DE3827576A1

DE3827576A1 - Device for the measurement of infrared radiation

Info

Publication number: DE3827576A1
Application number: DE19883827576
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr Rer Nat Haaf
Original assignee: IST ENERGIETECHNIK GmbH
Current assignee: IST ENERGIETECHNIK GmbH
Priority date: 1988-08-13
Filing date: 1988-08-13
Publication date: 1990-02-15

Abstract

A measuring device (1) has a measuring head (2) which consists essentially of a covering layer (4), a reflecting layer (5) located thereunder and an insulating layer (6) on the rear side. Arranged inside the measuring head (2) are temperature sensors (7, 7a, 7b) which are connected to a measuring and calculating electronic unit (3). Further measuring devices can also be connected to this measuring and calculating electronic unit (3). This results in a significantly simplified construction with simultaneously good measuring results. The thermodynamic processes in each part of the measuring device generate the measured signals as a whole so that, from the basic principle, no kind of auxiliary measures are necessary (Fig. 1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Infrarot-Strahlung, mit einem Infrarot-Strahlung absor bierenden Meßkopf, einer daran angeschlossenen Meß elektronik sowie einer Auswerteelektronik und mit an die Meßelektronik angeschlossenen Meßgeräten zur Erfassung von Wetterparametern, wie z. B. der Solar-Strahlung, der Umgebungslufttemperatur u. dgl..The invention relates to a device for measuring Infrared radiation, with an infrared radiation absorber measuring probe, a measuring connected to it electronics and evaluation electronics and with the Measuring electronics connected measuring devices for detection of weather parameters such as B. the solar radiation, the Ambient air temperature u. Like ..

Auf den Gebieten Solarenergie, Energieeinsparung im Häuser bau und Meteorologie hat die Messung der infraroten Wärme strahlung zunehmend an Bedeutung gewonnen. Für Objekte wie Solarkollektoren, Glashäuser für passiv-solare Energiege winnung, aber auch für alle nicht abgedeckten Oberflächen, die überwiegend horizontal ausgerichtet sind und somit den Himmel als "Strahlungspartner" haben, ist die Infrarot- Bilanz als das betragsgrößte Glied in der Gesamtbilanzierung erkannt worden. Sie wird lediglich bei freien Wasserober flächen (Schwimmbäder, Seen, Ozeane) von der Verdampfung übertroffen.In the fields of solar energy, energy saving in homes construction and meteorology has the measurement of infrared heat radiation is becoming increasingly important. For objects like Solar collectors, glass houses for passive solar energy ge but also for all uncovered surfaces, which are mostly horizontal and thus the Heaven as a "radiation partner" is the infrared Balance as the largest link in the overall balance been recognized. It becomes only when the water surface is free areas (swimming pools, lakes, oceans) from evaporation surpassed.

Für besondere Anwendungen, z. B. Lecksuche in einer Wärme dämmung, Erkennung von Waldschäden, finden Infrarot-Kameras mit hoher spektraler Auflösung Anwendung, die jedoch im sogenannten "Atmosphärischen Fenster" mit Wellenlängen zwischen 8 um und 12 um arbeiten müssen, um Querempfindlich keiten zu den Wasserdampf- und CO₂-Banden in der Umgebungs luft zu vermeiden. Für eine Energiebilanzierung ist jedoch das Integral über alle Wellenlängen bis ca. 60 µm maßgeblich. For special applications, e.g. B. Leak detection in thermal insulation, detection of forest damage, infrared cameras with high spectral resolution are used, but they have to work in the so-called "atmospheric window" with wavelengths between 8 µm and 12 µm to avoid cross-sensitivity to the water vapor and CO Avoid ₂ bands in the ambient air. However, the integral over all wavelengths up to approx. 60 µm is decisive for an energy balance.

Der Bereich von 0,3 µm-2,5 µm, also der Bereich der Solar- bzw. "Global-Strahlung", wird dabei von den handelsüblichen Meßgeräten (Solarimeter) abgedeckt.The range from 0.3 µm to 2.5 µm, i.e. the range of Solar or "global radiation" is used by the commercially available measuring devices (solarimeters) covered.

Zur Erfassung der Infrarot-Strahlungsdichten im Wellen längenbereich von 2,5 µm-60 µm kennt man bereits ein Gerät, bei dem die "störende" Solar- oder Reflexstrahlung mit kürzeren Wellenlängen durch ein optisches Filter re flektiert wird und der transmittierte Anteil der zu messenden Infrarot-Strahlung fällt auf eine sogenannte Thermosäule und verändert deren Enthalpie. Bei diesem Gerät ist als mechanische Vorrichtung zur Elimination der störenden Solar-Strahlung über der eigentlichen Thermosäule eine Abschirm-Kuppel angeordnet, welche die ankommende Sonnen-Strahlung weitgehend reflektiert, während sie für das Infrarot-Licht, d.h. die Wärme strahlung durchlässig sein soll. Dies wird durch eine realisierbare Verspiegelung jedoch nie ideal erreicht.For the detection of infrared radiation densities in waves length ranges from 2.5 µm to 60 µm are already known Device in which the "disturbing" solar or reflex radiation with shorter wavelengths through an optical filter right is inflected and the transmitted portion of the measuring infrared radiation falls on a so-called Thermopile and changes its enthalpy. With this Device is used as a mechanical device for elimination the disruptive solar radiation over the actual one Thermopile arranged a shielding dome, which the incoming solar radiation largely reflected, while for the infrared light, i.e. the warmth radiation should be permeable. This is done by a realizable mirroring, however, never ideally achieved.

Weiterhin kennt man ein Gerät, welches ebenfalls eine "Thermosäule" aufweist, mit einer Abdeckhaube aus Poly äthylen (z. B. Markenbezeichnung:Lupolen), wobei dieser Kunststoff für Infrarot- und Solarstrahlung möglichst durchsichtig sein soll. Die Strahlungs-Separierung erfolgt hier auf der Säulenoberfläche selbst, indem diese teilweise schwarz und teilweise weiß in einem ganz bestimmten Verhältnis eingefärbt ist. Die Enthalpie änderung wird hier durch die Summe von Global- und der zu messenden Infrarot-Strahlung hervorgerufen, wobei durch die spezielle Einfärbung der Säulenoberfläche mit unter schiedlicher Wichtung pro Watt Einstrahlung möglichst gleiche Empfindlichkeit in der Enthalpie-Änderung erreicht wird. Es ist hier also eine spezielle Eichung erforderlich, die bei der Auswertung rechnerisch wieder separiert werden muß. Gleichzeitig ist bei Verwendung dieses Gerätes auch die Messung der Solarstrahlung notwendig.Furthermore, you know a device that also has one "Thermopile" with a poly cover ethylene (e.g. brand name: Lupolen), this plastic for Infrared and solar radiation should be as transparent as possible. The Radiation separation takes place here on the column surface itself, by partly black and partly white in one very specific ratio is colored. The enthalpy Change is here the sum of global and caused infrared radiation to be measured, whereby by the special coloring of the column surface with under different weighting per watt irradiation possible same sensitivity in the enthalpy change achieved becomes. So special calibration is required here, which are mathematically separated again during the evaluation got to. At the same time, when using this device too measurement of solar radiation necessary.

Bei beiden, vorerwähnten Geräten ist die Kenntnis der Temperatur an der Unterseite der Thermosäule sehr genau er forderlich. Dies ist jedoch im allgemeinen nicht der Fall, da sie einerseits durch das Gehäuse, andererseits durch die Außentemperatur und auch durch den Meßeffekt von der anderen Seite her mitbeeinflußt wird.In both of the above-mentioned devices, knowledge of The temperature at the bottom of the thermopile is very accurate conducive. However, this is generally not the case because on the one hand through the housing, on the other hand through the outside temperature and also by the measuring effect of the other side is influenced.

Beiden Gerätetypen ist somit gemeinsam, daß die Enthalpie änderung über die Temperaturänderung der Thermosäule rela tiv zur Geräte-Eigentemperatur erfaßt wird, z. B. über die entstandene Thermospannung oder durch eine Kompensations schaltung.Both device types have in common that the enthalpy Change over the temperature change of the thermopile rela tiv to the device's own temperature is detected, for. B. about the created thermal voltage or by a compensation circuit.

Die Geräte-Eigentemperatur dient als Referenz für die Strahlungs-Energiebilanz und dies ist eine der Ursachen für ihre geringe Genauigkeit. Das Gerät als solches be findet sich als Ganzes im Strahlungsaustausch mit der Um gebung, seine Temperatur ist somit das Ergebnis eines dynamischen oder im günstigen Falle quasi-stationären Gleich gewichtes von lang- und kurzwelliger Strahlung, konvek tiven Übergängen und Wärmeleitung über die Geräteein fassungen und -halterungen. Diese Problematik versucht man dadurch zu lösen, daß man das Gerät bzw. den als Referenz dienenden Sockel der Thermosäule durch starke Dauerventi lation auf Umgebungslufttemperatur hält. Mit steigendem Luftdurchsatz ergibt sich dadurch zwar eine zunehmende Ver besserung, gleichzeitig wird aber zu oder von der Empfangs platte der Thermosäule her ein Wärmestrom induziert, der widerum die Gleichgewichtsverhältnisse dort stört und auf das Meßergebnis Rückwirkungen hat.The device's own temperature serves as a reference for the Radiant energy balance and this is one of the causes for their low accuracy. The device as such is found as a whole in the exchange of radiation with the Um The temperature is the result of a dynamic or, in the best case, quasi-stationary equals weight of long- and short-wave radiation, convex active transitions and heat conduction via the devices sockets and holders. One tries this problem to solve by using the device or the as a reference serving base of the thermopile by strong permanent valves holds at ambient air temperature. With increasing Air throughput results in an increasing Ver improvement, but at the same time it gets to or from the reception plate of the thermopile induces a heat flow that in turn disturbs the equilibrium there and on the measurement result has repercussions.

Eine weitere Ursache für Ungenauigkeiten ist in den Ab deckhauben zu sehen, wobei auch bei dem zuletzt erwähnten Gerät ohne optisches Filter zur Ausschaltung der konvek tiven Einflüsse auf die Empfangsfläche ebenfalls eine sol che Abdeckhaube erforderlich ist. Trotz ausgesuchter Materialien haben diese Hauben sowohl im solaren als auch im Infrarot-Spektrum gewisse Absorptionsbanden, die eine Abweichung von der idealen Rechtecksverteilung bedingen und außerdem kann bei der Messung der vom Sonnenstand ab hängige Reflektionsgrad des direkten Solaranteils nicht berücksichtigt werden, ebensowenig wie eine Wetter- oder objektbedingte veränderliche spektrale Wichtung des Energieflusses (z. B. durch Alterung und Verschmutzung). Beide Geräte haben infolge der vorhandenen Meß-Ungenauig keiten in Verbindung mit den hohen anfallenden Kosten wenig Verbreitung gefunden. Für das letztgenannte Gerät ist da bei zusätzlich noch eine vollständige Meßausrüstung für den solaren Anteil erforderlich, was aber widerum zusätzliche Kosten bedingt und auch eine zusätzliche Fehlerquelle dar stellt. Bei beiden Gerätetypen handelt es sich um Relativ- Meßinstrumente, die der laufenden Nacheichung bedürfen so wie einer regelmäßigen Erneuerung der Abdeckhauben.Another cause of inaccuracies is in the Ab deck covers to be seen, also with the last mentioned Device without optical filter to switch off the convex tive influences on the reception area are also a sol cover is required. Despite selected These hoods have materials in both solar and certain absorption bands in the infrared spectrum, the one Deviate from the ideal rectangle distribution and also when measuring the position of the sun dependent degree of reflection of the direct solar portion not are taken into account, just as little as a weather or object-related variable spectral weighting of the Energy flow (e.g. due to aging and pollution). Both devices have inaccurate measurements due to the existing little in connection with the high costs involved Spread found. For the latter device is there with additional complete measuring equipment for the solar portion required, but this in turn additional Cost-related and also an additional source of error poses. Both types of device are relative Measuring instruments that require ongoing verification like a regular replacement of the covers.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Infrarot- Meßvorrichtung zu schaffen, die mit wesentlich geringerem Aufwand realisierbar ist, trotzdem aber genügend genaue Meßergebnisse liefert. Insbesondere soll eine möglichst genaue Messung der atmosphärischen oder objektgebundenen Wärmeabstrahlung als integraler Wert über alle Wellenlängen von etwa 2,5 µm bis 60 µm möglich sein.The object of the present invention is to provide an infrared To create measuring device with much less Effort is realizable, but still sufficiently precise Provides measurement results. In particular, one should be as possible accurate measurement of atmospheric or object-related Heat radiation as an integral value over all wavelengths from about 2.5 µm to 60 µm.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß der Meßkopf der Vorrichtung eine für Solar-Strahlung durchlässige, weitgehend absorptionsfreie und Infrarot-Strahlung weitgehend absorbierende, der Strah lungsquelle zugewandte Deckschicht aufweist, die an ihrer Unterseite eine Reflexionsschicht für den Spektralbereich, bestehend aus infraroter Wärmestrahlung und Solarstrahlung aufweist, wobei zumindest ein Temperatursensor im Bereich der größten Infrarotabsorption der Deckschicht angeordnet ist.To solve this problem, the invention in particular proposed that the measuring head of the device one for Solar radiation permeable, largely absorption-free and largely absorbing infrared radiation, the beam Has source layer facing cover layer on their Underside a reflection layer for the spectral range, consisting of infrared heat radiation and solar radiation has, at least one temperature sensor in the area the greatest infrared absorption of the top layer is.

Bei dieser Meßvorrichtung ergibt sich ein insgesamt wesent lich vereinfachter Aufbau, wobei aber die erzielbaren Meß ergebnisse mindestens so genau wie bei den bisher bekannten, aufwendigeren Meßanordnungen sind. Bei der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung wird keinerlei Enthalpie- bzw. Temperatur referenzniveau benötigt. Grundlegend ist hierbei, daß die thermodynamischen Vorgänge in jedem Teil des Meßgerätes in ihrer Gesamtheit die Meßsignale erzeugen, so daß vom Grund prinzip her keinerlei Hilfsmaßnahmen wie optische Filter, mechanische oder elektronische Temperaturkompensation, Schutz vor Querempfindlichkeiten durch Konvektion sowie kapazitiv- oder gradientenbedingter Wärmeleitung, Venti lierung zur Erzeugung bzw. Konstanthaltung eines Referenz niveaus, Anpassung des Detektors auf unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten zur Separation des eigentlichen Meßeffektes von anderen Einflüssen bzw. Querempfindlich keiten notwendig sind. Die bei den zum Stand der Technik gehörenden, bekannten Geräten als störend auszuschaltenden Querempfindlichkeiten wie Änderung der Eigentemperatur des Gerätesockels, Auswirkung spektral bzw. richtungsgewich teter Absorption bzw. Emission, Auswirkung konvektiver bzw. kapazitiver bzw. gradienten-induzierter Wärmeströme sind beim vorgeschlagenen Meßgerät integraler Bestandteil der Vorgänge bei der Erzeugung der Meßsignale. Dies sind die gemessenen Temperaturen als dynamische "Antwort" auf die im allgemeinen zeitlich variablen Leistungsdichten an den Bilanzflächen, die durch variable kurzwellige und langwellige Einstrahlung, durch veränderliche Windgeschwin digkeit und Außentemperatur von den Umgebungsbedingungen aufgeprägt werden.This measuring device results in an overall essential Lich simplified structure, but the achievable measurement results at least as accurate as the previously known, are more complex measuring arrangements. In the case of the invention Measuring device is no enthalpy or temperature reference level required. It is fundamental here that the thermodynamic processes in every part of the measuring device in collectively generate the measurement signals, so that from the bottom in principle no auxiliary measures such as optical filters, mechanical or electronic temperature compensation, Protection against cross sensitivity by convection as well capacitive or gradient-related heat conduction, venti lation to generate or maintain a reference levels, adjustment of the detector to different spectral sensitivities for the separation of the actual Measuring effects of other influences or cross-sensitive necessary. The state of the art belonging, known devices as disruptive to be switched off Cross-sensitivities such as changing the intrinsic temperature of the Device base, effect spectral or directional absorption or emission, effect of convective or capacitive or gradient-induced heat flows are an integral part of the proposed measuring device the processes involved in generating the measurement signals. these are the measured temperatures as a dynamic "response" the power densities that are generally variable over time the balance areas by variable shortwave and long-wave radiation, due to variable wind speeds and ambient temperature depending on the ambient conditions be imprinted.

Zweckmäßigerweise sind mehrere Temperatursensoren vorge sehen, insbesondere wenigstens einer in der Nähe der Ober fläche der Deckschicht, wenigstens ein weiterer Temperatur sensor unterhalb des ersten innerhalb der Deckschicht und oberhalb der Reflexionsschicht und vorzugsweise weitere Temperatursensoren in Zwischenbereichen zwischen dem ersten und dem zweiten Temperatursensor.Expediently, a plurality of temperature sensors are provided see, especially at least one near the waiter surface of the cover layer, at least one further temperature sensor below the first one within the top layer and above the reflective layer and preferably others Temperature sensors in intermediate areas between the first and the second temperature sensor.

Durch diese örtliche Separation der Temperatursensoren er hält man auch eine Separation der Ursachen für die Tem peraturänderung, d.h. Wärmeleitung im Material, Konvektion an der Oberfläche, absorbierte Infrarot- und Solarstrahlung, die eine spezielle örtliche Abhängigkeit haben.Through this local separation of the temperature sensors he you also keep a separation of the causes for the tem change in temperature, i.e. Heat conduction in the material, convection on the surface, absorbed infrared and solar radiation, that have a special local dependency.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß unterhalb der Reflexionsschicht, der Strahlungsquelle abgewandt, eine Isolationsschicht vorgesehen ist. Dadurch werden von der der Strahlungsquelle abgewandten Seite einwirkende Strah lungsanteil in ihrem Einfluß auf die Deckschicht vermindert. Zweckmäßigerweise sind innerhalb der Isolationsschicht ein oder mehrere Temperatursensoren angeordnet. Dadurch können Störungen, die auf der der Strahlungsquelle abgewandten Seite einwirken, mitberücksichtigt werden.A further development of the invention provides that below the reflection layer, facing away from the radiation source, a Insulation layer is provided. As a result, the beam acting on the side facing away from the radiation source Share of their influence on the top layer is reduced. Expediently there are one within the insulation layer or several temperature sensors arranged. This allows Interferences on the side facing away from the radiation source Side, be taken into account.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß sich im Bereich der Reflexionsschicht eine vorzugsweise regelbar heizbare Zwischenschicht befindet, die oberhalb, der Deck schicht zugewandt oder unterhalb der Reflexionsschicht an geordnet ist oder die vorzugsweise durch die Reflexions schicht selbst, insbesondere durch eine elektrisch lei tende Folie gebildet ist.An embodiment of the invention provides that in Area of the reflective layer is preferably adjustable heatable intermediate layer is located above, the deck layer facing or below the reflective layer is ordered or preferably by the reflection layer itself, especially by an electrically conductive is formed film.

Diese zusätzliche Energiezufuhr bzw. die durch sie verur sachte Temperaturerhöhung vergrößert in einem numerischen Auswerte-Verfahren die Spreizung zwischen Bilanzgliedern, die linear in der Temperatur sind (Leitung, Konvektion) und solchen in der Temperatur zur vierten Potenz (Infrarot- Strahlungsaustausch).This additional supply of energy or that caused by it gentle temperature increase magnified in a numerical Evaluation procedure the spread between balance elements, which are linear in temperature (conduction, convection) and those in the fourth power temperature (infrared Radiation exchange).

Gegebenenfalls kann oberhalb der Deckschicht, der Strah lungsquelle zugewandt, ein Konvektionsschutz angeordnet sein. Dadurch ist eine mechanische Vorrichtung zum Aus schalten von äußeren Einflüssen vorhanden.If necessary, above the top layer, the beam Source facing, a convection protection arranged be. This is a mechanical device for off switching from external influences.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Deckschicht aus Weißglas besteht. Eine solche Deckschicht ist billig und hat die geforderten optischen Eigenschaften. Außerdem ist sie haltbar und wetterunempfindlich. Das Weißglas soll einen niedrigen Eisenanteil aufweisen, um die Absorption von Solarstrahlung klein zu halten.An embodiment of the invention provides that the Cover layer consists of white glass. Such a top layer is cheap and has the required optical properties. It is also durable and insensitive to weather. The White glass is said to have a low iron content in order to Keep absorption of solar radiation low.

Eine andere Ausführungsform sieht vor, daß die Deckschicht aus Kunststoff mit optisch vergleichbaren Eigenschaften wie Glas besteht. Auch hierbei ergibt sich eine kostengün stige Herstellung.Another embodiment provides that the cover layer made of plastic with optically comparable properties how glass is made. This also results in a cost-effective continuous production.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Deckschicht aus Kunststoff besteht, dessen Leitfähig keit sich mit der Temperatur ändert.According to a development of the invention it is provided that the top layer is made of plastic, its conductive speed changes with temperature.

Dadurch kann die Deckschicht selbst als Temperatursensor ausgebildet sein.As a result, the cover layer itself can act as a temperature sensor be trained.

Weiterhin besteht nach einem weiteren Vorschlag der Erfin dung die Möglichkeit, daß die Deckschicht aus mehreren, sandwichartig angeordneten Glas- oder Kunststoffschichten mit dazwischen liegenden Temperatur-Meßschichten besteht. Eine solche Anordnung hat herstellungstechnische Vorteile und verursacht durch unterschiedliche optische und thermodynamische Materialkonstanten eine Temperaturspreizung, die die numerische Se paration von Einflüssen unterschiedlicher Ursachen (Strahlung, Wärme leitung) erleichtert.Furthermore, according to another proposal, the Erfin the possibility that the top layer consists of several sandwiched glass or plastic layers with intermediate temperature measurement layers. Such an arrangement has manufacturing advantages and caused by different optical and thermodynamic Material constants a temperature spread that the numerical Se paration of influences from different causes (radiation, heat line) relieved.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigt schematisiert:Additional embodiments of the invention are in the further subclaims listed. Below is the Invention with its essential details based on the Drawings explained in more detail. It shows schematically:

Fig. 1 eine perspektivische Seitenansicht einer Meßvor richtung und Fig. 1 is a side perspective view of a Meßvor direction and

Fig. 2 eine Seitenansicht einer gegenüber Fig. 1 erwei terten Meßeinrichtung. Fig. 2 is a side view of an expanded compared to Fig. 1 measuring device.

Eine in den Figuren gezeigte Meßvorrichtung 1 dient zur Messung von Infrarotstrahlung. Sie weist einen insgesamt mit 2 bzw. 2 a bezeichneten Meßkopf auf, an den eine Meß- und Rechenelektronik 3 angeschlossen ist.A measuring device 1 shown in the figures is used to measure infrared radiation. It has a measuring head designated overall by 2 or 2 a , to which measuring and computing electronics 3 are connected.

Der Meßkopf 2 ist im wesentlichen schichtförmig aufgebaut und weist in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine der Strahlungsquelle zugewandte Deckschicht 4, darunter eine Reflexionsschicht 5 und rückseitig eine Isolationsschicht 6 auf. Die Deckschicht 4 besteht aus einem für Solarstrahlung im Wellenbereich von etwa 0,3 bis 2,5 µm durchlässigem, weitgehend absorptionsfreiem Material, das jedoch Infrarot- Strahlung etwa im Wellenbereich von 2,5 bis 60 µm weit gehend absorbiert. Diese Deckschicht 4 kann beispielsweise aus Weißglas mit möglichst niedrigem Eisenanteil bestehen. Andererseits kann aber auch ein Kunststoff mit optisch vergleichbaren Eigenschaften wie Glas vorgesehen sein. Die Deckschicht kann eine Dicke von etwa 2 bis 10 mm haben, wo bei vorzugsweise 4 mm Dicke vorgesehen sind. Dadurch können handelsübliche Glasplatten verwendet werden.The measuring head 2 has an essentially layered structure and, in the exemplary embodiment according to FIG. 1, has a cover layer 4 facing the radiation source, including a reflection layer 5 and an insulation layer 6 on the rear. The cover layer 4 consists of a material that is largely absorption-free for solar radiation in the wave range of about 0.3 to 2.5 μm, but which largely absorbs infrared radiation in the wave range of 2.5 to 60 μm. This cover layer 4 can consist, for example, of white glass with the lowest possible iron content. On the other hand, a plastic with optically comparable properties as glass can also be provided. The cover layer can have a thickness of approximately 2 to 10 mm, where preferably 4 mm thickness are provided. This means that commercially available glass plates can be used.

Durch das optisch selektiv wirkende Material wird schon beim physikalischen Vorgang spektral vorselektiert, so daß praktisch eine Trennung von solarer Strahlung und Infrarot strahlung erfolgt.Thanks to the optically selective material, spectrally preselected in the physical process, so that practically a separation of solar radiation and infrared radiation occurs.

An der Unterseite der Deckschicht 4 befindet sich die Re flexionsschicht 5 für den Spektralbereich bestehend aus infraroter Wärmestrahlung und Solarstrahlung. Die Reflexions schicht 5 reflektiert somit Solar- als auch Infrarotstrah lung, wobei die Infrarotstrahlung beim zweiten Durchgang durch die Deckschicht 4 praktisch vollständig absorbiert wird.On the underside of the cover layer 4 there is the reflection layer 5 for the spectral range consisting of infrared heat radiation and solar radiation. The reflection layer 5 thus reflects solar as well as infrared radiation, the infrared radiation being practically completely absorbed in the second pass through the cover layer 4 .

Unterhalb dieser Reflexionsschicht 5 befindet sich die der Strahlungsquelle abgewandte Isolationsschicht 6. Diese Isolationsschicht besteht aus einem opaken, homogenen Material. Diese Isolationsschicht soll Einflüsse von der der Strahlungsquelle abgewandten Seite her vermindern.Below this reflective layer 5 is the radiation source remote from the insulating layer. 6 This insulation layer consists of an opaque, homogeneous material. This insulation layer is intended to reduce influences from the side facing away from the radiation source.

Der Meßkopf 2 weist vorzugsweise mehrere Temperatursen soren 7, 7 a, 7 b auf, wobei prinzipiell auch mit einem einzigen Temperatursensor 7, der im Bereich der größten Infrarotabsorption in der Deckschicht 4 angeordnet ist, plus einem Außentemperatursensor, eine Funktion möglich wäre. Im Ausführungsbei spiel befindet sich der Temperatursensor 7 innerhalb der Deckschicht 4 und insbesondere in der Nähe der Oberfläche. Der Temperatur sensor 7 a ist in der Reflexionsschicht 5 und der Temperatur sensor 7 b ist in der Isolationsschicht 6 angeordnet. Ge gebenenfalls können innerhalb der Deckschicht 4 auch mehrere Temperatursensoren 7 in unterschiedlichem Abstand zur Oberfläche 8 der Deckschicht 4 vorgesehen sein. Von den einzelnen Teilen bzw. Schichten des Meßkopfes 2, insbesondere von der Deckschicht 4, der Reflexionsschicht 5, der Isolationsschicht 6 und den Temperatursensoren 7 ein schließlich ihrer Zuleitungen müssen die optischen Kenn daten im Spektralbereich von etwa 0,3 bis 60 µm gut bekannt sein, ebenso die Dichte, die spezifische Wärmekapazität und die Wärmeleitfähigkeit.The measuring head 2 preferably has a plurality of Temperatursen sensors 7, 7 a, 7 b , although in principle a function would also be possible with a single temperature sensor 7, which is arranged in the area of greatest infrared absorption in the cover layer 4 , plus an outside temperature sensor. In the game Ausführungsbei is the temperature sensor 7 within the cover layer 4 and in particular near the surface. The temperature sensor 7 a is arranged in the reflection layer 5 and the temperature sensor 7 b is arranged in the insulation layer 6 . If necessary, several temperature sensors 7 can also be provided within the cover layer 4 at different distances from the surface 8 of the cover layer 4 . Of the individual parts or layers of the measuring head 2 , in particular of the cover layer 4 , the reflection layer 5 , the insulation layer 6 and the temperature sensors 7 including their leads, the optical characteristic data in the spectral range from about 0.3 to 60 μm must be well known , as well as the density, the specific heat capacity and the thermal conductivity.

Ist in der Deckschicht 4 und zwar dort, wo die Infrarot strahlung den größten Effekt erzeugt, nämlich in der Nähe der Oberfläche 8, ein einziger Temperatursensor 7 ange bracht, so zeigt dieser Temperatursensor einen zeitlichen Temperaturverlauf an als Ergebnis folgender Einflüsse:If there is a single temperature sensor 7 in the top layer 4 where the infrared radiation produces the greatest effect, namely in the vicinity of the surface 8 , this temperature sensor displays a temperature profile over time as a result of the following influences:

a) infrared radiation
b) the solar radiation absorbed in its vicinity
c) the influences from the surface, where Konvek heat exchange with the environment instead finds
d) the heat conduction effects in the material itself one microlayer to another and from
e) heat capacity - storage effects in Material itself.

Die Temperatur kann bei bekannter Bilanzierung all dieser Effekte nur einen Wert annehmen. Dies bedeutet bei einem physikalisch richtig beschriebenen Meßkopf 2, daß der zeitliche Ver lauf aller Temperaturen im Meßkopf automatisch bekannt ist. Mit einer zeitlich kontinuierlichen Temperaturmessung kann somit prinzipiell, da alle Parameter des Meßkopfes 2 bekannt sind, auf die Temperaturen an anderer Stelle geschlossen werden.If all of these effects are known, the temperature can only assume one value. With a physically correctly described measuring head 2 , this means that the temporal course of all temperatures in the measuring head is automatically known. With a temperature measurement that is continuous over time, in principle, since all parameters of the measuring head 2 are known, the temperatures can be inferred elsewhere.

Durch weitere Temperatursensoren 7 an anderer Stelle in der Deckschicht 4 kann eine höhere Sicherheit, d.h. eine höhere Meßgenauigkeit erreicht werden. Dadurch können Ungenauig keiten, wie sie z. B. durch Auswirkungen der Konvektion auftreten können, eliminiert werden. Die Konvektion ist windabhängig und damit veränderlich, so daß es vorteilhaft ist, einen zweiten oder mehrere Temperatursensoren hinzu zufügen, um solche Effekte separieren zu können. Es ist somit wesentlich, daß nicht wie bei den bekannten Pyrgeo metern alle diese Außeneinflüsse direkt an der Oberfläche mechanisch oder optisch separiert werden, sondern hier zeigt sich die Separation durch eine Spreizung des beein flußten Bereiches.Additional temperature sensors 7 at a different location in the cover layer 4 can achieve a higher level of security, ie a higher measuring accuracy. This can speed inaccuracies such as z. B. can occur due to the effects of convection can be eliminated. The convection is wind-dependent and therefore variable, so that it is advantageous to add a second or more temperature sensors in order to be able to separate such effects. It is therefore essential that not as in the known Pyrgeo meters all these external influences are mechanically or optically separated directly on the surface, but here the separation is shown by a spread of the affected area.

Wird der Temperatursensor 7 in der Deckschicht z. B. mit 1 mm Abstand zur Oberfläche 8 angeordnet, so steht er nicht mehr unter dem vollen Einfluß der Konvektion an der Oberfläche, sondern es erfolgt eine Einwirkung von verschiedenen örtlichen Einflüssen. Eine Vergleichsmessung ist dann nicht nötig, wenn die einzige Unbekannte die atmosphärische, also die Infrarotstrahlung ist.If the temperature sensor 7 in the cover layer z. B. with 1 mm distance to the surface 8 , it is no longer under the full influence of convection on the surface, but there is an effect of various local influences. A comparison measurement is not necessary if the only unknown factor is atmospheric, i.e. infrared radiation.

Wie bereits vorerwähnt, sind zur Erhöhung der Meßgenauig keit mehrere Temperatursensoren 7, 7 a, 7 b innerhalb des Meßkopfes 2 in dessen verschiedenen Schichten 4 bis 6 ange ordnet. Auch innerhalb der Deckschicht 4 selbst können in unterschiedlichen Schichttiefen mehrere solcher Temperatur sensoren angeordnet sein.As already mentioned, several temperature sensors 7, 7 a, 7 b are arranged within the measuring head 2 in its various layers 4 to 6 to increase the measuring accuracy. Several such temperature sensors can also be arranged within the cover layer 4 itself at different layer depths.

Fig. 2 zeigt zusätzliche Temperatursensoren 7 c und 7 d, wo bei der Sensor 7 c außerhalb und der Sensor 7 d innerhalb eines aus einer transparenten Haube 9 aus infrarot-durch lässigem, dünnem Material bestehenden Konvektionsschutzes an der Oberfläche der Deckschicht 4 angeordnet sind. Auch diese Sensoren tragen mit zur Erhöhung der Meßgenauigkeit bei. Fig. 2 shows additional temperature sensors 7 c and 7 d, where in the sensor 7 c outside and the sensor 7 d inside a convection protection consisting of a transparent hood 9 made of infrared-permeable, thin material are arranged on the surface of the cover layer 4 . These sensors also contribute to increasing the measuring accuracy.

Außer den Temperatursensoren direkt am oder im Meßkopf ist noch ein weiterer Temperatursensor 7 e zur Messung der Umgebungstemperatur vorgesehen.In addition to the temperature sensors directly on or in the measuring head, a further temperature sensor 7 e is provided for measuring the ambient temperature.

Anstatt einer geschlossenen Haube 9 als Konvektionsschutz kann auch eine zur Strahlungsquelle hin offene Blende vor gesehen sein, die z. B. aus einem zylindrischen oder konischen Rohrabschnitt besteht. Diese Blende ist im infra roten Spektralbereich außen hochverspiegelt. Sie kann durch Variation ihrer Höhe, Breite bzw. Durchmesser und auch ihrer Form auf einen gewünschten Öffnungswinkel eingestellt werden. Diese Blende dient gleichzeitig als Konvektions schutz und zur Messung von gerichteter Strahlung aus der eingestellten Apertur. Dabei ist eine Vermessung der ge richteten Infrarotstrahlung von genauer zu lokalisierenden Punkten eines Meßobjektes oder aber die Messung der Zenith strahlung im Unterschied zur hemisphärischen Strahlung möglich.Instead of a closed hood 9 as convection protection, an aperture that is open towards the radiation source can also be seen in front of the z. B. consists of a cylindrical or conical tube section. This aperture is highly mirrored on the outside in the infrared spectral range. It can be adjusted to a desired opening angle by varying its height, width or diameter and also its shape. This aperture also serves as protection against convection and for measuring directed radiation from the set aperture. It is possible to measure the directional infrared radiation from points of a measurement object to be localized more precisely, or to measure the zenith radiation in contrast to the hemispherical radiation.

Zur Messung der Globalstrahlung dient ein Solarimeter 10. Dadurch kann meßtechnisch eine Unbekannte in einem numerischen Auswerteverfahren eliminiert werden. Bei ge ringem Absorptionsgrad (z. B. kleiner als 0,03) der Deck schicht 4 genügt ein einfaches Gerät mit vergleichsweise geringen Genauigkeitsanforderungen.A solarimeter 10 is used to measure the global radiation. In this way, an unknown can be eliminated in a numerical evaluation method. With a low degree of absorption (e.g. less than 0.03) of the cover layer 4 , a simple device with comparatively low accuracy requirements is sufficient.

Die Temperatursensoren, insbesondere die innerhalb des Meß kopfes 2 angeordneten, sind entweder als dünne Drähte - Abmessungen z.B. 20×0,005×0,002 mm - oder als Meß schichten mit guter thermischer Leitfähigkeit zum um gebenden Material ausgebildet. Dadurch kann die Temperatur spreizung, verursacht durch unterschiedliche optische und thermodynamische Materialkonstanten, klein gehalten wer den.The temperature sensors, in particular those arranged inside the measuring head 2 , are either formed as thin wires - dimensions, for example 20 × 0.005 × 0.002 mm - or as measuring layers with good thermal conductivity to the surrounding material. As a result, the temperature spread caused by different optical and thermodynamic material constants can be kept low.

Zur Temperaturmessung kann die Deckschicht 4 auch aus mehreren, sandwichartig angeordneten Glas- oder Kunststoff schichten mit dazwischen liegenden Temperatur-Meßschichten bestehen.For temperature measurement, the cover layer 4 can also consist of several sandwiched glass or plastic layers with temperature measurement layers in between.

Weiterhin kann zur Temperaturmessung die Deckschicht 4 selbst aus einem leitfähigen Kunststoff bestehen, dessen Leitfähigkeit sich mit der Temperatur ändert. Diese vorge nannten Ausführungsformen haben unter anderem auch ferti gungstechnische Vorteile. Außerdem lassen sich praktisch zweidimensionale Schichten bei einer Rechnung sehr viel einfacher berücksichtigen als übliche dreidimensionale Temperatursensoren.Furthermore, for temperature measurement, the cover layer 4 itself can consist of a conductive plastic, the conductivity of which changes with the temperature. These aforementioned embodiments also have manufacturing advantages. In addition, two-dimensional layers can be taken into account in a calculation much more easily than conventional three-dimensional temperature sensors.

Fig. 2 zeigt einen Meßkopf 2 a, bei dem zusätzlich eine heiz bare Zwischenschicht 11 zwischen der Reflexionsschicht 5 und der Isolationsschicht 6 vorgesehen ist. Die Zwischen schicht 11 kann sowohl, wie in Fig. 2 gezeigt, unterhalb der Reflexionsschicht 5 als auch oberhalb von dieser ange ordnet sein. Auch kann in einer bevorzugten Ausführungs form die Reflexionsschicht gleichzeitig auch die heizbare Zwischenschicht 11 bilden. Zur Temperaraturmessung ist auch in der Zwischenschicht 11 ein Sensor 7 f vorgesehen. Die Heiz-Energiezufuhr ist zweckmäßigerweise regelbar und kann z. B. 100 Watt pro Quadratmeter betragen. Fig. 2 shows a measuring head 2 a , in which a heatable intermediate layer 11 is additionally provided between the reflection layer 5 and the insulation layer 6 . The intermediate layer 11 can be, as shown in Fig. 2, below the reflective layer 5 and above this is arranged. Also, in a preferred embodiment, the reflection layer can simultaneously form the heatable intermediate layer 11 . A sensor 7 f is also provided in the intermediate layer 11 for temperature measurement. The heating energy supply is expediently adjustable and can, for. B. 100 watts per square meter.

Die heizbare Zwischenschicht 11 trägt mit zur Verbesserung der Meßgenauigkeit bei.The heatable intermediate layer 11 contributes to improving the measuring accuracy.

Bei der Meßvorrichtung 1 gemäß Fig. 2 ist zusätzlich noch ein Windmesser 12 vorgesehen, durch den die Windge schwindigkeit als eine die Konvektion beeinflussende Stör größe mitberücksichtigt werden kann.In the measuring device 1 according to FIG. 2, an anemometer 12 is additionally provided, through which the wind speed can be taken into account as a disturbance influencing the convection.

Die einfachste Form eines erfindungsgemäßen Meßkopfes 2 weist die Deckschicht 4, die Reflexionsschicht 5 und die Isolationsschicht 6 auf, wobei innerhalb der Deckschicht 4 ein Temperatursensor 7 angeordnet ist. Zusätzlich kann dieser Meßkopf 2 zur Verbesserung des Meßergebnisses noch die weiteren Temperatursensoren, einen Konvektionsschutz, die heizbare Zwischenschicht 11 usw. aufweisen, um durch die getrennte Erfassung von Einflußgrößen den Meßfehler zu minimieren.The simplest form of a measuring head 2 according to the invention has the cover layer 4 , the reflection layer 5 and the insulation layer 6 , a temperature sensor 7 being arranged within the cover layer 4 . In addition, to improve the measurement result, this measuring head 2 can also have the further temperature sensors, convection protection, the heatable intermediate layer 11 , etc., in order to minimize the measurement error by the separate detection of influencing variables.

Erwähnt sei in diesem Zusammenhang auch noch, daß als Zu satzmaßnahme auch eine Ventilation des Meßkopfes vorgesehen sein kann, um die Konvektion etwa konstant zu halten und den Einfluß der äußeren Konvektion praktisch auszuschal ten. Außerdem kann dadurch eine Kondensation der Meßvor richtung verhindert werden.In this context it should also be mentioned that as Zu ventilation measure of the measuring head is also provided can be to keep the convection approximately constant and to practically eliminate the influence of external convection It can also cause condensation of the measurement direction can be prevented.

Anstatt diese Zusatzmaßnahmen an dem einen einzigen Meß kopf vorzusehen, können auch mehrere Meßköpfe in unter schiedlicher Ausführung, d.h. zum einen z. B. in Grundaus führung und zum anderen in einer eine oder mehrere Zu satzmaßnahmen aufweisenden, erweiterten Ausführung vorge sehen sein. Es können dabei zwei- drei- oder vierteilige, ggf. noch weiter aufgeteilte Ausführungen vorgesehen sein. Außer einer voneinander getrennten Ausführung mit mehreren unterschiedlichen Einzel-Meßköpfen kommt dabei auch eine Ausführung in Frage, bei der ein Meßkopf mit durchgehen der Schichtung 4, 5, 6 vorgesehen ist, wobei jedoch in genü gend großem Seitenabstand voneinander mehrere Meßbereiche angeordnet sind, die dann entsprechend unterschiedlich mit Erweiterungseinrichtungen ausgestattet sind.Instead of providing these additional measures on a single measuring head, several measuring heads can also be used in different designs, ie on the one hand, for. B. in basic design and on the other hand be seen in one or more additional measures, extended version. Two-, three- or four-part, possibly further divided versions can be provided. In addition to a separate design with several different individual measuring heads, there is also a possible design in which a measuring head with continuous stratification 4 , 5 , 6 is provided, but several measuring ranges are arranged in a sufficiently large lateral distance from one another, which are then arranged are accordingly equipped differently with expansion devices.

Durch die vorerwähnten Maßnahmen wird eine verbesserte Spreizung der Einflüsse durch die Infraroteinstrahlung einerseits und die Konvektion andererseits erreicht. Ins besondere läßt der rechnerische Vergleich zwischen den einzelnen Meßköpfen bzw. den Teilbereichen dann den Ein fluß der Außentemperatur- und windgeschwindigkeitsabhän gigen Konvektionsverluste oder -gewinne besonders deutlich hervortreten. Auch erfolgt somit eine meßtechnische Vor separation der Einflüsse von Infraroteinstrahlung und Kon vektion, was bei geringer Auflösung der Temperaturmessung oder bei kleiner Anzahl der Meß-Stützstellen für das vor gesehene Inversionsmeßverfahren von Vorteil ist.The aforementioned measures will improve Spread of the influences by infrared radiation on the one hand and convection on the other. Ins the mathematical comparison between the individual measuring heads or the sub-areas then the one flow of outside temperature and wind speed depend convection losses or gains particularly clearly emerge. There is also a metrological pre separation of the influences of infrared radiation and con vection what with low resolution of the temperature measurement or with a small number of measuring points for the front seen inversion measurement is advantageous.

Aus diesen Ausführungen geht auch hervor, daß die Quanti fizierung der Konvektion an der Oberfläche der Deck schicht 4 eines der Teilergebnisse des Meßverfahrens ist. Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung 1 kann somit, und mit gleicher Genauigkeit wie für die Messung der Infrarotein strahlung, zur Messung der Konvektions-Leistungsdichte be nutzt werden.From these explanations it also emerges that the quantification of convection on the surface of the cover layer 4 is one of the partial results of the measurement method. The measuring device 1 according to the invention can thus, and with the same accuracy as for the measurement of infrared radiation, be used to measure the convection power density.

Bei den bereits bekannten Meßgeräten für Infrarotstrahlung wird versucht, die störenden Einflüsse durch mechanische Vorrichtungen weitgehend zu eliminieren. Diese unterschied lichen Einflüsse können jedoch nicht direkt separiert wer den, also nicht direkt aus dem Meßergebnis errechnet wer den, sondern es wird angenommen, daß die Vorrichtungen eine mehr oder weniger gute Trennfunktion haben und erreicht durch Vergleich mit einer bekannten Strahlungsquelle eine Eichung. Bei einer anderen Spektralverteilung kann die Trennfunktion jedoch anders sein.In the already known measuring devices for infrared radiation attempts are made to avoid the disruptive influences caused by mechanical To largely eliminate devices. This difference However, influences cannot be separated directly who, not directly calculated from the measurement result the, but it is believed that the devices have and achieved a more or less good separation function by comparison with a known radiation source Calibration. With a different spectral distribution, the Separation function, however, may be different.

Bei der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung 1 werden jedoch diese komplexen Einflüsse alle mitberücksichtigt, weil dort diese Einflüsse mit in das verwendete Rechenverfahren einfließen. Bei diesen Rechenverfahren erfolgt eine Inver tierung der sogenannten dynamischen Finitelementmodellier ung, die geeignet ist, an jeder beliebigen Stelle eines Körpers die Temperatur zu ermitteln durch die Gesamtheit aller bekannten physikalischen Einflüsse, die formelmäßig beschrieben werden und wobei alle Materialkonstanten ebenso wie äußere Einflüsse mitberücksichtigt werden. Das Verfahren liefert üblicherweise die Temperaturen als Er gebnis. Im vorliegenden Falle liegen die Temperaturen als Meßwert vor und die Außeneinflüsse sollen das Ergebnis der Berechnung sein. Es ist hierbei möglich, die sehr kompli zierten Finit-Element-Methoden mit numerischen Verfahren zur Ausgleichsrechnung zu invertieren und somit die ge wünschte unbekannte Infrarotstrahlung und sogar die Kon vektion rechnerisch zu ermitteln.In the measuring device 1 according to the invention, however, all of these complex influences are also taken into account because there these influences also influence the calculation method used. In these calculation methods, the so-called dynamic finite element modeling is inverted, which is suitable for determining the temperature at any point on a body by means of all known physical influences, which are described in terms of formulas, taking into account all material constants as well as external influences. The process usually provides the temperatures as a result. In the present case, the temperatures are available as measured values and the external influences should be the result of the calculation. It is possible to invert the very complicated finite element methods with numerical methods for compensation calculation and thus to calculate the desired unknown infrared radiation and even the convection arithmetically.

Voraussetzung für dieses Verfahren sind vollständige Zeit reihen, d.h. ununterbrochene Messung der Temperaturen in größten zeitlichen Abständen von nicht mehr als z. B. etwa 10 Minuten. Ein verläßliches Meßergebnis erfordert dabei etwa 10 vorangehende Messungen.Complete time is required for this procedure series, i.e. continuous measurement of temperatures in greatest time intervals of no more than z. B. about 10 mins. This requires a reliable measurement result about 10 previous measurements.

Kurz zusammengefaßt weist die erfindungsgemäße Meßvorrich tung 1 einen Meßkopf mit einer geometrisch einfachen, homogenen und deshalb auch einfach rechnerisch simulier baren Deckschicht 4 aus transparentem Material auf, wel ches für Infrarotstrahlung opak ist, dessen Unterseite so verspiegelt ist, daß sie die sichtbaren und infraroten Lichtquellen reflektiert. Die Unterseite dieser Deck schicht 4 ist thermisch mit einem opaken Material isoliert. An diesem Meßkopf 2 wird die Oberflächentemperatur, die Materialtemperatur und die Unterseitentemperatur gemessen und mit diesen Meßwerten wird in Funktion der Umgebungs temperatur und des Anteiles des durch einen zweiten Sensor gemessenen sichtbaren Lichtspektrums der Infrarotanteil mit Hilfe eines Rechenverfahrens berechnet.Briefly summarized, the Meßvorrich device 1 according to the invention has a measuring head with a geometrically simple, homogeneous and therefore also simple arithmetic simulable cover layer 4 made of transparent material, which is opaque for infrared radiation, the underside of which is mirrored so that it is the visible and infrared light sources reflected. The underside of this cover layer 4 is thermally insulated with an opaque material. At this measuring head 2 , the surface temperature, the material temperature and the underside temperature are measured and with these measured values the infrared portion is calculated using a computing method as a function of the ambient temperature and the portion of the visible light spectrum measured by a second sensor.

Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the claims and the drawing Features shown can be both individually and essential to the invention in any combination with one another be.

Claims

1. Device for measuring infrared radiation, with an infrared radiation absorbing measuring head, a measuring electronics connected to it, and evaluation electronics and with measuring instruments possibly connected to the measuring electronics for detecting weather parameters, such as, for. As the solar radiation, the order gebungslufttemperatur and the like., Characterized in that the measuring head (2, 2 a) a lung for solar radiation (0.3 to 2.5 microns) durchläs SiGe, substantially absorption-free and Infrarotstrah (2.5 up to 60 µm) largely absorbent, the radiation source facing cover layer ( 4 ), which has on its underside a reflection layer ( 5 ) for the spectral range consisting of infrared heat radiation (2.5 to 60 µm) and solar radiation (0.3 to 2.5 µm) and that at least one temperature sensor ( 7 ) is arranged in the region of the greatest infrared absorption of the cover layer.

2. Device according to claim 1, characterized in that a plurality of temperature sensors are provided, in particular at least one in the vicinity of the upper surface of the cover layer ( 4 ), at least one further temperature sensor below the first inside the cover layer and above the reflection layer ( 5 ) and preferably further temperature sensors in inter mediate areas between the first and the second temperature sensor.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that below the reflection layer ( 5 ), facing away from the radiation source, an insulation layer ( 6 ) is provided.

4. The device according to claim 3, characterized in that one or more temperature sensors ( 7 b ) are arranged within the insulation layer ( 6 ).

5. The device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that in the region of the reflective layer ( 5 ) there is a preferably controllable heatable intermediate layer which faces above the top layer or below the reflective layer or which is preferably arranged by the reflection layer itself, in particular is formed by an electrically conductive film.

6. The device according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that a convection protection is arranged above the cover layer ( 4 ) facing the radiation source.

7. The device according to claim 6, characterized in that the convection protection is formed by a closed hood ( 9 ).

8. The device according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that on the cover layer ( 4 ) is an open to the radiation source aperture, preferably in the form of a tube section is provided, which has an outer and inner Ver reflection against infrared radiation .

9. The device according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the cover layer ( 4 ) consists of white glass.

10. The device according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the cover layer ( 4 ) consists of plastic with optically comparable properties such as glass.

11. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cover layer ( 4 ) consists of plastic, the conductivity of which changes with temperature.

12. The device according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the cover layer ( 4 ) consists of several, sandwiched glass or plastic layers with the temperature measurement layers in between.

13. The device according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the thickness of the cover layer ( 4 ) is about 2 mm to 10 mm, preferably 4 mm.

14. The device according to one or more of the claims 1 to 13, characterized in that the measuring head a surface with edge lengths of approximately 1 × 1 cm up to 20 × 20 cm.

15. The device according to one or more of the claims 1 to 14, characterized in that they at least a fan for forced ventilation of the Has measuring heads.