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Publication number: DES0042025MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 20. Dezember 1954 Bekanatgemacht am 2. August 1956Registration date: December 20, 1954 Advertised on August 2, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

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 Meßfehlern. The invention relates to the measurement of the quotient of the radiation energy in two spectral Areas. With the help of such a measurement method z. B. the color temperature of a Radiation can be determined. For this purpose it is known to use the radiation to be measured of filters in two spectral components of different wavelengths; to disassemble and both parts to let the radiation act alternately on a photoelectric cell. Via an attached Amplifier device with corresponding electrical Circuit, the quotient of the radiant energy of the two spectral components is determined and Z. B. the color temperature is displayed directly as a function dependent thereon. at this measuring method known as the alternating light method with only one photocell are the Fluctuations in the overall sensitivity of the photocell switched off. It has now been shown that not only the overall sensitivity of the photoelectric cell fluctuates within certain limits is subject, but that the curve of the spectral sensitivity of the cell in Shifts towards shorter or longer wavelengths of light. These fluctuations in the spectral Sensitivity distribution led to considerable measurement errors in the measuring devices customary up to now.

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Die Verhältnisse bei den bekannten Anordnungen sollen an Hand der Fig. ι der Zeichnung kurz erläutert werden. Dort ist die Empfindlichkeitsverteilung einer lichtelektrischen Zelle über der Lichtwellenlänge λ aufgetragen' (gestrichelte Kurve). Die ausgezogenen Linien ι und 2 geben die Durchlässigkeit von für derartige Meßmethoden gebräuchlichen Filtern an. Das Filter ι läßt beispielsweise die langwelligen Anteile des Lichtes durch,The relationships in the known arrangements will be briefly explained with reference to FIG. 1 of the drawing. There the sensitivity distribution of a photoelectric cell is plotted over the light wavelength λ '(dashed curve). The solid lines ι and 2 indicate the permeability of filters commonly used for such measurement methods. The filter ι lets through, for example, the long-wave components of the light,

ίο während das Filter 2 nur die kurzwelligen Anteile durchtreten läßt. Verschiebt sich bei einer derartigen Anordnung mit sogenannten Kantenfiltern . die Kurve der Empfindlichkeitsverteilung, bei- - spielsweise nach rechts zu größeren Lichtwellen hin, so· trifft auf das Filter ι eine größere Strahlungsenergie, während das Filter 2 eine geringere Strahlungsenergie erhält. Der Quotient 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 werden.ίο while the filter 2 only the short-wave components lets pass. Shifts in such an arrangement with so-called edge filters . the curve of the sensitivity distribution, for example to the right to larger light waves out, so a greater radiation energy hits the filter, while the filter 2 receives a lower radiant energy. The quotient of the radiation energy of both spectral components, which are important in measurements of this type, is thus · special heavily falsified, because the deviation of the photocell means that both radiation components are in opposite directions Senses are affected.

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 ansteigendien 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 Empfindlichkeitskurve¹ keine Änderung der durch die Filter fallenden Strahlungsenergie auf.It has now been shown that the above-mentioned measurement error can be virtually completely eliminated if, according to the invention, instead of the edge filters, known selective optical band filters are used and these are selected in such a way that their pass band is in a rising or falling part or in a plateau the sensitivity curve of the photoelectric cell falls. In this way it is achieved that at. a shift in the sensitivity curve: in the direction of shorter or longer light waves, both spectral components of the radiation energy are weakened or amplified in the same sense, so that the quotient of the two radiation components remains approximately constant. If the sensitivity curve of the photoelectric cell has a plateau. and if the pass band of the two filters lies within this plateau, then with the practically occurring shifts in the sensitivity curve ¹ there is no change in the radiation energy falling through the filter.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 2 bis 4The invention is illustrated with reference to FIGS

+5 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 gestrichelte Kurve E₁ hat in der Mitte einen flach, verlauf enden 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 Empfindlichkeitskurven die in. den Durchlaßbereich der beiden Filter fallende Strahlungsenergie praktisch konstant. +5 of the drawing explained in more detail. Characteristic curves of the spectral sensitivity distribution of photoelectric cells are shown in all examples. The sensitivity of the cell or the permeability of the filter is plotted as the ordinate. The solid curve E ₂ in FIG. 2 corresponds approximately to the sensitivity distribution in the case of the cesium cell and has a pronounced maximum. The dashed curve E ₁ has a flat, extending curve part in the middle and can be obtained, for example, with a so-called two-octave cell or special selenium cell. If, in cells of this type, the pass band of the two band filters is placed in the flat part of the curve in the form of a plateau, the radiation energy falling into the pass band of the two filters remains practically constant when the sensitivity curves are shifted.

Fig. 3 zeigt eine andere Anordnung der Durchlaßbereiche der Filter bei einer Empfindlichkeitsverteilung entsprechend Kurve E₁ in Fig. 1. Das Filter mit dem Durchlaßbereich D₁ ist hierbei im ersten Maximum und das Filter D₂ im zweiten Maximum der Kurve der Empfindlichkeitsverteilung angeordnet. Die Anordnung nach Fig. 3 ist meßtechnisch besonders vorteilhaft, da infolge des größeren Abstandes der Durchlaßbereiche der Filter ein größerer Meßeffekt und eine höhere Meßgenauigkeit erzielt werden kann.Fig. 3 shows a different arrangement of the filter pass bands with a sensitivity distribution corresponding to curve E ₁ in FIG. 1. The filter with the pass band D ₁ is arranged in the first maximum and the filter D ₂ in the second maximum of the curve of the sensitivity distribution. The arrangement according to FIG. 3 is particularly advantageous in terms of measurement technology, since a greater measurement effect and greater measurement accuracy can be achieved as a result of the greater spacing between the transmission areas of the filters.

In Fig. 4 sind die Filter so ausgewählt, daß ihr Durchlaßbereich D₁ bzw. D₂ in dem ansteigenden Teil der Empfindlichkeitskurve E₃ liegt. Es ist auch möglich, die Filter mit Durchlaßbereichen an der Stelle D₃ bzw. D_i im abfallenden Ast der Kurve E₃ anzuordnen.In FIG. 4, the filters are selected so that their pass band D ₁ or D ₂ lies in the rising part of the sensitivity curve E _3. It is also possible to arrange the filters with pass bands at point D ₃ or D _i in the sloping branch of curve E _3.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. An arrangement for the measurement of the ratio of the radiant energy in two spectral regions with a photoelectric cell to which the radiation from the two spectral _Kom: components acting successively, z. B. for determining the color temperature, characterized in that the two filters for the spectral ranges to be compared are designed as selective optical band filters and are selected such that their pass range falls in an increasing or decreasing part or in a plateau of the sensitivity curve of the photoelectric cell .

2. Arrangement according to claim 1, characterized. that the transmission ranges of both filters lie in a flat maximum or minimum of the photoelectric cell.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that - indicates that in the case of a photoelectric cell with two maxima of the sensitivity curve, the transmission range of one filter is im first maximum and that of the other filter in the second maximum of the sensitivity curve located. '

1 sheet of drawings