DE862061C

DE862061C - Arrangement for the determination of the black and the color temperature of radiating bodies

Info

Publication number: DE862061C
Application number: DES18692A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Honrath; Karl-Heinz Dipl-Phys Kaske; Fritz Dr Lieneweg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1950-08-20
Filing date: 1950-08-20
Publication date: 1953-01-08

Description

Anordnung zur Bestimmung der schwarzen und der Farbtemperatur von strahlenden Körpern Die Erfindung ermöglicht eine gleichzeitige selbsttätige Bestimmung der schwarzen und der Farbtemperatur eines Körpers, wobei für beide Messungen im wesentlichen die gleichen Meßorgane verwendet werden. Die Farbtemperatur eines strahlenden Körpers ist dann bestimmt, wenn bei zwei verschiedenen Lichtwellenlängen das Intensitätsverhältnis bekannt ist. Die schwarze Temperatur wird nach dem Glühfadenpyrometerprinzip dadurch bestimmt, daß die Strahlung des Körpers bei einer Wellenlänge mit einem Vergleichsstrahler verglichen wird. Bei beiden Meßverfahren werden üblicherweise Kompensationsmethoden angewendet. Bei objektiven Messungen sorgt z. B. in bekannter Weise ein Wechsellichterzeuger dafür, daß abwechselnd die zu vergleichenden Lichtwellenlängen (Farbtemperaturmessung) bzw. das zu messende Licht und das Vergleichslicht (Schwarztemperaturmessung) auf eine steuernde Fotozelle fallen. Der verstärkte Fotozellenstrom steuert die beiden zu vergleichenden Lichtstrahlen, von denen einer oder beide über Lichtschwächungsmittel geführt werden, so daß auf der Fotozelle gleiche Lichtimpulse eintreffen. Der für diese Kompensation erforderliche Steuervorgang ist ein Maß für die Meßgröße. Nach der Erfindung läßt sich gleichzeitig in einem Gerät über das gleiche Objektiv die Farbtemperatur und die Schwarztemperatur eines Körpers messen. Hierzu wird das Licht des Strahlers bei einer ersten Wellen- länge mit deren Licht des Strahlers bei einer zweiten Wellenlänge und gleichzeitig das Licht der einen Wellenlänge mit dem Licht eines Vergleichsstrahlers, vorzugsweise über Verstärkereinrichtungen, verglichen.Arrangement for determining the black and the color temperature of radiant bodies The invention enables simultaneous automatic determination the black and the color temperature of a body, with im essentially the same measuring devices are used. The color temperature of a radiant Body is determined when the intensity ratio is at two different wavelengths of light is known. The black temperature is thereby determined on the filament pyrometer principle determines that the radiation of the body at a wavelength with a reference radiator is compared. Compensation methods are usually used in both measurement methods applied. With objective measurements z. B. in a known manner an alternating light generator that the light wavelengths to be compared (color temperature measurement) or the light to be measured and the comparison light (black temperature measurement) a controlling photocell will fall. The increased photocell current controls the two light rays to be compared, one or both of which have light attenuating means so that the same light pulses arrive on the photocell. The for the control process required for this compensation is a measure of the measured variable. To the invention can be used at the same time in a device on the same lens Measure the color temperature and the black temperature of a body. This is where the light is used of the radiator at a first wave length with their light des Emitter at a second wavelength and at the same time the light of one wavelength with the light of a reference emitter, preferably via amplifier devices, compared.

Die Meßanordnung wird besonders einfach, wenn zur Wechsellichterzeugung ein einziges Organ, vorzugsweise ein schwingendes System, verwendet wird und wenn der Intensitätsabgleich bei der Schwarztemperaturmessung durch die Steuerung der Helligkeit einer mit der Frequenz des Schwingers aufleuchtenden Lampe erfolgt.The measuring arrangement is particularly simple when generating alternating light a single organ, preferably a vibratory system, is used and when the intensity adjustment for the black temperature measurement by controlling the Brightness of a lamp that lights up at the frequency of the oscillator takes place.

Eins Beispiel der erfindungsgemäßen Meßanordnung zeigt Fig. 1. Das Licht vom Strahler S wird hinter dem Objektiv 1 durch einen halbdurchlässigen Spiegel 2 geteilt. An example of the measuring arrangement according to the invention is shown in FIG Light from the emitter S is behind the lens 1 through a semi-transparent mirror 2 shared.

Ein Teil des Lichtes gelangt über den Spiegel 3 auf den Wechsellichterzeuger. Dieser besteht aus emem schwingenden Spiegel 4, der vorzugsweise magnetisch angetrieben wird und das vom Spiegel 3 auffallende Licht wechselweise in der einen Halbperiode durch das Farbfilter F1 und in der anderen Halbperiode durch das Farbfilter F2 über die Sammeloptik auf die Fotozelle 7 wirft. Das durch Filter F1 einfallende Licht durchläuft ein Lichtschwächungsmittel, dessen Lichtdurchlässigkeit von der Mitte zum äußeren Rande der Fläche F1 abnimmt. Part of the light reaches the alternating light generator via the mirror 3. This consists of an oscillating mirror 4, which is preferably magnetically driven is and the incident light from the mirror 3 alternately in one half period through the color filter F1 and in the other half period through the color filter F2 the collecting optics throws onto the photocell 7. The light entering through filter F1 passes through a light attenuating agent whose light transmission is from the center decreases towards the outer edge of the area F1.

Bei schwingendem Spiegel 4 treffen nun auf der Fotozelle abwechselnde Lichtimpulse ein. Während die Intensität des durch den Lichtweg über F2 verursachten Impulses von der Amplitude des Spiegels unabhängig ist, solange der Lichtstrahl überhaupt durch-- die Fläche F2 trifft, nimmt die Intensität des durch den Strahl über F1 verursachten Impulses mit der Amplitude des Spiegels ab, weil dieser Strahl über das Lichtschwächungsmittel 5 geführt wird. Die Höhe zweier aufeinanderfolgender Impulse wird durch einen phasenempfindlichen Verstärker 12 verglichen und die Amplitude des Spiegels unmittelbar so eingeregelt, daß die mittleren Impulshöhen einander gleich sind. Die Regelung benutzt die lichtelektrische Rückkopplung über Schwinger und Fotozelle und bewirkt dadurch eine statische Regelung des Schwingers. Der Ausgangsstrom des Verstärkers ist dann unmittelbar ein Maß für den gesuchten Meßwert, d. h. für die Farbtemperatur. With the oscillating mirror 4, alternating ones now hit the photocell Light pulses on. While the intensity of the caused by the light path through F2 Momentum is independent of the amplitude of the mirror as long as the light beam at all through-- the area F2 hits, the intensity of the through the beam decreases via F1 caused pulse with the amplitude of the mirror from because of this beam is guided over the light attenuating means 5. The height of two consecutive Pulses are compared by a phase sensitive amplifier 12 and the amplitude of the mirror adjusted directly so that the mean pulse heights correspond to each other are the same. The regulation uses photoelectric feedback via oscillators and photo cell and thereby causes a static control of the oscillator. The output current of the amplifier is then a direct measure of the measured value sought, i.e. H. for the color temperature.

Der andere Teil des Lichtes wird unter einem anderen Winkel über den halbdurchlässigen Spiegel 2 auf den Spiegel 4 geworfen und trifft in der ersten Halbperiode, in der der über den Spiegel 3 gehende Lichtstrahl durch das Filter F1 fällt, über die Optik 82 9 auf den oberen Teil der ~Blende B. In der anderen Halbperiode dagegen trifft dieses Licht durch den Spalt der Blende B und die Sammeloptik It auf die Fotozelle 10. The other part of the light is going over at a different angle the semitransparent mirror 2 is thrown onto the mirror 4 and hits in the first Half period in which the light beam passing through the mirror 3 passes through the filter F1 falls through optics 82 9 onto the upper part of aperture B. In the other Half-period, on the other hand, this light hits through the slit of the diaphragm B and the collecting optics It on the photocell 10.

In der ersten Halbperiode - des schwingenden Spiegels 4, in der das Licht vom Strahler auf die Blende B fällt, wird die Vergleichslampe X eingeschaltet, die mit der Frequenz des Schwingers synchronisiert ist. In the first half period - the swinging mirror 4, in which the Light from the spotlight falls on the aperture B, the comparison lamp X is switched on, which is synchronized with the frequency of the oscillator.

Auf der Fotozelle 10 treffen nun abwechselnd Lichtimpulse vom Strahler S und von der Vergleichslampe X ein. Durch den über den Verstärker 13 verstärkten Fotozellenstrom wird die Helligkeit der von-der Lampe abgegebenen Lichtimpulse so geregelt, daß - sie die gleiche Intensität wie die vom Strahler S über die Öffnung der Blende B einfallenden Lichtimpulse haben. Der Lampenstrom ist dann ein Maß für die schwarze Temperatur des Strahlers S. Im oberen Teil der Fig. 1 ist eine Visiereinrichtung dargestellt, mit der die Stelle des Körpers S, an der die Temperatur bestimmt werden soll, anvisiert wird. Über einen halbdurchlässigen Spiegel I7 und einen Spiegel x8 kann über die Optik 19, 20 der Strahler S anvisiert werden. Statt des halbdurchlässigen Spiegels 17 kann auch ein normaler Spiegel verwendet werden, der, nachdem der Körper S anvisiert wurde und das Gerät durch entsprechende Halterungen eingestellt ist, während der Messung aus dem Strahlengang herausgeklappt wird. Light pulses from the emitter now alternately hit the photocell 10 S and from the comparison lamp X on. By the amplified through the amplifier 13 Photocell current is the brightness of the light pulses emitted by the lamp regulated that - they have the same intensity as that from the radiator S through the opening the aperture B have incident light pulses. The lamp current is then a measure for the black temperature of the radiator S. In the upper part of Fig. 1 is a sighting device shown, with which the point of the body S, at which the temperature can be determined should be targeted. Via a semi-transparent mirror I7 and a mirror x8, the emitter S can be aimed at via the optics 19, 20. Instead of the semi-permeable Mirror 17 can also be used a normal mirror after the body S has been sighted and the device is adjusted using the appropriate brackets, is folded out of the beam path during the measurement.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßanordnung zeigt Fig. 2. Die Farbtemperaturmessung erfolgt, wie zu Fig. 1 beschrieben. Another application example of the measuring arrangement according to the invention FIG. 2 shows the color temperature measurement as described for FIG. 1.

Im Strahlengang der Farbtemperaturmeßeinrichtung liegt der halbdurchlässige - Spiegel 15, der in der zweiten Halbperiode des schwingenden Spiegels 4 in der das Licht durch das Farbfilter F2 trifft, einen Teil des Lichts auf den Spiegel r6 und über die Sammeloptik II auf die Fotozelle 10 wirft. In der ersten Halbperiode des Spiegels 4, in der das Licht durch das Filter F1 fällt, leuchtet wieder die Lampe X auf, deren Helligkeit wie zu Fig. 1 beschrieben vom Verstärker 13 gesteuert wird. The semitransparent one lies in the beam path of the color temperature measuring device - Mirror 15, which in the second half period of the oscillating mirror 4 in the the light hits through the color filter F2, some of the light hits the mirror r6 and throws on the photocell 10 via the collecting optics II. In the first half of the period of the mirror 4, in which the light falls through the filter F1, lights up again Lamp X on, the brightness of which is controlled by amplifier 13 as described for FIG will.

Bei entsprechend vergrößertem elektrischem Aufwand ist gemäß der Erfindung auch eine Meßanordnung möglich, die mit nur einer Fotozelle und einem zweckmäßig aufgebauten Verstärker arbeitet. Hierzu kann z. B. eine Anordnung gemäß Fig. 3 verwendet - werden. Der Farbtemperaturmeßteil arbeitet ähnlich dem der Fig. 2. In den Farbfiltern sind die Flächen F3 und F5 durch Blenden oder Schwarzfärbungen abgedeckt. Wenn der über die Fläche ... . b wandernde Lichtstrahl durch die Blende F3 abgedeckt wird, leuchtet die Lampe X in einem kurzen Impuls auf. With a correspondingly increased electrical expenditure, according to Invention also a measuring arrangement possible with only one photocell and one appropriately constructed amplifier works. For this purpose, z. B. an arrangement according to Fig. 3 can be used. The color temperature measuring part works similarly to that of Fig. 2. In the color filters, the areas F3 and F5 have been dazzled or colored black covered. If that over the area .... b wandering light beam through the diaphragm F3 is covered, the lamp X lights up with a short pulse.

Auf der Fotozelle treffen die in Fig. 4 dargestellten Lichtimpulse ein. In einer Schwingperiode des Spiegels entstehen z. B. die Impulse F1 und F2 von den zwei Wellenlängen des Strahlers für die Farbtemperaturmessung und die Impulse X vom Lampenlicht und F4 vom Strahler für die Schwarztemperaturmessung. Ein selektiver Impulsverstärker vergleicht jetzt die Impulse F1 und F2 und regelt diese durch Andern der Schwingamplitude des Spiegels auf gleiche Impulshöhe ein. Außerdem vergleicht er die ImpulseX und F, und regelt die Lampenhelligkeft so, daß auch diese Impulshöhen einander gleich werden.The light pulses shown in FIG. 4 hit the photocell a. In a period of oscillation of the mirror arise z. B. the pulses F1 and F2 of the two wavelengths of the radiator for the color temperature measurement and the pulses X from the lamp light and F4 from the radiator for the black temperature measurement. A selective one Pulse amplifier now compares the pulses F1 and F2 and regulates them by changing them the oscillation amplitude of the mirror to the same pulse height. Also compares he controls the pulses X and F, and controls the lamp brightness so that these pulse heights become equal to each other.

Auch bei den anderen Ausführungsmöglichkeiten mit zwei Fotozellen ist die Verstärkungseinrichtung wesentlich zu vereinfachen, wenn für die Verstärkung beider Impulsfolgen (für Schwarz- und Farbtemperatu,r) Geräte mit gemeinsamem Netzteil für die Stromversorgung vorgesehen werden. Also with the other design options with two photocells is to simplify the reinforcement device significantly if for the reinforcement both pulse trains (for black and color temperature) devices with a common power supply unit for the power supply.

Ein besonders einfaches optisches Hilfsmittel, um die zwei Lichtwege der zu vergleichenden Lichtstrahlen auf der Fotozelle zu vereinigen, stellt ein quer zum Lichtweg total reflektierender Glasklotz dar. Dieser ist z. B. in Fig. 2 mit 6 bezeichnet. Die Lichtstrahlen werden durch die gegeneinander geneigten, total reflektierenden Flächen fi, f weitgehend unabhängig davon, an welcher Stelle sie an der Stirnfläche f3 des Glasklotzes auftreffen, auf der Fotozelle vereinigt. A particularly simple optical aid to the two light paths to combine the light rays to be compared on the photocell stops across the light path totally reflective glass block. B. in Fig. 2 denoted by 6. The rays of light are through the against each other inclined, totally reflective surfaces fi, f largely independent of which one Place they hit the face f3 of the glass block, united on the photocell.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Arrangement for measuring black and color temperature a radiator according to the alternating light method, characterized in that the Measurement of both temperatures in one measuring device with only one lens at the same time takes place in that the light of the radiator at a first wavelength with the Light from the emitter at a second wavelength and at the same time the light from a wavelength with the light of a comparison radiator, preferably via amplification devices is compared.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that for both Measurements only an alternating light generator is used.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that from the beam path behind the lens part of the light through a semi-permeable Removed mirror and fed to the alternating light generator at such an angle that this part of the light is separated from the light that is used to measure the color temperature serves, is supplied to the black temperature measuring part.

4. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that it from the beam path of the color temperature measuring device behind the alternating light generator the light of one wavelength is reflected out through a semi-transparent mirror and supplies it to the black temperature measuring device.

5. Arrangement according to claim 1 to 4, characterized in that for Alternating light generation is preferably used and the oscillating system Intensity adjustment when measuring black temperature by controlling the brightness a lamp that lights up at the frequency of the oscillator.

6. Arrangement according to claim 1, 2 and 5, characterized in that only one photocell is available for both measurements, the one from the oscillating System emitted light, e.g. B. by suitable design of the light filter, in pulses of different lengths of different wavelengths of light are subdivided, and that the adjustment for the color temperature by changing the amplitude of the oscillator, the Adjustment for the black temperature. by changing the brightness of the comparison lamp is done using a selective pulse amplifier.

7. Arrangement according to claim 1 to 6, characterized in that the Unification of the light beam on the photocell, in particular through a cross to the light beam totally reflecting glass block, which is preferably wedge-shaped has taken place.

8. Arrangement according to claim 1 to 7, characterized in that for Sighting the body to be measured is a sighting device that is constantly or is only switched into the light path when aiming behind the lens.

9. Arrangement according to one of claims 1 to 5, 6 and 7, characterized in that that for the display of the two temperatures amplification devices with common Power supply are available.