DE859381C - Verfahren zur Anzeigeberichtigung bei der selbsttaetigen Farbtemperaturmessung - Google Patents

Description

• Verfahren zur Anzeigeberichtigung bei der selbsttätigen Farbtemperaturmessung Die Erfindung ermöglidht die Berichtigung der an nicht schwarz oder grau strahlenden Körpern mit selbsttätigen Meßeinrichtungen gemessenen Farbtemperatur auf die wahre Temperatur. bei selbsttätigen Farbtemperaturmeßeinrichtungen werden bekanntlich aus der Strahlung des Körpers, dessen Temperatur gemessen werden soll, zwei Lichtstrahlen verschiedener Wellenlängen herausgefiltert und durch Einführen von Lichtschwächungsmitteln in die Strahlenwege die Intensitäten der beiden Strahlern über eine die Lichtschwächungsmittel steuernde Fotozelle aufeinander abgeglichen. Der für den Abgleich erforderliche Steuervorgang ist dann auch ein Maß für die Farbtemperatur.
• Die Farbtemperatur stimmt nun z. B. bei Metallen und vielen anderen Stoffen, die nicht als schwarze oder graue Strahler aufgefaßt werden können, nicht mit der wahren Temperatur überein.
• Den erhaltenen Fehler kann man zwar an Hand von Tabellen oder Kurven berücksichtigen, doch ist es vielfach erwünscht, mit dem Farbpyrometer direkt die wahre Temperatur anzeigen zu können.
• Die Erfindung ermöglicht die Berichtigung der Anzeige bei selbsttätig anzeigenden Farbtemperaturmeßeinrichtungen, wobei die Einrichtung zur Messung der Farbtemperatur durch Verwendung logarithmierender Mittel so ausgebildet ist, daß die Farbtemperaturanzeige sich linear mit der Meßgröße ändert und die Berichtigung auf die wahre Temperatur entsprechend dem Unterschied der Emissionsvermögen bei den beiden Wellelängen durch eine von der Temperatur unabhängige, konstante additive Verstellung der logarithmierenden Mittel oder der Anzeigemittel erfolgt.
• In der Fig. I ist ein Anwendungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Auf den Wegen a und b fällt abwechselnd vom Wechsellichterzeuger her Licht der Wellenlängen #1 und #2 des strahlenden Körpers ein, die im folgenden der Einfachheit halber mit Grün und Rot bezeichnet werden. Im Weg des grünen Lichts liegt der Graukeil I. Das Licht fällt über die Optik 2 auf die Fotozelle 3, so daß auf der letzteren abwechselnd rote und grüne Lichtimpulse eintreffen.
• Der verstärkte Fotozellenstrom steuert über den Verstärker 4 die Verschiebung des Graukeils I, bis die Intensitäten der auf der Fotozelle eintreffenden Lichtimpulse einander gleich sind. Die Stellung des Keils ist dann ein Maß für die Farbtemperatur.
• Bezeichnet man mit R die einfallende Rotintensität J1 und mit G die einfallende Grünintensität J2, so ist die Bedingung für den Abgleich bei einem schwarzen oder grauen; Strahler G . D = R oder R = D (1) G wobei D die Durchlässigkeit des Keils I ist.
• Bei einem nicht schwarzen Strahler K mit der gleichen wahren Temperatur muß man statt R und G #R. R und #G . G setzen, wobei #R und #G die Emissionskoeffizienten des Strahlers für die beidlen Wellenlängen Rot und Grün bedeuten.
• Nach dem Abgleich fällt der grüne Lichtstrahl jetzt an einer Stelle anderer Durchlässigkeit D' durch den Keil: R . #R D' #R = D' D bzw. = G . #G #G D #G Der Keil wird jetzt so gestaftet, daß die Licht schwächung mit der Verschiebung a, d. h. mit der Länge des Keils, logarithmisch zunimmt. Die Dichte d = In D des Keils ändert sich proportional der Länge a. also d = ca = lnD, (3) wobei c eine Konstante des Keils ist. Für den Abgleich bei dem obenerwähnten Strahler mit dem Emissionskoffizienten #R und #G muß die Verschiebung a' eingestellt werden: c a' = ln D'. (4) Durch Einsetzen von (3j und (4) in (2) erhält man = e a' - a (5) #G (e Basis der natürlichen Logarithmen) und daraus a' - a = #a = ln #R. (6) #G a ist also die zur Messung der wahren Temperatur des strahlenden Körpers IC fest einzustellende additive Verschiebung des Keils, wen seine Emissionskoeffizienten #R und #G betragen. Wie Gleichung (6) zeigt, ist # a unabhängig von der Temperatur und nur abhängig vom logarithmischen Verhältnis der Emissionskoeffizienten bei den beiden zur Farbtemperaturmessung benutzten Wellenlängen. Die Berichtigung ist daher im ganzen Temperaturbereich des Meßgerätes exakt gültig und überall gleich groß. Statt des Graukeils kann auch ein anderes Lichtschwächungsmittel, z. B. eine Blende, verwendet werden, wenn dafür gesorgt ist, daß mit der Verstellung des Schwächungsmittels die Lichtschwächung logarithmisch zunimmt.
• Fig. 2 erläutert in einem Beispiel die Anwendung der Erfindung für den Fall, daß die Wechsellichterzeugung mit einem schwingenden System (in der Figur mit dem Schwingspiegel 5) erfolgt. Der schwingend Spiegel wirft das Licht wechselweise durch das Grünfilter F1 und das Rotfiler F2, wobei der grüne Lichtstrahl wieder durch den Keil I trifft.
• Wenn jetzt die Nullage des Spiegels 5 so verstellt wird, daß der grüne Lichtstrahl statt auf die Stelle mit der Durchlässigkeit D auf die Stelle der Durchlässigkeit D' des Keils trifft, so ist wieder die die Anzeigeberichtigung zur Messung des nicht schwarz strahlenden Körpers im ganzen Temperaturmeßbereich hergestellt.
• Die Verschiebung der Nullage des Schwingspiegels kann bei magnetischem Antrieb des Spiegels durch Vormagnetisierung oder Gleichstromüberlagerung, bei elektrischem Antrieb durch Gleichspannungsüberlagerung oder allgemein auch durch mechanische Dejustierung erfolgen.
• Wenn die für die Lichtschwächung verwendeten Mittel den oben angegebenen Bedingungen genügen, kann die Anzeigeberichtugung am einfachsten auch am Anzeigeinstrument für die Farbtemperaturmessung selbst, unablhängig vom Ort des Pyrometers, vorgenommen werden. Hierzu wird entweder die Anzeigeskala gegenüber dem Nullpunkt des Instruments um den festen, dem Emissionskoeffizientenverhältnis des zu messenden Körpers entsprechenden Betrag verschoben oder noch besser der mechanische Nullpunkt des Meßwerkes entsprechend verstellt.
• Da die konstante Anzeigeberichtigung aus dem Emissionskoeffizienten berechenbar oder auch experimentell bestimmbar ist, kann an der Stelle der Meßapparatur, an der die Korrektur eingeführt wird, z. B. am Graukeil an der Skala oder an der Spiegeljustierung, für jeden Stoff, dessen Temperatur gemessen werden soll, eine feste Markierung angebracht werden. Bei der Temperaturmessung eines Stoffes braucht nur die durch die betreffende Markierung angegebene Korrektur eingestellt zu werden. Die wahre Temperatur kann dann direkt am Anzeigeinstrument der Farbtemperaturmeßeinrichtung abgelesen werden.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Anzeigeberichtigung der Farbtemperaturmessung von nicht schwarz- oder graustrahlenden Körpern bei selbsttätig an zeigenden Farbtemperaturmeßeinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Messung der Farbtemperatur durch Verwendung logarithmierender Mittel so ausgebitdet ist, daß die Farbtemperaturanzeige sich linear mit der Meßgröße ändert und daß die Berichtigung auf die wahre Temperatur entsprechend dem Unterschied der Emissionsvermögen bei den beiden Wellenlängen durch eine von der Temperatur unabhängige, konstante additive Verstellung der logarithmierenden Mittel oder der Anzeigemittel erfolgt.
2. 2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, insbesondere bei Anwendung des Wechsellichtverfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der logarithmierenden Mittel durch Verschiebung eines Graukeils oder anderer Lichtschwächungsmittel um einen konstanten Betrag erfolgt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, vorzugsweise unter Verwendung eines schwingenden Systems zur Wechsellichterzeugung, dadurch g.kennzeichnet, daß der Nullpunkt des Schwingers um einen konstanten Wert durch elektrische oder mechanische Mittel verschoben wird.
4. 4. Anordnung zur Durdiführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Anzeigemittel durch Verschiebung dfer Anzeigeskaln gegenüber dem Nullpunkt oder bei feststehender S!kala durch Null:punktverlagerung des Meßwerkes erfolgt.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Verschiebung oder Verstellung des Wechsellichterzeugers, der logarithmierenden Mittel oder der Anzeigemittel für einen oder mehrere Stoffe durch besondere Markierungen gekennzeichnet ist.