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Optisches Pyrometer DieTeanperaturen von glühendem oder flüssigem
Eisen, Stahl oder anderen Körpern in glühendem oder flüssigem Zustande werden bekanntlich
nach der Intensität der Strahlung bzw. der Farben unterschieden. Ihre Messung erfolgt
unter anderem auch mittels optischer Pyrometer, welche die allgemeine Strahlung
und die Helligkeit oder auch das Intesitätsverhältnis der einzelnen Farben berücksichtigen.
Abgesehen von der Schwierigkeit der Handhabung Idieser Pyrometer sind auch die hierbei
erzielten Meßergebnisse, insbesondere für die niedrigeren Temperaturgrade, nicht
zufriedenstellend, weil die anzeigenden Teile dieser Pyrometer im unteren Teil der
Skala ziemlich unwirksam sind bzw. beim Anvisieren der Glühkörper die Erkennung
dunkel roter Farben wegen zu starker Absorption der Strahlen, die durch eine größere
Anzahl von Filtern und optischen Gläsern hindurchdringen müssen, wesentlich erschwert
ist. Beispielsweise wird bei dem bekannten Glühfadenpyrometer die Helligkeit des
zu messenden Glühkörpers optisch unmittelbar mit derjenigen einer Vergleichsiampe
verglichen, welche mittels eines Widerstandes auf die gleiche Helligkeit aufgeheizt
wird. Die dadurch sich ergebende EMK des die Vergleichslampe speisenden Stromes
dient dann in geeigneter Eichung zur unmlittellbaren Ablesung der Temperatur. Dabei
besteht aber der Nachteil, daß der Stromverbrauch der Vergleichslampe für die verschiedenen
Helligkeitsgrade nicht konstant ist, sondern sich bei längerer Gebrauchsdauer der
Lampe allmählich steigert, so daß gleichen Helligkeitswerten mit der Zeit immer
höhere Temperaturen der Skala zugeordnet sind. Es ist daher erforderlich, diese
Skala vor jeder Niessung mittels einer konstanten Lichtquelle, beispielsweise einer
radioaktiven Substanz neu zu eichen, was die Verwendung derartiger Pyro meter erheblich
erschwert und zu .4blesungsfehlern führt. Dazu kommt noch, daß im unteren Teil des
Meßbereichs dieser Pyrometer nur eine ungenaue Ablesung der Temperaturen
möglich
ist, da bei der sich hier rasch ändernden Helligkeit der Lampe nur geringe Steigerungen
der EMh eintreten, die dann nur kleine Zeigerausschläge au;f der Skala des Meßinstrumentes
bewirken. Nun hat man sich bereits bemüht, diesem Übelstand durch besondere Wahl
des Glühfadens der Vergleichslampe einigerln aßen abzulielfen, da bekanntlich bei
niedrigen Temperaturen die EMK des Stromes sich bei Kohlenfadenlampen wesentlich
stärker ändert als bei Metalldrahtlampen. Obwohl man also bei der Verwendung von
Kohlenfadenlampen hei derartigen Meßinstrumenten und mit unterdrücktem Nullpunkt
bzw. bei geeigneter Einteilung des Meßbereichs erreicht hat, daß sich auch bei niedrigeren
Temperaturen sowie hei Verwendung kleinerer Instrumente brauchbare Messungen ergeben
konnten sich diese Kohlenfadenlampen im praktischen Gebrauch nicht einführen, weil
sie bei der Herstellung sehr ungleichmäßig ausfielen und dadurch der Ersatz erschwert
wird. Auch war es natürlich auch hier erforderlich, die Skala wegen der Alterungserschinungen
dieser IZohlenfadenlampen vor jeder Messung neu zu eichen.
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Sun weiß man von der Herstellung von Strommessern, daß die Verwendung
einer Selenzelle eine gute Ablesung der Temperaturverhältnisse gerade im unteren
Bereich der Meßskala ermöglicht. So besteht beispielsweise nach Stanek ein optischer
Strommesser aus einem Glühfs den oder einem Glühband, dessen Licht fieber ein Linsensystem
auf eine Selenzelle wirkt, wobei dann der erzeugte Strom den Zeiger eines Galvanometers
bewegt. Hier wird also die Intensität des ausgestralllten Lichtes des Glühfadens
zur Messung der Stromkärke, insbesondere von Hochfrequenzströmem, benutzt. Der Glühkörper
muß aber dabei aus einer ganz bestimmten Legierung bestehen und genauestens dimensioniert
sein Auch hier ist somit vor jeder Messung eine besondere genaue Eichung der Skala
des Meßinstruments erforderlich.
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Von der Verwendung derartiger Selenzellen zur Feststellung der IIclligkeitswerte
bei optischen Pyrometern hat man jedoch bisher nur einen sehr beschränkten Gebrauch
gemacht. Das liegt nicht nur daran, daß diese Selenzellen gleichfalls Alterungserscheinungen
unterworfen sind, die durch äußere Einwirliungen, insbesondere der Luftfeuchtigkeit,
noch erhöht werden, sondern insbesondere daran, daß infolge der direkten Bestrahlung
durch den Glübkörper Wärmespannungen usw. in der Selenzelle auftreten, die zu Meßfehlern
und Fehlablesungen Anlaß geben.
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Gegenstand der Erfindung ist nun ein neues optisches Pyrometer mit
zum monochromatischen Vergleich mit dem strahlenden Körper dienender Vergleichslampe,
bei dem ztnu Bestimmen der Helligkeit der Vergleichslichter eine gleichzeitig von
diesem angestrahlte Selenphotozelle angeordnet ist. Die Verwendun der Selenzelle,
die hier vor der Einwirkung der Luftfeuchtigkeit un.d vor übermäßi ger Beanspruchung
und somit auch vor vorzeitigen Alterungserscheinungen weitgehend geschützt ist,
ermöglicht die Ablesung auch niedrigerer Temperaturen am Anfang der Skala mit einer
Genauigkeit bis zu 5 C und am Ende bis zu 20 C. Dabei wird eine Stromspannung bis
zu 0,2 Volt bei einer EMK bis zu 30 mA erreicht.
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Wohl wird auch bei der Erfindung eine Vergleichslampe verwendet,
deren Licht auf die Lichtstrahlung des Glühkörpers abge stimmt wird, aber zum Messen
des erzeugten Helligkeitsgrades dient nicht mehr der Stromverbrauch dieser Vergleichslampe,
der ja fiir die verschiedenen Helligkeitsgrade nicht konstant ist, sondern lediglich
der in der zwischengeschalteten Selenzelle erzeugte Strom.
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Dabei wird aber diese Selenzelle nicht vom Glühkörper selbst angestrahlt,
sondern lediglich vom Licht der auf diesen Glüllkörper abgestimmten Vergleichslampe,
was den Vorteil bietet, daß eine Erwärrmung der Selenzelle mit ihren Nachteilen
wegfällt. Auch kann man für den optischen Vergleich durch Einschalten von roten
oder grauen, also bunten Filtern den Meßbereich der Skala leicht nach oben oder
nach unten vergrößern, die Ablesung selbst also in den günstigsten Teil der Meßskala
rücken.
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Die neue Einrichtung ist insofern sehr zweckmäßig, als d.ie Verbindung
der Selenzelle mit der Vergleichslampe und dem Fernrohr des Pyrometers in sehr einfacher
Weise durch eine schräge Glasplatte gebildet werden kann, in deren Mitte sich ein
kleiiier Spiegel befindet, der bei nicht eingestellter Vergleichslampe als dunkler
Punkt auf dein zu messenden Leuchtkörper erscheint, aber bei richtiger Einstellung
der Vergleichslampe vollkommen aus dem Gesichtsfeld verschwindet.
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Der große Vorteil dieser Einrichtung besteht also darin, daß man
auch für den unteren Teil der Meßskala bei Verwendung der Selenzelle eine günstige
Ablesungsmöglichkeit erhält, während gleichzeitig eine Sacheichullg des Instruments
vor den Messungen wegfällt, da diese Selenzellen weitgehend vor Alterungserscheinungen
geschützt sind und somit bei gleichen Helligkeitsgraden im allgemeinen eine gleiche
EMK erzeugen. Erst nach längerer Gebrauchsdauer kann es notwendig werden, die Stromabgabe
der Selenzelle nachzueichen. Das neue optische Pyrometer
ist daher
stets gebrauchsfertig und ermöglicht eine rasche und sichere Ablesung der Meßtemperaturen.
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Die Erfindung ist an einem in den Abb. 1 und 2 schematisch dargestellten,
an sich aber nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Pyrometer
erläutert, und zwar zeigt: Abb. 1 die erfindungsgemäß angeordnete Selenzelle in
ihrem Zusammenbau mit den übrigen Teilen eines Pyrometers, Abb. 2 eine schematische
Darstellung ihrer Wirkungsweise.
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Das Pyrometer besteht aus einem Fernrohr a mit den farbigen Filtern
und dem Reflexspiegel, dem anzeigenden Teil b mit der erffindungsgemäß angeordneten
Selenzelle 2 und dem Reflektor c mit der Glühlampe. Das Fernrohr a mit dem Okular
6 und dem Objektiv 7 wird auf den Glühkörper x oder die Ofenöffnung eingestellt.
Im Kreuzunnngspunkt der Lichtstrahlen zwischen den Linsen 6 und 7 des Fernrohrs
ist auf der Visierachse im Winkel von etwa 65° eine runde Glasscheibe 1 angebracht,
welche in der Mitte einen kleinen dreickigen oder viereckigen Spiegel von etwa 0.5
mm Seitenlänge trägt Dieser Spiegel befindet sich unmiftelbar in den Lichtstrahlen
des anvisierten Körpers und ist auf diesem als dunkles Zeichen sichtbar. Während
der Belichtung der in einer geschlossenen Kammer eingebauten Selenzelle 2 durch
die Lampe 9 dringt ein Teil der Lichtstrahlen durch eine kleine Öffnung der kammer
hindurch und trifft auf die erwähnte Spiegelmarke. Dabei ist es zweckmäßig, die
Öffnung der Selenzelle mit einer Mattscheibe 8 zu verdecken, um das Licht zu zerstreuen.
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Gemäß der visierten Temperatur wird zwischen Spiegel und Okular ein
rotes Filter 3 und zwischen Spiegel und Objektiv ein graues filter 4 zum monochromatischen
Vergleich zwischen der Farbe des Spiegels und der Farbe des Strahlungskörpers x
eingesetzt.
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Die Intensität der Lichtstärke der Glühlampe wird durch den Widerstand
5 geregelt. Die EMK des erzeugten Stromes ist dabei lediglich von der Belichtung
der Selenzelle durch die Glühlampe abhängig und erreicht eine Stärke von etw;a 30
mA bei etwa 0,2 Volt Spannung.