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.