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Publication number: DES0044212MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 4. Juni 1955 Bekanntgemacht am 7. Juni 1956Registration date: June 4, 1955. Advertised on June 7, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Bei der Farbtemperaturmessung mit Hilfe von zwei lichtelektrischen Zellen, auf die Licht unterschiedlicher Farbe fällt und die beispielsweise in einer Brückenschaltung angeordnet sind, ergeben sich Meßfehler, weil die Zellen eine zeitlich nicht konstante Empfindlichkeit aufweisen. Die Zellen weisen sowohl in ihrer spektralen als auch in der gesamten Empfindlichkeit Schwankungen auf, die verschiedenen Einflüssen unterliegen und deren Periode sich über den Zeitraum von mehreren Stunden bis zu. einigen Tagen erstrecken kann. Außerdem treten irreversible Alterungserscheinungen auf. Hinzu kommt noch, daß auch die örtliche Empfindlichkeit der einzelnen Zellen verschieden ist, so daß die Anzeige also davon abhängt, an welcher Stelle und in welcher Größe das Bild des Strahlers auf den Zellen abgebildet wird. Man hat daher mit derartigen Farbpyrometern nur verhältnismäßig ungenaue Temperaturmessungen durchführen können. Durch mit Wechsellicht arbeitende Einrichtungen, bei-denen das Licht der beiden mittels optischer Filter ausgesonderten spektralen Bereiche abwechselnd auf die gleiche Fotozelle trifft, werden die Empnndlichkeitsschwankungen zwar eliminiert, jedoch treten hier größere Fehler dadurch auf, daß die spektraleWhen measuring color temperature with the help of two photoelectric cells on which light is different Color falls and which are arranged, for example, in a bridge circuit, result measurement errors because the cells have a sensitivity that is not constant over time. The cells show fluctuations in their spectral sensitivity as well as in their overall sensitivity, the are subject to various influences and their period varies over a period of several Hours up to. a few days. In addition, there are irreversible signs of aging on. In addition, the local sensitivity of the individual cells also varies is, so that the display depends on where and in what size the image of the Emitter is imaged on the cells. One has therefore only proportionally with such color pyrometers can perform inaccurate temperature measurements. By working with alternating light facilities in which the light of the two spectral ranges separated out by means of optical filters alternately to the same If the photocell hits, the sensitivity will fluctuate although eliminated, larger errors occur here due to the fact that the spectral

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Verteilung der Fotozelle sich gegenüber den Filterkurven verschiebt. Außerdem sind die hierzu erforderlichen Einrichtungen teuer und kompliziert aufgebaut.Distribution of the photocell shifts compared to the filter curves. In addition, the necessary for this Facilities are expensive and complex.

Bei einem einfachen Strahlungspyrometer mit zwei lichtelektrischen Zellen als Strahlungsindikator erhält man gemäß der Erfindung dadurch eine genaue und reproduzierbare Anzeige, daß zur Eicheinstellung der elektrischen Meßschaltung dieWith a simple radiation pyrometer with two photoelectric cells as a radiation indicator is obtained according to the invention thereby an accurate and reproducible display that for Calibration setting of the electrical measuring circuit the

ίο Strahlung einer in. das Meßgerät eingebauten Vergleichslampe mittels eines einklappbaren Spiegels an Stelle des Strahlers auf die lichtelektrischen Zellen projizierbar ist. Sind die beiden Zellen in einer mit Hilfe eines Kompensationswiderstandes abgleichbaren Brückenschältung angeordnet, so kann durch die Eicheinstellung ein zusätzlicher Widerstand in einem; Brückenzweig verändert werden. Dadurch werden, wie Theorie und Praxis zeigen, Empfindlichkeitsschwankungen der Zellen vollständig und spektrale Verschiebungen derselben in einem sehr starken Maße eliminiert.ίο Radiation from a comparison lamp built into the measuring device by means of a foldable mirror in place of the spotlight on the photoelectric Cells is projectable. Are the two cells in one with the help of a compensation resistor adjustable bridge peeling is arranged, an additional Resistance in one; Bridge branch can be changed. This will be how theory and practice show sensitivity fluctuations of the cells completely and spectral shifts of the same eliminated to a very large extent.

Es ist zwar bereits bekannt, bei Temperaturmessungen mit lichtelektrischen Zellen die Temperatur des Strahlers ständig mit einem Thermoelement zu messen und beide Temperaturen in einem Vergleichsgerät miteinander zu vergleichen. Weicht die vom Strahlungspyrometer angezeigte Temperatur infolge einer Empfindlichkeitsschwankung der lichtelektrischen Zelle von der Temperatur des Thermoelementes ab, so spricht mit einer eingebauten Verzögerung, die der Trägheit des Thermoelementes angepaßt ist, die Vergleichsschaltung an und verstellt über einen Hilfsmotor die Verstärkung des der lichtelektrischen Zelle nachgeschalteten Verstärkers im Strahlungspyrometer. It is already known to measure the temperature in temperature measurements with photoelectric cells of the emitter constantly with a thermocouple and both temperatures in to compare a comparison device with each other. Deviates from that indicated by the radiation pyrometer Temperature due to a sensitivity variation of the photoelectric cell with temperature of the thermocouple speaks with a built-in delay, which is due to the inertia of the Thermocouple is adapted, the comparison circuit on and adjusted via an auxiliary motor the amplification of the amplifier in the radiation pyrometer connected downstream of the photoelectric cell.

Es ist weiterhin für die Temperaturregelung bekannt, einen Vergleichsstrahler vorzusehen, dessen Temperatur über ein Thermoelement und eine angeschlossene Regeleinrichtung auf einen bestimmten konstanten Wert eingestellt werden kann. Nach dem Wechsellichtverfahren wird sodann die Strahlung des zu messenden Körpers und des Vergleichsstrahlers abwechselnd mehrmals in der Sekunde auf die lichtelektrische Zelle geworfen. Der nachgeschaltete Verstärker stellt aus. der Phasenbeziehung der Lichtimpulse die Abweichung der Temperatur des Strahlers vom Wert des Normalstrahlers fest und verstellt einen Regler für die Heizleistung in dem Sinne, daß die Temperatur des Strahlers auf den Wert des NormalstrahlersIt is also known for temperature control, to provide a reference heater, its temperature via a thermocouple and a connected Control device can be set to a certain constant value. To The radiation from the body to be measured and the reference emitter is then used in the alternating light method alternately thrown at the photoelectric cell several times a second. The downstream amplifier turns off. the Phase relationship of the light pulses the deviation of the temperature of the radiator from the value of the normal radiator and adjusts a controller for the heating power in the sense that the temperature of the radiator to the value of the normal radiator

,„. zurückgeführt wird. Eine Farbtemperaturmessung ist mit diesen Verfahren nicht möglich, sie gestatten lediglich die Messung der schwarzen Temperatur. Alle diese Einrichtungen sind sehr aufwendig, kompliziert und daher störungsanfällig,, ". is returned. A color temperature measurement is not possible with these methods, they only allow the measurement of the black Temperature. All of these facilities are very expensive, complicated and therefore prone to failure,

₍.. so daß sie für die Praxis und für einfache Temperaturbestimmungen, nicht in Frage kommen. ₍ .. so that they are out of the question for practice and for simple temperature determinations.

Demgegenüber sind bei dem Erfindungsgegenstand lediglich ein konstanter Vergleichsstrahler, beispielsweise eine Wolfram-Vergleichslampe, ein ... Klappspiegel im Strahlengang und ein Eichwiderstand in der elektrischen Schaltung erforderlich.In contrast, the subject matter of the invention only a constant reference lamp, for example a tungsten reference lamp ... folding mirror in the beam path and a calibration resistor in the electrical circuit required.

Gemäß der weiteren Erfindung wird vor die Vergleichslampe ein Farbglasfilter gesetzt/welches die Farbtemperatur der Lampe erhöht, obwohl der Wolframfaden mit niedrigerer Temperatur brennt. Dadurch werden die Konstanz und Lebensdauer der \^ergleichslampe wesentlich erhöht. Bei einfachen Geräten wird die Eicheinstellung von Hand vor jeder Messung durchgeführt. 'According to the further invention, a colored glass filter is placed in front of the comparison lamp / which the The color temperature of the lamp has increased, although the tungsten filament burns at a lower temperature. This significantly increases the constancy and service life of the reference lamp. With simple Devices, the calibration setting is carried out by hand before each measurement. '

Nach Einklappen des Spiegels und Einschalten der Vergleichslampe wird der Ausschlag des Meßgerätes beobachtet und bei Abweichungen vom vorbestimmten Wert, der beispielsweise durch eine rote Marke auf der Skala gekennzeichnet ist, der Eichwiderstand in einem Brückenzweig der elektrischen Schaltung verstellt, bis der Zeiger auf der roten Marke steht.After folding in the mirror and switching on the comparison lamp, the deflection of the measuring device is displayed observed and in the event of deviations from the predetermined value, for example by a marked red mark on the scale, the calibration resistance in a bridge branch of the electrical Shift shifted until the pointer is on the red mark.

Bei registrierenden Geräten für, die Farbtemperatur werden für genaue Messungen Einrichtungen mit selbstabgleichenden Brückenschaltungen, sogenannte Kompensographen, verwendet.In the case of devices for registering, the color temperature is used for accurate measurements facilities used with self-balancing bridge circuits, so-called compensographs.

Bei Kompensographen, die zur Spannungsmessung verwendet werden, ist es bekannt, eine Einstellung der Speisespannungsquelle für die Meßbrücke nach einem in den Kompensographen eingebauten Normalelement in periodischen Zeitabständen selbsttätig vorzunehmen. Ein Zeitwerk, das beispielsweise von dem Meßstellenumschalter des Kompensographen oder einem besonderen Synchronmotor, Uhrwerk od. dgl. angetrieben wird, schaltet in Zeitabständen von etwa 10 Minuten das Normalelement an die Brückenschaltung und kuppelt den Abgleichmotor mit einem Potentiometer für die Einstellung der Speisespannung der Meßbrücke. Der Abgleichmotor stellt die Speisespannung auf den durch das Normalelement vorgegebenen Wert ein. Gemäß der Erfindung wird nunmehr durch diese Umschalteinrichtung der Klappspiegel in den Strahlengang eingeklappt und der Abgleichmotor mit dem verstellbaren Abgriff des Eichwiderstandes in einem Brückenzweig gekuppelt. Man kann also Kompensographen bekannter Bauart zur Messung und Registrierung der mit Hilfe zweier lichtelektrischer Zellen in einer Brückenschaltung bestimmten Farbtemperatur verwenden.In the case of compensographs which are used for voltage measurement, it is known to automatically adjust the supply voltage source for the measuring bridge according to a normal element built into the compensograph at periodic time intervals. A timer, which is driven, for example, by the measuring point switch of the compensograph or a special synchronous motor, clockwork or the like, switches the normal element to the bridge circuit at intervals of about 10 minutes and couples the adjustment motor with a potentiometer for setting the supply voltage of the measuring bridge. The adjustment motor sets the supply voltage to the value specified by the normal element. According to the invention, the folding mirror is now folded into the beam path by this switching device and the adjustment motor is coupled to the adjustable tap of the calibration resistor in a bridge branch. Compensographs of known design can therefore be used to measure and register the color temperature determined with the aid of two photoelectric cells in a bridge circuit.

Damit das auf die beiden lichtelektrischen Zellen projizierte Bild des Strahlers unabhängig von der Entfernung und den Abmessungen des Strahlers die gleiche Größe behält, ist es notwendig, zwischen' dem einklappbaren Spiegel für die Eichung und den lichtelektrischen Zellen eine Zwischenlinse derart anzuordnen, daß bei aus dem Strahlengang herausgeklapptem Spiegel das Objektiv und bei eingeklapptem Spiegel die Kondensorlinse des Vergleichsstrahlers in gleicher Größe und an der gleichen Stelle der lichtelektrischen Zellen abgebildet wird. .So that the image of the emitter projected onto the two photoelectric cells is independent of the Distance and dimensions of the radiator remains the same, it is necessary to choose between ' the folding mirror for the calibration and the photoelectric cells an intermediate lens like this to arrange that with the mirror folded out of the beam path, the lens and at When the mirror is folded in, the condenser lens of the comparison source is of the same size and on the same Position of the photoelectric cells is imaged. .

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei zeigt Fig. 1 die an sich bekannte mit Hilfe eines Kompensationswiderstandes R_M abgleichbare Brückenschaltung mit den beiden lichtelektrischen Zellen Z₁ und Z₂, auf die das Licht der beiden spektralen Komponenten für die Farbtemperaturbestimmung trifft.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. 1 shows the known bridge circuit with the two photoelectric cells Z ₁ and Z ₂ , which can be adjusted with the aid of a compensation resistor R _M and which the light of the two spectral components strikes for determining the color temperature.

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Die Brücke wird von einer Batterie B gespeist und mit Hilfe des Widerstandes R_M und des Nullinstrumentes G abgeglichen.· Die Einstellung des Widerstandes R_M ist dann ein Maß für die Farbtemperatur. The bridge is fed by a battery B and balanced with the aid of the resistor R _M and the zero instrument G. The setting of the resistor R _M is then a measure of the color temperature.

Fig. 2 zeigt die schematische Darstellung der gemäß der Erfindung aufgebauten Schaltung in Verbindung mit einem Kompensographen. Aus Fig. 3 ist die Anordnung der einzelnen Teile innerhalb des Pyrometergehäuses zu ersehen.Fig. 2 shows the schematic representation of the circuit constructed according to the invention in connection with a compensograph. From Fig. 3 the arrangement of the individual parts is within of the pyrometer housing.

Fig. 4 schließlich zeigt eine ähnliche Darstellung, bei der lediglich zusätzlich eine weitere lichtelektrische Zelle für die gleichzeitige Bestimmung der schwarzen Temperatur des Meßobjektes vorgesehen ist._v Finally, FIG. 4 shows a similar representation in which only one additional photoelectric cell is provided for the simultaneous determination of the black temperature of the test object. _v

In Fig. 2 ist das Objektiv des Farbpyrometer mit ι bezeichnet. Hinter dem Objektiv ist der Klappspiegel 2 im eingeklappten Zustand gezeichnet, so daß er die Strahlung der Vergleichslampe 3 auf die lichtelektrischen Zellen Z₁ und Z₂ reflektiert. In der Brückenschaltung ist neben dem Abgleichwiderstand R_M der Eichwiderstand R_E im anderen Brückenzweig angeordnet. Im unteren Brückenzweig liegt ein fester Widerstand R zur Einstellung des Meßbereiches. Die Spannung der Bfückendiagonalen wird durch den Verstärker 4 verstärkt und über den Verstärkerausgang dem Abgleichmotor M des Kompensographen zugeführt. Der Motor M verstellt den Abgleichwiderstand R_M, bis die Brücke abgeglichen und der Diagonalstrom verschwunden ist. Gleichzeitig wird hierbei das Anzeige- bzw. Registriergeräts eingestellt. Der Kompensograph ist mit einem Zeitwerk 6 versehen, das in Zeitabständen von beispielsweise 10 Minuten den Klappspiegel 2 in die gezeichnete Lage bringt. Gleichzeitig wird der Schalter 7 nach oben umgelegt und über die Kupplung U der Motor vom Antrieb des Widerstandes R_M auf den Eichwiderstand R_E umgeschaltet. In die Brücke ist hierdurch an Stelle des Widerstandes R_M der Widerstand R_v eingeschaltet, der so bemessen ist, daß die Brücke für die von der Vergleichslampe auf die lichtelektrischen Zellen einfallende Strahlung im Gleichgewicht ist. Hat sich gegenüber der letzten Eicheinstellung die Empfindlichkeit der einen oder beider lichtelektrischen Zellen geändert, so ist die Brücke nicht im Gleichgewicht, und über den Verstärker 4 und den Motor M wird der Eichwiderstand R_E eingestellt, bis das Brückengleichgewicht wiederhergestellt ist. Das Zeitwerk 6 schaltet dann mit Hilfe des Umschalters 7 wieder den Widerstand R_M ein und kuppelt den Antrieb des Motors M- mit dem Schleifer des Widerstandes R_M. Gleichzeitig wird der Spiegel aus dem Strahlengang herausgeklappt, so daß die Meßstrahlung wieder auf die lichtelektrischen Zellen treffen kann.In Fig. 2, the lens of the color pyrometer is denoted by ι. Behind the lens, the folding mirror 2 is shown in the folded-in state, so that it reflects _{the radiation from the comparison lamp 3 onto the photoelectric cells Z 1} and Z _2. In the bridge circuit, in addition to the balancing resistor R _M, the calibration resistor _{R E is} arranged in the other branch of the bridge. In the lower branch of the bridge there is a fixed resistor R for setting the measuring range. The voltage of the bridge diagonal is amplified by the amplifier 4 and fed to the adjustment motor M of the compensograph via the amplifier output. The motor M adjusts the balancing resistor R _M until the bridge is balanced and the diagonal current has disappeared. At the same time, the display or recording device is set. The compensograph is provided with a timer 6 which brings the folding mirror 2 into the position shown at intervals of, for example, 10 minutes. At the same time, the switch 7 is flipped upwards and the motor is switched from the drive of the resistor R _M to the calibration resistor R _E via the clutch U. As a result, in the bridge, instead of the resistor R _M, the resistor R _{v is} switched on, which is dimensioned such that the bridge is in equilibrium for the radiation incident on the photoelectric cells from the comparison lamp. If the sensitivity of one or both photoelectric cells has changed compared to the last calibration setting, the bridge is not in equilibrium, and the calibration resistor R _{E is} adjusted via the amplifier 4 and the motor M until the bridge equilibrium is restored. The timer 6 then switches the resistor R _{M on} again with the help of the switch 7 and couples the drive of the motor M- to the wiper of the resistor R _M. At the same time, the mirror is folded out of the beam path so that the measuring radiation can strike the photoelectric cells again.

Aus dem Prinzip nach Fig. 3 ist zu ersehen, wieFrom the principle of FIG. 3 it can be seen how

die lichtelektrischen Zellen, die Vergleichslampe und das optische Zubehör in Gerätegehäuse angeordnet werden können. Das vom Strahler 1 einfallende Licht fällt durch das Objektiv O und die Zwischenlinse Zl auf den halbdurchlässigen Spiegel TS. Ein Teil des Lichtes gelangt sodann auf die lichtelektrische Zelle Z₁, der andere Teil auf die im gleichen Abstand vom -halbdurchlässigen Spiegel angeordnete Zelle Z₂. Die außerdem in den Strahlenwegen noch einzuschaltenden Farbfilter, Blenden, Graukeile u. dgl: sind nicht dargestellt. Der beschriebene Lichtweg ist nur möglich, wenn der Klappspiegel 2 sich in der mit I bezeichneten Lage befindet. Ist der Spiegel in die Lage II geklappt, so wird die durch das Objektiv einfallende Strahlung auf der Rückseite des Spiegels abgefangen und statt dessen gelangt die von der Vergleichslampe 3 ausgehende Strahlung, die durch die Kondensorlinse K zusammengefaßt wird, über die Zwischenlinse Zl auf die lichtelektrische .Zelle. Die Zwischenlinse Zl und die Kondensorlinse K sind derart angeordnet, daß bei der Stellung I des Klappspiegels die Eintrittsöffnung des Objektivs und bei der Stellung II die Kondensorlinse in gleicher Größe und an der gleichen Stelle auf den lichtelektrischen Zellen abgebildet wird. Hierdurch ist sichergestellt, daß unabhängig vom Abstand und von der Größe des Strahlers das Bild auf beiden lichtelektrischen Zellen die gleiche Größe behält und daß außerdem in der Stellung II des Klappspiegels das Bild des Vergleichsstrahlers auf beiden Zellen die Größe des zu messenden Strahlers aufweist. Bei örtlich schwankender Empfindlichkeit der lichtelektrischen Zellen können somit keine Meßfehler auftreten.the photoelectric cells, the comparison lamp and the optical accessories can be arranged in the device housing. The light incident from the radiator 1 falls through the objective O and the intermediate lens Z1 onto the semitransparent mirror TS. Part of the light then reaches the photoelectric cell Z ₁ _{, the other part on the cell Z 2,} which is arranged at the same distance from the semi-transparent mirror. The color filters, diaphragms, gray wedges and the like that also have to be switched on in the beam paths are not shown. The light path described is only possible when the folding mirror 2 is in the position indicated by I. If the mirror is folded into position II, the radiation entering through the lens is intercepted on the back of the mirror and instead the radiation emanating from the comparison lamp 3, which is combined by the condenser lens K , reaches the photoelectric via the intermediate lens Zl .Cell. The intermediate lens Zl and the condenser lens K are arranged in such a way that in position I of the folding mirror the entry opening of the objective and in position II the condenser lens is imaged in the same size and in the same place on the photoelectric cells. This ensures that regardless of the distance and size of the radiator, the image on both photoelectric cells remains the same and that, in position II of the folding mirror, the image of the comparison radiator on both cells has the size of the radiator to be measured. If the sensitivity of the photoelectric cells fluctuates locally, no measurement errors can occur.

In Fig. 4 ist die gleiche Anordnung der Teile wie in Fig. 3 dargestellt. Lediglich ist noch zusätzlich in den Strahlengang ein teildurchlässiger Spiegel TS₂ eingeschaltet, der einen Teil der Strahlung einem in das gleiche Gehäuse eingebauten Pyrometer für die gleichzeitige Messung der schwarzen Temperatur der einfallenden Strahlung zuführt. Zu diesem Zweck sind in diesem Strahlengang die Blende W und eine Zwischenlinse ZZ₂ angeordnet, durch die Strahlung auf ein Selenfotoelement S'E für die objektive Messung der schwarzen Temperatur der Strahlung fällt. Durch die Blende ist sichergestellt, daß auch für die Schwarztemperaturmessung oberhalb einer bestimmten Mindestgröße des Strahlers Entfernungsabhängigkeit der Anzeige besteht. In Fig. 4, the same arrangement of parts as in Fig. 3 is shown. Only a partially transparent mirror TS ₂ is also switched into the beam path, which feeds part of the radiation to a pyrometer built into the same housing for the simultaneous measurement of the black temperature of the incident radiation. For this purpose, the diaphragm W and an intermediate _{lens ZZ 2} are arranged in this beam path, through which the radiation falls on a selenium photo element S'E for the objective measurement of the black temperature of the radiation. The diaphragm ensures that the display is also distance-dependent for the black temperature measurement above a certain minimum size of the radiator.

Die beschriebene Eicheinstellung kann in ähnlicher Weise auch für die Meßeinrichtung der schwarzen Temperatur des Strahlers vorgesehen sein.The calibration setting described can also be used in a similar manner for the measuring device of black temperature of the radiator.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Radiation pyrometer with photoelectric cells as radiation indicator, preferably for measuring the color temperature, characterized in that for calibration setting the electrical measuring circuit the radiation from a comparison lamp built into the measuring device by means of a foldable mirror in place of the radiator on the photoelectric cells is projectable.

2. Radiation pyrometer according to claim 1 with two photoelectric cells in one with the aid

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a compensation resistor adjustable bridge circuit, characterized by a resistor in a bridge branch that can be changed for calibration purposes.

3. Radiation pyrometer according to claim 1 and 2, characterized in that im Beam path between the foldable mirror and the photoelectric cells a Intermediate lens is arranged such that when the mirror is folded out, the lens and at When the mirror is folded in, the condenser lens of the comparison radiator is the same size and each at the same point of photoelectric: cells can be mapped.

4. Radiation pyrometer according to claim 1 and following, with a self-balancing Bridge circuit (compensograph) and devices for automatic periodic recalibration the bridge circuit, characterized in that the switching device at periodic time intervals the folding mirror switches on and the adjustment motor with the adjustable tap of the calibration resistor clutch.

5. radiation pyrometer according to claim 1 and following, characterized in that the Radiation of the comparison lamp can be faded in via a colored glass filter.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings