DE944898C - Strahlungspyrometer mit niederohmigen, die Strahlung auffangenden, durch Metallfolien gebildeten Thermoelementschenkeln - Google Patents

Description

• Strahlungspyrometer mit niederohmigen, die Strahlung auffangenden, durch Metallfolien gebildeten Thermoelements chenkeln Der Erfindung belegt die Aufgabe zugrunde, ein möglichst einfach zu fertigendes, derart niederohmiges Thermoelement für die Strahlungsmessung zu schaffen, daß sein direkter Anschluß an ein robustes und daher verhältnismäßig unempfindlichtes Betriebsanzeigeinstrument ermöglicht wird, was insbesondere für tragbare Strahlungsmesser von großem Vorteil ist.
• Diese Aufgabe wird für ein Strahlungspyrometer mit niederohmigen, die Strahlung auffangenden, durch Metallfolien gebildeten Thermoefementschenlcdn, wobei die Metallfolien zwischen zwei mit ihren Schenkeln einander gegenüberstehenden Rahmen eingespannt sind und ihre Lötstelle in der Mitte zwischen den beiden Rahmen angeordnet ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß je eine dieser Metallfolien zwischen zwei Schenkeln je eines der zwei offenen, mit ihren Schenkeln paarweise gegenüberstehenden Rahmen unter Üblerlappung ihrer Lötstelle eingespannt ist.
• Sofern bei den bekannten Thermoelementen Metallfolien angewendet werden, handelt es sich dabei z. B. um solche, bei denen die Metalle auf einer dünnen, nicht letteuden Trägerfolie im Vakuum aufgedämpft oder durch Kathodenzerstäubung aufgetragen sind; hierbei sind die Anschlußenden eines solchen Thermoelementes, welche gleichzeitig die Trägerfolle halten, an den Empfänger angelötet oder angeschweißt. Gegenüber einem solchen Thermoelement stellt das den Gegenstand der Erfindung bildende Strahlung pyrometer infolge der erfindungsgemäßen Ein- spannung der Metallfolien in Rahmen ein wesenthch stabileres Bauelement dar.
• Weiterhin ist ein stoßempfindlicher Strahlungsempfänger bekannt, bei dem nur ein Ende je einer, und zwar einer sehr dünnen und somit sehr hochohmigen Folie an je einem Mittelstück eines von zwei U-förmigen Bügeln befestigt ist, deren einander gegenüberstehende Schenkel durch Isolationsstücke zu einem Rahmen zusammengehalten sind. Die Lötstelle ist in der Mitte der von den beiden U-förmigen Bügeln gebildeten Rahmen anordnung angeordnet.
• Durch die erfindungsgemäß e Einspannung werden nicht nur in konstruktiver Hinsicht infolge der Schaffung eines starren . Bauelementes Vorteile erzielt, sondern auch hinsichtlich der elektrischen Verhältnisse Verbesserungen erreicht, indem durch die konstruktive Anordnung der Metallfolien eine Parallelschaltung derselben erfolgt, also ihr Widerstand herabgesetzt ist.
• Dadurch, daß eine in der Umgebung - der Lötstelle vorgesehene Verbreiterung der Metallfolien als Auffangblättchen für die Strahlung dient, wird ebenfalls eine konstruktive Vereinfachung erzielt.
• Durch die Einschnürung der Metallfolien und anschließend vorgesehene, vorzugsweise schwalbenschwanzartige Verbreiterung wird der Vorteil erzielt, daß an der Grenze des die Strahlung aufnehmenden Teils ein kleiner Querschnitt und damit eine kleine Wärmeableitung vorhanden ist, während die spätere, vorzugsweise schwalbenschwanzartige Verbreiterung wieder eine große Befestigungsfläche und einen kleinen Widerstand ergibt.
• Bringt man gemäß der weiteren Erfindung die Thermoelementschenkel in einem Gehäuse unter, in welchem ein als Anzeigegerät dienendes magnetgerät angeordnet und welches mit einer Spiegelanordnung sowie einem Okular zur gleichzeitigen Betrachtung des Anzeigegerätes und des Objektes ausgerüstet ist, so wird das Gesichtsfeld durch das Anzeigegerät nicht behindert, wie das bei bekannten Pyrometern der Fall ist, bei denen Wärmequelle und Anzeigegerät im Gesichtsfeld des Okulars liegen.
• Ist gemäß der weiteren Erfindung die als Auffangplättchen dienende Verbreiterung mittels einer unter dem Einfluß der Umgebungstemperatur stehenden Bimetallanordnung drehbar, so ist hierdurch eine Empfindlichkeitsänderung durch Veränderung der Auf fangfläche erzielbar. Bei diesbezüglich vorgeschlagenen Anordnungen wird eine durch Temperaturänderung veranlaßte Drehung eines schnellen Temperaturfühlers durch eine gewisse Rückdrehung mittels eines entgegenlaufenden trägen Fühlers kompensiert.
• Durch diese Ausführung wird erreicht, daß die Energie eines Einfachelementes ausreicht, ein robustes Bletriebsinstrument zu betätigen und sich das Hintereinanderschalten mehrerer Elemente erübrigt. Dabei besteht durch das Parallelschalten beider Schenlçelenden in den tragenden Rahmen infolge des geringen Elementenwiderstandes nicht mehr die Möglichkeit, dem Element ein Anzeigegerät des Drehspultyps widerstandsmäßig anzupassen, und zwar wegen des vergleichsweise hohen Widerstandes der Zuleitungsfedern oder -bänder zu der beweglichen Drehspulie. Erfindungsgemäß läßt sich dafür ein Drehmagnetsystem verwenden, das dem Elementwiderstand im Widerstand seiner Wicklung angepaßt ist und dessen feststehende Erregerspulen mit vernachlässigbaren Zuleitungswiderständen an das niederohmige Thermoelement angeschlossen wird.
• Es ist bekannt, für tragbare Strahlungspyrometer das Anzeigegerät mit einer Arretiervorrich tung für den Zeiger auszurüsten, die während der Zeit der Bestrahlung mittels Druckknopfbetätigung den Zeiger freigibt und nach seiner erfolgten Einstellung durch Loslassen des Druckknopfes ihn in der durch die Messung bedingten Lage zu arretieren. Damit konnte man die Zeigerstellung von außen ablesen, ohne daß das Instrument noch auf den Strahler anvisiert zu sein brauchte. Diese Anordnung hat neben der ungünstigen Kompliziertheit noch den Nachteil, daß man nicht gleichzeitig das Anvisierten des Strahlers vornehmen und die erfolgte Einstellung des Zeigers beobachten kann.
• Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung durch folgende Konstruktion vermieden: Die Ablesung des Anzeigegerätes erfolgt über ein in der Ebene des Auffangblättchens gebildetes Spiegelbild des Zeigers und der Skala, um gleichzeitig die Avisierung des Strahlers und die Ablesung des Anzeigegerätes durch das Okular zu ermöglichen.
• Weiterhin ist Vorsorge getroffen, daß die Abhängigkeit der Messung von der Höhe der Umgebungstemperatur kompensiert wird. Dies erfolgt dadurch, daß das Auffangblättchen durch eine Bimetallanordnung mit abnehmender Umgebungstemperatur, d. h. steigender Empfindlichkeit, aus der Normalebene des Strahles verdreht wird, um auf diese Weise die für die Empfindlichkeit maßgebende Projektion der Blättchenfläche auf die Normalebene des Strahles zu variieren.
• In der Fig. 1 ist das niederohmige Thermoelement dargestellt. Die Fig. 2 zeigt schematisch den Einbau dieses Elementes in ein tragbares Gerät. In der Fig. I sind die Metallfolien mit I und 2 bezeichnet; sie können z.B. aus Konstantan und Nickelchrom von etwa 5 . . . ro lu Stärke bestehen.
• Die Folie I überlappt mit dem Lappen 5 die Folie 2. Beide Folien sind in Kupfierrahmen 3 und 4 zweiseitig befestigt. Die verbreiterte Mitte der Folien bildet das Auffangblätrchen für die Strahlung. An den Übergängen vom Auffangblättchen zu den schwalbenschwanzartig ausgebildeten Ableitungen weisen diese die geringste Breite auf.
• Es sind dies die Stellen 7 und 8. Auf diese Weise erhält man bei geringstmöglichem Widerstand eine verhältnismäßig günstige Energiebilanz für das strahlungsempfindliche Organ.
• Der Rahmen besteht aus verhältnismäßig dicken Kupferlaschen. Die Verbindung der Folien mit den Rahmen erfolgt am einfachsten durch Punkt- schweißen. Die Lötstelle zwischen den beiden Folien wird durch Hartlöten zweckmäßig unter Schutzgas hergestellt. In der praktischen Ausführung haben die Folien an den Einspannstellen ungefähr eine Breite von 2,5 mm, während sie in der Nähe des Blättchens nur eine Breite von I mm besitzen.
• In der Fig. 2 ist schematisch gezeigt, wiie das Element in einem tragbaren Strahlungsmlessler zweckmäßig angeordnet wird. Das Element ist hier mit II bezeichnet und wird durch die Linsen I, 2 und 3 hindurchbestrahlt. An das Element ii ist direkt ein Drehmagnetsystem 10 angeschaltet, welches durch das Okular 15 über den Spiegel I2 abgelesen werden kann, wobei gleichzeitig die Anvisierung des Gerätes auf den Strahler erfolgen kann.
• Zur Kompensierung der Umgebungstemperatur wird das Element II in Abhängigkeit von dieser durch die Bimetallanordnung 14 mehr oder weniger aus der Normalebene dies Strahles herausgedreht.
• Zur Erhöhung der Empfindlichkeit läßt sich das Thermoelement in einer zu evakuierenden Glasglocke einschmelzen.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Strahlungspyrometer mit niederohmigen, die Strahlung auffangenden, durch Metallfolien gebildeten Thermoelementschenkeln, wobei dile Metallfolien zwischen zwei mit ihren Schenkeln einander gegenüberstehenden Rahmen eingespannt sind und ihre Lötstelle in der Mitte zwischen den beiden Rahmen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß je eine dieser Metallfolien zwischen zwei Schenkeln je eines der zwei offenen, mit ihren Schenkeln paarweise gegenüberstehenden Rahmen unter Überlappung ihrer Lötstelle eingespannt ist.
2. 2. Strahlungspyrometer nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der Umgebung der Lötstelle quer zu dieser verlaufende Verbreiterung der Metallfolien als Auffangblättchen für die Strahlung dient.
3. 3. Strahlungspyrometer nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolien zwischen ihrer Verbreiterung und Einspannstelle eingeschnürt sind, so daß nach den Einspannstellein hin wieder eine. vorzugsweise schwalbenschwanzartige Verbreiterung vorhanden ist.
4. 4. Strahlungspyrometer nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoelementschenkel lin einem Gehäuse untergebracht sind, in welchem ein als Anzeigegerät dienendes Drehmagnetgerät angeordnet und welches mit einer Spiegeianordnung sowie einem Okular zur gleichzeitigen Betrachtung des Anzeigegerätes (Ablesung) und des Objektes (Anvisierung) ausgerüstet ist.
5. 5. Strahlungspyrometer nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die als Auffangblättchen dienende Verbreiterung mittels einer unter dem Einfluß der Umgebungstemperatur stehenden Bimetallanordnung drehbar ist, um die für die Empfindlichkeit des Strahlungspyrometers maßgebende Projektion der Auffangfläche zu verändern.

   Angezogene Druckschriften: »Archiv für technisches Messen«, J 2404-I; deutsche Patentschriften Nr. i6i 223, 527 ob4, 689 808, 859 380.