DE3419244A1 - Vorrichtung zur optischen temperaturmessung in einer umgebung hoeherer temperatur - Google Patents

Vorrichtung zur optischen temperaturmessung in einer umgebung hoeherer temperatur

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Description

-sr -
Die Erfindung betrifft ein optisches Teilstrahlungspyrometer mit der im Anspruch enthaltenen Ausstattung zur Bestimmung der Temperatur von über 600°C erwärmtem und in einem beheizten Ofen befindlichen Gut.
Die Temperatur von über 6000C von erwärmtem Gut wird vielfach mit einem Teilstrahlungspyrometer bestimmt. Ein Gut, das sich zum Erwärmen und Warmhalten in einem Ofen befindet, strahlt nicht nur aufgrund seines Emissionsvermögens Eigenstrahlung ab, sondern es reflektiert außerdem die Strahlung des Ofens, insbesondere der Ausmauerung aber auch der Flammen. Normalerweise werden Pyrometer benutzt, die die Summe der Eigenstrahlung und Reflektionsstrahlung messen. Das Ergebnis wird umgerechnet und ist ungenau und es ist besonders dann ungenau, wenn die Temperatur des Ofens in unbekannter Höhe über der des Gutes liegt und die Strahlung.des Ofens deswegen sehr viel größer ist als die des Gutes. Dann verfälscht die vom Gut reflektierte Strahlung des Ofens die Temperaturmessung überproportional.
- y-
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das Ergebnis einer Temperaturmessung mit Teil Strahlungspyrometern an im heißen Ofen befindlichem Gut in fester Phase im Temperaturbereich über 600° zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch genannte besondere Ausstattung eines Teil strahl ungspryometers gelöst. Nach den Unteransprüchen ω erden «eitere Einzelheiten des optischen Teilstrahlungspyrometers für stoffabhängig unterschiedliches Gut beansprucht.
Der Vorschlag macht sich die Erkenntnis zunutze, daß das Reflexionsvermögen für parallel polarisierte Strahlung sich in Abhängigkeit vom Beobachtungswinkel zur Normalen auf die Gutoberfläche derart ändert, daß es bei Beobachtung unter dem sog. Haupteinfallswinkel praktisch zu 0 wird. Unter dem Haupteinfallswinkel wird von dem Pyrometer im parallel polarisierten Licht die Temperatur des schwarzen Körpers gemessen, die ein sehr genaues Maß für die wahre Temperatur des heißen Gutes ist. Der Haupteinfallswinkel ist eine stoffabhängige optische Konstante, die für metallisches Gut (z.B. Kohlenstoff-Stahl in fester Phase) ca. 70° und für oxydisches Gut (z.B. Gläser und Keramik) ca. 57° beträgt. Bei metallischem Gut gilt diese Aussage für das sichtbare Licht, bei oxydischem Gut für Wellenlängen bis zu 1000 nm.
Der Haupteinfallswinkel braucht für die Messung nicht genau bekannt zu sein und muß nicht anderweitig bestimmt werden. Vielmehr wird ein mittlerer Beobachtungswinkel gleich dem mutmaßlichen Haupteinfallswinkel am Pyrometer eingestellt. Die Schwenkvorrichtung des Pyrometers ist dann um bis zu 20° in beiden Richtungen um diesen mutmaßlichen Haupteinfallswinkel zu schwenken. Da durch die erhöhte Umgebungstemperatur die gemessene Temperatur nur
höher liegen kann als die wahre Temperatur, wenn der Beobachtungswinkel vom Haupteinfallswinkel abweicht, ist beim Durchschwenken das angezeigte Minimum festzustellen, zu speichern und abzulesen.
Die Anwendung wird an einem in Fig. 1 dargestellten Beispiel näher erläutert. In einem Wärmeofen 1 wird in die Wandung eine Meßöffnung derart eingebracht, daß eine Stahl bramme 2 vom Pyrometer 3 unter einem Winkel von etwa 70° gegenüber der Senkrechten beobachtet werden kann. Je nach geforderter Zeitauflösung wird das Pyrometer 3 mit einer Frequenz kleiner 5 Hz um seine horizontale Achse senkrecht zur optischen Achse beispielsweise periodisch um +_ 5° geschwenkt, so daß dadurch der Beobachtungswinkel periodisch zwischen 65° und 75° variiert wird. Die hierbei beobachtete Minimal temperatur wird vom Minimalwertspeicher erfaßt und gespeichert und anschließend als Meßgröße angegeben.
Ein Zahlenbeispiel soll die Funktionsfähigkeit der vorgeschlagenen Meßvorrichtung erläutern. In einem Wärmeofen mit der Innentemperatur T0 = 115O0C befindet sich ein verzunderter Stahlblock, dessen Emissionsvermögen 0,8 beträgt, mit einer wahren Temperatur von Tg = 10500C. Ein Teilstrahlungspyrometer liefert bei senkrechter oder nahezu senkrechter Beobachtung einen Meßwert für die Blocktemperatur von 10990C, wenn ein Emissionsvermögen von 0,8 eingestellt ist, und einen Wert von 10800C, wenn ein Emissionsvermögen von 1,0 eingestellt ist. Mit der vorgeschlagenen Meßvorrichtung erzielt man für einen Beobachtungswinkel von 60° 10560C, für 80° 10680C und für den Haupteinfallswinkel 10510C.
- Leerseite -

Claims (5)

  1. Vorrichtung zur optischen Temperaturmessung in einer Umgebung höherer Temperatur
    Optischer Teilstrahlungsempfänger, in dessen auf das Gut unter einem passenden Beobachtungswinkel gerichteten Strahlengang eingangsseitig ein Polarisationsfilter zur Parallel-Polarisation des einfallenden Lichts eingeschaltet ist, das auf einer Schwenkvorrichtung angeordnet ist, welche ein Einstellen auf einen mittleren Beobachtungswinkel und ein periodisches Schwenken um bis zu 20° in beiden Richtungen um den Beobachtungwinkel erlaubt, und das mit einem Anzeigen- und/oder Steuerwerk ausgestattet ist zur Bestimmung der Temperatur von über 6000C erwärmtem und in einem wärmeren Ofen befindlichen Gut in fester Phase
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicherwerk zur Minimalwertspeicherung zugeschaltet ist .
    TELEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: lOSTSCHECKKONTO: 1-85644 INVENTION TELEFAX BERLINER BANK AQ. P. MEISSNER BLN-W fnvend BERLIN 030/89160 37 BERLIN 31 '104737-103 030/89130 26 3695716000
  2. 2. Optischer Teilstrahlungsempfänger nach Anspruch 1 zur Bestimmung der Temperatur won metallischem Gut dadurch gekennzeichnet,
    daß der Beobachtungswinkel ca. 70° beträgt. 5
  3. 3. Optischer Teilstrahlungsempfänger nach Anspruch 1 zur Bestimmung der Temperatur an oxydischem Gut wie Gläser und Keramik
    dadurch gekennzeichnet, daß der Beobachtungswinkel ca. 57° beträgt.
  4. 4. Optischer Teilstrahlungsempfänger nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtungswellenlänge kleiner oder gleich 700 nm ist.
  5. 5. Optischer Teilstrahlungsempfänger nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtungswellenlänge kleiner oder gleich 1000 nm ist.
DE19843419244 1984-05-21 1984-05-21 Vorrichtung zur optischen temperaturmessung in einer umgebung hoeherer temperatur Withdrawn DE3419244A1 (de)

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JP60068903A JPS60250222A (ja) 1984-05-21 1985-04-01 光学的部分放射高温計
GB08511479A GB2159272A (en) 1984-05-21 1985-05-07 Optical pyrometer
BE0/214993A BE902395A (fr) 1984-05-21 1985-05-10 Dispositif pour la mesure optique de temperatures dans un milieu a temperature elevee.
FR8507222A FR2564584A1 (fr) 1984-05-21 1985-05-13 Dispositif pour la mesure optique de temperatures dans un milieu a temperature elevee

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US4020695A (en) * 1975-09-18 1977-05-03 Jones & Laughlin Steel Corporation Method and apparatus for measurement of surface temperature

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GB2159272A (en) 1985-11-27
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BE902395A (fr) 1985-09-02
FR2564584A1 (fr) 1985-11-22
IT1183539B (it) 1987-10-22

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