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Vorrichtung zum Messen von Temperaturen Zusatz zum Patent 571 076
Es ist bekannt, die Temperatur strahlender heißer Körper durch Gesamtstrahlungspyrometer
und Teilstrahlungspyrometer zu be stimmen. Bei GJesamtstrahlungspyromletern ist
stets eine größere strahlende Fläche erforderiich, wobei man allerdings bei tech
nischen Instrumenten bis herunter auf 4000 C messen kann. Bei Teilstrahlungspyrometern
sowie bei den neuen Farbpyrometern kann man jedoch auch die Temperaturen klei nerer
Flächen, in gewissen Fällen sogar von Punkten messen. Man ist hierbei aber auf die
sichtbare Strahlung beschränkt, so daß diese Messer bei Temperaturen unter 700°
C versagen.
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Gegenstand des Patents 571 976 ist ein Verfahren zur Sichtbarmachung
von Tem peraturfeldern dadurch, daß strahlende heiße Körper durch die von den ultraroten
Strahlen mehr oder weniger bewirkte Auslöschung erregter Leuchtfarben auf einer
solchen er regten Leuchtfarbe optisch abgebildet werden.
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Es ist möglich, dieses Prinzip der optischen Abbildung von nicht
sichtbarer Strahlung zu Temperaturmessungen bis herunter auf 4000 C auch an verhältnismäßig
kleinen Flächen zu benutzen.
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Durch die vorliegende Erfindung wird die zweckmäßige bauliche Ausgestaltung
für eine Vorrichtung zum Messen von Temperaturen einzelner Stellen in Temperaturfeldern,
die nach Patent 571 076 durch eine erregte Leuchtfarbe optisch abgebildet werden,
ge schaffen. Nach der Erfindung besteht diese Vorrichtung aus einer in einem Gehäuse
drehbaren weißen Scheibe, deren eine Hälfte mit einem Leuchtphosphor versehen ist
und an geeigneter Stelle ein Loch besitzt£ hinter dem im geringen Abstand eine das
Loch verdeckende, ebenfalls mit Leuchtphosphor versehene Scheibe sich befindet,
einem zwischen beiden mit Leuchtphosphor versehenen Flächen verschiebbaren Graukieil,
einer Lampe zur Erregung des Leuchtphosphors, einer Optik. zur Erzeugung eines Bildes
des heißen Gegenstandes auf der einen Hälfte der drehbaren weißen Scheibe, einer
Optik zur Bletrachtung dieses Bildes, einem in den Strahlengang zur Erzeugung des
Bildes einschaltbaren Schwarzfilter und einer Blende zur vollständigen Abdeckung
dieses Strahlenganges. Die Zeichnungen geben eine schematische Darstellung der Vorrichtung,
deren Wirkungsweise im einzelnen aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht.
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In einem Gehäuse I befindet sich aurf einer hohlen Achse 2 befestigt
leine weiße ebene Scheibe 3, z. B. ein weißes Kartonblatt oder auch eine entsprechend
weiß gestrichene Blechscheibe, auf deren einer Hälfte durch
eine
Linse 4 der Körper, dessen Temperatur gemessen werden soll, abgebildet wird. Das
Bild erscheint auf dieser Scheibe im reflektierten Licht wie auf einer Mattscheibe
und kann über einen Spiegel 5 und Okular 6 anvisier werden. In der optischen Achse
der Linse 4 befindet sich auf der Scheibe 3 ein Kreis 7 von beispielsweise 2 mm
Durchmesser, der zur Einrichtung des Apparates auf die Stelle dient, deren Temperatur
gemessen werden soll. Die andere Hälfte der Scheibe ist mit einer Leuchtphosphorschicht
8 versehen und trägt in der gleichen Entfernung von der Achse wie der Kreis auf
der ersten Scheibenhälfte ein Loch 9 gleicher Größe, hinter dem sich in geringer
Entfernung durch einen -Arm 10 mit der Achse 2 verbunden eine ebenfalls mit Leuchtphosphor
in gleicher Weise versehene kleinere Scheibe 1 1 befindet, die zweckmäßig etwas
größer als das Loch in der Scheibe 3 ist. Mittels einer Glühlampe 12 werden nun
zunächst sowohl Leuchtphosphor 8 wie - auch Leuchtphosphor 1 1 durch ein entsprechendes
Filter I3 zum Selbstleuchten so lange angeregt, bis sie ihre höchste Leuchtkraft
erlangt haben, was etwa 1/2 bis I Min. je nach der Lichtstärke der Lampe dauert.
Danach wird die Scheibe 3 mittels der Achse 2 und dem Handrädchen 14 um I800 gedreht,
so daß die mit Leuchtphosphor versehene Hälfte an Stelle der freien sich befindet.
Bei der Drehung schiebt sich zwischen die beiden mit Phosphor versehenen Scheiben
8 und 11 ein Graukeil 16, der in eine auf einer Glasscheibe 15 angebrachten Blende
17 endet und in seiner Endstellung z. B. durch einen Anschlag I8 mit einer der Scheiben
gekuppelt und so mitgenommen wird. Mit der Achse 2 ist ferner auf der gleichen Seite
wie die mit Phosphor versehene Fläche der Scheibe 3 ein nurUltrarot durchlassendes
Schwarzfilter 19 verbunden, das bei der Drehung der Achse um I800 in den Strahlengang
der Linse 4 gerät.
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Durch die durch die Linse 4 einfallenden und von dem Filter 19 durchgelassenen
ultraroten Strahlen wird nun die Leuchtkraft des Phosphors 8 mehr oder weniger ausgelöscht,
so daß, durch das Okular 6 betrachtet, auf der mit Leuchtphosphor 8 versehenen Scheibe
3 ein entsprechend grau getöntes Bild des heißen Körpers erscheint. Nach einer genau
begrenzten Zeit, die für ein bestimmtes Temperaturintervall jeweils genau festgelegt
ist, wird durch leine durch die hohle Achse 2 hindurchgehende Achse 20 eine mit
dieser fest verbundene Blende 21 mittels des Griffs 22 vor - die Linse gedreht und
damit die Strahlung abgeblendet. Während dieser Zeit erscheint das Loch 9 in der
mit keu, chtphosphor versehenen Fläche 8 schwarz, da der Phosphor II durch die Blende
abgeblendet ist. Dreht man nun den Graukeil 16 durch den ringförmigen - Schieber
23 so weit zurück, daß die Helligkeit des nicht ausgelöschten Leuchtphosphors II
genau der Helligkeit der Umgebung des Loches entspricht, d. h. daß das Loch in dem
Phosphor 8 optisch verschwindet, so gibt die Stellung des Graukeils 16 bzw. des
zu seiner Bewegung am Gehäuse außen vorhandenen Schiebers 23, der eine Marke trägt,
ein Maß für die durch die ultraroten Strahlen hervorgerufene Auslöschung, damit
aber ein Maß für die Stärke dieser Strahlung selbst, d. h. für die Temperatur des
Körpers an dieser Stelle. Nach entsprechender Eichung des Graukells kann also die
Temperatur der anvisierten Stelle des heißen Körpers an der Stellung des Schiebers
23 abgelesen werden. Da die Auslöschung des Phosphors noch bei 400° des strahlenden
Körpers nach 2 Min. noch eine vollkommen zur Messung ausreichende Schwärzung ergibt,
kann man bis zu dieser Temperatur bequem mlessen. Da ferner die Schwärzung des angeregten
Leuchtphosphors durch die ultraroten Strahlen mit der Zeit zunimmt, kann man durch
Verkürzung der Auslöschzeit auch höhere Temperaturen messlen. Durch Zurückdrehen
der Phosphore 8 und 1 1 in die Erregungsstellung wird gleichzeitig durch den Anschlag
18 auch die Glasplate mit dem Graukeil 16 in die Stellung zurückgedreht, bei der
die Blende 17 gerade in der optischen Achse der Linse 4 liegt.
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Sofern man die richtige Einstellung der Blende 17 jeweils von Hand
vornehmen will, kann der Anschlag auch weggelassen werden.
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Man kann auch an Stelle des Phosphors II Strahlen der Lichtquelle
12 direkt durch zwei reflektierende Prismen oder entsprechende Spielgel von hinten
unter Vorschaltung eines Glelbfilters, um den gleichen Farbton zu erhalten, auf
ein Loch im Spiegel 5 fallen lassen und das verschiebbare Graufilter hinter dem
Loch des Spiegels 5 anordnen.
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Man kann schließlich auch durch entsprechende Prismenanordnung den
Phosphor I I sich ersparen und direkt ein Stück des Phosphors 8, der nicht durch
die Bildstrahlen ausgelöscht ist, durch das Loch im Spiegel betrachten oder einen
gesonderten, mit Phosphor präparterten Schirm, der gleichzeitig mit Phosphor 8 bestrahlt
wird, als Lichtqwelle für das Loch benutzen.