DE747363C - Verfahren und Vorrichtung zur lichtelektrischen Differenzmessung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur lichtelektrischen Differenzmessung

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DE747363C
DE747363C DEL100014D DEL0100014D DE747363C DE 747363 C DE747363 C DE 747363C DE L100014 D DEL100014 D DE L100014D DE L0100014 D DEL0100014 D DE L0100014D DE 747363 C DE747363 C DE 747363C
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DE
Germany
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light
photocell
sample
mirror
standard
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Expired
Application number
DEL100014D
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English (en)
Inventor
Wolfgang Giertz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AEG AG
Original Assignee
AEG AG
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Publication date
Application filed by AEG AG filed Critical AEG AG
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Application granted granted Critical
Publication of DE747363C publication Critical patent/DE747363C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/10Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G01J1/20Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle
    • G01J1/34Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using separate light paths used alternately or sequentially, e.g. flicker
    • G01J1/36Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using separate light paths used alternately or sequentially, e.g. flicker using electric radiation detectors

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur lichtelektrischen Differenzmessung Unter den lichtelektrischen Meßverfahren nimmt die Differenzmethode einen breiten Raum ein, weil sie eine verhältnismäßig große Meßgenauigkeit zuläßt. Der einzige Nachteil, den sie mit sich bringt, ist der verhältnismäßig große Aufwand an technischen und optischen Mitteln, der zu verhältnismäßig umfangreichen Geräten führt.
  • Bei der lichtelektrischen Differenzmessung wird im allgemeinen so vorgegangen, daß die von einer Probe bzw, einem Normal herkommenden Lichtströme durch einen optischmechanischen Strahlenzerleger abwechselnd auf die Photozelle gegeben werden. Dieser optisch-mechanische Zerleger hat dabei häufig die Gestalt einer rotierenden Glasscheibe mit spiegelnden Sektoren oder einer rotierenden Blendenscheibe. Zur Erzielung einer möglichst großen Meßgenauigkeit ist es erforderlich, daß bei optischer Gleichwertigkeit von Probe und Normal der optisch-mechnaische Zerleger die Lichtströme von Probe bzw, Normal abwechselnd so auf die Photozelle richtet, daß diese einen unter allen Umständen konstanten Lichtstrom erhält.
  • Zur Erfüllung dieser Bedingung ist es erforderlich, daß die Spiegelscheibe vollkommen eben ist. Nun ist es zwar möglich, eine solche Scheibe herzustellen, aber es hat sich in der Praxis immer wieder gezeigt, daß auch die beste Spiegelscheibe sich nach einiger Betriebsdauer in so starkem Maße verzicht, daß auch bei optischer Gleichheit von Probe und Normal eine Wechscllichtkomponente auf die Photozelle gelangt und damit die Messung tj<lscht bei einer rotierenden Blendenscheibe sind die Verhältnisse noch schwieriger, weil eine hohe Genauigkeit bei Blendenscheiben nur mit unverhältnismäßig großem Kostenaufwand zu erzielen ist. Außerden@ muß man hierbei mit Strahlenbündeln arbeiten, die in der Ebene der Scheibe über den gesamten Querschnitt des Bündels völlig gleiche Intensität besitzen.
  • Es ist bereits eine Einrichtung zur lichtelektrischen Differenzmessung bekannt, bei welcher die miteinander zu vergleichenden Lichtströme über einen Taumelspiegel abn-cchsclntl auf die lichtelektrische Zelle geworfen werden. Leider ist es nicht möglich, mit einem solchen Gerät eine den heutigen Erfordernissen der Meßtechnik genögende Genauigkeit zu erreichen und ein Gerät zu schaffen, das nicht all zu umfangreich ausfällt.
  • Außerdem ist eine nachfolgende Verstärkung bei dem bekannten Verfahren zum Zwecke der Genauigkeitssteigerung ausgeschlossen.
  • Die Erfindung geht von dieser bekannten Einrichtung zur lichtelektrischen Differenzmessung aus und besteht darin, daß der Lichtwechsel durch einen Taumelspiegel bewirkt wird, der ein und denselben Lichtstrahl gegebenenfalls über ein optisches Ablenkungsmittel abwechselnd auf Probe bzw. Normal wirft, derart, daß die von dem Taumelspiegel kommenden Lichtstrahlenbündel in Form von gestreutem oder gerichtetem Licht. auf die Photozelle gelangen.
  • Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß Probe und Normal gleichzeitig von einer Lichtquelle angeleuchter werden und das von beiden durchgelassene gestreute oder gerichtete (reflektierte) Licht über den Taumelspiegel auf die Photozelle gegeben wird. Hier ist also die Anordnung so getroffen, daß die von einer gemeinsamen Lichtquelle über das Normal bzw. die Probe gesteuerten Lichtstrablen in pausenloser Folge auf die Photozelle gelangen, derart, daß bei Gleichheit beider die Photozelle einer zeitlich unveränderlichen Belichtung ausgesetzt ist.
  • Bei Gleichheit von Probe und Normal spricht der angekoppelte Wechselstromverstärker überhaupt nicht an; er kann auch infolge von Schwankungen der Speisespannung und der damit verbundenen Änderungen des Verstärkungsfaktors keinen Ausschlag und damit keine Fehlanzeige am Anzeigeinstrument hervorru fen.
  • Bei einer Ungleichheit von Probe und Normal macht sich diese als eine einer Gleichbelichtung überlagerte Wechselbelichtung an der Photozelle bemerkbar. Die entstehende Wechsellichtkomponente kann in einem angeschlossenen Wechselstromverstärker bis zu der durch den Bereich der maximalen Aussteuerung bedingten Spanne verstärkt und einem Anzeigeinstrument zugeführt werden.
  • Die neue Einrichtung zeichnet sich nicht nur durch höchste Genauigkeit und höchste Empfindlichkeit bei völliger Unabhängigkeit von den Lichtstromschwankungen der Lichtquelle und Unabhängigkeit von Änderungen des Verstärkungsfaktors des angeschlossenen Verstärkers aus, sondern auch durch größte Einfachheit des Gesamtaufbaues. Der Taumelspiegel besitzt nämlich keine durchlässigen bzw, undurchlässigen Sektoren, sondern stellt nur ein einfaches Stück Spiegel dar. Hieraus ergeben sich in Verbindung mit der gewählten Anordnung von Probe und Normal sowie der optischen Elemente sehr einfache Bedingungen für den räumlichen Zusammenbau. Die auf dem Taumelspiegel auftreffenden Lichtströme werden zur Photozelle reflektiert, ohne daß ein besonderer Lichtweg vorgesehen werden müßte, den ein Lichtstrom nehmen müßte, wenn etwa ein Taumelspiegel mit durchlässigen Sektoren verwendet würde.
  • In der Zeichnung sind einige Ausführungen der neuen Einrichtung beispiclsweise dargestellt.
  • Nach Fig. I gelangt ein Strahlenbündel der Lichtquelle 4 über eine geeignete Optik 3 auf einen Spiegel 2, der auf der Achse des Motors 1 so angeordnet ist, daß seine Ebene nicht senkrecht zur Motorachse steht, sondern eine bestimmte Neigung dazu aufweist. Jeder von dem Taumelspiegel 2 reflektierte Lichtstrahl, der auf die Fläche 5 gelangt, beschreibt auf dieser einen Kreis. Non der zu untersuchenden Fläche 5 gelangt das Licht auf die Photozelle 6. Die zu untersuchende Fläche 5 wird abgetastet. Hat diese Fläche nicht überall gleiches Reflexionsvermögen, so gelangt auf die Zelle 6 ein Wechsellicht, das in einem Verstärker zur Anzeige gebracht werden kann.
  • Wird die reflektierende Fläche 5 z.B. durch einen Papierstreifen gebildet, der zur Hälfte chemisch präpariert ist. derart, daß bei Anwesenheit irgendeines nachzuweisenden Stoffes diese präparierte Hälfte einen Farbumschlag ergibt, so würde auf die Photozelle eine Wechsellichtkomponente gelangen, die der Verfärbung und damit der Konzentration des nachzuweisenden Stoffes verhältnisgleich ist. Die Wechsellichtkomponente auf der l<hotozelle 6 löst in dem atif die Photozelle folgenden Verstärkerkreis dann eine Wechselspannung aus, die zur Messung. Anzeige oder Registricrung des zu untersuchenden Stoffes dient. Wird in einem anderen Falle die Fläche 5 z. B. aus zwei verschiedenen Papierstreifen gebildet, von denen der eine als Normal dient und der andere untersucht werden soll, so trifft ebenfalls auf die Kathode der Photozelle eine Wechsellichtkomponente, wenn der zu untersuchende Streifen vom Normal abweicht. Der Verstärker gibt dann ebenfalls eine Wechselspannung zur Anzeige, Registrierung oder Messung ab, die der Abweichung des Probepapierstreifens vom Sollwert proportional ist.
  • Nach Fig. 2 werden zwei Körper 11 und 12, von denen der eine, z.B. 11, als Normal dient, während 12 die Probe bezeichnet, von der Lichtquelle to über eine geeignete Optik 9 angeleuchtet. Die Körper 11 und as liegen unmittelbar nebeneinander, derart, daß sie eine gemeinsame Fläche bilden. Das durch die aus 11 und 12 gebildete Fläche hindurchtretende Licht gelangt auf den auf der Achse des Motors 7 sitzenden Taumelspiegel 8, der das durch 11 und 12 hindurchtretende Licht auf die Photozelle 13 reflektiert. Bei der Rotation des Spiegels 8 wird in einem Zeitpunkt das vom Normal 11 durchgelassene Licht auf die Photozelle 13 gelangen, zu einem anderen Zeitpunkt, wenn der Spiegel sich um 180° gedreht hat, wird dagegen das von der Probe 12 durchgelassene Licht auf die Photozelle treffen. Wenn Probe und Normal verschieden sind, erhält also die Photozelle eine Wechsellichtkomponente aufgeprägt, die im Verstärker wieder zur Anzeige, Registrierung oder Messung dienen kann.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird ein von der Lichtquelle 17 ausgehendes Strahlenböndel über eine geeignete Optik 16 auf den Taumelspiegel 15 geworfen, der auf der Achse des Motors 14 sitzt. Von diesem rotierenden Spiegel 15 gelangt das Licht auf zwei zueinander senkrecht stehende Spiegelflächen, z.B. gebildet aus den oberflächenverspiegelten Kathetenflächen eines rechtwinkligen, scharfkantigen Prismas 18. Dort wird das Lichtbündel rechtwinklig nach zwei Seiten abgelenkt und gelangt zum Teil bzw, über das Normal 19 und die Probe 20 auf die Photozelle 21. Bei der Rotation des Spiegels 15 wird das Licht abwechselnd mehr auf die eine oder anderc Seite des Spiegelfeldes 18 verteilt und damit aucll abwechselnd auf Probe 20 und Normal 19 geworfen. Sind Probe und Normal verschieden, so crhält die Photozelle 21 eine Wechsellichtkomponente, die wieder zur Anzeige, Messung oder Registrierung verwendet wird.
  • Nach Fig. 4 wird von der Lichtquelle 27 über eine geeignete Optik die Probe 25 und das Normal 26 gleichzeitig angeleuchtet. Die von Probe und Normal kommenden Lichtstrahlen gelangen auf zwei zueinander senkrecht stehende Spiegelflächen, z.B. gebildet aus den oberflächenverspiegelten Kathetenflächen eines rechtwinkligen Scharfkantprismas und von dort über den Taumelspiegel 23, der auf der Achse des Motors 22 sitzt, auf die Photozelle 28. Bei der Rotation dieses Spiegels 23 gelangt einmal mehr, einmal weniger das von Probe 25 bzw. Normal 26 berkommende Licht auf die Photozelle. Wenn Probe und Normal verschieden sind, wird dabei an der Photozelle eine Wechsellichtkomponente erzeug@, die über einen Verstärker zur Messung. Anzeige oder Registrierung gelangt.
  • Die Fig. 5a und 5b stellen eine besondere Bauform des Taumelspiegels dar. Zwei kreisförmige Glasplatten gleichen Durchmessers 29 und 31 sind keilförmig angeschliffen, wobei die eine auf der geneigten Fläche eine Spiegelschicht 30 trägt. Die beiden Glasplatten bilden verkittet eine kreisrunde, planparallele Glasplatte, die ini Innern eine geneigte Spiegelschicht 30 enthält. Bei dem so aufgebauten, zur Achse des Motors 32 geneigten Spiegel 30 treten l>ei tler Rotation keine storenden Kratte auf.

Claims (2)

  1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Einrichtung zur lichtelektrischen Differenzmessung, bei der abwechselnd die von einer Probe bzw, einem Normal ausgehenden Lichtströme auf eine Photozelle treffen, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwechsel durch einen an sich bekannten Taumelspiegel bewirkt wird, der ein und denselben Lichtstrahl gegebenenfalls über ein optisches Ablenkungsmittel abwechselnd auf Probe bzw. Normal wirit, derart, daß die von dem Taumelspiegel kommenden Lichtstrahlenbündel in Form von gestreutem oder gerichtetem Licht auf die Photozelle gelangen.
  2. 2. Ausführungsform der Einrichtung zur lichtelektrischen Differenzmessung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Probe und Normal gleichzeitig von einer Lichtquelle angeleuchtet werden und das von beiden durchgelassene gestreute oder gerichtete (reflektierte) Licht über den Taumelspiegel auf die Photozelle gegeben wird.
    Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfabren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: französische Patentschrift.. Nr. 425 854; USA.- - .. - 1 816 047, 1 999 023.
DEL100014D 1940-01-31 1940-01-31 Verfahren und Vorrichtung zur lichtelektrischen Differenzmessung Expired DE747363C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE944401C (de) * 1949-03-22 1956-06-14 Parsons C A & Co Ltd Spektrophotometer
DE1008927B (de) * 1952-10-08 1957-05-23 Perkin Elmer Corp Strahlenablenkanordnung, insbesondere fuer Spektralapparate

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FR425854A (fr) * 1910-01-17 1911-06-22 Gesellschaft Fuer Elektrotechnische Industrie Mit Photomètre à sélénium
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