DE867453C - Verfahren zur selbsttaetigen Messung der Farbtemperatur mittels lichtelektrischer Zellen - Google Patents

Description

• Verfahren zur selbsttätigen Messung der Farbtemperatur mittels lichtelektrischer Zellen Die selbsttätige Messung der Farbtemperatur mittels lichtelektrischer Zellen ist bisher in der Weise vorgenommen worden, daß das Verhältnis der Leuchtdichten bei zwei verschiedenen Wellenlängen, z. B. im Roten und Grünen, bestimmt wurde. Die Messung des Verhältnisses wurde dabei meist so durchgeführt, daß vor der einen Zelle ein Grau- oder Farbkeil so lange verschoben wird, bis die I,euchtdichte in beiden Meßzellen gleich groß geworden ist. Die Stellung des Keils ist alsdann ein ATaß für die Farbtemperatur.
• Statt zweier Fotozellen ist auch eine Fotozelle verwendet worden, vor der man ein Rot- und Grünfilter rotieren läßt. In diesem Fall muß ein Farbkeil in den Strahlengang eingeschaltet werden; die Stellung des Farbkeils ist ein Maß für die Farbtemperatur, sobald die Leuchtdichte hinter beiden Filtern gleich groß ist.
• Zur automatischen Anzeige der Farbtemperatur wird mittels Wechselstromverstärkern bei Abweichung der Leuchtdichten im Roten und Grünen ein Impuls ausgelöst, durch den der Grau- bzw.
• Farbkeil verstellt wird. Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, daß die mechanische Verstellung des Keils innerhalb des Pyrometers vorgenommen werden muß, so daß eine elektrische Fernanzeige nur mittelbar, z. B. unter Verwendung von in Abhängigkeit der Stellung des Graukeils verstellter Potentiometer, erfolgen kann.
• Demgegenüber läßt sich das Intensitätsverhältnis der Strahlung unmittelbar mit Quotientenmeßwerken ermitteln, und man hat dazu Kreuzspulmeßgeräte sowie selbsttätige Kompensationsmeßanordnungen in tOuotientenschaltung benutzt. Bei diesen Meßanordnungen muß man aber den Nachteil in Kauf nehmen, daß die Stromstärke in den Meßorganen, z. B. bei Kreuzspulgeräten in den Systemspulen, außerordentlich starken Änderungen unterliegt, da die Lichtintensität und damit der davon abhängige Meßstrom sich bei der Temperaturmessung, z. B. zwischen I000 und I7000 C, um etwa I: 45 ändert.
• Bei solchen starken Stromschwankungen läßt sich aber eine einwandfreie Messung des {Quotienten in derartigen Schaltungen nicht mehr durchführen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der elektrischen Ouotientenmessung zu vermeiden, ohne daß es erforderlich ist, Graukeile als Maß für die Farbtemperatur zu verwenden. Die Lösung besteht darin, daß nicht das Verhältnis der Leuchtdichten bei zwei verschiedenen Wellenlängen gemessen wird, sondern der Unterschied der Logarithmen der Leuchtdichten durch elektrisch 4ogarithmierende Mittel als Maß für die Farbtemperatur festgestellt wird, wobei zwecks Anzeige der Farbtemperatur Differenzmeßanordnungen zur Messung der Ströme verwendet werden.
• Die Darstellung des Intensitätsverhältnisses durch logarithmische Subtraktion kann gemäß der Erfindung dadurch vorgenommen werden, daß man solche lichtelektrische Zellen verwendet deren Ströme unmittelbar dem Logarithmus der Leuchtdichten proportional sind, oder daß man mittelbar unter Verwendung sekundärer Organe die Logarithmierung der Fotozellenströme vornimmt.
• Eine unmittelbare logarithmische Darstellung der Intensität erhält man z. B., wenn man Fotoelemente (Sperrschichtzellen) zur Messung der Leuchtdichte benutzt und dafür Sorge trägt, daß die Differenz der Leerlaufspannungen gemessen wird. Es ist nämlich die Leerlaufspannung über einen Bereich von etwa 10... 100 000 Lux proportional dem Logarithmus der Leuchtdichte. Um eine einwandfreie logarithmische Beziehung zwischen gemessenem Strom und Leuchtdichte zu erhalten, muß man die Schaltung so ausbilden, daß auf jeden Fall die Leerlaufspannung gemessen wird. Das geschieht am besten unter Verwendung von an sich bekannten Meßverstärkern, z. B. lichtelektrischen oder Bolometerverstärkern, bei denen die Messung mit einem praktisch unendlich großen Widerstand vor sich geht.
• Eine derartige Ausführung zeigt in schematischer Form die Fig. I. Mit S ist der Strahler bezeichnet, dessen Farbtemperatur gemessen werden soll. Mit Fr bzw. Fg sind * die Filter für die beiden Wellenlängen, wie meist üblich rot und grün, bezeichnet, bei denen die Messung vorgenom: men werden soll. Das durch das Filter Fr tretende rote Licht fällt auf das Fotoelement Er, an welchem eine Spannung entsteht, die proportional derLeuchtdichte des roten Lichtes ist. Diese Spannung wird praktisch belastungsfrei über den Meßverstärker Vr auf die eine Spule K, eines Differenzgalvanometers G übertragen. Das durch das Filter tretende grüne Licht des Strahlers wirkt auf das Fotoelement Eg ein, welches in der gleichen Weise über den Meßverstärker Vg die zweite Spule K2 des Differenzgalvanometers speist. Entsprechend der Differenz derLogarithmen der beiden Leuchtdichten stellt sich der Zeiger des Meßinstrumentes ein.
• Die Differenzmessung durch mittelbare Logarithmierung der Intensitäten kann z. B. mittels geeigneter Röhrenverstärker erfolgen, wenn man in einem solchen Bereich der Kennlinie arbeitet, bei dem der Anodenstrom proportional dem Logarithmus des Gitterstromes ist.
• Ein besonders einfaches und über den ganzen vorkommenden Intensitätsbereich hin gut arbeitendes Verfahren der mittelbaren Logarithmierung besteht ferner darin, daß man Kupferoxydulgleichrichter in Differenzschaltung gemäß Fig. 2 verwendet. Da, wie aus Fig. 3 zu ersehen, Kupferoxydulgleichrichter eine logarithmische Widerstandsspannungskennlinie besitzen, läßt sich dieses Verfahren in einfacher Weise zur Darstellung der Farbtemperatur benutzen, wenn man auf dem geraden Teil der Kennlinie arbeitet. Mit S ist wiederum der zu untersuchende Strahler bezeichnet.
• Fr und Eg stellen das rote bzw. grüne Filter dar; mit Er und Eg sind wiederum die lichtelektrischen Zellen, hier Fotozellen, mit Vr, Vg die Verstärker bezeichnet, auf welche die Fotozellen arbeiten. Da diese unter dem Einfluß des auf sie fallenden roten bzw. grünen Lichtes nur eine lineare Spannung für die ihnen zugeordneten Verstärker liefern, ist die Schaltung hier so getroffen, daß die von den Verstärkern kommenden Ströme so über die beiden Gleichrichter G1 und G2 fließen, daß an dem zu diesen parallel liegenden Galvanometer D die Differenzspannung der an den beiden Gleichrichtern auftretenden Spannungsabfälle liegt. Zu diesem Zweck sind die gleichpoligen Ausgangsklemmen der beiden Verstärker Vr und Vg miteinander verbunden, so daß die im Ausgangskreis der Verstärker auftretenden Ströme im Sinne der eingezeichneten Pfeile über die Gleichrichter fließen. Auf diese Weise tritt an den Klemmen des Galvanometers G die Differenz der an den beiden Gleichrichtern auftretenden Spannungsabfälle auf. Infolge der logarithmischen Abhängigkeit der Widerstände der Gleichrichter G, und G2 von der ISpannung mißt das Galvanometer die Differenz des Logarithmus der Leuchtdichten, welche bestimmt werden soll.
• Um eine möglichst genaue logarithmische Abhängigkeit des Widerstandes der Gleichrichter von der Spannung'zu erzielen, werden in die Stromkreise der Gleichrichter G1 und G2 die Widerstände Rvj und Rv2 eingeschaltet, denen gegenüber der Widerstand der Gleichrichter klein ist. Um einen möglichst kleinen Widerstand zu erhalten, ist es zweckmäßig, mehrere Gleichrichter parallel zu schalten. Durch diese Maßnahme wird man weitgehend unabhängig von der Ausgangsspannung der Verstärker, und die Spannung an den Gleichrichtern ist lediglich durch deren Widerstandsänderungen bestimmt.
• Es sei schließlich noch hervorgehoben, daß die Differenzmessung selbst bei beiden Verfahren in beliebigen Differenzmeßschaltungen durchgeführt werden kann, z. B. in einem Differenzmeßwerk mit einem System, das zwei entgegengesetzt wirkende Wïicklungen besitzt, oder inBrücken- undDifferenzschaltanordnungen usw. Gegebenenfalls wird auch der Meßstrom über Meßverstärker verstärkt, wenn z. B. eine Aufzeichnung in Tintenschrift bei schnellen Temperaturänderungen erfolgen soll.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur selbsttätigen Messung der Farbtemperatur mittels lichtelektrischer Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß als Maß der Farbtemperatur die Differenz der Logarithmen der Leuchtdichten bei zwei verschiedenen Wellenlängen durch elektrisch logarithmierende Mittel festgestellt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Logarithmierung unmittelbar auf Grund der elektrischen Eigenschaften der fotoelektrischen Zellen erfolgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerlaufstrom von Fotoelementen zur Messung benutzt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Logarithmierung mittelbar mittels sekundärer logarithmierender Organe erfolgt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekemlzeichnet, daß zur Logarithmierung Röhrenverstärker verwendet werden, die in einem solchen Bereich der Kennlinie arbeiten, in welchem der Anodenstrom proportional dem Logarithmus des Gitterstromes ist.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Logarithmierung Kupferoxydulgleichrichter verwendet werden.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden Meßkreisen mehrere Kupferoxydulgleichrichter parallel geschaltet werden.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzmessung mittels Differenzmeßgeräten oder in Brücken- bzw. Differenzschaltungen erfolgt.