeit der Regelanordnung bestimmendes Zeitglied
3 eine Zeitkonstante, die groß ist gegen die Periodendauer
der Wechsellichtfrequenz - erzeugt durch die Unterbrechung
des Meßlichtes L durch einen mechanischen Modulator 7, der dazu
ein zur Gleichrichtung des Meßsignals verwendbares Referenzsignal
in einer Referenzanordnung 8 zur Verfügung stellt -
dann gilt beispw. für den sehr einfachen Fall Rm = R 2 = R 3 = R 4
für die Spannungsänderung zwischen den Klemmen 12-13 aufgrund
der durch die Erwärmung des Bolometers verursachten
Widerstandsänderung:
dU= Spannungsdifferenz
dJ= Stromdifferenz
J B = Brückenstrom
dR= Widerstandsdifferenz
B= Temperaturkoeffizient
W= Wärmewiderstand Bolometer
N= Strahlungsleistung
dN= Strahlungslstgdifferenz
K₁= Prop. faktor
K₂= Prop. faktor
T= Temperatur (°K)
Das elektrische Meßsignal 28 ist also mit dem Kehrwert des Speisestroms der
Meßbrücke 26 zu multiplizieren, um unabhängig von J B zu sein.
Ist andererseits die Zeitkonstante des Zeitgliedes 3 klein
gegen die Periodendauer, dann tritt durch die Gegenregelung
der Regelanordnung keine Widerstandsänderung ein. Für den
Strom ist dann
(J B + dJ)² · Rm = N + dN
und bei Vernachlässigung der Größen zweiter Ordnung
Das Signal 28 ist also in der Multiplikationsanordnung 4 für diese
Betriebsart mit einem dem Speisestrom proportionalen Signal 27 zu
multiplizieren, damit es von 1/J B unabhängig ist.
Das Signal am Ausgang der Multiplikationsanordnung 4 wird
in einer Mischstufe 5 mit dem durch die Referenzanordnung 8
erzeugten Referenzsignal phasenempfindlich gleichgerichtet
und in einer Anzeigeanordnung 6 zur Anzeige gebracht.
Es können für Rm Thermistoren mit negativem oder positiven
Temperaturkoeffizienten oder aber temperaturabhängige
Blindwiderstände wie beispw. dielektrische Zellen verwendet
werden. Die Brücke kann anstatt mit Gleichstrom auch mit
einer Trägerfrequenz gespeist sein, ohne daß der Rahmen der
Erfindung dadurch verlassen würde.
Claims (3)
1. Wechsellicht-Bolometer zur Temperaturmessung mit
einer Regelanordnung, die in die Meßbrücke eingreift
und deren Zeitkonstante groß ist gegenüber der
Periodendauer des Wechsellichtes, dadurch
gekennzeichnet, daß die Regelanordnung (23) den Speisestrom
der Meßbrücke dahin regelt,
daß die Widerstandsverhältnisse in den beiden Zweigen
der Meßbrücke (Rm, R 2, R 3, R 4) übereinstimmen und daß
das Wechselsignal der Meßbrücke nach Verstärkung (21)
einer Multiplikationseinrichtung (4) zugeführt ist, in
der es mit einem dem Speisestrom umgekehrt proportionalen
Signal (26) multipliziert wird.
2. Wechsellicht-Bolometer zur Temperaturmessung mit
einer Regelanordnung, die in die Meßbrücke eingreift
und deren Zeitkonstante klein ist gegenüber der
Periodendauer des Wechsellichtes, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Widerstandsverhältnisse in den beiden Zweigen
der Meßbrücke (Rm, R 2, R 3, R 4) übereinstimmen und daß
das Wechselsignal der Meßbrücke nach Verstärkung (21)
einer Multiplikationseinrichtung (4) zugeführt ist, in
der es mit einem dem Speisestrom proportionalen Signal
(26) multipliziert wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß drei Widerstände (R 2, R 3, R 4) der
Meßbrücke aus temperaturunabhängigen Festwiderständen
von etwa der Größe des Bolometerwiderstandes (Rm)
bestehen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762607806 DE2607806A1 (de) | 1976-02-26 | 1976-02-26 | Bolometeranordnung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762607806 DE2607806A1 (de) | 1976-02-26 | 1976-02-26 | Bolometeranordnung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2607806A1 DE2607806A1 (de) | 1977-09-01 |
DE2607806C2 true DE2607806C2 (de) | 1987-07-23 |
Family
ID=5970923
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19762607806 Granted DE2607806A1 (de) | 1976-02-26 | 1976-02-26 | Bolometeranordnung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2607806A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6015234A (en) * | 1996-03-06 | 2000-01-18 | U.S. Philips Corporation | Non-contacting temperature measuring device |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2038576B2 (de) * | 1970-08-04 | 1981-01-22 | Deutsche Gulton Gmbh, 6000 Frankfurt | Temperaturstrahlungsmeßgerät |
-
1976
- 1976-02-26 DE DE19762607806 patent/DE2607806A1/de active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6015234A (en) * | 1996-03-06 | 2000-01-18 | U.S. Philips Corporation | Non-contacting temperature measuring device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2607806A1 (de) | 1977-09-01 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
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