DE636170C

DE636170C - Verfahren zur Messung, zum Vergleich und zur Fernanzeige von Lichtstroemen

Info

Publication number: DE636170C
Application number: DEN34694D
Authority: DE
Original assignee: Julius Pintsch AG
Current assignee: Julius Pintsch AG
Priority date: 1932-12-30
Filing date: 1932-12-30
Publication date: 1936-10-05

Description

Verfahren zur Messung, zum Vergleich und zur Fernanzeige von Lichtströmen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung, zum Vergleich und zur Fernanzeige von zwei oder mehreren Lichtströmen bzw. Zustandsgrößen, die in Lichtwerte umgewandelt werden können. Das Verfahren findet insbesondere Anwendung bei der Messung von Lichtabsorptionen. Bei solchen Messungen ist stets das Verhältnis zweier Lichtströme zu ermitteln. Es sind Verfahren bekannt, bei denen das Licht der beiden zu verkleichenden Lichtströme abwechselnd periodisch auf eine lichtelektrische Zelle wirkt. Durch Verwendung von Kommutatoren in dem Zellenstromkreis wird der Photostrom so durch das Meßinstrument geführt, daß das Meßinstrument die Differenz der beiden den zu vergleichenden Lichtströmen zugeordneten Photoströme anzeigt und so den Vergleich der beiden Lichtströme ermöglicht. Bei der Kommutierung des Zellenstromes treten jedoch durch die Unvollkommenheit der mechanischen Konstruktion bedingte Fehler auf, die von derselben Größenordnung, wie die zu vergleichenden Größen sind, so.daß dieses Verfahren praktisch nicht brauchbar ist. Auch die Entfernung der Gleichstromkomponente aus dem Zellenstrom vor seiner Kommutierung mittels Transformatoren besitzt eben so große .Nachteile, da durch die Transformatoren die Gleichstromimpulse nicht formgetreu übertragen werden.
Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß die periodisch abwechselnd die Photozelle beeinflussenden Lichtströme zwischen je zwei Wechseln mehrfach unterbrochen werden. Die Erfindung hat ferner Vorrichtungen zur Ausübung dieses Verfahrens zum Gegenstand. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das periodische Umschalten und die zwischen je zwei Wechseln stattfindenden Unterbrechungen der beiden Lichtströme durch eine einzige rotierende Scheibe, die auf etwas weniger als den halben Umfang mit Zähnen oder Löchern versehen ist und mit zweidiametral gegenüberliegenden Umfangspunkten in den Strahlengang der beiden Lichtströme eingeschaltet ist. Weitere Gegenstände der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
in den beiliegenden Zeichnungen sind verschiedene Einrichtungen gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt: Abb. i eine Einrichtung mit zwei rotierenden Scheiben und Doppelspulenmeßwerk mit mechanischem Umschalter, Abb. z eine rotierende Scheibe in der Aufsicht, Abb.3 den mechanischen Umschalter im Schnitt, Abb. d. ein abgeändertes Meßwerk für die Einrichtung nach Abb. i, Abe. 5 eine Einrichtung ähnlich der Abb. r , jedoch mit Photozellenumschalter und Abb. 6 eine Einrichtung-mit einer einzigen rotierenden Scheibe.
In Abb. i stellt L eine Lichtquelle dar, über welcher auf einer Welle 13; die durch einen Motor M getrieben wird, zwei Zahnscheiben i i und i2 sitzen. Die beiden Zahnscheiben sind gegeneinander versetzt und zum. Teil als Blenden ausgebildet, wie sich aus' Abb. 2 ergibt, in welcher die Zahnscheibe r.-z dargestellt ist. Man erkennt, daß der untere Teil der Zahnscheibe i2 in Abb. 2 die Blende bildet. Dieser Blendenteil umfaßt einen etwa größeren Bereich als i8o°, damit die Abblendung etwas länger dauert als die Einwirkung des modulierten Lichtes -auf die Photozelle.
Die Zahnscheibe i i ist genau so ausgebildet wie die Zahnscheibe 12, nur ist sie gegenüber der Zahnscheibe 12 versetzt angeordnet, d. h. der Blendenteil liegt gegenüber dem Blendenteil der Zahnscheibe i2 um i8o° verdreht.. - -Bei der Drehung der Zahnscheiben i i und 12 wird abwechselnd das eine bzw. das andere der beiden Lichtbündel, welche zu den Sammellinsen gelangen, unterbrochen, so daß die betreffenden Lichtstrahlen einmal auf kurzem Weg und das andere Mal nach dem Durchlaufen det Meßstrecke -zur Photozelle Ph gelangen. Der kürzere Weg kommt dadurch zustande, daß -das Licht der Lichtquelle L bei der in der -Abb. i .gezeigten Stellung der Zahnscheibe i2 durch die Sammellinse auf den Spiegel S3 geworfen, von diesem nach dem Spiegel S4 geleitet und von da durch die Öffnung 15 des Hohlspiegels 1:4 zur Photozelle Fit geschickt wird. Das Licht, welches die Meßstrecke durchläuft, kann erst dann austreten, wenn die Scheibe i i sich im Verhältnis zu der in der Abb. i gezeichneten Lage um i8o° gedreht hat. Es wird dann nach Durchlaufen der Meßstrecke von dem Spiegel S nach dem Hohlspiegel 1¢ geworfen, der es auf die Photozelle vereinigt. Man erkennt leicht, daß abwechselnd Licht auf dem kurzen Weg und Licht über die Meßstrecke der Photozelle zuströmt.
Dadurch, däß die Blendenscheiben i i und i2 gleichzeitig als Zahnscheiben ausgebildet sind, erfährt das Licht eine Modulation, so daß in der Photozelle Wechselströme entstehen. Diese Wechselströme werden verstärkt und über einen Umschalter 17 zu einem Ouotientenmesser 16 geführt. Der Umschalter sitzt auf der gleichen Welle 13 wie die Zahnscheiben i i und 12 und läuft daher synchron mit denselben. Er ist so eingerichtet, daß beim Wechsel der Abblendung auch ein Wechsel in der Spule des Quotientenmessers eintritt. .
Die Ausbildung der Scheiben des Umschalters 17 ist aus Abb. 3 ersichtlich. Aus ähnlichen Gründen wie bei den Zahnscheiben i i und 12 ist auch hier der isolierende Teil etwas über den Umfang von i So' verlängert; um eine vorzeitige Stromschließung zu vermeiden.
Die gleiche Einrichtung ist in Abb.4 dargestellt, nur mit dem Unterschied, daß sieh an den Verstärker 1 8 ein Gleichrichter i 9 anschließt, der über den Umschalter 17 zu einem Kreuzspuleninstrument 2o führt. Auf diese Weise können die aufeinanderfolgenden Gle,ichstroanimpulse, welche zweckmäßig durch Drosseln und Kondensatoren geglättet sind, miteinander verglichen werden.
Es ist nicht erforderlich, einen rotierenden Umschalter anzuwenden. Man kann den gleichen Effekt auch dadurch erreichen, daß man -an Stelle des Umschalters eine lichtelektrische Zelle verwendet, wie es in Abb. 5 beispielsweise gezeigt ist. Hinter dem Spiegel-S3, der eine öffnung 22- aufweist, ist eine Photozelle 23 angeordnet, der das Licht in regelmäßigen Zwischenräumen, welche durch die Blende 12 und ihre Bewegung gegeben sind, zufällt. Diese Photozelle steuert ein Relais 21, das seinerseits mit dem Verstärker 24. und dem Quotientenmesser 16 in Verbindung steht. An' Stelle des mechanischen Relais :2i kann auch ein gesteuerter Gleichrichter (Thyratron) treten.
Schließlich ist es auch möglich, mit einer einzigen Zahnscheibe - auszukommen. Man verwendet dann zweckmäßig eine Anordnung, wie sie Abb. 6 zeigt. Mit L ist die Lichtquelle bezeichnet, deren Strahlen durch die Sammellinse 25 dem Spiegel 26 und von da dem Spiegel 27 bzw. durch die Linse 28 und die öffnung 29 der Photozelle 3o zugehen. Andererseits wird ein Lichtbündel durch die Linse 31 über die Meßstrecke geschickt, von der es auf den Hohlspiege132 zurückkehrt. Der Hohlspiegel wirft die Strahlen auf die Photozelle 3o, die somit nacheinander von zwei verschiedenen Lichtströmen getroffen wird. Die erhaltenen Wechselströme verstärkt man in dem Verstärker 33 und leitet sie über einen Umschalter 3d., der auf derselben Welle sitzt wie die Zahnscheibe 35 und daher synchron von dem Motor M betätigt wird, zu dem Quotientenmesser 36.» Da bei den meisten trüben.Medien die Absorption oder die Streuung von der Wellenlänge des verwendeten Lichtes abhängt, kann bei derartiger Absorptionsmessung leicht ein Fehler dadurch entstehen, daß die beiden Wege verschieden spektrale Absorption aufweisen. Ändert sich die Lichtquelle, etwa eine Glühlampe, durch Spannungsschwankungen in der spektralen Energieverteilung der Emission, so kann bereits eine Änderung des Verhältnisses der beiden Lichtströme-angezeigt werden, auch wenn das Medium sich dabei nicht verändert hat.
Um diese Wirkung auszuschalten, v erwen: det man zweckmäßig Filter, durch die ein bestimmter Spektralbezirk aus dem Lichtstrom herausgenommen und zu der Messung benutzt wird. Man kann auch so vorgehen, daß für die beiden Lichtwege, «-elche miteinander verglichen werden sollen, die gleiche spektrale Absorption vorgesehen wird. Schließlich kann man diese Eigentümlichkeit auch dazu verwenden, um durch aufeinanderfolgende Benutzung verschiedener Filter die Struktur des Mediums oder seine Färbung zu ermitteln.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Messung, zum Vergleich und zur Fernanzeige von zwei oder mehreren Lichtströmen bzw. Zustandsgrößen, die in Lichtwerte umgewandelt werden können, bei dem die Lichtströme periodisch abwechselnd eine Photozelle beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei Wechseln .mehrere Unterbrechungen des jeweils wirksamen Lichtstromes stattfinden.
2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das periodische Umschalten und die zwischen je zwei Wechseln stattfindenden Unterbrechungen der beiden Lichtströme durch eine einzige rotierende Scheibe erfolgt, die auf etwas weniger als den halben Umfang- mit Zähnen oder Löchern versehen ist und mit zwei diametral gegenüberliegenden Umfangspunkten in den Strahlengang der beiden Lichtströme eingeschaltet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erhaltene Photozellenstrom durch einen Umschalter in die von den beiden Lichtströmen herrührenden Anteile zerlegt wird und diese Stromanteile getrennten Meßwerken eines Anzeigeninstrumentes zugeführt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung durch einen Kommutator erfolgt, der auf der Achse der Unterbrecherscheibe angebracht ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung durch ein Relais erfolgt, das von einer im Rhythmus der Wechsel beeinffußten Photozelle gesteuert wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung mit Hilfe zweier gesteuerter Ventilzellen erfolgt, die im Gegentakt arbeiten. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige ein Kreuzspuleninstrüment Verwendung findet, dessen Spulen die gleichgerichteten Stromanteile zugeführt werden.