DE957076C - Arrangement for the measurement of the quotient of the radiation energy in two spectral ranges - Google Patents

Arrangement for the measurement of the quotient of the radiation energy in two spectral ranges

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DE957076C
DE957076C DES42025A DES0042025A DE957076C DE 957076 C DE957076 C DE 957076C DE S42025 A DES42025 A DE S42025A DE S0042025 A DES0042025 A DE S0042025A DE 957076 C DE957076 C DE 957076C
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DE
Germany
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arrangement
quotient
filters
photoelectric cell
measurement
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Expired
Application number
DES42025A
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German (de)
Inventor
Dipl-Ing Friedrich Arnolds
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/60Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Description

Anordnung für die Messung des Quotienten der Strahlungsenergie in zwei Spektralbereichen Die Erfindung bezieht sich auf die Messung des Quotienten der Strahlungsenergie in zwei spektralen Bereichen. Mit Hilfe einer derartigen Meßmethode kann z. B. die Farbtemperatur einer Strahlung bestimmt werden. Zu diesem Zweck ist es bekannt, die zu messende Strahlung mit Hilfe von Filtern in zwei spektrale Anteile unterschiedlicher Wellenlänge zu zerlegen und beide Anteile der Strahlung abwechselnd auf eine lichtelektrische Zelle einwirken zu lassen. Über eine angeschlossene Verstärkereinrichtung mit entsprechender elektrischer Schaltung wird der Quotient der Strahlungsenergie der beiden spektralen Komponenten ermittelt und z. B. die Farbtemperatur als hiervon abhängige Funktion unmittelbar angezeigt. Bei dieser als Wechsellichtverfahren bekannten Meßmethode mit nur einer Fotozelle werden die Schwankungen der Gesamtempfindlichkeit der Fotozelle ausgeschaltet. Es hat sich nun gezeigt, daß nicht nur die Gesamtempfindlichkeit der lichtelektrischen Zelle in bestimmten Grenzen Schwankungen unterworfen ist, sondern daß sich die Kurve der spektralen Empfindlichkeit der Zelle in Richtung kürzerer oder längerer Lichtwellenlängen verschiebt. Diese Schwankungen der spektralen Empfindlichkeitsverteilung führten bei den bisher üblichen Meßeinrichtungen zu erheblichen M eß -fehlern.Arrangement for the measurement of the quotient of the radiant energy in two spectral ranges The invention relates to the measurement of the quotient the radiation energy in two spectral ranges. With the help of such a measuring method can e.g. B. the color temperature of a radiation can be determined. To that end is it is known to split the radiation to be measured into two spectral components with the aid of filters of different wavelengths and both parts of the radiation alternately to act on a photoelectric cell. Via a connected amplifier device with the appropriate electrical circuit, the quotient of the radiant energy becomes the two spectral components are determined and z. B. the color temperature than this dependent function displayed immediately. In this known as the alternating light method The measuring method with only one photocell is the fluctuations in the overall sensitivity the photocell switched off. It has now been shown that not only the overall sensitivity the photoelectric cell is subject to fluctuations within certain limits, but that the curve of the spectral sensitivity of the cell is in the direction of shifts shorter or longer wavelengths of light. These fluctuations in the spectral Sensitivity distribution led to considerable in the measuring devices customary up to now Measurement errors.

Die Verhältnisse bei den bekannten Anordnungen sollen an Handt der Fig. I der Zeichnung kurz erläutert werden. Dort ist die Empfindlichkeitsverteilung einer lichtelektrischen Zelle über der Lichtwellenlänge R aufgetragen (gestrichelte Kurve). The relationships in the known arrangements are to hand the Fig. I of the drawing are briefly explained. There is the sensitivity distribution of a photoelectric cell plotted against the light wavelength R (dashed Curve).

Die ausgezogenen Linien I und 2 geben die Durchlässigkeit von für derartige Meßm,ethodlen gebräuchlichen Filtern an. Das Filter I läßt beispielsweise die langwelligen Anteile des Lichtes durch, während das Filter 2 nur die kurzwelligen Anteile durchtreten läßt. Verschiebt sich bei einer derartigen Anordnung mit sogenannten Kantenfiltern die Kurve der Empfindlichkeitsverteilung, beispielsweise nach rechts zu größeren Lichtwellen hin, so trifft auf das Filter I eine größere Strahlungsenergie, während das Filter 2 eine geringere Strahlüngsenergie erhält. Der Quotilent der Strahlungsenergie beider spektralen Anteile, auf den es bei derartigen Messungen ankommt, wird also besonders stark gefälscht, da durch die Abweichung der Fotozelle beide Strahlungsanteile im entgegengesetzten Sinne beeinflußt vrierden.The solid lines I and 2 indicate the transmittance of for such measuring methods using customary filters. The filter I can for example the long-wave parts of the light through, while the filter 2 only the short-wave Allows shares to pass through. Shifts in such an arrangement with so-called Edge filter the curve of the sensitivity distribution, for example to the right towards larger light waves, then filter I is hit by a larger radiation energy, while the filter 2 receives a lower radiation energy. The quotilent of the Radiation energy of both spectral components, on which it is in such measurements arrives, is therefore particularly heavily forged, because of the deviation of the photocell both radiation components are influenced in the opposite sense.

Es hat sich nun gezeigt, daß der genannte Meßfehler praktisch vollständig ausgeschaltet werden kann, wenn gemäß der Erfindung an Stelle der Kantenfilter an sich bekannte selektive optische Bandfilter verwendet und diese derart ausgewählt werden, daß ihr Durchlaßbereich in einen ansteigenen oder abfallenden Teil oder in ein Plateau der Empfindlichkeitskurve der lichtelektrischen Zelle fällt. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei einer Verschiebung der Empfindlichkeitskurve in Richtung kürzerer oder längerer Lichtwellen beide spektralen Komponenten der Strahlungsenergie im gleichen Sinne geschwächt oder verstärkt werden, so daß der Quotient beider Strahlungsanteile annähernd konstant bleibt. Weist die Empfindlichkeitskurve der lichtelektrischen Zelle ein Plateau auf und liegt der Durchlaßbereich der beiden Filter innerhalb dieses Plateaus, so tritt bei den praktisch vorkommenden Verschiebungen der Empfindlichkeitskurve keine Änderung der durch die Filter fallenden Strahlungsenergie auf. It has now been shown that the measurement error mentioned is practically complete can be switched off if, according to the invention, instead of the edge filter on known selective optical band filters are used and these are selected in this way be that their pass band in a rising or falling part or falls into a plateau of the sensitivity curve of the photoelectric cell. on in this way it is achieved that when there is a shift in the sensitivity curve in the direction of shorter or longer light waves, both spectral components of the Radiant energy can be weakened or strengthened in the same sense, so that the The quotient of the two radiation components remains approximately constant. Has the sensitivity curve of the photoelectric cell has a plateau and the transmission range of the two lies Filter within this plateau, so occurs with the practically occurring shifts the sensitivity curve shows no change in the radiation energy falling through the filters on.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 2 bis 4 der Zeichnung näher erläutert. In allen Beispielen sind charakteristische Kurven der spektralen Empfindlichkeitsverteilung von lichtelektrischen Zellen dargestellt. Als Ordinate ist jeweils die Empfindlichkeit der Zelle bzw. die Durchlässigkeit der Filter aufgetragen. Die ausgezogene Kurve E2 in Fig. 2 entspricht etwa der Empfindlichkeitsverteilung bei der Cäsiumzelle und weist ein ausgesprochenes Maximum auf. Die gestrichelteKurveE1 hat in der Mitte einen flach verlaufenden Kurventeil und ist beispielsweise mit einer sogenannten Zweioktavenzelle oder speziellen Selenzelle zu erhalten. Legt man bei derartigen Zellen den Durchlaßbereich der beiden Bandfilter in den flach in Form eines Plateaus verlaufenden Kurventeil, so bleibt bei einer Verschiebung der Empfindllichkeitskurven die in den Durchlaßbereich der beiden Filter fallende Strahlungsenergie praktisch konstant. The invention is explained in more detail with reference to FIGS. 2 to 4 of the drawing. In all examples there are characteristic curves of the spectral sensitivity distribution represented by photoelectric cells. The ordinate is the sensitivity in each case applied to the cell or the permeability of the filter. The solid curve E2 in FIG. 2 corresponds approximately to the sensitivity distribution in the case of the cesium cell and has a pronounced maximum. The dashed curve has E1 in the middle a flat part of the curve and is, for example, with a so-called Obtain two-octave cell or special selenium cell. If you put such a Cells the pass band of the two band filters in the flat in the form of a plateau running part of the curve, there remains a shift in the sensitivity curves the radiation energy falling in the pass band of the two filters practically constant.

Fig. 3 zeigt eine andere Anordnung der Durchlaßbereiche der Filter bei einer Empfindlichkeitsverteilung entsprechend Kurve, in Fig. I. Das Filter mit dem Durchlaßbereich Dt ist hierbei im ersten Maximum und das Filter De im zweiten Maximum der Kurve der Empfindlichkeitsverteilung angeordnet. Die Anordnung nach Fig. 3 ist meßtechnisch besonders vorteilhaft, da infolge des größeren Abstandes der Durchl aßbereiche der Filter ein größerer Meßeffekt und eine höhere Meßgenauigkeit erzielt werden kann In Fig. 4 sind die Filter so ausgewählt, daß ihr Durchlaßbereich Ds bzw. D2 in dem ansteigenden Teil der Empfindlichkeitskurve E3 liegt. Es ist auch möglich, die Filter mit Durchlaßbereichen an der Stelle D5 bzw. D4 im abfallenden Ast der Kurve Es anzuordnen. Fig. 3 shows another arrangement of the passbands of the filters with a sensitivity distribution corresponding to the curve, in Fig. I. The filter with the pass band Dt is in the first maximum and the filter De in the second Maximum of the curve of the sensitivity distribution arranged. The arrangement according to Fig. 3 is particularly advantageous from a metrological point of view because of the greater distance the passage areas of the filter a greater measuring effect and a higher measuring accuracy can be achieved In Fig. 4, the filters are selected so that their pass band Ds or D2 is in the rising part of the sensitivity curve E3. It is also possible, the filters with pass bands at the point D5 or D4 in the sloping Branch of the curve to arrange it.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: I. Anordnung für die Messung des Quotienten der Strahlungsenergie in zwei Spektralbereichen mit einer lichtelektrischen Zelle, auf die die Strahlung der beiden spektralen Komponenten nacheinandér einwirkt, z B. für die Bestimmung der Farbtemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Filter für die zu vergleichenden Spektralbereiche als selektive optische Bandfilter ausgebildet und derart ausgewählt sind, daß ihr Durchlaßbereich in einen ansteigenden oder abfallenden Teil oder in ein Plateau der Empfindlichkeitskurve der lichtelektrischen Zelle fällt. PATENT CLAIMS: I. Arrangement for the measurement of the quotient of the Radiation energy in two spectral ranges with a photoelectric cell which the radiation of the two spectral components acts one after the other, e.g. for determining the color temperature, characterized in that the two filters designed as selective optical band filters for the spectral ranges to be compared and are selected such that their pass band is in an increasing or decreasing one Part or in a plateau of the sensitivity curve of the photoelectric cell falls. 2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßbereiche beider Filter in einem flachen Maximum oder Minimum der lichtelektrischen Zelle iiegen. 2. Arrangement according to claim I, characterized in that the transmission ranges both filters in a flat maximum or minimum of the photoelectric cell lie. 3. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer lichtelektrischen Zelle mit zwei Maxima der Empfindlichkeitskurve der Durchlaßbereich des einen Filters im ersten Maximum und der des anderen Filters im zweiten Maximum der Empfindlichkeitskurve liegt. 3. Arrangement according to claim I, characterized in that at one photoelectric cell with two maxima of the sensitivity curve of the transmission range one filter in the first maximum and that of the other filter in the second maximum the sensitivity curve lies.
DES42025A 1954-12-21 1954-12-21 Arrangement for the measurement of the quotient of the radiation energy in two spectral ranges Expired DE957076C (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2660998A1 (en) * 1980-06-06 1991-10-18 Thomson Trt Defense DEVICE FOR DETECTING A HOT POINT IN A LANDSCAPE PERCUTED ACCORDING TO INFRARED RADIATION, AND SYSTEM FOR GUIDING A MISSILE ON A TARGET HAVING SUCH A DEVICE.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2660998A1 (en) * 1980-06-06 1991-10-18 Thomson Trt Defense DEVICE FOR DETECTING A HOT POINT IN A LANDSCAPE PERCUTED ACCORDING TO INFRARED RADIATION, AND SYSTEM FOR GUIDING A MISSILE ON A TARGET HAVING SUCH A DEVICE.

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