DE3603464A1

DE3603464A1 - Gleichlichtpyrometer

Info

Publication number: DE3603464A1
Application number: DE19863603464
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. Dr.-Ing. DDR 3090 Magdeburg Engel; Jörg Dipl.-Phys. DDR 3023 Magdeburg Günther; Bernd Dipl.-Ing. Dr.-Ing. DDR 3014 Magdeburg Hebmüller; Eckbert Dipl.-Ing. DDR 3031 Magdeburg Kenzler; Norbert Dipl.-Ing. DDR 3014 Magdeburg Rose
Original assignee: WEINERT E MESSGERAETEWERK
Current assignee: WEINERT E MESSGERAETEWERK
Priority date: 1985-04-03
Filing date: 1986-02-05
Publication date: 1986-10-16
Also published as: DE3603464C2; GB8606608D0; GB2173297A; GB2173297B

Description

Titel der alrfindung
GleichliciitpyroiuGter

j\nv/QnJ.unpst;ebiet der .iii

Die .Srfindung betrifft ein Gleichlichtpyroinoter zur beriihrungsfreien Temperaturmessung an Eeßobjekten, die eine exakte Visierung erfordern, z.B. kleine odor entfernte Gegenstände, und an denen Tages- oder Kunstlicht reflektiert werden icann.

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Ks sind Wechsellichtpyrometer bekannt, DB-AS 1473259 (1964), die einen beweglichen Schwingspiegel in dorx Strahlengang eingebaut haben. Über diesen Schwingspiegel wird sowohl die visierung vorgenommen als auch die Modul ierung der Meßstrahlung, Zusätzliche Filter können in den strahlengang zur Selektierung der Meßstrahlung eingesetzt werden. Diese Einrichtung ist technisch aufwendig und deshalb nicht kostengünstig. Darüber <hinaus weist sie bewegliche mechanische Teile auf, was die Zuverlässigkeit vermindertt

Gleichlichtpyrometer dagegen haben diese Nachteile nicht. Als technische Lösungen sind solche bekannt, die einen teildurchlässigen Spiegel (Siemons Strahlungspyrometer Ardofot, Siemens MJ? 11/1977) zum Zwecke des JBinbaus einer Visiereinrichtung verwenden. Solche Lösung hat den Nachteil, daß ein Teil der Meßstrahlung für die Visieriang benutzt werden muß und somit für die Messung verloren geht. Der Verkleinerung des reflektierten Anteils sind Grenzen durch den notwendigen Kontrast im Gesichtsfeld und die erforderliche Unterdrückung der Heflexbildor durch die Spiegelrückfläche gesetzt.

Ein selektives Verhalten muß durch zusätzliche Filter erreicht werden#

Darüberhinaus sind Gleichlichtpyrometer bekannt (DD 61360), die eine durchbohrte reflektierende Scheibe als Gesichtsfeldblende im Strahlengang benutzen. Diese Einrichtung hat

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über dem teilDurchlassigen Spiegel den Vorteil, daß keine Meßstrahlung für die Visierung verlorengeht. Dafür ist aber das Meßfeld nur als schwarzer Flock sichtbar und seine Struktur im Gesichtsfeld nicht erkennbar. Die Selektierung muß ebenfalls über zusätzliche Filter erfolgen.

Ziel der Erfindung

Das ZiQl der vorliegenden Erfindung besteht darin, aie erwähnten Nachteile der bekannten technischen Lösungen zu beseitigen t

Der nützliche Effekt bei der Anwendung der Erfindung ist darin zu sehen, daß mittels eines optischen Bauelements sowohl die gewünschte Selektivität als auch eine optimale Strahlenteilung für den Meß- und Visierstrahlengang ues Pyrometers erreicht wird. Hierdurch wird: eine sehr kostengünstige konstruktive Lösung erreicht·

Es treten im Gesichtsfeld des Pyrometers keine aie Visier ung störenden Reflexbilder auf. Ferner ist das gesamte Gesichtsfeld gleichmäßig sichtbar. Es geht für die Visierung keine Meßstrahlungsenergie verloren. Der Einfluß aer am Meßobjekt reflektierten kurzwelligen Strahlung wird reduziert (z.B. Sonnenlicht, Lampenstrahlung).

Darlegung aes Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein GIe ichl ic lit pyrometer zu schaffen, welches die Ausrichtung aes Pyrometers während der Messung ermöglicht, ohne das die Meßstrahlung im auszuwertenden infraroten Spektrolbereich unnötig geschwächt wird und Reflexbilder im Gesichtsfeld u.es Pyrometers entstehen· Weiterhin besteht die Aufgabe, aen Einfluß der am Meßobjekt reflektierten Lampen- oder Sonnenstrahlung zu reduzieren und zu gewährleisten, daß das Meßobjekt über aas gesamte Gesichtsfeld sichtbar ist.
Erfindungsgemäß wird aie Aufgabe daaurch gelöst, daß mittels

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eines selektiv wirkenden Spiegels, die in das Gleichlichtpyrometer einfallende und durch eine Sammeloptik gebündelte Wärmestrahlung des Meßobjektes derart spektral geteilt wird, daß mindestens ein Teil der sichtbaren Strahlung reflektiert und die für die !Temperaturmessung auszuwertende Meßstrahlung durchgelassen oder daß mindestens ein Teil der sichtbaren Strahlung durchgelassen und die für die Temperaturmessung auszuwertende Meßstrahlung reflektiert wird· Die vom selektiv wirkenden Spiegel spektral geteilte sichtbare Strahlung wird auf eine Visiereinrichtung geleitet. Über ein Okular als Bestandteil der Visiereinrichtung kann aas Meßobjekt betrachtet und zur Meßobjektmarkierunß ausgerichtet werden· Da die kurzwellige Strahlung nicht zur Messung benutzt wird, vermindert sich der Einfluß des Lampen- oder Sonnenlichtes (im Meßraum) auf die Temperaturmessung· Die vom selektiv wirkenden Spiegel mit hoher Transparenz spektral geteilte Meßstrahlung im auszuwertenden infraroten Spektralbereich gelangt entweder direkt auf den Strahlungsempfänger oder wird vorher auf einer Gesichtsfeldblende abgebildet. Der selektiv wirkende Spiegel ist schräg im Strahlengang des Pyrometers angeordnet, wobei auf dessen Vorderfläche bzw· auf Vorder- und Rückfläche eine oder mehrere optische Schichten aufgebracht sind·

Als selektiver Spiegel kann auch ein Infrarot interferenz!' iltqr verwendet werden·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführunssbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigen

Fig. 1 ein Gleichlichtpyrometer mit selektiv wirkendem Spiegel, wobei ein Teil der sichtbaren Strahlung reflektiert wird

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Fig. 2 ein Gleichlichtpyrometer nach Fig. 1, wobei als Visiereinrichtung ein Pilotlicht eingesetzt ist

Fig. 3 ein Gleichlichtpyrometer mit selektiv wirkendem Spiegel, wobei ein 'feil der sichtbaren Strahlung durchgelassen wird

Fig. 4- den spektralen Reflexions- bzw. Transmissionsverlauf für ein GIeichlichtpyrometer nach Fig· 1.

In Fig. 1 wird die vom Meßobjekt 1 ausgesendete Wärmestrahlung von einer Sammeloptik 2 gebündelt und auf einen schräg zum Strahlengang angeordneten selektiv wirkenden Spiegel 3 geleitet. Die zur Temperaturmessung auszuwertende Meßstrahlung wird vom selektiv wirkenden Spiegel 3 durchgelassen und auf einer Gesichtsfeldblende 4· mit nachfolgendem Strahlungsempfänger 5 abgebildet. Der Strahlungsempfänger 5 ist mit einer Informationsverarbeitungseinheit 6, einschließlich einem Temperaturanzeiger 7» verbunden. Der vom selektiv wirkenden Spiegel 3 reflektierte sichtbare Strahlungsanteil gelangt auf eine Visiereinrichtung, bestehend aus einer Feldlinie 8, einem Umlenkspiegel 9, einer Umkehrlinse 10, einem Filter 11, einer Feldblende 12, einer Strichplatte 13 und einem Okular 14. Dieser sichtbare Strahlungsanteil dient der Abbildung des Meßobjektes 1 und seiner Umgebung in der Visiereinrichtung, wobei das Filter 11 durch Reduzierung der Helligkeit glühender Meßobjekte deren Anvisierung erleichtert und durch einen Kreis auf j.ez Strichplatte 13 dem Beobachter die Meßfleckgröße angibt.

Als Träger 15 für den selektiv wirkenden Spiegel 3 dient z.B. eine Glasplatte. Auf den Träger 15 ist ein Wechselschicht-

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system 16, bestehend aus Si O₂ und Ti O₂ > in der Kombination H/2 (LHLHLHLHL) H/2 aufgebracht, wobei H eine Schicht mit hohem Brechungsindex und L eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex ist·

In Fig. 2 ist anstelle aer Visiereinrichtung nach Fig. 1 ein Pilotlicht eingesetzt. Me Pilotlichtstrahlung wird von einem Hohlspiegel 17 auf einen Kondensor 20 reflektiert, dem ein Wärmeschutzfilter 19 nachgeordnet ist. Die den Wärmeschutzfilter 19 passierende Pilotlichtstrahlung gelangt über eine Gesichtsfeldblenae 21 auf den Umlenkspiegel 9 und die Feldlinse ö und wird vom selektiv wirkenden Spiegel 3 in Richtung des Meßobjektes 1 reflektiert.

Dabei verhindert der selektiv wirkende Spiegel 3» daß für den Strahlungsempfänger 5 empfindliche Pilotltchtstrahlung auf diesen gelangt. Mit der Anordnung eines Pilotlichtes in einem erfindungsgemäßen Gleichlichtpyrometer ist es möglich, dunkle, nicht glühende Meßobjekte 1 anzuleuchten und damit anzuvisieren.

In Fig. 3 ist in Transmissionsrichtung hinter dem selektiv wirkenden Spiegel 3 die Visiereinrichtung, bestehend aus Umkehrlinse 10, Filter 11, Feldblende 12, Strichplatte 13 und · Okular 14, angeordnet·

In diesem Fall ist der selektiv wirkende Spiegel 3 so ausgebildet, daß die auszuwertende Meßstrahlung auf die Gesichtsfeldbleßde 4 und den Strahlungsempfänger 5 reflektiert wird und der sichtbare Strahlungsanteil durch den selektiv wirkenden Spiegel 3 hindurchtritt. Dabei bildet die Sammeloptik 2 das Meßobjekt 1 durch den selektiv wirkenden Spiegel 3 hindurch in aie Visiereinrichtung ab·

Der in Fig. 4 dargestellte spektrale Transmissions- bzw. Reflexionsverlauf entsteht durch Anwendung eines Wechselschichtsystems 16 wie unter Fig. 1 angegeben. Aus dem Kurvenverlauf ist zu erkennen, daß die auszuwertende infrarote Meßstrahlung vom selektiv wirkenden Spiegel 3 durchgelassen und ein Teil der ankommenden sichtbaren Strahlung reflektiert wird. Der vom

selektiv wirkenden Spiegel 3 durangelassene Anteil mit einer Wellenzahl > 20 000 cm wird vom Strahlungsempfänger 5 nicht mehr erfaßt, da er für diese Wellenzahl nicht empfindlich ist·

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Aufstellung ober die verwendeten Bezugs ze ic hen

1 Meßobjekt

2 Sammeloptik

3 selektiv wirkender Spiegel

4 Gesichtsfeldblenae

5 Strahlungsempfänger

6 Inf orinat ionsverarbe itungse inhe it

7 Temperaturanzeiger

8 Pelvxlinse

9 Umlenkspiegel

10 Umkehrlinse

11 Filter

12 Feldblende

13 Strichplatte

14 Okular

15 Träger

16 Wechselschichtsystem

17 Hohlspiegel

18 Pilotlicht

19 Wärmeschutzfilter

20 Kondensor

21 Gesichtsfeldblenae

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Claims

jjst ltuungsanspruoh

1. Gleichlichtpyrometer, bestehend aus einer Sammeloptik, einem Strahlungsempfänger, welcher mit einer Informationsverarbeitungseinheit mit oder ohne Temperaturanzeiger verbunden ist, und einer Visiereinrichtung gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Sammeloptik und Strahlungsempfänger ein selektiv wirkender Spiegel schräg im Strahlengang angeordnet ist, wobei durch den selektiv wirkenden Spiegel, die durch die Sammeloptik gebündelte Wärmestrahlung derart spektral geteilt wird, daß die Meßstrahlung im auszuwertenden infraroten Spektralbereich auf den Strahlungsempfänger und daß mindestens ein Teil der sichtbaren Strahlung auf die Visiereinrichtung gelangt.

2» GIeichlichtpyrometer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß für den selektiv wirkenden Spiegel ein Infrarotinterferenzfilter eingesetzt ist.

3· Gleichlichtpyrometer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der selektiv wirkende Spiegel aus einem Träger besteht, auf den eine oder mehrere optische Schichten einseitig oder zweiseitig aufgebracht sind·

4_e Gleichlichtpyrometer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen selektiv wirkendem Spiegel und Strahlungsempfänger eine Gesichtsfeldblenae angeordnet ist·

5· GIeichlichtpyrometer nach Punkt 3» gekennzeichnet dadurch, daß aer Träger für den selektiv wirkenden Spiegel mit einem Wechselschichtsystem, bestehend aus Si Op und Ti Op in der Schichtkombination H/2 (LHLHLHLHL) H/2, beschichtet ist,

6. Gleichlichtpyrometer nach einem der Punkte 2 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß sich in Reflexionsrichtung zum selektiv wirkenden Spiegel die Visiereinrichtung, bestehend

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aus einer Feldlinse, einem Umlenkspiegel, einer Umkehrlinse, einem Filter, einer Feldblende, einer Strichplatte und einem Okular, nacheinander und. in dieser .Reihenfolge im Strahlengang angeordnet, und in Transmissionsrichtung zum selektiv wirkenden Spiegel der Strahlungsempfänger befindet.

7· Gleichlichtpyrometer nach einem aer Punkte 2 bis 4-, gekennzeichnet dadurch, daß sich in Transmissionsrichtung zum selektiv wirkende Spiegel die Visiereinrichtung, bestehend aus einer Umkehrlinse, einem Filter, einer Feldblende, einer strichplatte und einem Okular, nacheinander una in dieser Reihenfolge im Strahlengang angeordnet, und in Heflexionsrichtung zum selektiv wirkenden Spiegel der Strahlungsempfänger befindet»

8. Gleichlichtpyrometer nach einem der Punkte 2 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß in Reflexionsrichtung zum selektiv wirkenden Spiegel nacheinander im Strahlengang eine Feldlinse, ein Umlenkspiegel, eine Gesichtsfeldblende, ein Wärmeschutzfilter, ein Kondensor, eine Lampe und ein Hohlspiel angeordnet sind, so daß das Meßfeld auf dem Meßobgekt visuell sichtbar ist·