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Einrichtung zur Bestimmung der mittleren Materialstärke von optisch
durchlässigen plattenförmigen Stoffen mit Fotozellen Die Dicke von plattenförmigen
Stoffen wird im allgemeinen auf mechanischem Wege durch Lehren, Tiefentaster u.
dgl. gemessen. Um die mittlere Dicke festzustellen, muß aus einer größeren Anzahl
von Einzelmessungen an den verschiedenen Punkten des Prüflings das Mittel gezogen
werden. Dieses Verfahren ist bei Platten größerer Ausdehnung zeitraubend sowie bei
Verwendung von Lehren wegen deren großer Abmessungen schwierig. Ferner ist das Meßergebnis
durch die Beobachtungsfehler jeder Einzelmessung ungenau.
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Gegenstand vorliegender Erfindung ist daher eine Meßvorrichtung für
lichtdurchlässige Stoffe, wie beispielsweise Schaufensterglas, Celluloid, Glimmer,
die unter Benutzung lichtelektrischer Zellen die genannten Schwierigkeiten vermeidet
und eine einfache und schnelle mittlere Dickenmessung gestattet. -Erfindungsgemäß
besteht die Einrichtung darin, daß ein Lichtstrahl mittels geeignet angebrachter
reflektierender Vorrichtungen die zu messende lichtdurchlässige Platte mehrfach
bzw. vielfach zickzackförmig durchsetzt. Die Helligkeit des austretenden Strahles
bzw. seine Intensitätsschwächung ist ein Maß für die mittlere Dicke der zu prüfenden
Platte und wird mittels einer lichtelektrischen Zelle gemessen. Die mehrfache zickzackförmzge
Durchsetzung der zu prüfenden Stoffplatte durch den Lichtstrahl hat zwei Vorteile:
i. Die einfache Durchsetzung würde bei stark lichtdurchlässigen Stoffen, wie Glas
u. dgl,eine zu geringe Empfindlichkeit ergeben. Durch die zickzackförmige Durchsetzung
wird die Lichtschwächung in geometrischer Reihe gesteigert und dadurch sehr wirksam.
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2. Durch die vorgeschlagene Anordnung wird die Dicke an einer größeren,
praktisch beliebig großen Zahl von Stellen gleichzeitig gemessen, so däß man durch
eine Messung einen Mittelwert über die Dicke einer ganzen Plattenbahn erhält.
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Durch Vornahme der Messung in mehreren nebeneinanderliegenden Bahnen
kann man gegebenenfalls durch eine verhältnismäßig geringe Zahl von Einzelmessungen
einen sehr guten Mittelwert erzielen, der von subjektiven Beobachtungsfehlern nur
wenig beeinfiußt ist.
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Die Einzelheiten der erfindungsgemäßen Einrichtung seien an Hand der
Abb. i bis q. erläutert, und zwar zeigt Abb. i ein Schaubild der Anordnung gemäß
der Erfindung, Abb. 2 den Lichtweg zur Fotozelle, Abb. 3 die Schaltanordnung
für
die Fotozelle und die Verstärkung der Fotoströme und Abb. q. eine weitere Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes.
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Mit z sind zwei voneinander getrennte Tischplatten bezeichnet, von
denen die eine den optisch durchlässigen Stoff 2 trägt, dessen Materialstärke gemessen
werden soll. An den Tischplatten sind mittels MetalIträger q. zwei parallele Platten
3 aus Holz, Eisenblech usw. befestigt, zwischen denen der zu untersuchende Stoff
2 während der Untersuchung liegt. Die Innenseiten der Platten 3 tragen ein oder
mehrere Paare Lichtreflektoren, beispielsweise mehrere Planspiegel 5 oder einen
einzigen Spiegel von hinreichender Länge, oder andere für eine mehrfache Reflektion
geeignete Mittel, während eine Projektionslampe 6 und eine fotoelektrische Zelle
7 auf je einem Ende der Platten 3 mittels Halter 8, die am Boden der Platte 3 befestigt
sind, angeordnet sind. Projektionslampe 6, Zelle 7 und Spiegel 5 werden zweckmäßig
in einer Geraden angeordnet, wobei die Spiegel derart eingestellt werden, daß der
Lichtstrahl mehrmals reflektiert wird, bevor er auf die Zelle fällt. Im allgemeinen
sollte der Lichtstrahl möglichst senkrecht zur Materialoberfläche auffallen. Eine
derartige optische Anordnung zeigt die Abb. q., in der die reflektierenden Flächen
5 unter einem solchen .Winkel zum Material 2 gestellt sind, daß das Licht praktisch
senkrecht auffällt, wodurch die Reflektionsverluste auf ein Mindestmaß herabgesetzt
werden.
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In Abb. 3 ist die Anode g der Fotozelle mit dem Gitter zo der Verstärkerröhre
zr bzw. mit dem ersten Gitter eines Mehrröhrensatzes und die Kathode 12 mit dem
negativen Pol der Batterie =3 verbunden. Die Heizung der Verstärkerröhre mit der
Anode x8 und der Kathode 1q. erfolgt durch die Batterie 1q.', die über eine verschiebbare
Anzapfung mit der Batterie 13 verbunden ist. Gitter xo ist ebenfalls über einen
Widerstand 15 und einen Anzapfer an die Batterie 13 angeschlossen. Im Ausgangskreis
des Verstärkers liegen ein Widerstand 16 und ein Stromerzeuger =7.
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Bei jedem Durchgang des Lichtstrahls durch das zu untersuchende Material
wird nun ein bestimmter Teil des Lichtes entsprechend der Durchlässigkeit des Materials
absorbiert und der Rest vom nächsten Spiegel wieder reflektiert. Auf. diese Weise
addieren sich die Lichtverluste nach einer geometrischen Reihe, wodurch die Empfindlichkeit
der Anordnung gegenüber den bekannten Anordnungen, bei denen nur ein Durchgang des
Lichtstrahles vorgesehen ist, bedeutend gesteigert wird. Der Durchlässigkeitsunterschied
der verschiedenen Materialschichten wird somit entsprechend der Anzahl der Lichtdurchgänge
vergrößert und kann so weit erhöht werden, bis alles Licht außer einer zur Einwirkung
auf die Fotozelle erforderlichen Lichtmenge absorbiert ist. Die hervorgerufenen
Fotoströme werden dann mittels einer oder mehrerer Verstärkerstufen verstärkt und
durch ein Milliamperemeter 17 o. dgl. angezeigt, das entsprechend den zu messenden
Größen geeicht sein kann. Infolge der erhöhten Empfindlichkeit dieser Anordnung
kann die Anzahl der Verstärkungen herabgesetzt werden, wodurch zugleich eine hohe
Verstärkung äußerer Störungskomponenten vermieden wird.
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Soll ein Material von unbekannter Materialstärke mit einem solchen
von bekannter Materialstärke verglichen werden, so werden die beiden Fotozellen
vorteilhaft in eine Brückenanordnung geschaltet. Die Zellen werden dann zweckmäßig
durch eine Lichtquelle erregt, die einerseits den bekannten und andererseits den
unbekannten Körper durchdringt.