DE4327300C2 - Verfahren und Gerät zum Messen der Strahlung eines Spektralbereichs - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfah­ ren und ein Gerät zum Messen der Strahlung ei­ nes Spektralbereichs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 2 sowie des Anspruchs 5.

Insbesondere für den UV-Bereich wurden bereits zahlreiche Meßmethoden beschrieben und wegen der zunehmenden Intensität der UV-Strahlung des Sonnenlichts sind Meßgeräte in großer Zahl bekannt geworden, welche speziell zum Messen des für die menschliche Haut besonders gefähr­ lichen UV-B-Strahlenanteils vorgesehen sind.

Was die natürliche UV-Strahlung auf der Erde betrifft, so kann man davon ausgehen, daß die besonders aggressiven UV-C-Strahlen (ca. 200 bis 280 nm) von der Ozonschicht vollständig absorbiert werden. Die die Ozonschicht durch­ dringende, für die menschliche Haut besonders gefährliche UV-B-Strahlung (ca. 280 bis 320 nm) schwankt hinsichtlich ihrer Intensität je nach Sonnenstand, geografischer Breite, Orts­ höhe und Stärke der Ozonschicht sowie der Luftverschmutzung. Der UV-B-Strahlenanteil ist einerseits verantwortlich für die Pigmentie­ rung der Haut; andererseits führt er bei zu langer ungeschützter Exposition je nach Haut­ typ früher oder später zum Sonnenbrand.

Die im Sonnenlicht ebenfalls vorhandene UV-A- Strahlung (ca. 320 bis 380 nm) ist der lang­ wellige Strahlenanteil im UV-Bereich; er ist für die Sonnenallergien verantwortlich und führt im Extremfall zur solaren Elastose.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat nicht nur Bedeutung für die Ermittlung der Sonnenein­ strahlung auf die menschliche Haut, z. B. durch Bestimmung des erforderlichen Schutzfak­ tors bzw. der zulässigen sog. Burntime; wei­ tere Anwendungsgebiete sind u. a. die Ermitt­ lung des UV-Absorptionsgrades von Brillenglä­ sern, die Überwachung der UV-C-Entkeimung von Flüssigkeitskreisläufen, die Überwachung der Entkeimungswirkung von UV-C-Strahlen im Opera­ tions-Bereich in Krankenhäusern, die Ermitt­ lung des Schutzfaktors von kosmetischen Präpa­ raten, die Ermittlung des UV-Transmissionsgra­ des von Textilien, die Überprüfung von Sola­ rien und medizinischen Bestrahlungsanlagen, die Überprüfung von Halogenbeleuchtungen auf UV-Anteile, die Steuerung der Verbrennung von Gas- und Ölbrennern, die Ermittlung von Lei­ stung und Spektralverteilung bei Dental-Här­ tungsgeräten, das Ausmessen des Beleuchtungs­ bereichs von UV-Kfz-Frontscheinwerfern usw.

Vor diesem Hintergrund drängt sich ohne wei­ teres die Notwendigkeit der Schaffung von Meß­ methoden und Geräten zur selektiven Messung von Lichtbestandteilen im UV-Bereich auf.

Nach einer bekannten wissenschaftlichen Meßme­ thode wird das Licht über eine vorgeschaltete Optik als paralleles Lichtbündel einem Prisma zugeführt und in Abhängigkeit von der Wellen­ länge zerlegt, wobei das kurzwellige UV-Licht am stärksten abgelenkt wird. Zum Nachweis der UV-Strahlung dienen UV-taugliche Photodioden, meist als sog. Diodenarray (Diodenzeile), Pho­ tonenverstärker oder Lumineszenzfarbstoffe. We­ gen der dabei erforderlichen teueren UV-durch­ lässigen Quarzglasoptik eignet sich diese Me­ thode nur für wissenschaftliche Laborzwecke. Auch von Wetterdiensten wird diese Methode in Form des sog. Dobson-Meters angewendet. Auf diese Weise läßt sich für bestimmte Wellenlän­ gen mit einer Auflösung von etwa 0,5 nm die Absorption der schädlichen UV-Strahlung durch die Ozonschicht überprüfen bzw. im Umkehr­ schluß deren Schwund abschätzen.

Neben chemischen und biologischen Meßverfahren sowie der Nutzung von Farbeffekten unter der Einwirkung von UV-Strahlung (Umwandlung der UV-Strahlung durch Lumineszenzfarbstoffe, Dun­ keln von Silber-, Jod- und Bromhalogenidverbindungen unter UV-Strahlung) spielt die Messung von UV-Strahlung mittels UV-tauglicher Silizium-Photodioden eine beson­ dere Rolle. Dabei trifft Sonnenlicht oder Kunstlicht über eine UV-gängige Schutzoptik (Quarzglas, Saphirglas) auf eine Silizium-Pho­ todiode. Übliche im Handel erhältliche Dioden dieser Art weisen im UV-Bereich eine spektrale Empfindlichkeit von nur etwa 20% auf. Da der UV-Anteil im Sonnenlicht nur etwa 0,5% des ge­ samten Strahlungsflusses beträgt, ist es für Meßzwecke unabdingbar, daß der weitaus über­ deckende Strahlungsanteil des sichtbaren Lichts physikalisch ausgesperrt, mathematisch subtrahiert oder elektronisch kompensiert wird. Diesem Zweck dienen u. a. im Handel er­ hältliche optische Glasfilter, z. B. in Form sog. Bandpaßfilter. Diese haben jedoch den Nachteil, daß sie neben einem Durchlaß im Bereich der UV-Strahlung noch weitere Durchlässe im Spektrum des sichtbaren Lichtes aufweisen. Mit derartigen Filtergläsern versehene Si-Photodioden sind daher für eine direkte Messung im UV-Strahlungsbereich ungeeignet.

Für die direkte UV-Messung deutlich besser ge­ eignet sind neu entwickelte Si-Carbid-Dioden, welche sich durch eine sehr selektive spek­ trale Empfindlichkeit im Bereich von 280 bis 300 nm auszeichnen. Ein weiterer Vorteil die­ ser Dioden besteht darin, daß sie im Bereich des sichtbaren Lichtes entsprechend ihrem prinzipiellen Aufbau bereits eine Eigendämp­ fung von etwa 90% aufweisen; sie eignen sich daher in Kombination mit selektiven UV-Filtern wesentlich besser zur Messung der geringen Strahlungsanteile des UV-Spektralbereichs.

Bei einem bekannten Meßgerät für die Intensi­ tät des in der Sonnenstrahlung enthaltenen UV- Anteils (deutsches Gebrauchsmuster 89 14 731) ist neben einer Anzeigeeinheit ein Meßelement aus einem UV-Filter und einer Photodiode vor­ gesehen. Die Signalverarbeitung erfolgt dabei über einen Prozessor, in welchem das gemessene Intensitäts-Signal unter Berücksichtigung des Hauttyps und der Vorbräunung zu einem im An­ zeigegerät ablesbaren Sonnenschutzfaktor ver­ arbeitet wird. Dieses bekannte Gerät wirkt in Art eines Doppeldosimeters, bei welchem die Strahlungsintensität in mW/cm² laufend gemes­ sen und digital angezeigt wird. Bei einem der­ artigen Dosimeter wird quasi das Produkt aus Strahlung und Zeit gemessen und es wird abhän­ gig vom Hauttyp ein Schutzfaktor ermittelt. Eine derartige Dosimetermessung ist für die Kontrolle der Sonnenexposition des Menschen nur dann sinnvoll, wenn das Meßgerät der Sonne gleichermaßen ausgesetzt ist wie der Mensch. Eine kurze Exposition bei hoher UV-Bestrahlung kann für den Menschen jedoch gleichermaßen ge­ fährlich sein. Hier ist eine Dosimetermessung zumindest dann nicht mehr brauchbar, wenn sich der Mensch in der Sonne bewegt, wie das bei vielen Sportarten der Fall ist. Unter solchen Umständen ist es sinnvoll, den maximalen Mo­ mentanwert der Strahlung zu ermitteln, gewis­ sermaßen als Indikator für die akute Gefähr­ dung des Menschen, so daß dieser entsprechende Schutzmaßnahmen z. B. durch Anpassung der Kleidung, Aufenthalt im Schatten, Anwendung von Sonnenschutzcremes, Abstandsvergrößerung bei künstlichen UV-Quellen usw. ergreifen kann.

Bei einem anderen bekannten Dosimeter (deutsche Auslegeschrift 23 00 213) zur Mes­ sung ultravioletter Strahlung im erythemerzeu­ genden Bereich ist ein optisch-elektrischer Wandler mit einer Photozelle vorgesehen, des­ sen Signal, bei Erreichen einer bestimmten Do­ sis einen Alarm auslöst. Zur genauen Erfassung des erythemwirksamen Bereichs wird dabei der ozonunabhängige Anteil der UV-A-Strahlung zwi­ schen 335 und 380 nm mittels zweier vorge­ schalteter Kantenfilter abgeblockt; die Cha­ rakteristiken der Kantenfilter und des Wand­ lers werden derart aufeinander abgestimmt, daß nur der UV-B-Strahlungsbereich von 300 bis 315 nm erfaßt wird. Am Ausgang des optisch­ elektrischen Wandlers ist ein Verstärker angeschlossen, welcher bewirkt, daß ein nach­ geschaltetes Meßinstrument eine linear propor­ tionale Anzeige in µW/cm² liefert.

Schließlich ist es bei einem im Freien anwend­ baren UV-Indikator (deutsches Gebrauchsmuster 89 03 470) zur Bestimmung des gerade notwendi­ gen Lichtschutzfaktors bekannt, Filter mit steilen Absorptionskanten bei unterschied­ lichen Wellenlängen zu verwenden, um dadurch auf einem phototropen Glas eine entsprechende Grauton-Differenzierung zu erzielen. Bei Ver­ wendung eines Kantenfilters von beispielsweise einer Kantenwellenlänge von 310 nm kann somit auf vorhandene Strahlungsanteile im darunter­ liegenden UV-Bereich geschlossen werden, wenn im Vergleich dazu eine Verfärbung eines photo­ tropen Glases in den Bereichen festzustellen ist, die nicht mit dem Filter mit der steilen Absorptionskante abgedeckt sind. Aus der un­ terschiedlichen Graufärbung abgedeckter und nicht abgedeckter Bereiche des phototropen Glases kann somit herausgefunden werden, ob die Strahlung einen merklichen Spektralanteil unterhalb der Absorptionskante aufweist. Um den für die Erythembildung in Frage kommenden Wellenbereich unter 310 nm noch zu ver­ deutlichen, verwendet der bekannte UV-Indika­ tor in einer Ausführungsform ein sog. Schwarz­ glasfilter oberhalb des Kantenfilters. Dadurch wird die sichtbare Strahlung weitgehend ausge­ schaltet und dementsprechend werden die gerin­ gen Strahlungsanteile der Sonnenstrahlung im UV-Bereich (ca. 0,5%) verdeutlicht.

Bei einem aus US-A-51 48 023 bekannten Verfahren zum Messen einer Strahlung eines Spektral­ bereichs wird das Licht durch ein Farbglas­ filter auf zwei Photoelemente eines UV- Meßapparates geleitet; lediglich bei einem der beiden Strahlengänge ist dem Photoelement ein Tiefpaßfilter vorgeschaltet, so daß eine exakte Differenzwertbestimmung, bezogen auf die beiden Strahlengänge, nicht möglich ist; insbesondere eignet sich das bekannte UV- Strahlen-Meßgerät nicht zum Messen schmaler Bandbereiche der Strahlung, weder im UV- Bereich noch im Bereich des sichtbaren Lichts.

Aus US-A-50 93 576 ist die Verwendung von Siliziumkarbid-Photodioden zur Messung elek­ tromagnetischer Strahlungen grundsätzlich bekannt; dort ist auch deren Einsatz zur Strahlungsmessung im UV-Wellenbereich beschrieben. Die Strahlung wird dabei direkt auf die Photodioden geleitet.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein universelles Meßgerät zum Messen der Strahlung eines Spektralbereichs zu schaffen, welches insbesondere im UV-Bereich genaue Meßwerte in­ nerhalb verschiedener UV-Strahlungsbereiche liefert, wobei das Meßgerät ohne großen Auf­ wand herzustellen ist und wobei die Messung eine zuverlässige Strahlungsanzeige auch für kurzzeitige Strahlungseinwirkung ergibt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1 und im Anspruch 2 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 5.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren zum Messen der Strahlung eines Spektralbe­ reichs wird das Licht gefiltert und auf Photoelemente geleitet, mit der Maßgabe, daß wenigstens zwei Momentanwert-Messungen mit verschiedenen selektiven Filtern gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig durchgeführt werden und daß für die Auswertung die Differenz die­ ser Messungen ermittelt wird.

Erst durch eine derartige Momentanwertmessung ist es beispielsweise im UV-Strahlungsbereich möglich, die akute Gefährdung des Menschen zu ermitteln, wobei insbesondere der UV-B-Bereich durch die Differenzbildung zweier Messungen erfaßt und ausgewertet wird. Hierzu genügen u. U. schon zwei Momentanwertmessungen, eine am unteren Ende des UV-A-Bereichs, eine weitere am unteren Ende des UV-B-Bereichs. Die Diffe­ renz entspricht der isolierten Strahlen­ belastung im UV-B-Bereich, welche maßgeblich ist für die Gefährdung des Menschen bei Sonnen­ exposition.

Für derartige Messungen insbesondere im UV- Wellenbereich eignet sich insbesondere ein Verfahren zum Messen eines Momentanwerts der Strahlung, wobei eine Vergleichsmessung im we­ sentlichen über das gesamte Spektrum des Lichts durchgeführt wird, gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig wenigstens eine selektive Messung im UV-Wellenbereich zwischen 200 und 380 nm Wellenlänge durchgeführt wird und wobei für die Auswertung Differenzen zwischen je­ weils zwei Meßwerten ermittelt werden.

Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß so vorge­ gangen, daß mittels selektiver Filter und nachgeschalteten UV-tauglichen Photodioden wahlweise drei selektive Messungen durchge­ führt werden, nämlich eine erste bis etwa 280 nm, eine zweite bis etwa 320 nm und eine dritte bis etwa 380 nm Wellenlänge, derart, daß drei typische UV-Anteile folgenden Diffe­ renzen entsprechen:
UV-C (200 bis 280 nm) = Vergleichsmessung abzügl. erste Messung;
UV-B (280 bis 320 nm) = erste Messung abzügl. zweite Messung;
UV-A (320 bis 380 nm) = zweite Messung abzügl. dritte Messung.

Zweckmäßigerweise werden für die obige Diffe­ renzwertbildung Langpaßfilter mit steiler Ab­ sorptionskante im UV-Bereich verwendet, in Kombination mit nachgeschalteten UV-tauglichen Photodioden zum Erzeugen eines dem Strahlungs­ fluß bzw. der Strahlungsintensität entspre­ chenden elektrischen Signals für eine Auswer­ teelektronik in einem UV-Meßgerät.

Als UV-taugliche Photodioden eignen sich be­ vorzugt Siliziumcarbid-Photodioden mit einer Eigendämpfung im Bereich des sichtbaren Lichts von wenigstens 90%.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich, abhängig von der Filterauswahl, für beliebige Abschnitte im optischen Wellenlängenbereich, wobei die Genauigkeit der Meßergebnisse in ho­ hem Maße abhängig ist nicht nur von der Quali­ tät der verwendeten Photodioden sondern auch von der Filterqualität. Nach dem erfindungsge­ mäßen Verfahren werden jeweils Momentanwerte gemessen, die mit anderen Meßwerten im Sinne einer Differenzbildung verglichen werden, so daß sich jeweils ein mittlerer Strahlungswert für einen bestimmten Spektralbereich ergibt. Entsprechend der spektralen Empfindlichkeit der verwendeten Diode kann der Strahlungswert dann durch eine Verstärkerschaltung verstärkt werden, so daß auf Seiten des Meßgeräts ein einheitlicher Skalenbereich anwendbar ist.

Bevorzugt kommen Langpaßfilter mit sehr stei­ ler Kennlinie in Frage, deren Kantenwellen­ länge möglichst genau den Grenzen des zu mes­ senden Spektralbereichs entspricht. Durch die Verwendung von Langpaßfiltern können Nebenre­ sonanz-Effekte, wie sie beispielsweise bei Bandpaßfiltern bekannt sind, weitgehend ver­ mieden werden, da ihre Transmissionsgrenze auf dem kurzwelligen Ende (Absorptionskante) steil verläuft und sonstige Fehler im Bereich der langwelligeren Strahlung durch die Differenz­ bildung praktisch vernachlässigbar sind. Somit steht auf der langwelligen Seite der Absorpti­ onskante ein Transmissionsgrad von praktisch 100% zur Verfügung.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Differenzmes­ sung spielt die genannte Vergleichsmessung über das gesamte ungefilterte Spektrum eine besondere Rolle; sie ermöglicht im Vergleich zur Messung mit einem Langpaßfilter mit einer Kantenlage bei 280 nm, welche demzufolge den UV-Anteil unter 280 nm abschneidet, die Er­ mittlung des UV-C-Anteils zwischen 200 und 280 nm. Für die Ermittlung des UV-B-Anteils ist ein Langpaßfilter mit einer Kantenlage bei 320 nm vorteilhaft. Dieser Filter schneidet den UV- Anteil unter 320 nm ab; im Vergleich mit der vorgenannten Messung bei 280 nm ergibt sich der für Messungen im Freien wesentliche UV-B- Anteil.

Während die beiden ersten Filter im Handel als farblose Gläser zur Verfügung stehen empfiehlt sich als dritter Filter die Verwendung eines Gelbglas-Langpaßfilters mit einer Kantenlage bei 375 nm. Mit diesem Filter wird der UV-An­ teil unter 375 nm abgeschnitten. Die Differenz zur Messung bei 320 nm ergibt den UV-A-Anteil der Strahlung.

Bei Fehlen von ultravioletter Strahlung erge­ ben naturgemäß sämtliche Messungen mit Lang­ paßfiltern die gleichen Strahlungswerte, da sich nur das sichtbare Licht auswirkt, welches durch die genannten Langpaßfilter unbeeinflußt ist.

Die durch die Dioden erzeugten elektrischen Signale entsprechen dem Anteil des spektralen Strahlungsflusses, für den der Filter durch­ lässig ist, vermindert durch den Transmissi­ onsgrad des Filters. Dabei handelt es sich um eine Filterkennzahl, die sich unabhängig von Aufbau oder Wirkungsweise des Filters aus dem Verhältnis des ausdringenden spektralen Strah­ lungsflusses zu dem eingedrungenen Strahlungs­ fluß errechnet, wobei Reflexionsverluste keine Rolle spielen.

Ein Gerät zum Messen von Strahlung in einem bestimmten Spektralbe­ reich des natürlichen oder künstlichen Lichts, vorzugsweise im UV-Wellenlängenbereich, wobei in einem Strahlengang hintereinander ein se­ lektiver Filter und eine Photodiode angeordnet und Auswerte- und Anzeigeeinrichtungen vorhanden sind, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeich­ net, daß für eine Vergleichsmessung ein Strah­ lengang ohne Filter wählbar ist und/oder für weitere Messungen Filter mit unterschiedlichen Kantenlagen wählbar sind.

Ein derartiges Gerät dient dazu, aus wenig­ stens zwei verschiedenen Momentanmessungen einen Differenzwert zu bilden und das sich da­ durch ergebende elektrische Signal, welches dem von beiden Messungen eingegrenzten Spek­ tralbereich entspricht, einer Auswerteschal­ tung in Form eines Mikroprozessors für die di­ gitale Weiterverarbeitung oder eines Analogan­ zeigegeräts z. B. in Form einer Leuchtdioden­ zeile, zuzuführen.

Bei einem derartigen Gerät ergibt sich zwi­ schen einer Öffnung im Gehäuse und einer im Inneren des Gehäuses angeordneten Photodiode ein Strahlengang, wobei die Intensität der Strahlung mit oder ohne Filter entsprechend dem weiter oben erläuterten Verfahren gemessen werden kann. Die Vergleichsmessung, bei wel­ cher kein Filter in den Strahlengang einge­ schaltet ist, dient, bezogen auf die Anwendung im UV-Wellenlängenbereich zur Ermittlung der Strahlung unter Einschluß des UV-C-Bereichs. Wo dies nicht erforderlich ist kommen nur Mes­ sungen mit einem Filter im Strahlengang in Frage. Im übrigen sind optische Einrichtungen nicht erforderlich, d. h. das Gerät umfaßt le­ diglich ein oder mehrere Langpaßfilter mit möglichst steiler Absorptionskante und ein oder mehrere UV-taugliche Silizium-Photodi­ oden, je nachdem ob mit einem oder mehreren Strahlengängen gearbeitet wird. Eine Reduzie­ rung auf nur einen einzigen Strahlengang, in welchen die unterschiedlichen Filter ein­ schaltbar sind, ist bevorzugt dadurch möglich, daß zum Einschalten der Filter ein rotierender Filterträger vorgesehen ist. Dieser kann in Form einer Scheibe ausgebildet sein, derart, daß die Rotationsachse des Filterträgers par­ allel zum Strahlengang verläuft; er kann aber auch als Rotor mit senkrecht zum Strahlengang verlaufender Achse ausgebildet sein, wobei die Filter in einer Ebene rotieren, in welche die vom Strahlengang beschriebene Gerade fällt.

Damit die Auswerteeinheit die jeweiligen Mes­ sungen mit oder ohne Filter und auch nach Art des verwendeten Filters differenziert erkennen kann, ist sie zweckmäßig mit einer die Meß­ folge bestimmenden Synchronisiereinrichtung verbunden. Eine derartige Synchronisierein­ richtung kann entweder durch zusätzliche im Strahlengang angeordnete lichtempfindliche Bauteile gebildet sein; sie kann aber auch un­ mittelbar aus dem vom optisch-elektronischen Wandler gelieferten elektrischen Signal abge­ leitet sein.

Um eine problemlose Verwendung des erfindungs­ gemäßen Geräts im Freien zu gewährleisten, ist vorteilhaft, daß der rotierende Filterträger mittels eines durch Solarzellen, Akku oder Batterie gespeisten Elektromotors angetrieben ist.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Geräts beschrieben.

Die Zeichnung zeigt schematisch den Strahlen­ gang des Lichts, welches durch eine Öffnung 1 in das Innere des Gehäuses 11 eines Meßgeräts gelangt. Hinter der Öffnung 1 befindet sich im Inneren des Gehäuses eine durch einen Elektro­ motor 9 rotierend angetriebene Scheibe 2, die als Filterträger dient. Eine Ansicht A der Scheibe 2 parallel zu ihrer Rotationsachse ist gesondert dargestellt. Man erkennt vier etwa gleichgroße und mit gleichem radialen Abstand angeordnete Lochbereiche, von denen einer ohne Filter, d. h. offen ist, während die drei wei­ teren jeweils durch einen optischen Glasfilter 3 ausgefüllt sind mit den Bezeichnungen WG 280, WG 320 und GG 375, wobei die Zahl die je­ weilige Kantenlage des Filters 3 bedeutet, die Abkürzung WG für farblose Gläser, die Abkür­ zung GG für Gelbgläser steht. Ein weiterer kleiner Lichtdurchlaß 8 in der Scheibe 2 dient der Synchronisation, die es der Auswerteelek­ tronik ermöglicht, die Position des Wahlbe­ reichs ohne Filter zu erkennen. Statt dessen kann auch eine von der Auswerteelektronik er­ kennbare Folge kleinerer Lichtdurchlässe 7, die bei der Rotation der Scheibe 2 den Strah­ lengang durchschneiden, vorgesehen sein. Beide Möglichkeiten sind in der Zeichnung schema­ tisch dargestellt durch entsprechende Eingänge in eine Auswerteelektronik 5. Im Strahlengang hinter der Scheibe 2 ist eine Si-Photodiode 4 angeordnet, die ebenfalls mit einem Eingang der Auswerteelektronik verbunden ist. Der Aus­ werteelektronik ist eine Anzeigeeinrichtung 6 nachgeschaltet, für welche beliebige Ausfüh­ rungsformen in Frage kommen, z. B. eine digi­ tale Anzeige, eine analoge Zeigerdarstellung oder ein akustisches Signal. Ergänzend ist noch die Stromversorgung durch Pfeile 10 sche­ matisch eingezeichnet; sie ist an den Motor 9, an die Auswerteelektronik 5 und an die Anzei­ geeinrichtung 6 angekoppelt.

Solange das erfindungsgemäße Gerät eingeschal­ tet ist, wird die Scheibe 2 durch den Motor 9 angetrieben d. h. es finden laufend Momentan­ messungen statt, wobei durch die Auswerteelek­ tronik 5 jeweils nur die Messungen einer Um­ drehung miteinander verglichen werden. Über die Anzeigeeinheit 6 kann der Benutzer somit den Momentanwert der Strahlung in den ver­ schiedenen UV-Bereichen ablesen; eine entspre­ chende Einrichtung zur Bereichsumschaltung ist in der Zeichnung aus Gründen der Vereinfachung weggelassen. Für ein Gerät, welches ausschließlich im Freien zur UV-B-Messung ver­ wendet wird, genügt es, wenn die Scheibe 2 le­ diglich zwei Lochdurchlässe mit den Filterein­ sätzen WG 280 und WG 320 enthält. Auf Seiten der Anzeigeeinrichtung kann dabei auf jede Bereichsumschaltung verzichtet werden. An­ stelle eines rotierenden Filterträgers könnte es besonders bei dieser einfachen Ausführungs­ form für die UV-B-Messung genügen, genau zwei Strahlengänge für WG 280 und WG 320 in Kombi­ nation mit entsprechenden Silizium-Photodioden vorzusehen, wobei beide Photodioden mit der Auswerteelektronik 5 verbunden sind und in ständigem kurzzeitigen Wechsel abgefragt wer­ den. Das ermittelte und entsprechend korri­ gierte bzw. verstärkte Differenzsignal erzeugt dann in der Anzeigeeinheit eine Anzeige für die mittlere Strahlungsintensität bzw. den mittleren Strahlungsfluß im UV-B-Bereich.

Claims (15)

1. Verfahren zum Messen der Strahlung eines Spektralbereichs als Ergebnis einer Diffe­ renzwertbildung, für welche ein Teil der Strahlung selektiv gefiltert und auf Photoelemente geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Differenzwertbildung wenig­ stens zwei verschiedene Momentanwert- Messungen mit jeweils einem selektiven Filter gleichzeitig oder nahezu gleichzei­ tig durchgeführt werden.

2. Verfahren zum Messen der Strahlung eines Spektralbereichs als Ergebnis einer Diffe­ renzwertbildung, für welche ein Teil der Strahlung selektiv gefiltert und auf Photoelemente geleitet wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß Messungen mittels selektiver Filter durchgeführt werden
• - daß zusätzlich eine Vergleichsmessung im wesentlichen über das gesamte Spektrum des Lichts durchgeführt wird und
• - daß gleichzeitig oder nahezu gleich­ zeitig wenigstens eine selektive Mes­ sung im UV-Wellenbereich zwischen 200 und 380 nm Wellenlänge durchgeführt wird und
• - daß für die Auswertung Differenzen zwischen jeweils zwei Meßwerten ermit­ telt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen von Strahlungsanteilen im UV-Wellenbereich Messungen mittels Filtern mit Absorptionskanten im Wellenlängen­ bereich zwischen 200 und 380 nm durchge­ führt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels im UV-Wellenbereich selektiver Filter und jeweils nachgeschalteter UV- tauglicher Photodiode wahlweise drei selektive Messungen durchgeführt werden, nämlich eine erste bis etwa 280 nm, eine zweite bis etwa 320 nm und eine dritte bis etwa 380 nm Wellenlänge, derart, daß drei typische UV-Anteile folgenden Differenzen entsprechen:
UV-C (200 bis 280 nm) = Vergleichsmessung abzüglich erste Messung;
UV-B (280 bis 320 nm) = erste Messung abzüglich zweite Messung;
UV-A (320 bis 380 nm) = zweite Messung abzüglich dritte Messung.

5. Gerät zum Messen von Strahlung in einem bestimmten Spektralbereich des natürlichen oder künstlichen Lichts, wobei in einem Strahlengang hintereinander ein selektiver Filter (3) und eine Photodiode (4) an­ geordnet und Auswerte- und Anzeigeein­ richtungen vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet,

• - daß für eine Vergleichsmessung ein Strahlengang ohne Filter wählbar ist und/oder
• - daß für weitere Messungen Filter (3) mit unterschiedlichen Kantenlagen wählbar sind.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere UV-Langpaßfilter und UV-taugliche Silizium-Photodioden vorgese­ hen sind.

7. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Messung ein gesonderter Strahlengang vorgesehen ist.

8. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Strahlengang vorgesehen ist, in welchen die unterschiedlichen Filter (3) einschaltbar sind.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum wechselnden Einschalten der Filter (3) ein rotierender Filterträger vorgese­ hen ist.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse des Filterträgers parallel oder senkrecht zum Strahlengang verläuft.

11. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteelektronik jeweils aus der Differenz zweier Messungen jeweils ein Differenzsignal für typische UV-Anteile ermittelt.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik (5) das Diffe­ renzsignal entsprechend der spektralen Diodenkennlinie verstärkt.

13. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik (5) mit einer die Meßfolge bestimmenden Synchronisier­ einrichtung (7; 8) verbunden ist.

14. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik (5) mit einer optischen oder akustischen Anzeigeeinheit (6) verbunden ist.

15. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterträger mittels eines durch Solarzellen, Akku oder Batterie gespeisten Elektromotors (9) angetrieben ist.