DE2745011A1 - Farbpyrometer - Google Patents

Farbpyrometer

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DE2745011A1 DE19772745011 DE2745011A DE2745011A1 DE 2745011 A1 DE2745011 A1 DE 2745011A1 DE 19772745011 DE19772745011 DE 19772745011 DE 2745011 A DE2745011 A DE 2745011A DE 2745011 A1 DE2745011 A1 DE 2745011A1
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SYRCOV SERGEJ PAVLOVITSCH
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NEGRUCAK VLADIMIR TICHONOVITSCH
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/60Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Description

  • 1 Dimitry Evgenievich EGOROV, Leningrad, UdSSR
  • 2. Vladimir Tikhonovich NEGRUTSAV, leningrad, UdSSR . Sergei Favlovich SYRTSOV, Pushkin, UdSSR Farbpyrome ter Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Temperaturmessung eines erwärmten Meßobjekts, nämlich auf ein Farbpyrometer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Besonders vorteilhaft kann die Erfindung zur berUhrungsfreien Temperaturmessung von optisch strahlenden Meßobjekt ten bei mit hoher Geschwindigkeit erfolgendem Kalt- oder Warmwalzen von Metallen sowie beim Schnellschweißen verwendet werden.
  • Bei einer bekannten Einrichtung zur Messung der Farbtemperatur (vgl. z. B. GB-PS 1 265 417) erfolgt die Farbtemperaturmessung eines erwärmten und im optischen Bereich strahlenden Meßobjekts, d. h. die Messung der Temperatur, bei der ein absolut schwarzer Körper die gleiche Farbe wie das strahlende Meßobjekt hat, mittels einer Messung des Strahlungsenergieverhältnisses des Meßobjekts in zwei verschiedenen Wellenlängenbereichen, wobei das genannte Verhältnis fotoelektrisch gemessen wird. Bei diesem Verfahren wird die Strahlungsintensitzt des strahlenden Meßobjekts mit Hilfe eines entsprechenden Abschwächers, z. B. einer Irisblende, die im wesentlichen in gleicher Weise auf beide gewählten Wellenlängenbereiche einwirkt, so geregelt, daß die vom Meßobjekt ausgestrahlte Energie in einem Wellenlängenbereich der abgeschwächten Strahlung einen vorbestimmten Wert annimmt, während die vom Meßobjekt ausgestrahlte Energie im anderen Wellenlängenbereich der abgeschwächten Strahlung das genannte Verhältnis bestimmt, und deshalb das Maß für die Farbtemperatur des strahlenden Meßobjekts darstellt. Die Einrichtung zur Farbtemperaturmessung enthält dabei eine Optik zur Sammlung der vom Meßobjekt ausgehenden Strahlung zu einem schmalen Lichtstrom, einen im Ausbreitungsweg des Lichtstroms angeordneten und diesen Lichtstrom abschwächenden Abschwächer, einen Lichtteiler zur räumlichen Aufteilung des von dem Abschwächer kommenden Lichtstroms in zwei getrennte Lichtströme, die in sich verschiedene, voneinander abweichende Wellenlängenbereiche der vom Meßobjekt ausgehenden Strahlung enthalten, und optische Schmalbandfilter zur Abtrennung der Strahlung verschiedener Wellenlängenbereiche aus den einzelnen Lichtströmen. Die bekannte Einrichtung zur Farbtemperaturmessung enthält auch zwei fotoelektrische Strahlungsempfänger, die die durch die optischen Filter abgetrennten Strahlungen verschiedener Wellenlängenbereiche aufnehmen und der Strahlungsintensität in den angegebenen Wellenlängenbereichen proportionale elektrische Signale erzeugen. Außerdem besitzt die bekannte Einrichtung einen Abschwächkanal zur Abschwächung des durch einen von den fotoelektrischen StrahlungsempfSngern erzeugten und der Strahlungslntensität in einem von den Wellenlängenbereichen proportionalen elektrischen Signals auf den vorgegebenen Wert. wobei dieser Abschwachkanal einen Vergleicher mit einer Bezugssignalouelle und einem Verstärker, die zum Vergleich des oben erwahnten elektrischen Signals mit dem Bezugssignal dient, und ein mit dem Vergleicher verbundenes und einen durch den Verstärker gesteuerten Elektromotor zur Steuerung des Abschwächers aufweisendes Nachlaufsystem umfaßt. Die bekannte Einrichtung enthält auch einen Meßkanal zur Messung des durch den anderen fotoelektrischen Strahlungsempfänger erzeugten und der Strahlungsintensitat im anderen Wellenlängenbereich proportionalen elektrischen Signals, der einen mit dem entsprechenden Anzeigeinstrument verbundenen Verstärker dieses Signals, das die gemessene Farbtemperatur des Meßobjekts wiedergibt, umfaßt.
  • Der Hauptnachteil dieser Einrichtung zur Farbtempera turmessung besteht in ihrer niedrigen Betriebsgeschwindigkeit, bedingt durch eine große Trägheit des Nachlaufsystems, die ihrerseits durch die Tragheitseigenschaften des elektrischen Antriebsmotors und des den gemeinsamen ungeteilten Lichtstrom abschwächenden mechanischen Abschwächer bestimmt wird. Diese Trägheit des Nachlaufsystems führt zum Auftreten von Scheinsignalen am Ausgang des Farbpyrometers bei schnellen Intensitätsänderungen der vom Meßobjekt ausgehenden Strahlung sowie im ersten Moment nach dem Erscheinen des Meßobjekts im Gesichtsfeld (Sehfeld, Sichtfeld) der Einrichtung.
  • Ein anderer Nachteil der bekannten Einrichtung zur Faibtemperaturmessung besteht in deren kompliziertem Aufbau, indem zu ihr der mechanische Abschwächer gehört, der durch das elektromechanische Elemente enthaltende Nachlaufsystem gesteuert wird, was auch die Betriebssicherheit herabsetzt.
  • Außerdem werden in dieser bekannten Einrichtung zur Gewährleistung der fUr eine hohe Meßgenauigkeit erforderlichen Identität der Abschwächung verschiedener Wellenlängenbereiche der Strahlung die Sicherstellung einer exakten Parallelität der Strahlen des gemeinsamen, dem Abschwächer zugeführten Lichtstroms und eine exakte Parallelität der Achsen optischer Elemente in der Optik mit den Strahlen der Lichtströme sowie eine wesentliche Homogenität der Dichte des Lichtstroms in dessen Querschnittsebene gefordert.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein schnell arbeitendes Farbpyrometer zur Messung der Farbtemperatur eines erwärmten, strahlenden Meßobjekts in mindestens zwei Wellenlängenbereichen der Objektstrahlung zu schaffen, in dem zur Ermittlung eines Objektstrahlungsenergie-Verhältnisses in verschiedenen Wellenlängenbereichen mit Abschwächung des Strahlungsenerglewertsin einem der Wellenlängenbereiche auf einen vorgegebenen Wert die der Strahlungsenergie in jedem Wellenlängenbereich proportionalen elektrischen Signale geregelt werden.
  • Die Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Farbpyrometer der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegeben.
  • Die Schaltung des erfindungsgemäßen Farbpyrometers gewährleistet eine starke Verminderung von Überschwingungen des Farbpyrometer-Ausgangssignals bei sehr schnellen Intensitätsänderungen der Meßobjekt-Strahlung sofort nach dem Erscheinen des Meßobjekts im Gesichtsfeld des Farbpyrometers, wenn dessen Eingangssignal einen Sprung erfährt. Diese Verminderung wird durch den Einbau des elektronischen Schalters in die Schaltung des Pyrometers erreicht, der den Meßkanal im Anfang der Meßzeit für eine durch die Verzögerungseinrichtung bestimmte Zeit überbrückt, wodurch auch eine wesentliche Verkürzung der Mittelwert-Einstellzeit des elektrischen Ausgangssignals gestattet wird, was letztlich die Arbeitsgeschwindigkeit des Pyrometers erhöht.
  • Zweckmäßig ist die Lehre nach dem Patentanspruch 2.
  • Die AusfUhrung der gesteuerten Widerstandselemente in Form einer einheitlichen integrierten Schaltung gewährleistet deren hohe Identität, was die hohe Meßgenautg keit des erfindungsgemäßen Farbpyrometers sichert.
  • Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das Blockschaltbild des Farbpyrometers gemäß der Erfindung und Fig. 2 das elektrische Schaltbild der gesteuerten Widerstandselemente gemäß der Erfindung.
  • Das Farbpyrometer enthält einen optischen und einen elektrischen Teil.
  • Der optische Teil umfaßt eine Optik in Form einer Linse 1 (Fig. 1), die zur SammLung der vom (nicht gezeigten! Meßobjekt ausgehenden Strahlung zu einem schmalen Lichtstrom 2 bestimmt ist. Ein einen elektromechanischen Generator darstellender Modulator 3 des Lichtstroms 2 besitzt ein mechanische Schwingungen ausfUhrendes Schwingelement 4, das im Durchlaufweg des Lichtstroms 2 von der Linse 1 zu einem Lichtteiler 5 liegt, der (nicht dargestellte) optische Schmalbandfilter aufweist. Der Lichtteiler 5 ist zur räumlichen Aufteilung des Lichtstroms 2 in einzelne Lichtströme, die voneinander abweichende Wellenlängenbereiche der Strahlung des Meßobjekts enthalten, bestimmt.
  • Im vorliegenden Farbpyrometer kann der gemeinsame Lichtstrom 2 in mehrere einzelne Lichtströme aurgeteilt werden, deren Anzahl ausschließlich durch praktische Erfordernisse bestimmt wird. Der Einfachheit halber ist in Fig. 1 der Lichtteiler 5 dargestellt, wie er den Lichtstrom 2 in drei Lichtströme 6, 7 und 8 zu fotoelektrischen Strahlungsempfängern, und zwar Halbleiter-Fotodioden 9, 10 bzw. 11, aufteilt.
  • Der elektrische Teil des Farbpyrometers enthält Meßkanäle 12 und 13 zur Messung der durch die Fotodioden 9 bzw. 10 erzeugten elektrischen Signale und einen Abschwächkanal 14 zur Abschwächung des durch die Fotodiode 11 erzeugten elektrischen Signals auf den vorgegebenen Wert. Die Meßkanäle 12 und 13 und ihre Glieder sind vollständig identisch und wirken in analoger Weise, weshalb die Glieder dieser Meßkanäle mit gleichen Ziffern bezeichnet sind und im weiteren nur der Meßkanal 13 betrachtet wird. Es muß jedoch berUcksichtigt werden, daß die Meßkanäle 12 und 13 elektrische Signale verarbeiten, die verschiedenen Wellenlängenbereichen der Strahlung des Meßobjekts proportional sind.
  • Der Meßkanal 13 enthält eine Anpassungseinrichtung 15, die zur Anpassung der dynamischen elektrischen Ausgangsparameter der dem Eingang dieser Anpassungseinrichtung 15 zugeschalteten Fotodiode 10 an die elektrischen Parameter des einstellbaren Teilers, der durch einen Festwiderstand 16 und ein gesteuertes Widerstandselement 17 mit einem Steuereingang gebildet und dessen Eingang mit dem Ausgang der Anpassungseinrichtung 15 verbunden wird, bestimmt ist.
  • Der Ausgang des einstellbaren Teilers ist mit dem Eingang eines Demodulator-Verstärkers 18 verbunden, dessen Ausgang dem Eingang einer Normierungseinrichtung 19 zugeschaltet ist, dessen Ausgang mit Ausgangsklemmen 20, 21 des Farbpyrometers verbunden ist, an die ein beliebiges geeignetes (nicht dargestelltes) Anzeigeinstrument angeschlossen werden kann. Der Meßkanal 13 enthält auch einen elektronischen Schalter 22, dessen Ausgang dem Ausgang der Anpassungseinrichtung zugeschaltet ist.
  • Der Abschwächkanal 14 zur Abschwächung des durch die Fotodiode 11 erzeugten elektrischen Signals auf den vorgegebenen Wert enthält eine Anpassungseinrichtung 23, die zur Anpassung der dynamischen elektrischen Ausgangsparameter der Fotodiode 11 an die elektrischen Parameter des einstellbaren Teilers bestimmt ist, dessen Eingang mit dem Ausgang der Anpassungseinrichtung 23 verbunden ist und der durch einen Festwiderstand 24 und ein gesteuertes Widerstandselement 25, das einen Steuereingang besitzt, gebildet wird. Der Ausgang des einstellbaren Teilers ist mit dem Eingang eines Demodulator-Verstärkers 26 verbunden, dessen Ausgang einem von den Eingängen eines Vergleichers 27 zugeschaltet ist. Eine Bezugssignalouelle 28 ist dem anderen Eingang des Vergleichers 27 zugeschaltet.
  • Der Ausgang des Vergleichers 27 ist mit dem Eingang einer Verzögerungseinrichtung 29 verbunden, die ein Integrierglied 30 und eine mit diesem in Reihe geschaltete Schwellenschaltung 31 enthält. Der Ausgang der Verzögerungseinrichtung 29 ist mit dem Eingang des elektronischen Schalters 22 verbunden, dessen Ausgang dem Ausgang der Anpassungseinrichtung 15 des Meßkanals 10 zugeschaltet ist. Der Ausgang des Vergleichers 27 ist auch Uber die Anpassungswiderstände 32 und 33 mit den Steuereingängen der gesteuerten Widerstandselemente 17 bzw. 25 der einstellbaren Teiler der Meßkanäle 12, 13 und des Abschwächkanals 14 jeweils verbunden.
  • Das erfindungsgernäße Farbpyrometer arbeitet folgenderweise: Die vom (nicht dargestellten) Meßobjekt ausgehende Strahlung wird durch die Linse 1 zu einem schmalen konvergierenden Lichtstrom zusammengefaßt, der durch das Schwingelement 4 des mit einer Frequenz in der Größenordnung von 100 + 1000 Hz wirkenden Modulators 3 moduliert und dann mit Hilfe des Lichtteilers 5 im Raum und Uber das Spektrum in einzelne Lichtströme 6, 7 und 8 so aufgeteilt wird, daß der Lichtstrom 8 den einen Wellenlängenbereich der Strahlung des Meßobjekts enthält und auf die Fotodiode 11 fällt, der Lichtstrom 7 einen anderen Wellenlängenbereich der Objektstrahlung enthält und auf die Fotodiode 10 fällt, während der Lichtstrom 6 noch einen anderen Wellenlängenbereich der Objektstrahlung enthält und auf die Fotodiode 9 fällt.
  • Die Fotodioden 9, 10 und 11 erzeugen Wechselstromsignale mit einer Freauenz, die der Betriebsfrequenz des Lichtmodulators 3 gleich ist, wobei die Amplituden der durch die Fotodioden erzeugten Signale der Strahlungsintensität in den verschiedenen Wellenlängenbereichen, die zu den einzelnen Lichtströmen 6 bzw. 7 bzw. 8 gehören, proportional sind.
  • Die Modulation des gemeinsamen Lichtstroms 2 wird zur wesentlichen Verminderung des Einflusses des Dunkelstroms der Fotodioden 9, 10 und 11auf die Proportionalität und die Stabilität der Beziehung zwischen der Intensitat der Lichströme und der Amplitude der durch diese Fotodioden erzeugten elektrischen Signale verwendet.
  • Die durch die Fotodiode 10 erzeugten Wechselstromsignale werden durch den Meßkanal 13 des Pyrometers geschickt und dem Eingang der Anpassungseinrichtung 15 dieses Meßkanals zugeleitet. Diese Signale können jedoch nicht weiter durchlaufen, weil nach der Einschaltung des Farbpyrometers und einige Zeit nach dem Erscheinen des Meß objekts im Gesichtsfeld des Pyrometers der dem Ausgang der Anpassungseinrichtung 15 zugeschaltete elektronische Schalter 22 in Offenstellung steht und den Ausgang der Anpassungseinrichtung 15 Uberbrückt, wobei er keine Signale vom Ausgang derselben zu den anderen Gliedern des Meßkanals 13 durchläßt.
  • Die durch die Fotodiode 11 erzeugten Wechselstromsignale werden in den Abschwächkanal 14 zur Abschwächung dieses elektrischen Signals auf den vorgegebenen Wert durchgegeben und gelangen an den Eingang der Anpassungseinrichtung 23 des Abschwächkanals. Die Ausgangssignale der Anpassungseinrichtung werden dem Eingang des einstellbaren Teilers zugeleitet, der durch den Festwiderstand 24 und das gesteuerte Widerstandselement 25 gebildet wird und desgleichen wie der einstellbare Teiler im Meßkanal 13 die Rolle eines Abschwächers spielt, der die der Strahlungsintensität des Meßobjektes proportionalen elektrischen Signale im entsprechenden Wellenlängenbereich abschwächt.
  • Die durch den einstellbaren Teiler geteilten Wechselstromsignale werden dem Eingang des Demodulator-Verstärkers 26 zugeleitet, der die seinem Eingang zugeführten modulierten Wechselstromsignale demoduliert und in Gneichstromsignale umformt. Das vom Ausgang des Demodulator-Verstärkers 26 abgegriffene Gleichstromsignal wird einem der Eingänge des Vergleichers 27 zugeleitet und mit deren Hilfe mit dem dem anderen Eingang des Vergleichers 27 von der Bezugssignalouelle 28 zugeleiteten Bezugssignal der Größe nach verglichen. Wenn die Amplitude des dem einen Eingang des Vergleichers 27 zugeführten demodulierten Gleichstromsignals größer als die Amplitude des dem anderen Eingang des Vergleichers 27 zugeleiteten Bezugssignals ist, erscheint am Ausgang des Vergleichers 27 ein Differenz-Ausgangssignal, das danach gleichzeitig sowohl der Verzögerungseinrichtung 29 als auch den Wechselteilern sämtlicher Kanäle zugeführt wird.
  • Das dem einstellbaren Teiler zugeleitete Ausgangssignal des Vergleichers 27 gelangt an die Steuereingänge der Widerstandselemente 17 und 25 Uber die Anpassungswiderstände 32 bzw. 33 und ändert den Ubertragungsfaktor sämtlicher Teiler im wesentlichen gleich so lange, bis das Ausgangs signal des Demodulator-Verstärkers 26 dem Ausgangssignal der Bezugsstromquelle 28 gleich wird. Dabei sind die den Eingängen dieser Teiler von den Anpassungseinrichtungen 15 und 23 zugeführten Signale am Ausgang der Teiler genau gleich abgeschwächt.
  • Das der Verzögerungseinrichtung 29 zugeführte Ausgangssignal des Vergleichers 27 gelangt an den Eingang des Integrierglieds 30. Die Verzögerungseinrichtung 29 gewänrleistet die Verzögerung des Signals um ein Zeitintervall, das durch die Parameter des Integrierglieds 30, und zwar durch die Integrationskonstante, bestimmt wird und der Zeit des Einschwingvorgangs des Abschwächkanals 14 entsprschlt.
  • Die Verzögerung des Signals erfolgt, damit am Ausgang des kanals 13 kein Scheinsignal, das durch den Endwert der Ansprechzeit des Abschwächkanals 14 bedingt ist, auftritt.
  • Wenn das Signal einen eingeschwungenen Wert erreicht hat, erscheint am Ausgang der Schwellenschaltung 31 ein Spannungsab fall der dem Eingang des elektronischen Schalter 22 zugeleitet wird und diesen schließt.
  • Nach dem Schließen des elektronischen Schalters 22 wird seine Uberbrückende Wirkung arm Ausgang der Anpassungseinrichtung 15 des Meßkanal 13 aufgehoben und werden die durch die Fotodiode 10 erzeugten und vom Ausgang der Anpassungseinrichtung 15 abgegriffenen Wechselstromsignale dem Eingang des einstellbaren Teilers zugeführt, der durch den Festwiderstand 36 und das gesteuerte Widerstandselement 17 gebildet ist. Die durch den einstellbaren Teiler geteilten Wechselstromsignale werden vom Ausgang dieser Teiler abgegriffen und dem Eingang des Demodulator-Verstärkers 18 zugeleitet. Der letztere setzt die seinem Eingang zugeführten modulierten Signale in Gleichstromsignale um, die dann dem Eingang der Normierungseinrichtung 19 zugeführt werden.
  • Danach werden die Ausgangssignale der Normierungseinrichtung 19 den Ausgangsklemmen 20, 21 des Pyrometers zugeleitet.
  • Die Normierungseinrichtung 19 formt die ihrem Eingang zukommenden Gleichstromsignale, welche die Information über die Farbtemperatur in den entsprechenden Wellenlängenbereichen der Strahlung des Meßobjekts tragen, in eine Form um, die zur nachfolgenden Anzeige dieser Temperatur mit Hilfe eines Anzeigeinstruments, das den Ausgangsklemmen 20, 21 des Farbpyrometers zugeschaltet werden kann, geeignet ist.
  • Falls im Laufe einer Messung der Farbtemperatur des Meßobjekts die Strahlungsintensität dieses Meßobjekts, z. B.
  • infolge einer starken Vergrößerung des Absorptionsvermögens des Zwischenmediums zwischen dem Meßobjekt und dem Farbpyrometer oder bei Verschwinden des Meßobjekts aus dem Gesichtsfeld des Farbpyrometers, abfällt, wodurch das Ausgangssignal des Demodulator-Verstärkers 26 des Abschwächkanals 14 betragsmäßig geringer als das Bezugssignal wird, so erscheint am Ausgang des Vergleichers 27 ein Signal, das eine Polarität hat, die gegenüber der im Normalfall vorhandenen Polarität des Ausgangssignals umgekehrt ist. Dabei tritt am Ausgang der zur Verzögerungseinrichtung 29 gehörenden Schwellenschaltung 31 ein Sperrsignal auf, das den elektronischen Schalter 22, der den Ausgang der Anpassungseinrichtung 15 im Meßkanal 13 überbrückt, öffnet und dadurch den Durchlauf der Signale, die in diesem Fall eine falsche Information über die Farbtemperatur des Meßobjekts tragen, zu den Ausgangsklemmen 20, 21 des Farbpyrometers verhindert.
  • Grundsätzlich müssen die Parameter der Ubertragungs regelung an den gesteuerten Widerstandselementen 17, 25, die in den einstellbaren Teilern der Meßkanäle 12, 13 und des Abschwächkanals 14 des Farbpyrometers gemäß der Erfindung verwendet werden, im wesentlichen identisch sein. Das kann gewährleistet werden z. B. mit Hilfe linearer Präzisionspotentiometer oder umschaltbarer Widerstandsmagazine mit einem geeigneten Antrieb. Solche Potentiometer und Widerstandsmagazine sind jedoch teuer und relativ kompliziert, ihre Wirkung kann nicht als sicher angesehen werden, und sie können die erforderliche hohe Arbeitsgeschwindig keit des Farbpyrometers nicht gewährleisten. Deshalb werden im Farbpyrometer als gesteuerte Widerstandselemente 17, 25 vorzugsweise elektronische gesteuerte Widerstandselemente in integrierter Bauweise verwendet, die die erforderliche Identität dieser Elemente und die hohe Arbeitsgeschwindigkeit gewährleisten. Das ist um so mehr zweckmäßig, als die weitere Entwicklung der Technologie integrierter Schaltungen in der Zukunft eine noch höhere Identität und Symmetrie solcher Bauelemente gewährleisten wird.
  • Die in den einstellbaren Teilern der Meß-und Abschwächkanäle des erfindungdgemäßen Farbpyrometers verwendeten gesteuerten Widerstandselemente 17, 25 sind in Form einer einheitlichen integrierten Schaltung ausgeführt. Dabei enthält jedes Widerstandselement 17 bzw. 25 einen bipolaren Transistor 34 (Fig. 2>, bei dem die Steuerelektrode, d. h. die Basis, Uber den Anpassungswiderstand 32 oder 33 dem Ausgang des Vergleichers 27 zugeschaltet, eine von den Ausgangselektroden, und zwar der Emitter, dem Festwiderstand 16 oder 24 des entsprechenden einstellbaren Teilers im Meßkanal 13 oder Abschwächkanal 14 zugeschaltet, und der Kollektor mit dem Verbindungspunkt der einstellbaren Teiler verbunden ist. Als elektronisches gesteuertes Widerstandselement kann auch ein Feldeffekttransistor verwendet werden.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen Farbpyrometers besteht in seiner hohen Arbeitsgeschwindigkeit, die erstens durch die sehr geringe Trägheit der in der Schaltung des Farbpyrometers verwendeten elektronischen Elemente und zweitens durch die geringe Zeitkonstante bei der Regelung der abschwächenden einstellbaren Teiler, die ca. 50 ms bei einer Modulationsfreouenz des Lichtstroms in der Größenordnung von 400 Hz beträgt, bestimmt wird. Die allgemeine Ansprechzeit des Farbpyrometers beträgt dabei etwa 150 ms.
  • Ein anderer Vorteil des erfindungsgemäßen Farbpyrometers besteht in der Möglichkeit einer gleichzeitigen Messung der Farbtemperatur des Meßobjekts in mehreren Wellenlängenbereichen von dessen Strahlung, was durch den einfachen Aufbau der abschwächenden einstellbaren Teiler und deren leichte Steuerung bedingt wird. Das gestattet in der Meßpraxis. in jedem einzelnen Meßfall eines konkreten Meßobjekts optimale Wellenlängenbereiche zu wählen, wodurch die höchste Meßgenauigkeit für das vorliegende Meßobjekt gewährleistet wird. In der Meßpraxis wird dadurch eine hochgenaue Bestimmung der Spektralkennlinien von Werkstoffen mit einem sich bei konstanter Temperatur selektiv ändernden Strahlungscharakter in verschiedenen Wellenlängenbereichen ermöglicht, was auch die Untersuchung unterschiedlicher, an der Oberfläche dieser Werkstoffe verlaufender physikalisch-chemischer Vorgänge gestattet.
  • Noch ein Vorteil des erfindungsgemäßen Farbpyrometers besteht in der hohen dynamischen Farbtemperatur-Meßgenauigeit für das Meßobjekt, bedingt durch die hohe Arbeitsgeschwindigkeit dieses Farbpyrometers.
  • Zu den Vorteilen des erfindungsgemäßen Farbpyrometers muß auch dessen leichte Ein- bzw. Umstellung ftlr verschiedene Farbtemperatur-Meßbereiche des strahlenden Meßobjekts, die durch eine einfache Verstellung der Anpassungseinrichtungen der Meß- und Abschwächkanäle erreicht wird, gerechnet werden.
  • Das Farbpyrolneter gemäß der Erfindung gewährleistet eine messung der Farbtemperatur eines strahlenden Meßobjekts in ausreichend weiten Grenzen: 300 OC - 3000 OC Auf der Grundlage des erfindungsgemäßen Farbpyrometers können Einrichtungen zur Farbtemperaturmessung an strahlenden Meßobjekten mit einer automatischen Korrektur der Unvollständigkeit einer Strahlungskennlinie des Meßobjekts, Einrichtungen zur Farbtemperaturmessung, die beim Vorhandensein von selektiven Absorptionsmedien nach einem bekannten Absorptionsgesetz arbeiten, u. dgl. entwickelt werden, Der Hauptvorteil solcher Einrichtungen ist dabei die Möglichkeit einer gleichzeitigen Messung und Korrektur. L e e r @ e i t e

Claims (2)

  1. A nsprü<he Farbpyrometer mit einer Optik zur Sammlung der vom Meßobjekt ausbehenden Strahlung zu einem schmalen Lichtstrom, einem Lichtteiler einschließlich optischen Filtern zur räumlichen Teilung des von der Optik kommenden Lichtstroms in einzelne Lichtströme und zur Abtrennung von Strahlung verschiedener Wellenlängenbereiche aus den einzelnen Lichtströmen, fotoelektrischen Strahlungsempfängern, die die abgetrennten Strahlungen verschiedener Wellenl-ingenbereiehe aufnehmen und der Strahlungsintensität in diesen Wellenlängenbereichen proportionale elektrische Signale erzeugen.
    einem Abschwächkanal zur Abschwächung des durch einen der fotoelektrischen Strahlungsempfänger erzeugten und der Strahlungsintensität t in einem von den Wellenlängen bereichen proportionalen elektrischen Signals auf einen vorgegebenen Wert, wobei der Abschwächkanal einen Verstärker dieses elektrischen Signals und einen Vergleicher zum Vergleich dieses elektrischen Signals mit einem Bezugssignal von einer Bezugssignalruelle umfaßt, sowie mindestens einem Meßkanal zur Messung des durch einen anderen fotoelektrischen Strahlungsempfänger erzeugten und der Strahlungsintensität in einem anderen Wellen-Iir.renbereich proportionalen elektrischen Signals, der einen Verstärker für dieses elektrische Signal umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Kanal (12: 13: 14) eine Anpassungseinrichtung (15: 15: 23) zur Anpassung der elektrischen Parameter des mit dem Eingang der Anpassungsenirichtung (15: 15: 23) verbundenen fotoelektrischen Strahlungsempfängers an die elektrischen Parameter eines einstellbaren Teilers vorgesehen ist.
    der jeweils einen Widerstand (16: 16: 24) und ein gesteuertes Widerstandselement (17: 17: 25) enthält und bei dem der Eingang mit dem Ausgang der Anpassungseinrichtung (15: 15: 23) und der Ausgang mit dem Eingang des Verstärkers (18: 18: 26) verbunden ist.
    daß im Abschwächkanal 14) eine Verzögerungseinrichtung (29) vorgesehen ist, iind daß im mindestens einen Meßkanal (12, 13) ein elektronischer Schalter (22) vorgesehen ist.
    wobei der Ausgang des Verstärkers (26) im Abschwächkanal (14) mit dem Eingang des Vergleichers (27) verbunden ist, dessen Ausgang mit den Eingängen der gesteuerten Widerstandselemente (17: 17: 25) für die einstellbaren Teiler sämtlicher Kanäle (12: 13: 14) und über die Verzögerungseinrichtung (29) mit dem Eingang des elektronischen Schalters (22) verbunden Ist, dessen Ausgang mit dem Ausgang der Anpassungeinrichtung (15) des Meßkanals (13) verbunden ist (Fig. 1@).
  2. 2. Farbpyrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerten Widerstandselemente (17, 25) des mindestens einen Meßkanals (12: 13) und des Abschwächkanals (14) als einheitliche integrierte Schaltung ausgeführt sind und jedes gesteuerte Widerstandselement (17, 25) einen Transistor (34) enthält, von dem angeschlossen sind: die Steuerelektrode an den Ausgang des Vergleichers (27), eine der Ausgangselektroden an den Widerstand (16, 24) des entsprehcenden einstellbaren Teilers und die andere Ausgangselektrode an den Verbindungs- oder gemeinsamen Punkt der einstellbaren Teiler (Fig. 25.
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